《数字电子技术》课程实验大纲
课程代码： | 109358 | 总学时/实验学时： | 80/16 |
一、教学目标与基本要求
本课程是电子信息工程、电子信息工程（嵌入式）、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程专业必修的一门专业技术基础课，是一门理论和实践相结合的课程。实验内容应能够满足培养学生对基础理论知识加深理解的基础上能够使用中小规模集成电路进行数字系统的设计和查阅资料的能力，具备基本实验仪器设备的操作能力。学生学完本门课程，应具备用数字电路与系统知识对逻辑电路的初步分析、设计、调试和排除故障的能力，为学生今后学习专业课和从事信息工程、电子科学技术和通信工程等方面工作打下良好的基础。
二、基本理论与实验技术知识
本门实验课需要掌握如下的基本理论：
1、理解数字电路的特点和分类，掌握不同数制间的相互转换和8421BCD码及两种可靠性代码：奇偶校验码和格雷码。
2、掌握基本逻辑关系与复合逻辑关系的含义及表示方法，掌握基本逻辑运算规律和三大定律（规则）：摩根定律、反演规则、对偶规则，理解逻辑函数化简的意义，掌握卡诺图法化简的规则和方法，会运用卡诺图化简逻辑函数到最简式。
3、理解TTL与非门的逻辑功能、静态电压传输特性，输入和输出负载特性。理解或非门，OC门、OD门、三态输出门、CMOS传输门的逻辑功能。了解TTL和CMOS数字集成电路的系列和使用。了解二极管和三极管的开关特性。
4、掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。掌握二进制和二—十进制优先编码器的工作原理及使用，理解一般编码器的工作原理。掌握二进制译码器的工作原理及其实现组合逻辑函数的方法；掌握二—十进制译码器的工作原理和显示译码器的使用。掌握数据选择器的工作原理及其实现逻辑函数的方法；掌握用二进制译码构成数据分配器的方法。掌握加法器的工作原理和理解数值比较器的工作原理及其使用。了解组合逻辑电路中的竞争和冒险。
5、掌握基本RS触发器和同步触发器的逻辑功能、特性方程、状态转换图和时序图。掌握边沿触发器的逻辑功能和使用。理解RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和T，触发器的各自功能特点，会画由它们构成的时序电路的波形。
6、掌握异步和同步二进制计数器、十进制计数器的工作原理；掌握集成二进制计数器和十进制计数器的逻辑功能，及其构成任意进制计数器的方法；掌握同步时序逻辑电路的分析方法。掌握寄存器和移位寄存器的工作原理。理解移位寄存器的使用。了解顺序脉冲电路的工作原理。
7、掌握555定时器组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。掌握单稳态触发器输出脉冲宽度和多谐振荡器振荡频率的计算。理解集成施密特触发器和集成单稳态触发器的工作原理，理解它们的使用。
8、掌握R—2R倒T形D/A转换器和权电流D/A转换器的工作原理。掌握A/D转换的原理。理解并联比较型、逐次逼近型、双积分型A/D转换器的工作原理。了解集成D/A、A/D转换器的组成原理。
9、理解ROM与RAM的结构和工作原理及用PROM实现组合逻辑函数。了解EPROM和E2PROM的工作原理。了解RAM的扩展和存储单元的工作原理。
实验技术知识包括：
仿真软件MultiSim的运用；稳压源、万用表、示波器和信号发生器等基本实验仪器的使用；器件的测量和使用；会调试单元电路和整机电路；会根据要求写实验报告。
三、实验方法、特点与基本要求
实验采用仿真的方式，共四个实验项目，老师通过多媒体授课讲解实验要求和原理，以学生实验操作为主、老师辅导为辅。
（1）课堂教学主要讲解实验原理和要求，实验需要完成的主要内容和注意事项。
（2）在每个实验开始前，要求学生预习该实验电路如何设计，以培养学生自主学习的意识和自主学习的能力。
（3）学生应认真分析实验现象，整理实验结果，分析实验过程中产生错误的原因，能对实验提出自己的改进意见或建议。
（4）要求学生能够独立完成实验项目，能够在老师的指导下进行查错和调试，得出预期的结果。每个实验结束后提交实验报告。老师检查实验结果后，学生方可离开实验室。
四、主要仪器设备
软件：MultiSim
硬件：电脑
五、实验项目的设置与内容提要
序号 | 实验项目 | 内容提要 | 学时 | 类型 | 每组人数 | 要求 |
1 | 组合逻辑电路的设计与仿真 | （1）用与门、或门和异或门（74LS86）实现全加器的设计。 （2）用异或门（74LS86）设计一个判断4位数码中含1的个数是奇数还是偶数的判断电路。 （3）用双2线-4线译码器74LS139实现一个3线-8线译码器。 （4）在第3个任务的基础上实现全减器的设计，需要使用与非门。 | 4 | 设计 | 2 | 必做 |
2 | 时序逻辑电路的设计与仿真 | （1）用D触发器设计一个将CP脉冲2分频、4分频、8分频的电路。 （2）运用中规模集成计数器74LS161、与非门74LS10设计60进制计数器，并与译码器和数码管连接，构成一个兼具计数、译码、显示的电路。 （3）用四D锁存器74LS75和少量其他门电路设计一个4人抢答逻辑电路。 | 4 | 设计 | 2 | 必做 |
3 | 波形产生电路及整形电路的设计与仿真 | 用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，测量实验数据，计算相应参数：施密特触发器阈值电压、会差电压；单稳态触发器的脉冲宽度和幅度；多谐振荡器的周期、幅度和 占空比。 | 4 | 设计 | 2 | 必做 |
4 | 综合性实验 | 两个任务二选一： （1）设计一个简易数字频率计，要求待测频率范围为0~9999Hz，采用四位数码管显示，待测频率信号可以直接由函数发生器产生。根据需要自行设计计数电路和门控电路。 （2）设计一个电子门铃，要求每按一次按钮开关，电子门铃以2khz的频率响5秒。输出可采用扬声器。可以采用双定时器556，分别构成单稳态触发器和多谐振荡器，单稳态触发器输出端与多谐振荡器的清零端相连即可实现要求的功能，电路参数自己参考教材来选择。 | 4 | 设计 | 2 | 必做 |
六、实验报告要求
按照老师给定的实验报告模板独立完成实验报告，实验报告内容应至少包含以下几项：
1、实验内容（对实验内容进行准确的描述）
2、仿真过程或实验操作过程（详细说明仿真操作步骤或者实验动手步骤）
3、实验结果展示（以截图或照片的方式展示实验结果）
4、总结（实验中产生的问题分析及解决办法，实验心得体会）
七、课程考核与成绩评定【对应课程大纲内考核要求】
成绩组成 | 考核/评价环节 | 分值（或百分比） | 考核/评价细则 |
| 实验准备 | 10% | 有实验方案设计草图和器件手册资料 |
实验过程 | 50% | 实验中能够独立完成并分析和解决问题 |
实验结果 | 20% | 能得出正确的实验结果 |
实验报告 | 20% | 独立完成实验报告 |
| 总计 | 100% |
|
八、推荐教材和教学参考书目与文献
推荐教材：《数字电子技术基础（第2版）》，杨志忠编著，高等教育出版社，2009年。
参考书目与文献：《现代数字电路设计》，兰江桥编著，高等教育出版社，2006年。
执笔人：赵航 审核人：蒋榴英 教学院长（主任）：刘维周
