JS010076-数字逻辑与数字系统-课程教学大纲
数字逻辑课程介绍和教学大纲
《数字逻辑》课程简介课程内容：《数字逻辑》是计算机科学与技术专业一门专业技术基础必修课，是计算机组成等硬件类课程的先导课程。
课程的内容包括数制与编码；逻辑代数基础；组合逻辑电路；时序逻辑电路；可编程逻辑器件；数字系统设计等。
课程的任务比较全面系统地介绍数字逻辑的基本理论、基本知识和基本技能，通过本课程的学习，使学生学习并掌握基本数字逻辑电路的工作原理和分析方法，能对主要的逻辑部件进行分析和设计，学会使用标准的集成电路，进行数字系统的EDA设计，即借助于软件工具AX+PLUSII/QuartusII完成数字系统逻辑设计，为以后进一步学习计算机组成原理及接口技术打下一个良好的基础。
Brief IntroductionCourse Description:This course is the special fundamental compulsory subject for the computer science and technology specialty students, and it is a guide course of the computer hardwares, such as computer organization.The content of this course include: number system and code order, logic algebra basis combinational logic circuit, sequential logic circuit, programmable logic device, digital system design.The mission of this course is:1st, to introduce the basic theory, the basic knowledge; and the basic skills of digital logic.2nd, to study and master the working principle and analysis method, which can to analyze and design the logical unit, learn to use standard integrated circuit (IC),3rd, to design the digital system by EDA, based on software tools MAX+PLUSII/QuartusII to fulfill logic design of the digital system, and this makes a make a good foundation for students to learn the following course in the future.《数字逻辑电路》教学大纲一、教学内容第一章逻辑理论基础1.1 数制1.2 数制转换1.3 编码教学难点：各种数制之间的关系及相互转换规律；教学重点：二、十六进制及与十进制的相互转换和8421码；常用编码。
《数字逻辑与数字系统》教学大纲
《数字逻辑与数字系统》教学大纲一、使用说明（一）课程性质《数字逻辑与数字系统》是计算机科学与技术专业的一门专业基础课。
（二）教学目的通过本课程的学习，可以使学生熟悉数制与编码,逻辑函数及其化简,集成逻辑部件,中大规模集成组合逻辑构件。
掌握组合逻辑电路分析和设计，同步时序逻辑电路分析和设计，异步时序逻辑电路分析和设计；中规模集成时序逻辑电路分析和设计。
了解可编程逻辑器件，数字系统设计，数字系统的基本算法与逻辑电路实现，VHDL语言描述数字系统。
为专业课的学习打下坚实的基础。
（三）教学时数本课程理论部分总授课时数为68课时。
（四）教学方法理论联系实际，课堂讲授。
（五）面向专业计算机科学与技术专业。
二、教学内容第一章数制与编码（一）教学目的与要求通过本章学习使学生掌握数制的表示及转换，二进制数的算术运算,二进制码，原码、补码、反码。
（二）教学内容模拟信号，数字信号，数制的表示及转换，二进制数的算术运算,二进制码，原码、补码、反码。
重点与难点：数制，二进制码，逻辑运算，逻辑代数的基本定律和规则，逻辑函数的化简。
第一节进位计数制1、十进制数的表示2、二进制数的表示3、其它进制数的表示第二节数制转换1、二进制数与十进制数的转换2、二进制数与八进制数、十六进制数的转换第三节带符号数的代码表示1、真值与机器数2、原码3、反码4、补码5、机器数的加、减运算6、十进制数的补数第四节码制和字符的代码表示1、码制2、可靠性编码3、字符代码（三）教学方法与形式课堂讲授。
（四）教学时数2课时。
第二章逻辑代数与逻辑函数（一）教学目的与要求通过本章学习使学生掌握逻辑代数的基本运算,逻辑代数的基本公式、定理及规则。
逻辑函数表达式的形式与转换方法，逻辑函数的代数法及卡诺图法化简。
（二）教学内容逻辑代数的基本运算、基本公式、定理及规则。
逻辑函数表达式的形式与转换方法，逻辑函数的代数法及卡诺图法化简。
重点与难点：逻辑代数的公式、定理及规则。
数字逻辑与数字系统设计教学大纲
“数字逻辑与数字系统设计”教案大纲课程编号：课程名称：数字逻辑与数字系统设计英文名称：学时：学分：课程类型：必修课程性质：专业基础课适用专业：电子信息与通信工程（大类）开课学期：先修课程：高等数学、大学物理、电路分析与模拟电子线路开课院系：电工电子教案基地及相关学院一、课程的教案任务与目标数字逻辑与数字系统设计是重要的学科基础课。
该课程与配套的“数字逻辑与数字系统设计实验”课程紧密结合，以问题驱动、案例教案、强化实践和能力培养为导向，通过课程讲授、单元实验、综合设计项目大作业、设计报告撰写、研讨讲评等环节，实现知识能力矩阵中1.1.2、以及、、、、的能力要求。
要求学生掌握数字电路的基本概念、基本原理和基本方法，了解电子设计自动化（：）技术和工具。
数字电路部分要求学生掌握数制及编码、逻辑代数及逻辑函数的知识；掌握组合逻辑电路的分析与设计方法，熟悉常用的中规模组合逻辑部件的功能及其应用；掌握同步时序逻辑电路的分析和设计方法，典型的中大规模时序逻辑部件。
设计技术部分，需要了解现代数字系统设计的方法与过程，学习硬件描述语言，了解高密度可编程逻辑器件的基本原理及开发过程，掌握设计工具，培养学生设计较大规模的数字电路系统的能力。
本课程教案特点和主要目的：（）本课程概念性、实践性、工程性都很强，教案中应特别注重理论联系实际和工程应用背景。
（）使学生掌握经典的数字逻辑电路的基本概念和设计方法；（）掌握当今工具设计数字电路的方法。
（）本课将硬件描述语言()融合到各章中，并在软件平台上进行随堂仿真, 通过本课和实验教案, 使学生掌握新的数字系统设计技术.虽然现代设计人员已经很少使用传统的设计技术，但传统的设计可以让学生直观地了解数字电路是如何工作的，并可以为设计工具所进行的操作提供说明，让学生进一步了解自动化设计技术的优点。
成功的逻辑电路设计人员必须深入理解数字逻辑设计相关的基本概念，并熟练掌握设计工具的使用。
二、本课程与其它课程的联系和分工数字逻辑与数字系统设计主要讨论集成电路器件的外部特性，对门电路内部晶体管的工作原理及状态转换只作定性了解。
数字逻辑课程教学大纲
《数字逻辑》教学大纲一、基本信息二、课程描述本课程为专业限定选修课，主要面向计算机科学与技术、网络工程、软件工程、信息安全等专业本科低年级学生。
主要目的是使学生掌握数字逻辑电路的基本概念和分析、设计方法，作为专业前导课程，为以后的专业核心课程《计算机组成结构》及其他硬件类课程《微机原理和接口技术》、《嵌入式系统开发技术》等的学习打下良好的基础。
本课程是为缺少电路原理、模拟电子技术等先修课程的计算机与信息学科偏软类专业开设，其要求和难度略低于电子信息学科偏硬类专业，通过该课程的学习使学生掌握数字逻辑电路的应用和发展及逻辑代数等基本知识，重点掌握组合逻辑电路和同步时序逻辑电路的分析和设计等基本方法，使学生具有一定的数字逻辑电路设计能力。
另外，使学生了解可编程逻辑器件和现代数字系统设计方法，初步掌握运用EDA工具及硬件描述语言进行简单数字逻辑设计，紧跟市场和技术前沿。
三、教学目标通过本课程的理论教学和相关实验训练，使学生具备如下能力：1、掌握基本的逻辑代数知识，能够运用物理知识理解二极管、三极管、集成逻辑门和可编程逻辑器件的基本原理。
2、能够运用逻辑代数方法表达、求解和优化实际数字电路问题，3、能够分析小规模、中规模组合逻辑电路和时序逻辑电路，掌握各种逻辑门、基本触发器、中规模集成器件的功能及基本应用。
4、能够利用逻辑门、基本触发器、中规模集成器件和可编程逻辑器件设计一定功能的组合逻辑电路和时序逻辑电路，并进行优化。
5、能够应用专业EDA软件设计一定功能的数字系统，并能进行仿真和验证。
四、课程目标对毕业要求的支撑五、教学内容第1章绪论（支撑课程目标1）重点内容：数制和编码的概念，各种不同数制间的转换方法，二进制的运算及原、反、补码数的表示及转换，二-十进制代码（BCD代码）。
难点内容：建立模拟信号和数字信号的概念，二进制的运算及原、反、补码数的表示。
教学内容：掌握数制及其转换，编码的概念，了解常用码的一些应用，熟悉数字编码的转换。
数字逻辑教学大纲
《数字逻辑》教学大纲哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院《数字逻辑》一、课程设置的有关说明1.数字逻辑课程是计算机科学与技术专业重要的必修课。
2.数字逻辑是基于数字电路相关知识的计算机硬件基础课程，是计算机硬件课程体系的一个重要知识环节。
3.设置本课程的目的和要求：由于一方面数字逻辑是一门涉及面较宽的综合性学科，另一方面也是一门正在迅速发展前沿的学科，新的思想、新的理论以及新的方法不断涌现，还有一点值得注意的是数字逻辑在计算机及其相关领域得到广泛的应用。
为此，本课在选材、内容组织等方面力求做到：科学性、新颖性、实用性，力图在阐明基本原理和方法的同时，也能反映某些最新的研究成果，使学生比较牢固地掌握本课程分支的基本理论知识及实际应用能力。
本门课程共70学时，其中理论课54学时，实验课16学时；总学分为3学分。
4.本门课程主要讲授数字逻辑的基本理论及设计原理和相关实践，全面介绍数字逻辑的基本概念、设计原理、工作原理、实际应用、技术开发和该技术的未来发展方向和趋势，通过学习该知识体系使学生基本掌握该知识体系得理论知识和该知识体系在计算机相关领域的实际应用，及该课程体系在计算机硬件知识体系的重要地位。
并为将来独立的从事基于计算机硬件知识体系的研究与开发打下更坚实的基础。
二、具体教学内容第一章基本知识（4学时）1.教学目的和教学基本要求：掌握数字量与模拟量的特点，数字电路的特点、应用；了解二进制的算术运算与逻辑运算的不同之处；掌握不同数制之间的相互转换；掌握带符号二进制数的代码表示；掌握几种常用的编码。
2.内容提要：第一节概述第二节数制及其转换第三节带符号二进制数的代码表示第四节几种常用的编码3.复习思考题：（1）二、八、十六进制数的转换（2）8421、2421、余三码的组成（3）格雷码和二进制转换第二章逻辑代数基础（12学时）1.教学目的和教学基本要求：掌握逻辑代数的三种基本运算、三项基本定理、基本公式和常用公式；掌握逻辑函数的三种表示方法（真值表法、逻辑式法、卡诺图法）及其相互之间的转换；掌握逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法；掌握最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。
JS010076-数字逻辑与数字系统-实验教学大纲
《数字逻辑与数字系统》实验教学大纲课程编码：JS010076课程名称：数字逻辑与数字系统英文名称： Digital Logic and Digital System实验课类型：非独立设课实验实验学时：16一、制定实验教学大纲的依据依据专业培养计划及教学计划中《数字逻辑与数字系统》理论课程教学大纲的要求二、本实验课程的目的及要求本课程是计算机学科学生的专业基础实验课，在计算机硬件教学实验中有着举足轻重的地位。
1、实验理论方面●测试与非门及与非门组成的其它逻辑门电路的功能。
●中规模集成电路测试与应用①用HDL语言设计3-8译码器②验证3-8译码器的逻辑功能，并应用其实现一个逻辑函数；●触发器实验：①用HDL语言设计各种功能触发器并测试逻辑功能；②掌握触发器作用和触发方式及功能转换。
●计数器：用HDL设计计数器和测试其功能，利用自行设计的计数器构成任意进制计数器的方法。
●用学过的数字器件，采用HDL设计一个简易的数字系统2、实验教学方面采用数字电路实验台或FPGA实验板、计算机、74 系列的常用芯片、数字万用表、示波器等设备，使学生掌握常用仪器设备的操作使用方法和EDA 软件的使用方法。
3、对学生能力培养方面通过本课程的学习使学生掌握常用仪器设备的操作使用方法，能正确分析常见数字电路，能准确设计简单数字电路，能初步利用所学知识进行小型数字系统的综合设计。
提高学生独立分析解决问题的能力，激发学生的创造性思维和培养学生的探索创新意识。
三、实验成绩考核办法1、出勤占20%，点名四次，点到一次得5分。
2、实验效果占40%，每个实验8分。
3、实验报告占40%，每个实验8分。
4、实验成绩计入平时成绩，占课程总成绩的20%。
四、实验教材、参考资料1、《数字逻辑基础与Verilog硬件描述语言》贾熹滨王秀娟等清华大学出版社，2012-82、《数字电路》第三版贾立新主编，电子工业出版社， 2017-43、《EDA技术实用教程》第五版，科学出版社，潘松、黄继业编著 2013年4、自编实验指导书.五、基本设备与器材配置微型计算机、数字电路实验台（FPGA实验板）、74 系列的常用芯片、数字万用表、示波器六、实验项目的设置及学时分配实验总学时：16开课学期： 3七、实验课程建设与改革摘要（含德育元素构想、教学思想、教学方法、教学手段等）实验课程教学环节采用翻转课堂、演示和讲解相结合的方式，采用了一种全新的实验教学模式，即利用HDL和EDA工具，先在计算机上进行设计、修改和仿真，然后将设计下载到实验台上的PLD芯片中，进一步验证设计的正确性。
《数字逻辑与数字系统》课程教学大纲
《数字逻辑与数字系统》课程教学大纲课程编号：01122620课程名称：数字逻辑与数字系统Digital logic and digital system课程总学时/学分：32/2适用专业：计算机科学与技术，网络工程，软件工程，物联网工程一、课程简介本课程是计算机科学与技术、网络工程、软件工程、物联网工程等专业的一门必修专业基础课。
课程主要研究对象是数字集成器件的构成、工作原理、特性、以及由这些器件组成的数字逻辑电路系统的分析和设计方法。
主要内容包括数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件等。
学生通过该课程的学习，基本掌握数字电路和数字系统的分析与设计方法；了解典型的数字集成电路，掌握一定的数字系统电子设计技能，并为后续专业课的学习打下坚实的基础。
二、课程目标通过本课程学习，学生应达到的总目标是：可以使学生熟悉数制与编码,逻辑函数及其化简、集成逻辑部件、中大规模集成组合逻辑构件。
掌握组合逻辑电路分析和设计，同步时序逻辑电路分析和设计，异步时序逻辑电路分析和设计；中规模集成时序逻辑电路分析和设计。
了解可编程逻辑器件，简单数字系统设计，数字系统的基本算法与逻辑电路实现，为专业课的学习打下坚实的基础。
具体如下：目标1：掌握数十进制、二进制、十六进制码及转换，熟练掌握逻辑运算，逻辑代数的基本定律和规则，逻辑函数的化简；目标2：了解门电路基本原理，掌握集成电路使用；目标3：了解组合逻辑电路系统中竞争冒险现象及消除办法，熟练掌握组合逻辑电路的分析与利用小规模、中规模集成电路设计电路的方法；目标4：了解基本触发器、主从触发器的电路结构,工作原理及逻辑功能，熟练掌握边沿触发器的应用；目标5：掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，熟练掌握中规模集成电路的应用；目标6：掌握ROM的结构与工作原理，RAM的容量扩展；目标7：了解可编程逻辑器件的概念，掌握PLD的分析；目标8：了解555定时器的应用；目标9：了解数模、模数转换原理；目标10：了解数字系统设计方法及过程。
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数字逻辑与数字系统课程教学大纲
课程编码:JS010076
课程名称（中文）：数字逻辑与数字系统
课程名称（英文）：Digital Logic and Digital System
先修课程：电路与电子学、程序设计基础
总学时：64 （授课学时：48 上机学时：0 实验学时：16）
一、课程的性质和任务：
本课程是电子类、计算机类等多个工科专业必修的专业基础课，是一门实践性很强的课程。
其任务在于研究数字逻辑电路的基本概念、基本理论和电路的分析与设计方法，为后续课程提供必要的理论基础，并为学生毕业后从事日新月异发展的数字电子科学技术提供一定的适应能力与基础。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配
1．数字电路基础（4学时）
基本要求：通过学习，使学生了解数字技术的发展及应用状况，掌握数制，码制，基本逻辑运算;了解逻辑代数的基本定律和基本规则，基本掌握逻辑函数的表示方法及其相互转换，了解逻辑函数的公式化简方法。
重点与难点：常用数制及其相互转换，常用码制
2.可编程逻辑器件（1学时）
基本要求：通过学习，使学生了解可编程逻辑器件的结构、原理和使用。
重点与难点：可编程逻辑器件的使用方法
3．硬件描述语言基础和EDA设计流程及其工具（4学时）
基本要求：通过学习，使学生理解掌握硬件描述语言的基本语法特点、模块结构和基本的建模方法。
掌握EDA设计流程及其工具，熟悉常用的EDA软件.
重点与难点：硬件描述语言的模块结构和基本的建模方法
4. 组合逻辑电路（18学时）
基本要求：通过学习，使学生掌握组合逻辑电路的分析、组合逻辑电路的设计，了解组合电路中的竞争和冒险现象; 掌握常用组合模块电路，如编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数据比较器、加法器等）的组成原理、功能、使用方法和应用。
重点与难点：组合逻辑电路的分析和和基于HDL语言的设计方法; 常用组合模块电路的功能和使用
5. 触发器（4学时）
基本要求：通过学习，使学生掌握RS触发器组成原理、了解JK触发器和D触发器的组成原理、了解状态图（表）及特性方程，掌握边沿D触发器的HDL设计实现方法。
重点与难点：触发器存储逻辑0、1的原理，D边沿触发器的HDL语言实现6. 时序逻辑电路（14学时）
基本要求：通过学习，使学生了解同步、异步时序逻辑电路的概念，了解同步时序逻辑电路的分析和设计，掌握基于HDL的时序电路的设计。
重点与难点：基于HDL的时序电路的分析设计方法
7. 简单数字系统的设计（2学时）
基本要求：通过学习，使学生掌握基于HDL语言的简单的数字系统的设计方法。
重点与难点：基于HDL语言的数字系统的设计方法
8. A/D和D/A转换（1学时）
基本要求：通过学习，使学生了解D/A和A/D转换器的工作原理、性能指标和使用方法
重点与难点：D/A和A/D转换器的主要性能指标和使用方法
10．实验教学（16学时）
实验教学基本要求：通过实验，使学生能够更深入地理解组合逻辑电路、时序逻辑电路的工作原理和逻辑功能。
重点与难点：计数器实验,移位寄存器及其应用。
实验名称、内容与学时分配表
三、能力培养要求
根据上述的教学基本要求，学生在学完本课程后，应具备以下能力：
(1)掌握数字电路中数的概念和逻辑代数的化简方法；
(2)掌握各种组合逻辑电路的原理及HDL实现方法；
(3)了解组合逻辑电路中的竞争冒险；
(4)理解各触发器的应用方法，掌握边沿D触发器的使用和HDL实现；
(5)掌握简单数字系统的HDL设计方法。
四、建议教材与参考书目：
1、建议教材
《数字逻辑基础与Verilog硬件描述语言》贾熹滨王秀娟等清华大学出版社，2012-8
《数字电路》第三版贾立新主编，电子工业出版社， 2017-4
2、参考书目
《EDA技术实用教程》第五版，科学出版社，潘松、黄继业编著 2013年
五、考核形式与成绩构成
1、考核形式
本课程是考试课，考核包括平时（作业+考勤）、实验、期末等环节，期末考核采用闭卷笔试。
2、成绩构成
成绩构成参考模板
六、有关说明
本课程是一门应用性较强的专业基础课，必须注重理论结合实际。
在实验课中，除了基本的验证性实验，大部分实验是基于HDL的设计型实验。
七、课程建设及改革摘要
本着培养学生的科学思想、科学方法、科学态度和科学精神的出发点，通过深入研究和分析国内外一些著名高校的数字逻辑课程体系和开设情况，借鉴其先进经验，紧密跟踪微电子技术和计算机技术的最新发展，结合数字逻辑的基本理论，设计了一个系统的、先进的数字逻辑课程教学体系。
总体思路是，教学内容上数字逻辑的基本理论与电子设计自动化方法并重，简单介绍手工设计，重点侧重自动化设计方法。
即：一方面应保持数字电路内容的完整性和理论的系统性，介绍数字逻辑的基本知识、理论和方法，数字逻辑电路基本器件的结构、原理和功能；另一方面摈弃那些过时的、无用的知识和技术(如卡诺图逻辑化简和相应的手工设计技术)，注重器件和电路的实际应用，引入HDL和EDA 技术等新的知识，介绍基于这些新技术的数字电路的分析方法和设计方法。
采用了一种全新的实验教学模式，即利用HDL和EDA工具，先在计算机上进
行设计、修改和仿真，然后将设计下载到实验台上的PLD芯片中，进一步验证设计的正确性。
通过一系列有针对性的实验，加深学生对数字逻辑基本知识的理解，培养学生掌握数字电路和数字系统的设计方法。
教学方法上采用混合式教学、翻转课堂、讲授教学法、实验教学法、案例教学法、指导自学法等，教学手段上采用慕课、多媒体、小黑板、实物展示等。
编写人：尤宝山申斌汪美霞孙玮
张振宝王琳
审核人：秦英林
批准人：马宏伟
编写日期：2018年4 月28 日。