课程名称 |
数字逻辑实验 |
Experiments of Digital Logic |
开课单位 |
计算机科学与工程学院 |
课程性质 |
必修课 |
课程类别 |
(实践环节) |
课程代码 |
210731103701 |
学分 |
1 |
学时 |
24 |
适用专业 |
计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、信息安全 |
先修课程 |
高等数学、离散数学、大学物理 |
支撑课程 |
计算机组成原理、微机原理 |
授课语言 |
中文 |
一、课程简介
(一)课程中文简介
本课程是与《数字逻辑》课程配套的一门实验课程,是计算机科学与技术专业的一门重要的专业基础课和主干课程。本课程的主要实验内容包括常用数字仪表的使用、门电路逻辑功能与测试、半加器全加器等组合逻辑电路的设计、3-8译码器的使用及其扩展方法、数据选择器功能测试及其应用、触发器的逻辑功能测试及其应用、移位寄存器的功能测试及其应用、计数器功能测试及其应用、四人抢答电路的设计与分析等。本课程的教学目标是使学生熟练掌握数字逻辑实验技术,包括电子器件的识别和检测、仪器设备的使用和测量、数字电子线路的安装和调试、基本数字电路的测试与设计等。通过一系列实验加深对数字逻辑课程中基本知识和理论的进一步深入理解,培养学生理论联系实际的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力,并初步将所学知识用于解决数字电路中基本的分析和设计等实际问题。本课程强调动手能力和理论联系实际能力的锻炼,培养工程实践和电子设计创新的能力,养成理论联系实际和一丝不苟的实验工作作风,为今后从事电子工程师等相关工作打下良好基础。
(二)课程英文简介
This course is an experimental course matched with the course of digital logic. It is an important professional basic course and main course of computer science and technology. The main experimental contents of this course include the use of common digital instruments, the design of combinational logic circuits such as gate circuit logic function and test, half adder full adder, the use and expansion of 3-8 decoder, data selector function test and application, trigger logic function test and application, shift register function test and application, counter function test and Its application, the design and analysis of the four person answer circuit, etc. The teaching objective of this course is to enable students to master the digital logic experiment technology, including the identification and detection of electronic devices, the use and measurement of instruments and equipment, the installation and debugging of digital electronic circuits, the test and design of basic digital circuits, etc. Through a series of experiments, we can deepen our understanding of the basic knowledge and theory in the course of digital logic, cultivate the students' practical ability of combining theory with practice and the ability of analyzing and solving problems independently, and initially apply the knowledge learned to solve the practical problems such as basic analysis and design in digital circuit. This course emphasizes the training of hands-on ability and the ability of combining theory with practice, the ability of engineering practice and electronic design innovation, and the experimental work style of combining theory with practice and meticulous, so as to lay a good foundation for the future electronic engineer and other related work.
二、实验课程目标
本课程的目标包括:
CO1:熟悉非门、与非门、异或门等各类门电路逻辑功能,掌握各类门电路的使用方法。
CO2:熟悉74系列器件的应用,如译码器、编码器、数据选择器、分配器、寄存器和计数器的应用;掌握用3-8线译码器和数据选择器设计并实现指定逻辑函数的逻辑功能;掌握用计数器组成任意进制的加法器和减法器。
CO3:熟悉并掌握基于EDA的数字系统分析和设计方法,能够就电路中所出现的器件功能、工作方式等关键环节进行综合分析和设计,同时培养分析故障及排除故障的能力。培养对计算机技术与应用相关领域的复杂工程问题进行模拟与仿真的技能。
课程目标与所支撑的毕业要求指标点的对应关系如表1所示。
适用专业 |
毕业要求内涵观测点 |
课程目标 |
计算机科学与技术 |
GR5.1掌握现代信息技术的使用原理和方法,并理解其局限性,能够选择与使用恰当的软硬件开发环境与工具,对计算机技术与应用领域的复杂工程问题进行模拟与仿真。 |
CO1,CO2,CO3 |
软件工程 |
GR5.1能够了解软件工程专业常用硬件设备、信息技术工具与模拟软件的使用原理与方法,并理解其局限性。 |
CO1,CO2,CO3 |
物联网工程 |
GR5.1能够选择与使用恰当的现代化工具,对物联网应用领域的复杂工程问题进行建模、仿真、预测。 |
CO1,CO2,CO3 |
信息安全 |
GR3.1能够分析信息安全应用的特定需求。 |
CO1 |
GR5.1了解信息安全技术工具、方法,并能理解其使用范围。 |
CO2,CO3 |
三、实验内容与要求
(一)实验设计(实验类型及内容)
演示性
演示数字电路实验箱的操作规范、布线原则、常见故障检查方法等,使学生熟悉数字电路实验箱的使用方法,科学合理地布线,运用逻辑逻辑思维的方法判断和排除故障,更好的掌握一理解数字逻辑的基本实验原理。演示性实验在所有实验中占比为11%。
验证性
根据实验要求验证相关逻辑电路的逻辑功能。验证性实验在所有实验中占比为78%。
综合性
综合利用数字逻辑基本理论、组合逻辑电路的分析与设计方法、时序逻辑电路的设计方法、各逻辑器件的逻辑功能及工作原理,设计满足实验要求的逻辑电路并进行功能测试。综合性实验在所有实验中占比为11%。
设计研究性
掌握各逻辑器件的逻辑功能及工作原理,根据实验要求使用指定器件进行逻辑电路的设计、功能测试,并验证功能正确性。设计研究性实验在所有实验中占比为56%。
实验课程目标 |
对应实验 |
CO1 |
实验1、实验2、实验3、实验4、实验5 |
CO2 |
实验4、实验5、实验6、实验7、实验8、实验9 |
CO3 |
实验4、实验5、实验6、实验7、实验8、实验9 |
(二)实验内容及要求
编号 |
实验项目 |
学时数 |
实验内容 |
实验类型 |
实验要求 |
1 |
数字电路实验的使用 |
2 |
熟悉数字电路实验箱的使用,掌握实验中的操作规范、布线原则、及常见故障检查方法。 |
演示性 |
必做 |
2 |
门电路逻辑功能与测试 |
2 |
熟悉非门、与非门、异或门等各类门电路逻辑功能,并掌握各类门电路的功能测试方法。 |
验证性 |
必做 |
3 |
半加器、全加器及逻辑运算 |
2 |
掌握组合逻辑电路的功能测试;验证半加器和全加器逻辑功能。 |
验证性 |
必做 |
4 |
编码器、译码器 |
4 |
熟悉MSI编码器、译码器的应用;用3-8线译码器构成脉冲分配器;用3-8线译码器设计并实现指定逻辑函数的逻辑功能。 |
验证性、 设计研究性 |
必做 |
5 |
数据选择器及其应用 |
4 |
熟悉数选器、分配器的应用;用分配器实现逻辑函数;实现多路传输。 |
验证性、 设计研究性 |
必做 |
6 |
触发器R-S,D,T,J-K |
2 |
熟悉基本RS、JK、D、T和T′触发器的逻辑功能,掌握触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法;学会正确使用触发器集成芯片;了解不同逻辑功能FF相互转换方法。 |
验证性、 设计研究性 |
必做 |
7 |
移位寄存器及其应用 |
2 |
通过实验进一步熟悉寄存器的工作原理;熟悉和了解寄存器芯片的功能测试及其应用电路;学会正确使用集成寄存器。 |
验证性、 设计研究性 |
必做 |
8 |
计数器其应用 |
2 |
学会正确使用计数器芯片;熟悉和了解其应用电路;学会正确使用利用计数器组成的代进位和借位的加法器。 |
验证性、 设计研究性 |
必做 |
9 |
设计性电路(如四人抢答电路、医院呼叫系统) |
4 |
掌握四D触发器74LS175的原理及使用;熟悉与非门的使用;掌握实验电路的工作原理;培养分析故障及排除故障的能力。 |
综合性 |
选做 |
四、实验设备与环境配置
1.数字电路实验箱,EDA环境
2.计算机:Intel Core2 Duo E4300 1.8GHZ、内存512MB、硬盘15GB以上。
3.实验题目及结果:学生根据实验内容在数字电路实验箱、EDA进行实验,并由实验现象判定实验结果。
五、课程思政、创新创业元素
教学章节 |
知识点 |
思政元素案例 |
培养目标 |
备注 |
实验一 |
数字电路实验规范 |
行为规范的意义 |
行为规范是引导和规范全体成员可以做什么、不可以做什么和怎样做,是社会和谐重要的组成部分,是社会价值观的具体体现和延伸。 |
|
实验二 |
半加器、全加器 |
计算机如何做加法运算? |
严谨、艰苦奋斗、求真务实、百折不挠,坚持真理的科研精神。 |
|
实验四 |
译码器及应用 |
知行合一,学以致用 |
重视学习,善于学习,并且学以致用。 |
|
实验六 |
计数器及应用 |
理论联系实际 |
理论联系实际是中国共产党的三大作风之一。理论从实际中来,并接受实践的检验。理论只有联系实际,才能从实际出发,指导革命实践。 |
|
实验十 |
设计性电路 |
综合素质 |
德育是教育的灵魂,要培养学生学会做人;把社会价值体系融入国民教育全过程,全面提高学生的综合素质,培养合格公民。 |
|
实验一 |
弘扬时代精神 |
华为的创新之路 |
当代大学生应胸怀祖国,放眼世界,勇做时代精神的弘扬者和改革创新的实践者。 |
创新创业案例 |
实验六 |
我国硬件产业现状及发展趋势 |
我国硬件产业的发展历程 |
明确数字系统从简易到复杂的发展历程,探讨各个阶段的教训与经验,展望我国未来硬件产业模式发展趋势。 |
创新创业案例 |
六、主要参考资料
[1]张秀娟.数字电子技术基础实践教程[M].北京航天航空出版出版社, 2008.
[2]山东科技大学信息学院实验中心.数字电子技术实验指导书[M].2005.
七、考核方式、方法及实验成绩评定方法
考核成绩可以采用五级制或百分制。课程成绩考核主要由平时成绩组成,可以进行期末综合测评。平时考核依据考勤、课堂纪律、实验结果展示等给出成绩(占80%);实验报告成绩依据实验内容完整程度、书写认真程度、正确率等。期末考试则拟用一个设计性的综合型实验,考察学生的分析与设计能力(占20%)。
(一)评分标准
考核 环节 |
<5 (不及格) |
6-7 (及格) |
7-9 (中等) |
8-9 (良好) |
9-10 (优秀) |
实验操作表现 |
不能按时完成实验内容,学习态度不端正 |
在老师或同学帮助下能基本按时完成实验内容 |
能基本按时完成实验内容,具备一定的解决问题能力和一定的团队合作能力 |
能按时完成多数实验内容,具备较高的解决问题能力和较好的团队合作能力 |
按时完成所有实验内容,具备独立解决问题能力和好的团队合作能力 |
实验结果展示 |
实验结果不正确 |
实验结果基本正确 |
实验结果正确,对实验环节基本掌握 |
实验结果正确,对实验环节较好掌握 |
实验结果完全正确,对实验环节完全掌握 |
实验报告 |
不按时上交实验报告,不上交实验报告 |
实验报告书写不认真、字迹潦草 |
实验报告书成绩综合为中等 |
实验报告书写较认真,实验报告成绩综合为良好 |
实验报告书写认真、字迹整齐清楚,实验报告成绩综合为优秀 |
(二)实验项目(或考核环节)权重
实验项目 |
目标1 |
目标2 |
目标3 |
数字电路实验的使用 |
20% |
|
|
门电路逻辑功能与测试 |
20% |
|
|
半加器、全加器及逻辑运算 |
20% |
|
|
编码器、译码器 |
20% |
10% |
20% |
数据选择器及其应用 |
20% |
10% |
20% |
触发器R-S,D,T,J-K |
|
20% |
10% |
移位寄存器及其应用 |
|
10% |
20% |
计数器其应用 |
|
40% |
20% |
设计性电路(如四人抢答电路、医院呼叫系统) |
|
10% |
10% |
- |
100% |
100% |
100% |
撰稿人:张杏莉
审核人:韩进
批准人:鲁法明