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。

2.内容提要：

第一节逻辑代数的基本概念

第二节逻辑代数的基本定理和规则

第三节逻辑函数表达式的形式与变换

第四节逻辑函数化简

3.复习思考题：

（1）利用逻辑代数基本公式对逻辑函数化简。

（2）化简逻辑函数为最小项之和形式。

（3）利用卡诺图法化简逻辑函数公式。

第三章集成门电路与触发器（12学时）

1.教学目的和教学基本要求：

了解门电路的定义及分类方法；掌握二极管、三极管的开关特性，及分立元件组成的与、或、非门的工作原理；了解TTL与非门的工作原理，静态输入、输出、电压传输特性及输入端负载特性，开关特性；了解其它TTL门（与非门、或非门、异或门、三态门，OC门）的工作原理及TTL门的改进系列；了解CMOS反相器的工作原理及静态特性；

了解CMOS反向器的动特性。其他CMOS门（与非门、或非门等）的工作原理。掌握触发器的定义以及基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、边沿触发器的逻辑功能、描述方法与动作特点；掌握触发器逻辑功能与电路结构的区别。

2.内容提要：

第一节数字集成电路的分类

第二节半导体器件的开关特性

第三节逻辑门电路

第四节触发器

3.复习思考题：

（1）比较TTL和CMOS电路的优缺点。

（2）触发器的常见电路结构及动作特点。

（3）分别写出RS、JK、T、D触发器的特性表及特性方程。

（4）画出指定触发器的输出信号。

第四章组合逻辑电路（6学时）

1.教学目的和教学基本要求：

掌握组合逻辑电路的设计与分析方法；掌握常用组合逻辑电路；了解组合电路中的竞争与冒险现象、产生原因及消除方法。

2.内容提要：

第一节组合逻辑电路分析

第二节组合逻辑电路设计

第三节组合逻辑电路的险象

3.复习思考题：

（1）根据给定电路逻辑功能写出输出的逻辑函数公式。

（2）根据给定电路写出输出函数Z的逻辑函数式。

第五章同步时序逻辑电路（4学时）

1.教学目的和教学基本要求：

掌握时序逻辑电路的定义及同步时序电路的分析与设计方法；深刻理解时序电路各方程组（输出方程组、激励方程组、状态方程组），状

态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用；

简单介绍异步时序电路的概念。

2.内容提要：

第一节时序逻辑电路概述

第二节同步时序逻辑电路分析

第三节同步时序逻辑电路设计

3.复习思考题：

（1）比较组合逻辑电路和时序逻辑电路的异同。

（2）分析、设计同步时序逻辑电路。

第六章中规模通用集成电路及其应用（4学时）

1.教学目的和教学基本要求：

掌握常用中规模组合逻辑电路；掌握常用中规模时序逻辑电路；掌握电路之间的转换。

2.内容提要：

第一节常用中规模组合逻辑电路

第二节常用中规模时序逻辑电路

3.复习思考题：

（1）常用组合逻辑单元电路：编码器、译码器、数据选择器与分配器、全加器、加法器、数值比较器的工作原理。

三、学时分配表

四、阅读参考书目：

1、《数字逻辑》（第四版）欧阳星明华中科技大学出版社。

2、《数字电子技术基础》（第四版）阎石高等教育出版社。