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普通高等教育“十五”国家级规划教材：数字电路与逻辑设计
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简易发光显示型逻辑笔电路
简易发光显示型逻辑笔电路
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　　本发光显示型逻辑测试笔仅用一块NE555时基和外围少量的元件组成。这种测试笔可用于对数字电路中的高低信号电平和脉冲信号的有无进行判别。
　　电路如下图所示，图中所示用555时基电路组成的简易发光显示型逻辑笔电路。& 555时基接成多谐。当A悬空时，3DG6无基极电流而截止，集成电路5脚处于+E电位，多谐电路被抑制，不起振，3脚输出高电位，LED亮，即有光无声。当探针A接逻辑“0”时，迫使555电路复位端4脚复位，3脚输出低电位，LED灭，即无光无声。当探针A接逻辑“1”时，3DG6道童，R2两端压降使555电路5脚偏离+E电位，多谐振荡器受控起振，3脚输出频率为1kHz的音频信号，HTD发声，LED亮，即有光有声。
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数字电子电路设计与制作
在应用电子技术专业课程体系中，《数字电子电路设计与制作》课程是骨干专业基础课程之一，属于行业通用能力训练层次（电子技术平台类）的课程。本课程是一门基于职业能力分析，以数字电子产品为载体，将典型数字电路设计、制作与应用有机融合的理论性、实践性都较强的课程。本课程主要培养学生具备典型数字电路设计、制作与应用的能力。在应用电子技术专业教学标准中，规定本课程的能力规格要求：掌握数字电子电路制作、装配、调试、分析与绘图等专业基本技能（行业通用技能），能实现数字电子产品的制作、装配、调试与电路应用。依据应用电子技术专业培养目标要求，本课程致力于培养拥护党的基本路线，适应生产、管理和技术服务第一线需要的，德、智、体、美全面发展，掌握本专业必备的专门知识，具备数字电子电路设计、制作、调试与应用能力的高等技术应用性人才，以作为胜任专业岗位群技术服务和技术支持的保证。通过本课程的学习和训练，使学生具备以下知识、能力和素质：（1）了解相关数字电子器件的识别、检测和使用知识；（2）掌握查阅数字电子器件手册的方法；（3）掌握常用电子仪器仪表（万用表、信号发生器、数字双踪示波器、逻辑笔等）、设备（数字逻辑实验仪等）和工具（剥线钳等）的使用；（4）具备典型数字电路分析和初步设计的能力；（5）具备阅读数字电路原理图的能力；（6）具备基本单元电路和小型电子产品的制作、测试、调试及排除简单电路故障的能力；（7）掌握专业工具软件（电路图绘图软件、电路仿真软件）的正确使用；（8）具备电子产品说明书的阅读和写作的能力；（9）培养学生科学严谨的工作作风、认真负责的工作态度，具有一定的生产观点、经济观点及团队合作的精神，培养较好的心理素质及安全、环保意识，具有良好的职业道德素养。《数字电子电路设计与制作》作为应用电子技术专业的专业基础课程，几年来一直 都在探索该课程的教学改革，采用项目化教课、理实一体化教学、精细化课程改革，取得了一定的成效。改革后的《数字电子电路设计与制作》课程具有以下几个特点：& 1. 以基本单元电路的理论分析、设计、制作为教学诉求采用以源于企业的典型电子产品的基本单元电路，依课程系统设计编排，在分析讲解的基础上，从易到难，以任务驱动、项目导向学做一体的方式，给出相关的设计、制作任务，引导学生通过查找资料、制定设计方案、理论分析计算和计算机仿真设计、元器件选型、电路装接、仪器仪表调试测量、设计分析、计算机打印书面设计报告等“学中做、做中学”系列过程,逐步培养学生正确的学习方法、工作方法和思想方法。通过一定程度的电路设计、调试、制作等高端引领的培养、训练，不但可以高起点的让学生快速地切入电子技术设计的程序，了解电子产品的设计制作步骤、工艺，而且可以调动学生主动参与、激发学生的学习热情，快速高效地培养锻炼学生的学习能力、实践动手能力，熟练地掌握基本的知识、基本的技能，提高教学质量。2. 注重计算机使用能力的培养随着电子技术的高速发展和计算机技术的普遍应用，一些传统的技术和技能正在被计算机技术所取代或淘汰，电子设计自动化和虚拟仿真等计算机技术已成为电子信息类行业高端技能型专门人才必备的能力之一，是高等职业教育的特色之一。而且，时下高职的学生喜好学习计算机技术。为此，本课程积极推进电子信息行业先进电子仿真设计专业软件Multisim10或Protues的使用，将电路的设计、制作与计算机仿真设计有机地融合在一起，既学习了先进的计算机技术、提高教学效果，又使整个的学习过程变得生动活泼、饶有趣味。3. 构建高于一般电子产品个案设计的课程设计课程设计是数字电子电路设计与制作课程建设中的一个重要环节，是所学单元电路知识、技能的综合应用、概括和总结，是“从感性认识、到理性认识、再到创新认识”的一个重要的升华阶段。针对传统课程设计、综合实训项目一般是预先设置好，学生习惯于誊抄数据、填写报告，技术拓展空间不大，教学团队从工程系统化应用过程的基点出发，在对源于企业典型工作岗位任务及过程、核心能力要素、职业素养要求等企业实际需求进行调研、分析的基础上，在课程体系系统设计的框架内，全盘考虑、构建设计了高于一般电子产品个案设计的综合实训项目。以所学知识和技能的综合应用为主线，集成“数字电子技术”课程的经典内容，以小型电子产品的设计、制作为载体，实行任务驱动、项目导向，学做一体的教学方式，编排课程设计、综合实训的内容。使其内容不仅源自生产一线实践，而且和高职教育的特色相结合，经提炼、加工后，将实际案例抽象归纳成集总的数字逻辑问题。使学生能将所学的知识和技能付诸于实际应用的行动。&&
《数字电子电路设计与制作》课程教学大纲&课程编号：010102-Z &&&&&&&&&&&&&&适用专业：电子类相关专业课程类型：专业基础课&&&&&&&&&&& &课程性质：必修课课程学时：60+30&&&&&&&&& &&&&&&&&课程学分：4+2 一、课程定位本课程是电子类各专业重要的专业基础课，其基本理论与实践技能是许多后续课程的基础。通过本课程的学习，主要使学生掌握数字电路课程方面所必需的基本理论、基本知识和基本技能，掌握数字电路的分析方法和设计方法，并能运用所学知识解决有关数字电路方面的实际问题。同时，为后续的有关课程的学习及学生的科技活动与电子制作打下基础，进而使学生具有解决电子产品设计、运行、管理、维修等实际问题的初步能力。前导课程：电路分析、模拟电子电路设计与制作后续课程：高频电子技术应用、电子电路制图与制版、电子测量与仪器、单片机应用技术等二、课程目标1.知识目标(1)掌握有关数字电路的基础知识，并对数字电路系统有比较全面的认识。(2)熟练逻辑门电路基础知识；掌握组合逻辑电路的分析和设计的方法。(3)掌握时序逻辑电路的特点和常用集成计数器及其应用。(4)掌握D/A、A/D转换的概念，了解DAC、ADC的工作原理、熟悉数模转换器的应用。(5)掌握脉冲波形发生器的构成。2.能力目标(1)具有正确识别、选择和使用常用数字电路器件的能力。 (2)具有查找数字电路资料，研究性学习的能力。 (3)具备数字电路图的阅读、分析，以及绘制的能力。(4)具有数字电路的一般设计与制作能力。(5)具有数字电路的调试与对故障的分析、排除能力。3.素质目标(1)良好的道德素质，热爱本专业技术工作。(2)过硬的职业素质，初步掌握逻辑思维的方法和具备逻辑分析和设计的能力。(3)高尚的人文素质，具有团队精神和组织协调能力，具有吸收新技术和知识的能力，具有创新意识 。三、课程设计1.设计理念课程的设计理念：坚持“以职业活动为导向、以能力为目标、以学生为主体、以素质为基础”的教学理念；坚持“以多媒体为渠道、以实践为目的、以技能为主线”的教学思想；基于人才培养方案进行课程教学设计，突出职业岗位能力的培养。基于学生毕业后岗位对职业能力的要求，结合当今先进的教学理念，注重学生实践能力的培养，按照先基础后应用，先基本的门电路和触发器再到由他们组成的逻辑电路的过程进行。教学中注重实践，边学边做，边做边学，贯彻“教、学、做”一体化的教学模式。在学生学习过程中，学会从事本专业工作所需要的基础知识和基本技能，又具备一定的分析问题和解决问题的能力。2.设计思路本课程打破传统学科教材的课程设置模式，对教学大纲进行研讨和修整，将知识、能力、素质贯穿于整个学习过程，提高学生的职业综合能力和素养。按照学生的认知规律：内容由简单到复杂；按照能力递进的需求：项目由单一到综合。采用分层次的进阶式设计，将课程划分为六个项目，以具体的任务为支撑，将知识点融入其中，由浅入深，层层展开，完成任务导向的教学目标，使学生掌握数字电子技术的理论知识及实际应用。项目一三人表决器的设计与装调，通过该项目引出逻辑代数的基本知识和基本逻辑门电路以及集成门电路的使用方法以及组合逻辑电路的分析与设计；项目二数码显示电路的分析与仿真，通过该项目引出常用中规模集成逻辑器件原理及其具体应用；项目三分频器的制作与调试，通过该项目引出了时序电路的基本组成单元触发器；项目四计数器电路的设计与装调，通过该项目介绍时序逻辑电路的分析方法，重点讲解集成计数器的使用；项目五通过学生制作触摸式防盗报警电路，引出脉冲信号产生电路的基本知识及555定时器的典型应用，了解AD、DA转换相关知识；项目六通过数字频率计作为为载体，把前面学习的内容综合成典型产品，将设计和工艺技能培养相互交叉融合，提升学生的系统设计能力。 四、课程内容与学时分配序号课程项目名称项目单元名称学时1项目1：三人表决器的设计与装调任务1.1门电路的逻辑功能测试20任务1.2组合逻辑电路功能测试任务1.3三人表决器的设计与装调2项目2：数码显示电路的设计与仿真任务2.1 74LS148逻辑功能测试10任务2.2& 变量译码器逻辑功能测试任务2.3显示译码器及LED数码管功能测试任务2.4数码显示电路的仿真3项目3：分频电路的分析与制作任务3.1基本RS触发逻辑功能测试8任务3.2 JK触发器的功能测试任务3.3 分频电路的分析与制作4项目4：计数器电路设计与装调任务4.1集成计数器的介绍10任务4.2 任意进制计数器的设计与仿真5项目5：触摸式防盗报警电路的设计与制作任务5.1多谐振荡器的功能测试12任务5.2触摸式防盗报警器设计与制作A/D、D/ A转换知识及芯片介转换6项目6：数字频率计设计与制作任务6.1总体方案及论证30任务6.2电路设计任务6.3电路的组装及调试合计90五、教学设计项目一项目名称：三人表决器的设计与装调 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&学时：20教学目标基本目标：1. 掌握逻辑代数的基础知识2. 掌握逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法3. 掌握组合逻辑电路的分析与设计方法步骤，能分析和设计组合逻辑电路4. 掌握逻辑门电路的基本知识，能实现与、或、非、与非、或非等功能5. 掌握二极管与门和或门，三极管非门；知道常用TTL、CMOS电路使用注意事项，会查数字电路手册，会检测门电路的功能、判断好坏，能对简单故障进行分析判断6. 能完成三人表决器的设计，并能在实验箱上对电路进行测试拓展目标：1. 掌握具有约束项的卡诺图化简教学重点1. 逻辑函数的表示方法及相互转换2. 各种门电路的逻辑功能、逻辑符号、输出逻辑函数表达式3. 组合逻辑电路的分析和设计学习难点1. 逻辑函数的公式化简法2. 组合逻辑电路设计过程中逻辑关系的确定3. 用卡诺图化简逻辑函数以及具有无关项的逻辑函数的化简项目单元名称主要教学内容任务1.1门电路的逻辑功能测试1. 数制与码制的基础知识2. 逻辑代数基础3. 集成门电路的逻辑功能测试任务1.2组合逻辑电路功能测试1. 逻辑函数的化简2. 组合逻辑电路的分析方法3. 组合逻辑电路的功能测试分析任务1.3三人表决器的设计与装调1. 组合逻辑电路的设计方法2. 三人表决器的设计与装调3. 逻辑门电路的基础知识教学方法建议1. 采用启发、讨论、互动式的教学方法，发挥学生的学习主动性2. 教、学、做相结合3. 多媒体课件与板书结合4. 讲解基本逻辑门时，通过对串，并联电路分析得出相对应的逻辑关系。备注数电实验箱&项目二项目名称：数码显示电路的设计与仿真&&&&&&&&&&&&&&&&& 学时：10教学目标基本目标：1. 掌握编码器、译码器、常用显示器、驱动显示器和数码管的基本知识及设计方法。2. 了解数据选择器、数据分配器等常用中规模逻辑器件的逻辑功能和主要用途，能读懂其功能表，会查找相关数字电路资料3. 能合理选择集成电路，设计并仿真调试数码显示电路拓展目标：1.初步掌握用中规模集成电路（MSI）设计组合逻辑电路的方法，能用译码器、数据选择器实现逻辑函数教学重点1.中规模集成芯片资料的功能解读2.编码器、译码器等中规模集成组合逻辑电路的功能与应用3.数码显示电路的设计与功能调试学习难点1.中规模集成芯片资料的功能解读2. MSI 器件74LS138的功能和实现组合逻辑函数的方法项目单元名称主要教学内容任务2.1 74LS148逻辑功能测试1. 编码器介绍2. 74LS148编码器逻辑功能测试3. 74LS148芯片资料解读任务2.2 变量译码器逻辑功能测试1. 74LS138逻辑功能测试2. 74LS138介绍及芯片资料解读3. 译码器的应用电路分析任务2.3显示译码器及LED数码管功能测试1. LED数码管介绍及CD4511芯片解读2. CD4511逻辑功能测试3. 数据选择器与数据分配器任务2.4数码显示电路的仿真1. LED数码管介绍及CD4511芯片解读2. 数码显示电路的设计与仿真调试教学方法建议1. 以“项目引导，任务驱动”为主，以实例教学、实验演示、实践操作、多媒体展示为辅。2. 讲解中注意基本概念的建立。强调MSI器件的使用，培养查手册的能力。3. 采用比较法学习编码器和译码器、数据选择器和数据分配器4. 教、学、做相结合5. 多媒体课件与仿真软件相结合 备注数电实验箱、仿真项目三项目名称：分频电路的分析与制作&&&&&&&&&&&&&&&&& 学时：8教学目标基本目标：1. 掌握触发器的基本知识，掌握不同类型常用触发器的符号，功能等2. 能用与非门电路构成基本RS触发器并进行功能测试3. 掌握D触发器的功能及应用电路分析 拓展目标：1. 能根据触发器的逻辑符号分析其功能，画出时序图，能看懂功能表2．能用JK触发器转换成其它触发器并搭建和测试教学重点1.RS、D、JK、T、T′触发器的逻辑符号、逻辑功能和触发方式2. D触发器的功能及应用电路分析学习难点1.触发器的触发方式2.计数器的逻辑功能描述，特别是时序图项目单元名称主要教学内容任务3.1基本RS触发逻辑功能测试1．由于非门构成基本RS功能分析2. 基本RS触发器功能测试任务3.2JK触发器的逻辑功能测试1．JK触发器的功能测试2. JK触发器构成其他类型的触发器任务3.3 分频电路的分析与制作1．分频器电路的分析与制作2. 分频器电路的调试教学方法建议1. 采用启发、讨论、互动式的教学方法，发挥学生的学习主动性2. 教、学、做相结合3. 多媒体课件与仿真软件相结合备注数电实验箱 ，电路板 项目四项目名称：计数器电路设计与装调&&&&&&&&&&&&&&&&&& 学时：10 教学目标基本目标：1. 掌握时序逻辑电路的特点，建立时序逻辑电路的基本概念2. 了解计数器的基本概念和知识，掌握各种计数器的组成及工作原理3. 掌握常用的集成计数器产品的使用方法，能用集成计数器设计任意进制计数器并测试4. 能阅读功能表并正确选择集成电路，能设计一个计数、译码、显示的综合电路并进行调试拓展目标：1.时序逻辑电路分析方法教学重点1.时序逻辑电路的特点2.利用集成计数器的置零功能和置数功能构成任意进制计数器学习难点1.计数器的逻辑功能描述，特别是时序图项目单元名称主要教学内容任务4.1集成计数器的介绍1.计数器74161功能仿真测试 2. 74161的芯片资料解读3. 时序逻辑电路的仿真分析任务4.2 任意进制计数器的设计与仿真1．实现N进制计数器的方法2. 任意进制计数器的设计与仿真测试教学方法建议1. 采用启发、讨论、互动式的教学方法，发挥学生的学习主动性2. 教、学、做相结合3. 多媒体课件与仿真软件相结合备注数电实验箱 ，仿真&项目五项目名称：触摸式防盗报警器的设计与制作& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&学时：12教学目标1. 掌握555定时器的基本知识2. 熟悉多谐振荡器的原理，单稳态触发器、施密特触发器电路的特点及组成3. 掌握由555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应用4. 能用555定时器构成单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器5. 掌握D/A、A/D转换的基本概念及基础知识6. 理解集成DAC、ADC芯片的功能教学重点1. 555定时器的构成和工作原理2. 555定时器的三种典型应用电路3. A/D转换器的过程学习难点1. RC定时电路中电容C的充电和放电过程及定时过程项目单元名称主要教学内容任务5.1多谐振荡器的功能测试1. 555定时器的电路结构及功能2. 555定时器的应用电路，单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器3. 多谐振荡器电路设计与调试任务5.2触摸式防盗报警电路的设计与制作1．触摸式防盗报警电路的设计与制作2. 触摸式防盗报警电路的调试D/A、A/D转换1．任务基础知识A/D转换知识及AD转换芯片介绍2. 任务基础知识D/ A转换知识介绍教学方法建议1. 以“项目引导，任务驱动”为主，以实例教学、实验演示、实践操作、多媒体展示为辅。2. 教、学、做相结合3. 多媒体课件与板书结合备注万能板项目六项目名称：数字频率计的设计与制作&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 学时：30 教学目标1．基本了解设计数字系统的一般方法2．进一步熟悉常用数字器件的使用方法3. 会分析数字电路的信号处理流程4．能用数字电路制作简单的电子产品。能用中规模组合逻辑电路、脉冲产生及整形电路、及中小规模时序逻辑电路设计电路模块等5. 基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。学会在调试中设计与改进部分电路，学会分析判断数字电路的简单故障，并能排除故障进行检修教学重点用数字电路制作简单的电子产品学习难点判断数字电路的简单故障，并能排除故障进行检修项目单元名称主要教学内容任务6.1总体方案及论证1.项目设计的意义2.项目方案的比较选择3.总体方案设计任务6.2单元电路设计1. 用波形图分析简单时序逻辑电路2. 识别常用的集成计数器产品并进行正确测试3. 用集成计数器产品构成任意进制计数器4. 用集成555及少量充放电元件设计与制作常用脉冲信号产生和整形电路5. 频率计的分频器、信号放大、波形整形电路的设计6. 频率计显示电路的设计任务6.3电路整机组装调试1.电子产品的装配工艺2.电路调试前的检查3.调试结果的整理与分析教学方法建议1. 课程综合模块，建议企业兼职教师授课2．任课教师必须严格要求学生，认真指导学生课堂实践技能的操作，并及时评分，作为过程考核成绩；同时在课堂教学时，基础知识应作为讲课的重点。备注&六、考核评价《数字电子电路设计与制作》课程考核（60学时）：在评价内容上。建立融职业素质和职业能力为核心的新课程考核标准。为全面考核学生的知识与技能掌握情况，课程考核应涵盖项目任务全过程。考核分为两块：1、过程考核成绩占60%（1）课堂表现（10%）：包括考勤、课堂纪律、笔记、课堂测试和回答提问等情况，课堂表现关系到一个学生的学习态度。（2）理论课后作业（10%）：课后作业也是很重要的测试项目之一，课后作业要求要独立完成，答案正确，书写规范。（3）实践环节考核（30%）：实验环节的考核在过程考核中占得比重很大。课程的实践训练项目主要有5个项目，每个项目又分为多个测试任务或者设计任务，实验完成时检查实验的结果是否正确，通过检查学生的测试结果来判断实验是否成功，实践任务结束后提交学生学习手册（10%），每个任务都对学生进行过程考核（20%）。（4）阶段性测验（10%）：每一个或者两个项目结束后，组织一次单元测验， 2、终结性考核占40%（期末理论知识考试成绩占20%，实践考核成绩占20%）。 综合模块考核（30学时）：1．考勤、课堂表现、课堂提问、课外表现、实训报告等平时成绩占20%：2．教师在教学过程中注重学生的工作过程记录；学生实践技能操作过程评分等过程考核占50%：3．答辩考核（以基本内容及基础知识为主）占30%：成绩由百分制换算为五级制：90分以上优，80-90分为良，70-80为中、60-70分为及格，60分以下为不及格。七、教学基本条件1.教学资源教材：《数字电子技术项目教程》，朱祥贤 主编，机械工业出版社，2010。《数字电子技术课程设计指导书》，徐昌华编，淮安信息职业技术学院教辅资料：1.《数字电子技术与实践》，胡汉章、叶香美主编，电子工业出版社，2009。 2.《数字逻辑电路测试与设计》，李玲主编，机械工业出版社，2009。3.《电子技术实训》， 李思政， 西安电子科技大学出版社2.教学设施教学采用现场教学方法，整个教学过程在电子实训室进行。实训室备有基本的仪器设备：多媒体教学设备、数电实验箱、直流稳压源、示波器、万用表、工作台等，其它的器材则根据具体课题的需要，配备学生（所有本学期学习该门课程的学生）每两人一套，包括面包板、连接线及相应的元件若干，由于实践教学贯穿整个教学过程（甚至课后时间），因此配备给学生的元件、器材，至本课程结束再全部归还实训室。八、其他说明1.课程标准开发说明经过几年的师资培养和教学团队建设，现已形成由高、中级职称双师型教师构成的教学队伍。本课程师资队伍年龄、职称、双师结构合理，学识水平高，教学经验丰富，教学特色鲜明，是一支适应职业教育要求的高素质的教师队伍。2.其它本大纲包含两个部分：即数字电子电路设计与制作基础模块（60学时）+综合模块（30学时）。本课程采用“以实践组织教学”，教、学、做相结合的方法。“认识性实践+应用性实践+设计性实践+课程设计”中认识性实践和应用性实践目的在于训练学生基本的操作和应用技能，在于达成以“以实践组织教学”； 设计性实践通过“自助式”形式让学生自主选择不同类型的集成元件设计、搭建数字电路，完成指定的逻辑功能，并能独立检测和排除电路故障，达到训练学生设计性技能的目的；课程设计则实现了设计和工艺技能培养的相互交叉融合，目的在于培养学生的系统设计能力。&制定日期：2012.6&&&&&&&&&&&&&& 修订日期：2015.7执笔人：王海燕审核人：贾艳丽
1.教学资源教材：《数字电子技术项目教程》，朱祥贤&主编，机械工业出版社，2010。《数字电子技术课程设计指导书》，徐昌华编，淮安信息职业技术学院教辅资料：1.《数字电子技术与实践》，胡汉章、叶香美主编，电子工业出版社，2009。2.《数字逻辑电路测试与设计》，李玲主编，机械工业出版社，2009。3.《电子技术实训》，&李思政，&西安电子科技大学出版社
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