一、课程简介

本课程是医学影像技术专业的一门必修技术基础课，具有基础科学和技术科学的二重性，因而具有较强的理论性和广阔的工程应用背景。它不仅是医学影像技术专业学习后续课程的基础，也直接为解决电工电子工程中的实际问题服务。

通过本课程的学习，使学生能掌握数字电子技术的基础理论、基本分析方法和基本测量技能和基本电路设计方法，培养学生的逻辑思维能力和综合运用数字电路理论分析和解决实际问题的能力，组织和从事数字电路实验的初步技能。了解数字电子技术的发展与应用，拓宽知识面，为以后的学习、创新和科学研究工作打下扎实的理论和实践基础。

另外，在教学过程中要有意识地培养学生的自学能力、分析问题、解决问题的能力。并把教书育人寓于教学全过程，培养学生爱国主义、集体主义和勇于开拓创新的精神，培养学生严谨的科学态度和实事求是作风。

本课程于第五学期开设，为考试课。总学时数为75学时，其中理论48学时，实验27学时，理论与实验课比例为1.8:1。

二、课程目标

（一）基本理论知识

1.掌握数制和码制的概念、二进制算术运算，熟悉几种常用的数制及不同数制间的转换，了解几种常用的编码。

2.掌握逻辑代数的基本运算、逻辑代数定律与定理、逻辑问题的描述方法、逻辑函数的化简（公式法和卡诺图法），熟悉与、或、非三个概念的物理意义，了解逻辑代数中的反演规律和对偶规则及最简门电路的转换方法。

3.掌握门电路的逻辑功能、典型参数，CMOS和TTL反相器的输入和输出特性，熟悉CMOS和TTL反相器、与非门、或非门电路的工作原理，CMOS和TTL反相器的电压传输特性，了解半导体二极管、三极管和MOS馆的开关特性、分立元件门电路的基本工作原理、集成门电路的动态特性。

4.掌握组合逻辑电路的分析与设计的基本方法、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器、加法器的逻辑功能及其使用方法，熟悉半加、全加、比较、编码、译码、数据选择和分配等概念及只读存储器的概念，了解典型组合电路的真值表、组合逻辑电路竞争冒险的概念、产生原因及其消除方法。了解如何用硬件描述语言描述组合逻辑电路。

5.掌握基本触发器，RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、边沿触发器的逻辑功能及特点，表示触发器逻辑功能的基本方法；熟悉RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器的工作原理，触发器电路结构和逻辑功能两个概念的区别和联系，触发器传输延迟时间的概念；了解主从RS和JK触发器的工作原理及主要特点，不同功能触发器的特点及相互间的转换，触发器建立时间、保持时间与最高工作频率的概念。掌握RAM、ROM存储器容量扩展的方法，熟悉RAM、ROM存储器用于产生组合逻辑函数，了解RAM、ROM存储器的结构和工作原理。

6.掌握时序逻辑电路的基本分析方法、设计方法，同步、异步计数器的工作原理；熟悉移位器和寄存器的工作原理；了解异步时序电路的分析方法，可编程逻辑器件的概念。了解用可编程逻辑器件实现同步时序逻辑电路。

7.掌握多谐振荡器的工作特点，振荡频率与定时元件R、C取值间的定性关系，施密特触发器的工作特点，输出电压与输入电压的波形关系；熟悉555集成定时器的工作原理及555集成定时器的基本应用电路（施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器）；了解集成施密特触发器的性能特点及集成单稳态触发器的主要功能。

8.掌握D/A转换器典型电路的工作原理、转换精度与转换速度，A/D转换器典型电路转换精度与转换速度，熟悉A/D转换器典型电路的工作原理，了解A/D转换的基本原理，取样保持电路。

（二）基本技能

通过实验掌握常用仪器的功能及使用方法，学习门电路逻辑功能及测试、组合逻辑电路、触发器、时序电路测试及研究、集成计数器、译码器、555时基电路等电路的特性及测量方法。

（三）基本素质

培养拥护党的路线、方针、政策，有理想、有道德、有文化、有纪律的一代新人；培养学生具有严谨的、实事求是的科学作风。培养学生独力获取知识、分析问题、解决问题和科学思维的能力。

三、学时分配

四、理论教学目标与内容

第一单元 数制和码制

目标

1.掌握:①数制和码制的概念；②二进制算术运算。

2.熟悉几种常用的数制及其转换。

3.了解几种常用的编码。

内容

1.重点阐述: 数制和码制的概念。

2.详细讲解:二进制算术运算。

3.一般介绍常用的编码。

第二单元 逻辑代数基础

目标

1.掌握:①逻辑代数的基本运算、逻辑代数定律与定理；②逻辑问题的描述方法、逻辑函数的化简（公式法和卡诺图法）。

2.熟悉二进制代码的概念、与、或、非三个概念的物理意义。

3.了解逻辑代数中的反演规律和对偶规则及最简门电路的转换方法。

内容

1.重点阐述:逻辑代数的化简方法，尤其是图形化简法。

2.详细讲解:与、或、非三个最基本的逻辑概念及运算。

3.一般介绍逻辑代数中的反演规则和对偶规则。

第三单元 门电路

目标

1.掌握: ①门电路的逻辑功能、典型参数；②CMOS和TTL反相器的输入和输出特性

2.熟悉: ①CMOS和TTL反相器、与非门、或非门电路的工作原理；② CMOS和TTL反相器的电压传输特性。

3.了解半导体二极管、三极管和MOS馆的开关特性、分立元件门电路的基本工作原理、集成门电路的动态特性。

内容

1.重点阐述门电路的逻辑功能、典型参数，CMOS和TTL反相器的输入和输出特性。

2.详细讲解: ①CMOS和TTL反相器、与非门、或非门电路的工作原理；②CMOS和TTL反相器的电压传输特性。

3.一般介绍集成门电路的动态特性。

第四单元 组合逻辑电路

目标

1.掌握: ①组合逻辑电路的分析与设计的基本方法；②编码器、译码器、数据选择器和数据分配器、加法器的逻辑功能及其使用方法.

2.熟悉半加、全加、比较、编码、译码、数据选择和分配等概念及只读存储器的概念。

3.了解典型组合电路的真值表、组合逻辑电路竞争冒险的概念、产生原因及其消除方法。

4了解如何用硬件描述语言描述组合逻辑电路。

内容

1.重点阐述组合逻辑电路的分析与设计的基本方法。

2.详细讲解集成编码器、译码器、数据选择器和数据分配器、加法器的逻辑功能及其使用方法。

3.一般介绍组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。

第五单元 半导体存储电路

目标

1.掌握: ①基本触发器，RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、边沿触发器的逻辑功能及特点；②表示触发器逻辑功能的基本方法。

2.熟悉: ①RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器的工作原理；②触发器电路结构和逻辑功能两个概念的区别和联系，触发器传输延迟时间的概念。

3.了解主从RS和JK触发器的工作原理及主要特点，不同功能触发器的特点及相互间的转换，触发器建立时间、保持时间与最高工作频率的概念。

4.掌握ROM、RAM存储器容量扩展的方法。

5.熟悉ROM、RAM存储器的工作原理。

6.了解ROM、RAM存储器的结构。

内容

1.重点阐述基本RS触发器，RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、T触发器的逻辑功能。

2.详细讲解状态表、特性方程、状态图、逻辑符号和波形图。

3.一般介绍CMOS触发器、TTL触发器的特点。

4.重点阐述ROM、RAM存储器的工作原理。

5.详细讲解: ROM、RAM存储器容量扩展的方法 。

6.一般介绍ROM、RAM存储器的结构。

第六单元 时序逻辑电路

目标

1.掌握时序逻辑电路的基本分析方法、设计方法，同步、异步计数器的工作原理。

2.熟悉移位器和寄存器的工作原理。

3.了解异步时序电路的分析方法，可编程逻辑器件的概念。

4.了解用可编程逻辑器件实现同步时序逻辑电路。

内容

1.重点阐述时序逻辑电路的结构、特点、用集成计数器构成任意进制计数器的方

法。

2.详细讲解: ①时序逻辑电路的基本分析方法；②时序电路各方程组（时钟方程组、

输出方程组、驱动方程组、状态方程组），状态转换表、状态转换图及时序图在分析中的重要作用。

3.一般介绍寄存器的工作原理。

第七单元 脉冲波形的产生与整形

目标

1.掌握: ①多谐振荡器的工作特点，振荡频率与定时元件R、C取值间的定性关系；②施密特触发器的工作特点，输出电压与输入电压的波形关系。

2.熟悉555集成定时器的工作原理及555集成定时器的基本应用电路（施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器）。

3.了解集成施密特触发器的性能特点及集成单稳态触发器的主要功能。

内容

1.重点阐述:1由555定时器组成三种脉冲电路（施密特触发器，单稳触发器和多谐振荡器）的工作原理及波形参数与电路参数之间的关系。

2.详细讲解这三种电路。

3.一般介绍555定时器组成。

第八单元 数-模和模-数转换

目标

1.掌握: ①D/A转换器典型电路的工作原理，转换精度与转换速度；②A/D转换器典型电路的转换精度与转换速度。

2.熟悉A/D转换器典型电路的工作原理。

3.了解A/D转换的基本原理，取样保持电路。

内容

1.重点阐述: A/D转换器典型电路的工作原理。

2.详细讲解D/A转换器典型电路的工作原理、转换精度与转换速度；A/D转换器典型电路的转换精度与转换速度。

3.一般介绍A/D转换的基本原理，取样保持电路。

五、实验教学目标与内容

数字电子技术实验以实验室实践教学为主，每个实验项目3学时。具体内容如下，可根据情况选取9个实验项目。

实验一 基本仪器的使用

目标

1.掌握示波器、信号发生器的使用方法。

2.熟悉其原理。

内容

双踪示波器、信号发生器面板上各旋钮的使用，学会测量脉冲信号源波形的幅值、周期、上升沿时间和下降沿时间。

实验二 门电路逻辑功能及测试

目标

1.掌握门电路逻辑功能的测试方法。

2.熟悉数字电路学习机及示波器的使用方法。

内容

测试门电路逻辑功能、异或门逻辑功能，逻辑电路的逻辑关系的判断。

实验三 组合逻辑电路

目标

1.掌握组合逻辑电路的功能测试，验证半加器和全加器的逻辑功能。

2.熟悉二进制数的运算规律。

内容

组合逻辑电路的功能测试，测试用异或门和与非门组成的半加器的逻辑功能，测试全加器的逻辑功能。

实验四 触发器

目标

1.掌握R—S、D、J—K触发器的构成、工作原理和功能测试方法。

2.熟悉触发器集成芯片的使用。

内容

基本R--SFF功能测试，维持--阻塞型D触发器功能测试，负边沿J--K触发器功能测试，触发器功能转换。

实验五 时序电路测试及研究

目标

1.掌握常用时序电路分析、设计及测试方法，训练独立进行实验的技能。

2.熟悉其原理。

内容

异步二进制计数器的测试及波形，异步二--士进制加法计数器的测试及波形，自循环移位寄存器—环形计数器记录各触发器状态。

实验六 集成计数器

目标

1.掌握计数器的使用方法。

2.熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。

内容

集成计数器74LS290功能测试，计数器级联，任意进制计数器的设计方法。

实验七 555时基电路

目标

1.掌握555时基电路的结构和工作原理。

2.熟悉①此芯片的正确使用；②分析和测试用555时基电路构成的多谐振荡器、单稳态触发器、R—S触发器等三种典型电路。

内容

555时基电路功能测试，555时基电路构成的多谐振荡器，555时基电路构成的单稳态触发器，555时基电路构成的R—S触发器。

实验八 触发器（二）

目标

1.掌握三态触发器和锁存器的功能及使用方法。

2.熟悉用三态触发器和锁存器构成的功能电路。

内容

锁存器功能及应用，三态输出触发器功能及应用。

实验九 译码器和数据选择器

目标

1.熟悉集成译码器。

2.了解集成译码器的应用。

内容

译码器功能测试，译码器转换，数据选择器的测试及应用。

实验十 波形产生及单稳态触发器

目标

1.掌握单稳态触发器的使用。

2.熟悉多谐振荡器的电路特点及振荡频率估算方法。

内容

多谐振荡器，单稳态触发器。

实验十一 集成计数器74LS160的应用设计

目标

1.掌握计数器74LS160的功能。

2.熟悉计数器的特点及应用设计。

内容

集成计数器74LS160的功能、应用设计。

实验十二 A/D转换器的应用设计

目标

1.掌握A/D转换器的功能与特点。

2.熟悉A/D转换器的应用设计。

内容

A/D转换器的功能与的功能、应用设计。

实验十三 数字定时器

目标

1.熟悉和掌握运用数字集成电路组成实用电路的原理分析。

2.了解数字电路调试和排除故障方法。

内容

按图连线，检测时基信号及4060分频输出信号并调整。

实验十四 多路模拟开关及其应用

目标

1.掌握该芯片的功能测试方法。

2.了解集成多路模拟开关的组成及工作原理。

内容

多路模拟开关的功能测试，CD4051芯片的应用。

六、措施和评价

（一）措施

1.以教学目标的要求和教学大纲来指导教学的各个环节（包括备课、授课、实验、考试等），教师应根据教学目标的要求进行教学活动。

2.适当组织课堂讨论，逐步开展专题讲座，充分应用投影仪、幻灯机、计算机辅助教学(CAI)等电化教学手段，以利于开拓学生的视野，激发学生的学习兴趣。

3.加强课外辅导，指定参考资料，注意培养同学的自学能力、独立思考和独立解决问题的能力及科学思维能力。

4.实验课抓好课前预习、课上实验、课后实验报告三个环节。要求学生写出预习报告，画好原始数据记录表，回答指定的思考题，上课前由教师检查。课后要独立进行数据处理，计算最后结果，分析讨论有关问题，并回答指定的问题。

5.定期召开学生座谈会，师生交流教学信息，根据反馈情况，进一步改进教学工作，努力提高教学质量。

（二）评价

1.授课质量评价按“教师教学质量评价表”，由督导组、同行、学生和教研室予以评定。

2.学生成绩评价依据教学大纲和理论课考试权值分配进行期末理论考试；期末实验考核以操作为主，结合问卷，并参考平时实验操作和实验报告，进行综合评价。学科满分100分，理论成绩和实验成绩分别占70％、30％。

【注】

1.本课程的先修课程为《高等数学》、《电工原理》、《模拟电子技术》，后续课程为各种专业课。

2.本课程使用的教材和主要参考书

教材：《数字电子技术基础》（第六版） 阎石主编 高等教育出版社

参考书：

《电子技术基础》第五版 康华光主编 高等教育出版社

《数字电子技术基础简明教程》第四版 余孟尝主编 高等教育出版社

《数字电子技术》 江小安主编 西安电子科技大学出版社

《实用数字电子技术》 范志忠主编 电子工业出版社

编写 李中伟

审校 任武