“数字逻辑设计实践” 教学计划
2012～2013学年第二学期（吴健雄班）
一、 基本情况：
1. 总 学 时： 48学时
2. 学时比例： 1（课内）： 1.5（课外）
3. 学 分： 1.5学分
4. 适用范围： 2011级吴健雄学院全体学生
5. 先修课程： 高等数学、物理、数字逻辑电路
6. 时 间： 2012.10～2013.1
二、 教学要求：
预习要求：
1．在进实验室前完成该实验相关的所有预习思考题和设计方案，将预习思考题的解答写在实验报告的实验原理部分，设计方案可先写在其他纸上。
2．如果有条件，可在宿舍将电路搭试好后再到实验室测试
3．网络教学平台会对部分实验的预习情况进行在线测试，测试结果会作为实验成绩的一部分，同时指导教师将不定期抽查实验预习情况，如果有2次或2次以上没有预习，实验总评成绩降一等
4．电工电子实验中心的网站地址为：http://eae.seu.edu.cn，所有的教学信息都发布在网络教学平台上，地址为：http://10.1.15.11/，使用说明请参看网页上的相关资料。预习时请访问该平台以了解您准备完成的实验内容是否有变动、提示或在线测验题。
实验要求：
1．实验采用开放模式，您可以在每周一的14:00～21:00，每周二到周四的9:30～21:00。周五的9:30～17:30中任何一个时间到实验室完成实验。第一次实验时请仔细阅读开放实验规章制度，并在以后的实验中认真遵守。
2．每次实验要带一卡通、元器件和所发的面包板。面包板请妥善保管，勿丢失或损坏，否则将照价赔偿。
3．在进入实验室时，请在刷卡机上出示您的校园卡，在刷卡机分配的实验室和实验座位上完成实验。
4．每次实验至少要完成一项实验内容，单次实验时间不少于1个小时，每两周实验总时数不得低于3小时，如有特殊情况请提前和指导教师联系。如果有2次两周实验总时数低于3小时，将取消期末考试资格。
5．实验开始前请先检查自己座位上的仪器。如有缺失和损坏请及时和值班教师联系，实验过程中如果发生仪器故障，也请和值班教师联系，值班教师检查确认后才可以更换，不允许自己更换。
6．开始实验前请先在课程主页上查看和该实验相关的各种信息。实验中遇到的一般性问题应该自己解决，课程网站提供了一部分常见问题解答，可作为参考。确实解决不了再询问值班教师。对于课程网站上已经有答案的问题，值班教师将不予回答，请理解。
7．实验中途请勿随意离开实验室，如确实有特殊情况请向值班教师请假或者刷卡下机。中途无故离开15分钟以上的属于严重违规行为，两次以上严重违规将取消期末考试资格。
8．如有元器件损坏，可到仪表室购买
9．实验完成后请关闭仪器电源、打扫干净实验桌面，仪器归位，然后刷卡下机。
实验报告要求：
1．实验原理不需要大量的抄书上已有的内容，以回答每一节的思考题为主。
2．记录实验数据时，书上已给出表格的按书上表格记录，没有的要自拟表格，不允许不画表格记录数据。
3．对于所有要求观察记录的波形，必须记录在坐标纸上，并标注波形的各项参数，特别注明的除外。
4．所有的实验必须对测量过程中遇到的问题和结果做分析，可参考书上的实验结果分析讨论要点。
5．如果采用计算机记录或处理数据的话，可将结果打印后贴在实验报告的相关位置。
6．如果有另外的预习报告，可粘贴在实验报告的最后一页
7．实验报告必须在指定时间完成并提交，如果有两次或两次以上无故迟交报告，实验总评成绩降一等，如果有两次或两次以上未交实验报告，取消期末考试资格。
8．如果教学要求网络提交电子版实验报告，可通过教学平台在线提交，但请注意一定要在截止时间前提交。
三、 考核方法
本课程最终成绩由平时实验成绩、小系统实验成绩、可编程逻辑设计实验成绩和期末考试成绩四部分组成。其中期末考试采取给定电路参数，设计并搭试电路的模式。具体成绩组成如下：
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平时实验成绩
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20％
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小系统设计实验成绩
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20％
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可编程逻辑设计成绩
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20％
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期末考试成绩
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40％
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四、 实验教学计划
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周次
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内容
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实验模式
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学时
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教材
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05
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实验操作演示、门电路和组合逻辑电路特性
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周3集中上课
周4上午开放
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4
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第1、2章
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06
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门电路和组合逻辑电路
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开放实验
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4
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第2章
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网络定理（电路实验）
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开放实验
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4
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电路教材p81
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07
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组合函数设计
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开放实验
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4
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第3章
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08
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时序逻辑电路
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集中上课
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4
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第4、7章
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09
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开放实验
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4
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10
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三相交流电路的认识（电路实验）
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集中上课
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4
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电路教材p18
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小系统设计
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开放实验
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12
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第6章
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11
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12
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可编程数字系统设计
小系统设计验收
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周3集中上课
周3、4验收
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13
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电路频率特性(EDA) （电路实验）
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开放实验
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4
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电路教材p91
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FPGA系统设计
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开放实验
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4
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第7章
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14
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交流控制电路设计（电路实验）
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集中上课
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4
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电路教材p21
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|
FPGA系统设计
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开放实验
|
4
|
第7章
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15
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8
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16
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期末考试
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集中上课
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五、 实验内容
实验1 数字逻辑实验基础、门电路和组合逻辑
1．学习目标：
① 认识数字集成电路，能识别各种类型的数字器件和封装
② 学习查找器件资料，通过器件手册了解器件。
③ 了解脉冲信号的模拟特性，了解示波器的各种参数及其对测量的影响，了解示波器探头的原理和参数，掌握脉冲信号的各项参数及其测量，掌握示波器的使用方法
④ 了解面包板的基本结构、掌握面包板连接电路的基本方法和要求
⑤ 掌握基本的数字电路的故障检查和排除方法
⑥ 掌握TTL和CMOS器件的静态特性和动态特性测量方法及这些特性对数字系统设计的影响。
⑦ 掌握通过数字器件手册查看器件静态和动态特性参数。
⑧ 掌握不同结构的数字器件之间的互连
⑨ 掌握OC门和三态门的特性和使用方法
⑩ 加深示波器测量技术的训练
? 掌握小规模组合逻辑的工程设计方法
? 了解竞争和冒险的产生原因，消除方法，掌握用示波器和逻辑分析捕捉毛刺的方法。
2．演示实验：
① 电路安装调试与故障排除
② 2.5节 实验：门电路静态特性的测试
内容1 测量74LS04和74HC04的空载输出电平，记录并分析测量结果。
内容3 采用示波器X-Y方式测量并比较74LS04和74HC04两种器件的电压传输特性Vo=f（Vi）
3.必做实验：
① 2.5节 实验：门电路静态特性的测试
内容7.用OC门实现三路信号分时传送的总线结构
内容8．用三态门实现三路信号分时传输
② 2.7节 实验：门电路动态特性测试
内容1．用环形振荡器测量74LS04、74HC04的传输延时时间
内容2．在74LS04传输延时测量电路中加入长导线，观察延时造成的振荡周期变化
③ 2.10节 实验：SSI组合逻辑设计及竞争-冒险现象
内容5．竞争-冒险现象的观察和消除（具体内容有所修改，请参看教学网站相关内容）
3．选做实验：
① 2.5节 实验：门电路静态特性的测试
内容2．分别测量74LS04和74HC04的静态参数极限值，并计算噪声容限和扇出数
内容4．用74LS04和74HC04门电路驱动发光二极管
内容5．观察叠加交流噪声信号的影响（74LS04）
内容6．TTL门驱动CMOS门实验
② 2.7节 实验：门电路动态特性测试
内容3．测量增加RC负载后的环形振荡器，RC负载对传输延时的影响
③ 2.10节 实验：SSI组合逻辑设计及竞争-冒险现象
内容1．数值判别电路
内容4．停车场交通控制系统
4．时间要求：
第5周、第6周两周内完成，第7周内交实验报告
实验2 组合函数设计
1．学习目标：
① 掌握常用中规模组合逻辑器件的功能和使用方法
② 掌握逻辑函数工程设计方法
③ 掌握存储器实现复杂逻辑函数的原理和存储器的使用过程
2．必做实验：
① 3.3节 实验：用MSI进行组合逻辑函数电路设计
内容1．用译码器方案设计1位全减器电路
内容4．血型配对电路的设计
② 3.5节 实验：用ROM设计组合逻辑函数电路
用ROM设计一个8421BCD码七段显示译码电路
3．选做实验：
① 3.3节 实验：用MSI进行组合逻辑函数电路设计
内容1．用其他方案设计1位全减器电路
② 3.3节 实验：用MSI进行组合逻辑函数电路设计
内容5．控制发电机组的供电控制电路的设计
3．时间要求
第7周内完成，第8周内交实验报告
实验3 时序逻辑电路
1．学习目标：
① 掌握时序逻辑电路的一般设计过程；
② 掌握时序逻辑电路的时延分析方法，了解时序电路对时钟信号相关参数的基本要求；
③ 掌握时序逻辑电路的基本调试方法；
④ 熟练使用示波器和逻辑分析仪观察波形图，并会使用逻辑分析仪做状态分析。
⑤ 了解可编程数字系统设计的流程
⑥ 掌握Quartus II 软件的使用方法
2．必做实验：
① 4.4节 实验：触发器设计时序逻辑电路
内容2 广告流水灯
② 4.6节 实验：用时序功能块设计时序电路
内容2 序列发生器
内容3 小数分频器（改用可编程逻辑器件完成，实验内容有所修改，详情见课程网站说明）
内容6．行列式键盘识别电路（改用可编程逻辑器件完成）
3．选做实验：
4.4节 实验：触发器设计时序逻辑电路
内容6．序列检测器
4．时间要求：
第8、9周内完成（第8周周3上午集中上课），第10周内交实验报告
第六章 小型数字系统设计
1、学习目标：
① 综合前面所学的各项内容
② 掌握数字系统设计的流程和方法
③ 培养复杂电路连接和调试技能
2、必做实验：
待定，在教学平台上公布
3、时间要求：
第10、11、12周完成并由指导老师验收，第13周内交实验报告
第七章 可编程数字系统设计基础
1、学习目标：
① 了解可编程数字系统设计的流程
② 掌握Quartus II 软件的使用方法
③ 掌握原理图输入方式设计数字系统的方法和流程
2、必做实验：
待定，在教学平台上公布
3、时间要求：
第13、14、15周完成并由指导老师验收（第13周三上午集中上课），第16周内交实验报告
期末考试：
第16周
“电路实验” 教学计划
一、基本情况：
1. 总 学 时： 16学时
2. 学时比例： 1（课内）： 1.5（课外）
3. 学 分： 0.5学分
4. 适用范围： 2011级吴健雄学院全体学生
5. 先修课程： 电路分析
6. 时 间： 2012.10～2013.1
二、教学要求
实验要求
全开放式。为了确保强电实验的安全性问题，“交流阻抗参数的测量和功率因素的改善”、“三相交流电路”为集中授课。
报告要求
同“数字逻辑设计实践”要求
1．网络定理（EDA）（4学时）
（1） Multisim软件入门；
（2） 应用Multisim验证基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理。
（3） 应用Multisim测量稳压管的伏安特性，并实际电路搭试测量稳压管的伏安特性；
实验内容：
内容1．基尔霍夫定理、叠加定理的验证；
内容2．戴维南定理的验证。
内容3．稳压管伏安特性测量
完成时间：
第6周完成，第7周交报告
3．三相交流电路的认识（4学时）
（1）交流电基础知识及电器设备使用操作练习；
（2）电阻、电感、电容单相交流电路参数测量；
（3）功率因数的测量及其改善。
实验内容：
1、单相、三相交流电路的接线操作，按照强电实验操作规范接线、通电、操作：包括开关、熔断器、接触器、继电器、自耦变压器等电器设备结构原理的理解和使用方法。
2、交流阻抗参数测量
（1）测量交流电路中的元件阻抗值；
（2）设计电路，学习提高功率因数的方法。
三电压表法
测量表格如下：
|
Z
|
测量参数
|
||
|
U/V
|
U1/V
|
U2/V
|
|
|
Z1
|
30
|
|
|
|
Z2
|
30
|
|
|
Z1：10Ω+L Z2：100Ω+C
其中L的电感量为114mH，内阻为26Ω。C电容量为10uF（几个规格的电容并联而得即2uF//8uF）
三表法
测量表格如下：
|
Z
|
测量参数
|
||
|
I/A
|
U/V
|
P/W
|
|
|
Z1
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
|
Z2
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
|
Z1+Z2
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
|
Z1//Z2
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
Z1：10Ω+L Z2：100Ω+C
其中L的电感量为114mH，内阻为26Ω。C电容量为10uF（几个规格的电容并联而得即2uF//8uF）
注意：Z1+Z2和Z1∥Z2，应判别呈容性电路还是感性电路，是容性电路时只计算电容量的大小，是感性电路时只计算电感量的大小。
内容3．功率因数的改善
1）并联10uF电容
2）并联24uF电容
观察并分析功率因数的变化情况。
完成时间：
第10周完成，具体时间和上课地点见课程网站通知，第11周交报告
3．电路频率特性（EDA）（4学时）
（1）掌握低通、带通电路的频率特性；
（2）应用Multisim软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数；
（3）应用Multisim软件中的波特仪测试电路的频率特性。
（4）扫频仪的使用。
实验内容：
内容1．测试一阶RC低通电路的频率特性
内容2．测试二阶RLC带通电路的频率特性和品质因数
内容3．测试二阶RLC低通电路的频率特性和品质因数
内容4．用扫频仪测试一阶RC低通电路的频率特性（演示）（选做）
完成时间：
第13周完成，第14周交报告
4． 交流控制电路设计（4学时）
（1）判断三相电源相序；
（2）三相照明电路设计与实现；
（3）三相异步电机控制电路设计。
实验内容：
内容（1）三相电源相序判断
内容（2）三相照明电路设计与实现，三相负载均衡分配，Y/△负载连接。
内容（3）三相异步电动机控制电路设计：点动电路，启动、停止电路，正反转手动控制电路
内容（4）三相异步电动机控制电路设计：正反转自动交替切换控制电路（选做）
完成时间：
第14周完成，具体时间和上课地点见课程网站通知，第15周交报告