2023年湖北自考02344数字电路考试大纲

  湖北省高等教育自学考试课程考试大纲

  一、课程性质与设置目的

  (一)课程性质、特点及其在专业中的地位

  本课程是机电一体化技术专业(专科)的一门专业核心课程。本课程的任务是使自学者能对数字电子技术的基本原理、基本知识和基本技能有较深入的认识，熟悉数字电路的工作原理、工作特性，掌握数字电路的逻辑分析和设计方法，具备正确运用数字集成电路的能力，为后续课程准备必要的基础知识。

  通过本课程的学习，自学者应达到：能分析由中、小规模集成电路组成的数字电路及脉冲单元电路，说明它们的工作原理或逻辑特性。能设计常用的数字电路和脉冲单元电路;通过对典型电路和功能器件的学习，能够顺利地查阅有关器件及集成电路手册，并做到正确使用。

  根据高等教育自学考试工科培养目标的要求，以培养工程应用型人才为主，考试力求做到保证必要的基本理论、基本知识、基本分析方法和技能，贯彻理论与实践相结合的原则，强化应用。考试内容包括数制和编码、半导体开关、MOS开关，逻辑门电路，逻辑代数，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲单元电路等基础知识。

  为更好地学习本课程，建议自学者能做到：遵循学习规律，力求由浅入深，由易到难，循序渐进，从各种典型的单元电路中理解基本概念、基本理论和应用方法，同时必须重视电路或器件的分析和设计方法，抓住各种数字电路的共性，掌握应用规律和方法，举一反三。平时多看例题，多做习题，尽可能地理论联系实际，把抽象的概念具体化、工程化，并善于总结、概括和提高。

  本课程指定的考试教材为韦建英、陈振云主编，华中科技大学出版社出版的《数字电子技术》。其它相关书籍只要与其内容、程度相符均可参阅，请特别注意要以指定的考试参考用书的叙述和要求为准。

  (二)本课程的基本要求

  1.数制和码制

  1)掌握二进制、十六进制数及其与十进制数的相互转换。

  2)掌握二进制数的运算。

  3)掌握8421编码，了解其他常用编码。

  4)了解半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性。

  2.门电路

  1)了解TTL、CMOS门电路的组成、工作原理与分类。

  2)掌握典型TTL、CMOS门电路的逻辑功能、特性、主要参数和使用方法。

  3.逻辑代数基础

  1)掌握逻辑代数中的基本定律和定理。

  2)掌握逻辑关系的描述方法及其相互转换。

  3)掌握逻辑函数的化简方法。

  4.组合逻辑电路

  1)掌握组合逻辑电路的特点、分析方法和设计方法。

  2)掌握编码器、译码器、加法器、数据选择器和数值比较器等常用组合电路的逻辑功能及使用方法。

  3)了解组合电路的竞争冒险现象及其消除方法。

  5.触发器

  1)理解基本RS触发器的电路结构、工作原理。

  2)掌握RS、JK、D、T触发器的特性表、功能表、特性方程、状态图和触发方式。

  6.时序逻辑电路

  1)掌握时序逻辑电路的特点、描述方法和分析方法。

  2)掌握加法器、计数器、寄存器等常用时序逻辑电路的工作原理、逻辑功能及使用方法。

  7.脉冲的产生和变换

  1)了解脉冲信号参数的定义。

  2)理解施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理、主要参数的分析方法及应用。

  3)了解555定时器的工作原理及应用(由它构成的单稳、施密特和多谐振荡器的典型电路)

  8.数-模转换器和模-数转换器

  了解D/A、A/D转换器的功能及主要参数以及常见的D/A、A/D转换电路

  9.存储器和可编程逻辑器件

  1)了解ROM、RAM的电路结构、工作原理和扩展存储容量的方法。

  2)了解用ROM实现组合逻辑函数的方法。

  3)了解可编程逻辑器件的基本特征及编程原理。

  教材包含九章。重点章为第二至第七章，第一章为一般章。第八章、第九章仅供学有余力的考生自学，不作考试要求。

  (三)本课程与相关课程的联系

  学习数字电路无须特定的先行课程，一般来讲，对于晶体管和MOS管的开关特性，RC电路的充放电知识，运算放大器的基本知识有所了解或学过“电路基础”、“模拟电路”课程即可学习本课程的各章各节。

  二、课程内容和考核目标

  第一章  数字电路基础

  (一)学习目的和要求

  通过本章的学习应了解模拟信号和数字信号的概念，掌握几种数制和码制、掌握二进制数及其算术运算、掌握二进制、十进制、八进制和十六进制数制之间的相互转换，编码部分，重点掌握8421BCD码，并了解其它BCD码和循环码。

  (二)课程内容

  第一节  数字电路及其特点

  第二节  计数制式

  第三节  二进制数的运算

  第四节  编码

  第五节  数字电路基础器件

  (三)考核知识点

  本章要求学习和掌握的知识考核点是：

  1、数字信号和模拟信号各自的特点和区别

  2、任意数制的数都可以写成其按位权展开的式子

  3、用二进制表示任意一个数

  4、进行不同数制之间的转换

  5、二进制数的运算

  6、掌握BCD码中的8421BCD码，了解余3码和2421码

  7、掌握二极管、三极管和MOS管的开关作用与开关特性

  (四)考核要求

  1、识记8421BCD码、2421码、余3码

  2、领会数字信号和模拟信号各自的特点和差别

  3、简单应用：不同码制的数的相互转换，二进制数的运算

  4、了解二极管、三极管和MOS管的开关条件与特性

  第二章  逻辑门电路

  (一)学习目的和要求

  掌握由二极管构成的与门电路、或门电路和由三极管构成的非门电路，进而掌握复合逻辑门电路(与非门、或非门、与或非门、异或门和同或门)的基本概念。了解TTL集成电路的基本概念，了解TTL与非门、OC门和三态门电路、性能参数及其应用。理解CMOS反相器的工作原理，了解CMOS与非门、或非门、传输门、OD门和三态门的电路结构，掌握CMOS逻辑门电路的技术参数与使用。

  (二)课程内容

  第一节  二极管和BJT的开关特性

  第二节  基本逻辑门电路

  第三节  TTL逻辑门

  第四节  CMOS逻辑门

  第五节  其它逻辑门电路

  第六节  逻辑门电路的实际使用问题

  (三)考核知识点

  本章要求学习和掌握的考核知识点是：

  1、与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门的逻辑功能和逻辑符号

  2、正逻辑和负逻辑的概念

  3、TTL反相器(非门)的电路结构和工作原理，了解TTL的其它逻辑门的电路结构

  4、TTL逻辑门电路的各技术参数的意义，会使用它们

  5、OC门(集电极开路逻辑)所构成的线与逻辑以及上拉电阻RP的值的计算

  6、CMOS反相器的电路结构以及它的传输特性

  7、CMOS与非门、CMOS或非门的电路结构

  8、CMOS的技术参数

  9、CMOS传输门的电路结构和工作原理

  (四)考核要求

  1、能识记二极管与门电路、二极管或门电路、三极管非门电路的典型结构

  2、能识记TTL非门的电路结构，理解其工作原理能领会TTL逻辑门电路的技术参数，并领会这些参数的正确使用方法。

  3、领会OC门构成线与逻辑，并且正确计算上拉电阻的RP的数值

  4、能识记CMOS反相器电路，并能解释其工作原理

  5、CMOS门电路的简单应用

  6、CMOS门电路的技术参数

  第三章  逻辑代数基础

  (一)学习目的与要求

  通过本章学习，应能熟练掌握逻辑代数的基本概念、基本运算、基本定律和常用公式，掌握逻辑函数、真值表、逻辑图和卡诺图之间的关系，掌握逻辑函数的代数化简法和卡洛图化简法。

  (二)课程内容

  第一节  基本概念

  第二节  逻辑函数

  第三节  逻辑函数的化简

  (三)考核知识点

  1、逻辑代数、逻辑函数的概念

  2、逻辑代数的三种基本运算

  3、逻辑代数的基本定律、常用公式和重要规则

  4、逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、波形图与卡诺图及其关系

  5、利用逻辑代数的常用公式、基本定律化简逻辑函数

  6、最小项和最小项表达式

  7、三变量的卡诺图和四变量的卡诺图，求出相应的最简与或表达式，若有任意项要能正确利用任意项进行化简

  8、卡诺图求出反函数的最简与或表达式

  (四)考核要求

  1、能简单应用逻辑代数的基本定律和恒等式，以及逻辑代数的三个基本规则

  2、能综合应用三变量和四变量的逻辑函数填写其相应的卡诺图，并应用卡诺图将其化简，求出最简逻辑表达式

  第四章  组合逻辑电路

  (一)学习目的与要求

  要求考生在掌握组合逻辑代数的基础上，能够应用这些基本知识去分析一个给定的组合逻辑的功能，以及按照所需要实现的逻辑功能去按步骤设计出相应的电路图。在对组合逻辑电路的理解基础上，达到对编码器、译码器、数字比较器、数值比较器和算术运算电路逻辑功能的掌握和正确使用。

  (二)课程内容

  第一节  组合逻辑电路的设计与分析

  第二节  常用中规模集成组合逻辑器件

  2.1  加法器及其应用

  2.2  编码器及其应用

  2.3  译码器及其应用

  2.4  数据选择器及其应用

  2.5  数值比较器及其应用

  第三节 组合电路的竞争冒险现象

  (三)考核知识点

  1、组合逻辑电路的设计方法和步骤

  2、组合逻辑电路的分析方法和步骤

  3、1位加法器、多位加法器、串行进位和超前进位的概念及其应用

  4、编码器和优先编码器的设计步骤，中规模集成编码器及其扩展方法

  5、n线-2n线译码，二-十进制译码器和7段字形译码器的工作原理，n-2n线数据分配器，译码器的扩展方法

  6、数据选择器的工作原理以及其作为逻辑函数发生器的方法

  7、数值比较器及其应用

  考核要求

  1、能简单应用分析组合逻辑功能的基本步骤

  2、能简单应用组合逻辑电路设计的方法和基本步骤

  3、能领会简单的编码器原理图

  4、能简单应用74148优先编码器集成电路芯片

  5、能画出简单的2线-4线和3线-8线译码原理图

  6、能简单应用74138译码器集成电路芯片，如扩展和作为组合逻辑函数发生器使用

  7、能简单应用74LS151集成电路芯片作为组合逻辑函数发生器使用

  8、能识记一位数值比较器的真值表和逻辑图

  9、能识记全加器的真值表及相应的逻辑图

  第五章  触发器

  (一)学习目的与要求

  本章重点是学习四种不同类型的触发器(RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器触发器);了解它们的主要结构形式、掌握其逻辑功能、触发方式、功能表、特性方程和状态图。

  (二)课程内容

  第一节  概述

  第二节  基本RS触发器

  第三节  主从触发器

  第四节  边沿触发器

  第五节  T 触发器

  第六节  触发器功能的互相转换

  第七节  触发器脉冲工作特性和主要参数

  (三)考核知识点

  1、基本RS触发器，同步RS触发器、主从RS触发器的电路结构，功能表和相应的特性方程

  2、主从JK触发器的电路结构、相应的功能表和特性方程

  3、维持—阻塞D触发器的电路结构和工作特点

  4、JK触发器转换成D触发器、T触发器的方法和原理

  5、各类触发器的逻辑符号图

  6、给定CP脉冲波形图和各类触发器的输入信号波形图的情况下，画出各触发器相应的输出波形

  7、触发器的主要参数

  (四)考核要求

  1、识记基本RS触发器、同步RS触发器、主从RS触发器、主从JK触发器的电路结构

  2、识记RS、D、JK、T触发器的功能表和特性方程

  3、在理解各类触发器的功能表、特性方程以及触发器的工作特点的基础上能够根据触发器输入信号波形和CP脉冲画出相应的输出波形图

  4、能够简单应用JK触发器转换成D触发器、T触发器

  5、能够简单应用D触发器转换成JK触发器、T触发器

  6、能够识记和领会各类触发器的状态转换图

  第六章  时序逻辑电路

  (一)学习目的与要求

  建立时序逻辑电路的基本概念，了解分析时序逻辑电路的一般步骤，了解同步时序逻辑电路设计的一般步骤。本章重点在于掌握二进制同步计数器和二进制异步计数器的构成方法和工作原理，掌握同步十进制计数器的工作原理和设计方法，掌握移位寄存器的构成方法和工作过程，掌握用集成计数器构成任意进制计数器的方法。

  (二)课程内容

  第一节  时序逻辑电路的基本概念

  第二节  时序逻辑电路的分析

  第三节  同步时序逻辑电路的设计

  第四节  集成寄存器及其应用

  第五节  集成计数器及其应用

  (三)考核知识点

  1、从时序电路的结构框图出发领会输出方程、驱动方程和状态方程的概念，对给定的时序逻辑电路写出其输出方程、驱动方程和状态方程

  2、进行状态计算、列出状态表、画出状态图和时序图

  3、同步时序逻辑电路的设计步骤

  4、异步二进制加法计数器和异步二进制减法计数的计数过程分析

  5、同步十进制计数器的设计方法

  6、掌握74161、74LS193和74LS290的功能表，特别是74161集成计数器的使用

  7、74161集成计数器转换成任意进制计数器和方法

  8、移位寄存器的工作原理和74194芯片的使用方法

  (四)考核要求

  1、领会同步时序逻辑电路的分析步骤

  2、应用新学知识写出已知同步时序逻辑电路的输出方法、驱动方程和状态方程。

  3、领会同步时序逻辑电路的一般设计步骤

  4、对给定的同步计数器电路能简单应用分析时序逻辑电路的一般步骤和方法对其进行分析。

  5、领会同步加法计数器和同步减法计数器设计步骤。

  6、能识记74161、74LS191和74LS290这些集成计数器的逻辑符号图，特别是要熟悉74161.并利用它构成任意进制的计数器。

  7、能应用四位D触发器和JK触发器构成的移位寄存器电路，并能够正确应用74194集成移位寄存器。

  第七章  脉冲波形的产生与变换

  (一)学习目的与要求

  本章学习的目的是明确和掌握由集成逻辑门构成的脉冲单元电路的功能和工作原理，这些脉冲单元电路是施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器，此外555定时器是一个应用十分灵活，能构成各种脉冲电路的重要器件，必须掌握其电路结构，工作原理和构成施密特发器，单稳态触发器和多谐振荡器的方法。

  (二)课程内容

  第一节  555定时器

  第二节  单稳态触发器

  第三节  施密特触发器

  第四节  多谐振荡器

  (三)考核知识点

  1、CMOS门组成的多谐振荡器的电路结构，振荡过程，振荡周期与外接R、C元件数值的关系。

  2、CMOS门再外接电阻，电容和石英晶体的典型石英晶体振荡器电路结构。

  3、CMOS微分型与单稳态电路的结构和工作原理，暂稳时间的计算。

  4、集成单稳电路74121以及MC14528芯片。

  5、CMOS门电路构成的施密特触发器的电路结构和阈值电压V+和V-的计算以及回差电压的计算。

  6、555定时器的电路原理结构图和相应的功能表，并能够会用555定时器设计多谐振荡，单稳态触发器和施密特触发器。

  (四)考核要求

  1、555定时器的电路原理结构图和相应的功能表。

  2、能识记由CMOS门构成的多谐、单稳和施密特触发器的典型电路，会计算相应的参数。

  3、会施密特电路的简单应用。

  4、能识记由555定时器特构成的多谐，单稳和施密特触发器的电路，并会计算相应的参数。

  三、关于大纲的说明和考核实施要求

  (一)本大纲的目的和作用

  本大纲为机电一体化专业(专科)自学考试的学员提供个人自学指导，对社会助学提供规范，对考试命题划定范围。

  (二)本大纲与教材的关系

  大纲规定的内容和考核知识点应包含在所选教材中，但所用教材的内容包含可比大纲要求更为广泛。

  (三)关于自学材料和主要参考书

  根据湖北省自学考试委员会推荐：

  教  材：韦建英、陈振云主编，数字电子技术，华中科技大学出版社，2013

  参考书：

  ①康华光，电子技术基础(数字部分)(第六版)，高等教育出版社，2014

  ②阎石，数字电子技术基础(第六版)，高等教育出版社，2016

  (四)关于自学要求和自学方法的指导

  对课程基本内容的掌握，对课程考核知识点的掌握是自学考试获得成功的关键。

  本课程规定为4学分(不包括实验内容的学分)

  (五)对社会助学的要求

  在授课过程中严格把握好大纲中的“考核知识点”和“考核要求”是关键。

  (六)关于试卷结构及考试的有关说明

  1.本大纲各章所规定的考核要求中各知识点都是考试的内容。试题覆盖到章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。

  2.命题不应有超出大纲中考核知识点范围的试题，考核目标不得高于大纲中所规定的相应最高能力层次要求。

  3.“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”四个认知层次的试题在试卷中所占的分数比例依次约为：20%、30%、30%、20%。

  4.试题的难度可分为：容易、中等偏易、中等偏难、难;它们在试卷中所占分数比例依次大致为：20%、30%、30%、20%。

  5.试题的题型有：单项选择题、填空题、作图题、简答题、综合应用及设计题。

  6.考试方式为笔试、闭卷：考试时间为150分钟;60分为及格线。考试时只允许带钢笔或圆珠笔、2B铅笔和橡皮。

  附录：题型举例

  1、单项选择题(四选一)

  例①：AÅ1Å0=

  a. A   b.

    c. 0   D.1

  例②：具备回差电压的电路是

  a. 多谐振荡器      b. 单稳态触发器   c. 施密特触发器    d. 触发器

  2、填空题：

  例①：8421BCD码是由      二进制代码组成的

  例②：Y(A.B.C)=A+BC+

B

，式中        是最小项

  3、简答题：

  例①：简述数字信号与模拟信号的区别?

  4、作图题：

  例①：已知电路及A、B和CP的波形，求作Q的波形(Q的初态为0)

  例②：画出JK触发器的状态转换图

  5、综合应用及设计题

  例①：由给出的74161四位二进制同步加法计数器。

  a利用反馈清零法连接一个12进制的加法计数电路

  b利用LD端子，用反馈置数法连接一个7进制加法计数器电路，c利用RCO端子设计一个九进制加法计数电路。

  (命题时给出74161的逻辑电路图，此处从略)

  例题②：F1(ABCD)=

+CD+A

D

  F2(ABCD)=B

+

D+BC

  若F=F1·F2

  a求F 的最小项表达式     F=

(……)

  b画出F 的卡诺图

  c利用卡诺图简化，求出F 的最简与一或表达式

  例③：要求利用两支CMOS反相器设计一个多谐振荡器电路

  a画出所设计的多谐振荡器电路

  b若给定C=0 .1uF,当需要获得10KC的振荡频率求R= ?Ω

  c若R=1MΩ    C=0.01uF，求所获方波的周期T=?

  解答从略。