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课程编码：08465044
课程名称：可编程器件及数字系统
英文名称：Programmable Logic Device & Digital System
开课学期：短2
学时/学分：32 /2 （其中实验学时：12）
课程类型：专业选修课
开课专业：测控技术与仪器专业，电气工程及其自动化专业
先修课程：数字电路
选用教材：《数字系统设计与PLD应用技术》，电子工业出版社，2001年2月第一版
主要参考书：
1、卢毅，赖杰著：《VHDL与数字电路设计》，科学出版社，2001-04。
2、侯伯亨著：《VHDL硬件描述语言与数字逻设计》，西安电子科技大学出版社，2001-04。
3、【英】渥伦斯基（凌纯清译）：《VHDL数字系统设计》，电子工业出版社，2004-07。
4、杨刚，龙海燕著：《现代电子技术：VHDL与数字系统设计》，电子工业出版社，2004-04。
5、甘历著：《VHDL应用与开发实践》，科学出版社，2003-06。
教学梯队：张林行 李春生
执笔人：张林行
一、课程性质、目的与任务
随着集成电路制造技术的发展，可编程逻辑器件在数字系统设计中占据了越来越重要的地位。本课程是《数字电路》重要的后续选修课程。
通过本门课程的学习，可以了解可编程逻辑器件基本的结构原理，掌握其开发使用方法，掌握数字系统设计的理论与方法，并初步学会使用硬件描述语言进行简单的数字系统设计。
二、教学基本要求
1、掌握可编程逻辑器件的基本概念及结构原理。
2、掌握VHDL语言的基本语法，并能进行简单的功能模块的设计。
3、初步掌握数字系统的基本概念及基本的分析设计方法。
4、初步掌握maxplusII的使用方法，并能进行简单的数字系统设计。
5、注重培养员工的独自思考能力以及分析问题、解决问题的能力。采用理论与实践相结合，理论讲述与设计实例分析相结合的方法进行教学，力求使员工完成本门课程的学习之后，能够进行简单的数字系统设计。
三、各章节内容及学时分配
第一章 绪论（2学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，使员工概括了解本门课程的主要学习内容，了解数字集成电路的发展历史，初步掌握可编程逻辑器件的概念及分类方法。
教学内容
一、 数字集成电路的发展历史
二、 可编程逻辑器件的概念
三、可编程逻辑器件的分类
四、 可编程逻辑器件对数字系统设计产生的影响
五、 近年来可编程逻辑器件的发展动向
六、 主要生产厂商简介
考核要求
了解：数字集成电路、可编程逻辑器件的发展历史
掌握：可编程逻辑器件的概念及分类方法
第二章 可编程逻辑器件的结构原理（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，使员工了解可编程逻辑器件的分类，初步掌握可编程逻辑器件的结构原理，了解可编程逻辑器件中常用的两种编程技术。
教学内容
一、简单可编程逻辑器件的结构原理
二、高密度可编程逻辑器件的结构原理
三、可编程逻辑器件中的编程技术
考核要求
了解：可编程逻辑器件的分类
理解：可编程逻辑器件的基本结构原理
掌握：可编程逻辑器件的主流编程技术
第三章 硬件描述语言VHDL基础（6学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，使员工初步了解硬件描述语言的概念，掌握VHDL语言的基本语法，并通过设计实例初步学会运用VHDL语言进行简单的功能模块的设计。
教学内容
一、VHDL简介
二、VHDL基本数据类型
三、VHDL基本命令语句
四、VHDL设计实例（一）
五、VHDL进阶数据类型
六、VHDL进阶命令语句
七、VHDL设计实例（二）
考核要求
了解：VHDL语言的发展历史
理解：硬件描述语言与一般编程语言的区别
掌握：VHDL语言的基本语法
第四章 可编程逻辑器件开发（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，使员工初步了解可编程逻辑器件开发的一般流程，了解常用的几种设计软件，初步学会maxplusII软件的使用。
教学内容
一、概述
二、开发工具简介
三、MaxplusⅡ使用简介
考核要求
了解：可编程逻辑器件的主要开发工具
理解：可编程逻辑器件的开发步骤
掌握：maxplusII的使用
第五章 数字系统设计初步（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，使员工掌握数字系统的基本概念，初步掌握数字系统的设计方法学，并通过设计实例体会数字系统的分析及设计方法。
教学内容
一、数字系统的概念
二、数字系统设计方法
三、数字系统设计实例（数字钟设计）
考核要求
了解：数字系统的概念
理解：数字系统的组成
掌握：数字系统的基本设计方法
四、实验课（12学时）
a) 实验目的与任务
（1） 初步学会maxplusII的使用，掌握原理图和VHDL语言的输入方法和仿真方法。
（2） 掌握VHDL语言的基本语法。
（3） 初步掌握利用VHDL语言进行组合逻辑电路的设计方法。
（4） 初步掌握利用VHDL语言进行时序逻辑电路的设计方法。
（5） 学会利用状态机描述和设计较复杂的时序电路。
b) 实验教学基本要求
（1） 实验前应充分预习：认真阅读实验指导书，明确实验要求、目的和任务。
（2） 按照实验指导书中的要求认真完成实验。
（3） 实验完成后应写出实验报告。
（4） 实验过程中应服从实验老师安排，爱护实验设备。
c) 实验教材或指导书
《可编程逻辑器件实验指导》
d) 实验项目一览表
序号
| 实验项目
| 内容提要
| 实验
类型
| 学时
分配
| 主要仪器
设 备
| 实验
地点
| 备注
|
1
| maxplusII软件基本操作（1）
| 初步学会maxplusII基本操作，掌握原理图输入方法。
| 验证性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 必做
|
2
| maxplusII软件基本操作（2）
| 掌握VHDL语言输入，学会仿真验证方法。
| 验证性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 必做
|
3
| 7人表决器
| 用用VHDL语言设计要求功能电路；下载并验证结果。
| 设计性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 必做
|
4
| BCD码加法器
| 设计一个BCD码加法器，并给出仿真结果。
| 设计性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 必做
|
5
| 可逆计数器
| 设计一个12进制的可逆计数器，并给出仿真结果。
| 设计性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 必做
|
6
| 序列检测器
| 设计一个101011序列检测器，并给出仿真结果。
| 设计性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 选做
|
7
| 四位并行乘法器
| 用VHDL语言或原理图输入法设计四位乘法器;
设计乘法器功能模块及四位加法器功能模块;
锁定引脚,并下载;
| 设计性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 选做
|
8
| 多功能数字钟
| 按实验要求设计一个数字钟，并下载验证结果。
| 综合性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 必做
|
9
| 数字密码锁
| 按实验要求设计一个数字密码锁，并下载验证结果。
| 综合性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 选做
|
10
| 交通灯控制器
| 按实验要求设计一个交通灯控制器，并下载验证结果。
| 综合性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 选做
|
11
| 数字秒表
| 按实验要求设计一个数字秒表，并下载验证结果。
| 综合性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 选做
|
12
| 数字频率计
| 设计一个数字频率计，并下载验证结果。
| 创新性实验
| 2
| PC/实验包
| 地质宫330
| 选做
|
五、考核方式：考查
六、其它信息：无
