課程資訊
課程名稱
數位電子學實務
Practical Digital Electronics 
開課學期
111-2 
授課對象
理學院  物理學系  
授課教師
朱士維 
課號
Phys4015 
課程識別碼
202 48220 
班次
 
學分
4.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期五6,7,8,9(13:20~17:20) 
上課地點
 
備註
授課教室:新物館R207。修課申請詳閱課程大綱。與石明豐合授
總人數上限:40人
外系人數限制:2人 
 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

在21世紀的生活中,我們的四周圍充滿了各種電子器件,讓生活更加便利。不過對一般人來說,絕大部分的時候,這些電子器件就像是一個又一個的黑盒子,只知其功能,不知其原理與內部構造。

這門數位電子學實務就是希望透過介紹基礎電子學理論,佐以實際動手的經驗,從各個裝置的實作電路中,讓學生認識重要電子元件與積體電路的概念。並引導學生做出生活中會看到的幾個數位電路裝置,藉此了解數位電路在生活中所扮演的角色。

此外,要真正了解一門學問,最好的方法其實就是實際動手創造一項屬於自己的應用。所以在這門課中,我們特別撥出部分的時間,讓學生有自己的舞台可以發揮,一同思考生活中數位電路的應用,嘗試自己設計並實現電路。

本課程的實作內容分為兩部分:

一、教學實驗
課程前半會讓學生依照電路圖做出下列數個裝置:
1. 了解0與1的邏輯定義:自動反應開關
2. 邏輯閘運算與顯示:數位計時器
3. 可程式化的邏輯運算器:Arduino 時鐘
4. 自動控制:超酷的平衡車

二、期末專題
請同學自行設計並實現電路,無論是用基本元件,或是maker們熱愛使用的微控制器,當然這個範圍非常遼闊廣大,因此會給予各位一個簡單的框架,也就是聯合國推動的「永續發展目標(SDGs, https://sdgs.un.org/goals)」,邀請年輕世代一同思考人類未來的存續方向。
在期末專題時也可以使用實驗室的各種器具:3D列印、雷射切割、鑽孔機與實驗室中各式各樣的零件,讓各位在實作時能夠有非常完善的空間與設備可以完成你的作品!

***本課程不開放初選,請在線上填寫課程表單https://forms.gle/dNtJmMjTUFCkKPLr9,經確認後於開學領取授權碼加選***  

課程目標
認識重要電子元件與積體電路,並了解數位電路在生活中常見電路所扮演的角色,更進一步引導學生自行設計並做出數位電路裝置。  
課程要求
積極參與課程,願意與其他人討論合作  
預期每週課後學習時數
以四學分的課程而言,上課時間四小時,回家平均需要花四到八小時的時間,進行課後作業以及準備期末專題內容 
Office Hours
另約時間 
指定閱讀
課程講義  
參考書目
William Kleitz, Digital Electronics: A Practical Approach (7th Edition), Prentice Hall (2004)
Kate Timberlake, Digital Electronics: A Practical Approach, States Academic Press (2022)  
評量方式
(僅供參考)
   
針對學生困難提供學生調整方式
 
上課形式
以錄影輔助
作業繳交方式
學生與授課老師協議改以其他形式呈現
考試形式
書面(口頭)報告取代考試
其他
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
2/24  課程簡介
概念說明:邏輯的定義
實作內容:Lab01 自動反應開關燈 
第2週
3/03  概念說明:基本邏輯閘介紹,如何做邏輯計算?
實作內容:Lab02 數位1-bit加法器  
第3週
3/10  概念說明:基本邏輯閘介紹,如何儲存數位位元?
實作內容:Lab03 數位儲存 
第4週
3/17  概念說明:基本邏輯閘介紹,如何做顯示?以七段顯示器為例
實作內容:Lab04 數位計時器 
第5週
3/24  概念說明:可程式化的邏輯運算器,以 Arduino 為例
實作內容:Lab05 Arduino 時鐘  
第6週
3/31  Proposal 期初報告:每組 3 分鐘+業界專業人士演講
實作內容:(續)Lab05 Arduino 時鐘 
第7週
4/07  概念說明:電路板製作與焊接,雷射切割機
小組實作:Lab06 平衡搖桿(一) 
第8週
4/14  概念說明:雷射切割組裝
小組實作:Lab07 平衡搖桿(二)  
第9週
4/21  概念說明:自動控制與回授
小組實作:Lab08 平衡搖桿(三) 
第10週
4/28  期末專案 1 
第11週
5/05  期末專案 2
專案確認點-1 繳交 
第12週
5/12  期末專案 3 
第13週
5/19  期末專案 4
期末專案期中口頭報告: 完成一個初階可運作版本 
第14週
5/26  期末專案 5 
第15週
6/02  期末專案 6
專案確認點-2 繳交 
第16週
6/09  (期末考周) 期末專案 7 
第17週
6/16   期末專案成果演示