Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Учебное проектирование цифровых устройств (150,00 руб.)

0   0
Первый авторВенславский В. Б.
АвторыЗабайкал. гос. гум.-пед. ун-т
ИздательствоИзд-во ЗабГГПУ
Страниц137
ID211542
АннотацияВ учебном пособии рассмотрены основы учебного проектирования и моделирования комбинационных логических и последовательных цифровых устройств. Каждая глава содержит примеры и учебные технические задания для организации учебного моделирования цифровых схем. Все задания и мини-проекты ориентированы на использование имитационных программ и технических средств учебного назначения. Лабораторный практикум моделирования цифровых схем содержит 18 работ. В заданиях практикума предусмотрено освоение элементов педагогического проектирования учебных модулей и элементов учебно-методических комплексов.
Кому рекомендованоПособие предназначено для студентов физико-математических и индустриально-технологических факультетов педагогических университетов и учителей, которым предстоит работать по направлениям «Вычислительная техника» и «Электроника» в условиях профильного обучения. Книга будет полезна всем интересующимся преподаванием основ цифровой электроники и схемотехники.
ISBN978-5-85158-627-9
УДК621.37/.39(075)
ББК32.85я7
Венславский, В. Б. Учебное проектирование цифровых устройств : учеб. пособие для студентов пед. ун-тов / Забайкал. гос. гум.-пед. ун-т; В. Б. Венславский .— Чита : Изд-во ЗабГГПУ, 2010 .— 137 с. : ил. — ISBN 978-5-85158-627-9 .— URL: https://rucont.ru/efd/211542 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

В.Б. Венславский УЧЕБНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ Учебное пособие для студентов физико-математических и индустриальнотехнологических факультетов педагогических университетов Чита ЗабГГПУ 2010 ББК 32.85 я 7 УДК 621.37 / 39 (075) В 295 Печатается по решению Ученого совета Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. <...> Б.Б. Жалсабон, канд. физ.-мат. наук, доцент ЗабГГПУ В 297 Венславский, В.Б. Учебное проектирование цифровых устройств: учеб. пособие для студентов педагогических университетов / В.Б. Венславский ; Забайкал. гос. гум.-пед. ун-т. <...> Книга будет полезна всем интересующимся преподаванием основ цифровой электроники и схемотехники. <...> Булева алгебра или алгебра двоичных чисел является языком моделирования физических устройств – языком программирования на физическом уровне цифровой техники. <...> Для расчёта релейных схем булева алгебра была применена Клодом Элвудом Шенноном (1916– 2001) в публикации 1937 г., за которую в 1940 году ему была присуждена премия объединения инженерной общественности США. <...> Языком описания функционала интегральных микросхем и сборных из них конструкций является булева алгебра двоичных чисел. <...> Учебная технология изыскания принципиальной схемы как информационной модели системы, построенной на моделях дискретной элементной базы, предусматривает следующие этапы моделирования: – постановку задания в форме словесного портрета; – поиск информационной модели в форме функционального модуля (с использованием УГО); – изыскание математической модели в форме таблицы истинности (прямой или обратной); – изыскание математической модели в форме временной диаграммы (эпюры); – изыскание математической модели в форме ориентированного графа; – изыскание математической модели в форме булевых уравнений; – оптимизацию математической модели (программы) и перевод в заданный базис; – построение принципиальной схемы – программирование на физическом уровне <...>
Учебное_проектирование_цифровых_устройств_учеб._пособие_для_студентов_педагогических_университетов.pdf
Стр.1
Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского В.Б. Венславский УЧЕБНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ Учебное пособие для студентов физико-математических и индустриальнотехнологических факультетов педагогических университетов Чита ЗабГГПУ 2010
Стр.2
ББК 32.85 я 7 УДК 621.37 / 39 (075) В 295 Печатается по решению Ученого совета Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского Ответственнй за выпуск: А.А. Томских, канд. геогр. наук, первый проректор ЗабГГПУ Рецензенты: Ю.Л. Хотунцев, д-р физ.-мат. наук, профессор, МПГУ; Б.Б. Жалсабон, канд. физ.-мат. наук, доцент ЗабГГПУ В 297 Венславский, В.Б. Учебное проектирование цифровых устройств: учеб. пособие для студентов педагогических университетов / В.Б. Венславский ; Забайкал. гос. гум.-пед. ун-т. – Чита, 2010. – 136 с. ISBN 978-5-85158-627-9 В учебном пособии рассмотрены основы учебного проектирования и моделирования комбинационных логических и последовательных цифровых устройств. Каждая глава содержит примеры и учебные технические задания для организации учебного моделирования цифровых схем. Все задания и мини-проекты ориентированы на использование имитационных программ и технических средств учебного назначения. Лабораторный практикум моделирования цифровых схем содержит 18 работ. В заданиях практикума предусмотрено освоение элементов педагогического проектирования учебных модулей и элементов учебно-методических комплексов. Пособие предназначено для студентов физико-математических и индустриально-технологических факультетов педагогических университетов и учителей, которым предстоит работать по направлениям «Вычислительная техника» и «Электроника» в условиях профильного обучения. Книга будет полезна всем интересующимся преподаванием основ цифровой электроники и схемотехники. ББК ББК 32.85 я 7 УДК 621.37 / 39 (075) ISBN 978-5-85158-627-9 © В.Б. Венславский © ЗабГГПУ, 2010
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................................6 ВВЕДЕНИЕ ...............................................................................................7 ГЛАВА 1. АЛГЕБРА ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ ......................................13 1.1. Позиционные системы счисления ..........................................13 1.2. Операторы булевой алгебры ...................................................16 1.3. Методы минимизации булевых функций ..............................18 1.3.1. Алгебраический метод .....................................................19 1.3.2. Метод карт Карно ............................................................19 1.3.3. Методы минимизации сложных систем .....................24 ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ...29 2.1. Схемотехника релейных переключательных схем ..............29 2.2. Схемотехника релейно-контактных элементов ...................32 2.3. Основы моделирования логических элементов ..................34 2.4. Логический инвертор – элемент НЕ .......................................35 2.5. Логический элемент И .............................................................37 2.6. Логический элемент ИЛИ ........................................................39 2.7. Логический элемент Шеффера – И-НЕ ..................................40 2.8. Логический элемент Пирса – ИЛИ-НЕ ..................................42 2.9. Логический элемент «сложение по модулю два» ...............43 2.10. Комбинационная сборка «эквивалентность» ..................45 2.11. Логические элементы И-ИЛИ-НЕ.........................................46 2.12. Логические «повторители» ....................................................46 2.13. Комбинационная сборка «импликация» – «если … то» ........................................................................................47 2.14. Комбинационная сборка «коимпликация» – «запрет» ...............................................................................................48 ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ ........................................................................................................50 3.1. Основы анализа и синтеза КЛС ..............................................50 3.2. Синтез КЛС на основе булевых уравнений ...........................51 3.3. Синтез КЛС на основе модели в форме таблицы ................53 3.4. Синтез КЛС на основе модели в форме эпюры ....................55 3.5. Технологии учебного проектирования цифровых ЭУ ........56 3
Стр.4
3.5.1. Технологии договорных отношений на разработку ЭУ ........................................................................57 3.5.2. Технологии выполнения учебного проекта ...................57 3.6. Технологии учебного проектирования КЛС ........................59 ГЛАВА 4. ПРАКТИКУМ: МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ ............................................................62 4.1. Технические задания мини-проектов ....................................62 4.2. Технические средства учебного назначения .........................63 4.2.1. Универсальный цифровой стенд «УЦС-1» ....................64 4.2.2. Стенд универсальный «ОАВТ» ......................................66 4.2.3. Цифровая лаборатория «V1.01» .....................................67 4.2.4. L-микро® – учебное оборудование ................................68 4.2.5. Универсальные стенды «УМ-11М» и «УМ-12М» ........69 4.2.6. Аппаратно-програмный комплекс NI Elvis ...................69 4.3. Программные средства учебного назначения ......................70 4.4. Лабораторный практикум: моделирование КЛС ...............73 4.4.1. Лабораторная работа № 1. Технические и программные средства для учебного моделирования цифровых устройств .....................................74 4.4.2. Лабораторная работа № 2. Минимизация комбинационных схем ......................................75 4.4.3. Лабораторная работа № 3. Моделирование преобразователей кодов .................................80 4.4.4. Лабораторная работа № 4. Синтез клавиатурных шифраторов ........................................82 4.4.5. Лабораторная работа № 5. Моделирование дешифраторов .................................................84 4.4.6. Лабораторная работа № 6. Моделирование мультиплексоров ............................................86 4.4.7. Лабораторная работа № 7. Моделирование демультиплексоров ........................................87 4.4.7. Лабораторная работа № 8. Моделирование одноразрядных сумматоров ...........................88 4.4.8. Лабораторная работа № 9. Моделирование устройств защиты информации .................90 ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СХЕМ .......................................................................................................92 5.1. Моделирование элементарных полуавтоматов ....................92 5.2. Моделирование RS-триггеров ..................................................94 5.2.1. Моделирование RS-триггера S-типа .............................97 4
Стр.5
5.2.2. Моделирование RS-триггера R-типа ...........................99 5.2.3. Моделирование RS-триггера E-типа .........................100 5.3. Моделирование синхронного RCS-триггера .......................101 5.4. Моделирование D-триггера ....................................................104 5.5. Моделирование Т-триггера ....................................................106 5.6. Моделирование JK-триггера ..................................................108 5.7. Моделирование регистров .....................................................109 5.8. Моделирование цифровых счётчиков импульсов ...........110 5.9. Моделирование запоминающих устройств .........................111 ГЛАВА 6. ПРАКТИКУМ: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СХЕМ ................................................115 6.1. Лабораторная работа № 10. Моделирование асинхронных RS-триггеров ...............................116 6.2. Лабораторная работа № 11. Моделирование синхронных RCS-триггеров ..............................117 6.3. Лабораторная работа № 12. Моделирование D-триггера ............................................................118 6.4. Лабораторная работа № 13. Моделирование Т-триггера ...........................................................120 6.5. Лабораторная работа № 14. Моделирование асинхронного JK-триггера ................................121 6.6. Лабораторная работа № 15. Моделирование синхронного JСK-триггера ................................123 6.7. Лабораторная работа № 16. Моделирование последовательных регистров ...........................125 6.8. Лабораторная работа № 17. Моделирование параллельных регистров ..................................126 6.9. Лабораторная работа № 18. Моделирование цифровых счётчиков импульсов .....................127 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................129 ГЛОССАРИЙ ..........................................................................................131 СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ ........................................132 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .........................................133 Методические рекомендации и технические описания ..................134 Справочники по цифровой электронике ...........................................135 5
Стр.6
ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие предназначено для студентов физико-математических и индустриально-технологических факультетов педагогических университетов и учителей, которым предстоит работать в условиях профильного обучения школьников, разрабатывать элективные курсы и курсы по выбору. В учебном пособии уделяется большое внимание технологии учебного проектирования и моделирования цифровых устройств, обсуждаются различные формы моделей и процесс перехода от информационных математических форм моделей к информационным символьным моделям в форме принципиальных схем. Книга ориентирована на выполнение студентами учебных изысканий всех форм моделей как проектных решений в области цифровой схемотехники с последующим выполнением практикумов имитационного и лабораторного моделирования. Содержание учебного пособия соответствует дисциплинам предметной подготовки «Физическая электроника» и ГОС ВПО РФ по направлениям: 540200 Физико-математическое образование, квалификация «бакалавр» образования; 540500 Технологическое образование, квалификация «бакалавр» образования. Учебное пособие «Основы учебного проектирования цифровых устройств» может быть использовано в рамках элективных курсов и при подготовке по индивидуальным программам магистерского уровня: 050200.68 Физико-математическое образование, магистерская программа 540202М Физическое образование; 050500.68 Технологическое образование, магистерская программа 050500.68.01 Профессиональное образование. В основу учебного пособия положены методические материалы, которые использовались автором при организации НИРС и при чтении раздела курса «Физическая электроника» для студентов Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского (http://www.zabspu.ru). Автор благодарит соавторов по разработке элементов учебнометодического комплекса (УМК) по дисциплине «Физическая электроника А.Н. Грицаенко и студентов-выпускников физико-математического факультета К. Янковского и А. Выходцева. Автор будет благодарен читателям за любые конструктивные замечания или пожелания по усовершенствованию учебного пособия (venslav@mail.ru). 6
Стр.7