数字电路教程

2 数制及编码

学习的主要要点：

  • 数制、编码的基本概念
  • 常用数制及其转换
  • 常用二进制编码及BCD码

教学要求：

  • 了解数制、码制的基本概念；
  • 掌握常用数制（二进制、八进制、十进制、十六进制）及其转换方法；
  • 了解常用的二进制码（自然二进制码、循环码、奇偶校验码）及BCD码（8421BCD码、5421BCD码、余3BCD码）
  1. 认知世界从识数开始
  2. 数字编码系统
  3. 二进制编码
  4. 有符号的二进制数
  5. 二进制到十进制的转换
  6. 16进制
  7. 8进制系统
  8. 纠错和检测代码

3 逻辑代数及门

学习要点：

  • 逻辑代数的基本概念、基本运算、基本公式和规则
  • 逻辑函数的描述方法
  • MOSFET的开关特性
  • CMOS门电路
  • 逻辑函数简化的基本方法

教学上的要求：

  • 掌握逻辑代数的基本概念、基本公司和基本规则
  • 掌握逻辑函数的描述方式（真值表、表达式、电路图、卡诺图）及其相互转换方法
  • 了解逻辑函数最简与或式的公式化简法，掌握逻辑函数（4变量及以下）最简与或式的卡诺图化简法
  • 掌握MOS场效应管的开关特性和有关参数
  • 掌握CMOS反相器的功能和主要外部电气特性
  • 了解CMOS与非门、或非门、OD门、三态门的工作原理
  1. 数字门介绍
  2. 逻辑非门
  3. 逻辑或门
  4. 逻辑与门
  5. 与非门
  6. 或非门
  7. 异或门
  8. 异非或门
  1. 逻辑门和数字抽象
  2. 布尔代数
  3. 逻辑关系描述
  4. 逻辑函数的化简与变换
  1. Boolean-algebra Basics
  2. Laws and Theorems of Boolean Algebra
  3. Boolean Functions or Switching Functions
  4. Implementation of boolean functions using Logic gates
  5. Karnaugh Map or K-Map

4 组合逻辑电路

学习要点：

  • SSI组合电路的分析及设计
  • MSI组合电路（编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器）及其应用
  • 组合电路的竞争冒险及消除方法

教学中的要求：

  • 掌握SSI组合电路的分析方法及双轨输入条件下的设计方法
  • 了解MSI组合电路编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器的功能
  • 账务用MSI组合电路数据选择器、数据比较器、加法器实现组合逻辑设计的方法
  • 了解组合电路中的竞争冒险现象
  • 掌握增加多余项消除逻辑冒险的方法
  • 了解取样法消除冒险的方法

主要功能

组合逻辑介绍

  • 组合逻辑概述
  • 典型组合逻辑部件设计
  • 组合逻辑的时序分析

二进制加法和减法

5. 时序逻辑电路

  1. 时序逻辑介绍
  2. 时序逻辑电路概述
  3. 锁存器和触发器
  4. 同步时序逻辑设计
  5. 典型时序逻辑部件设计
  1. 时序电路基础
  2. 锁存器
  3. 触发器
  4. SR触发器
  5. JK触发器
  6. D触发器
  7. T触发器
  8. 触发器转换
  9. 触发器应用
  10. 移位寄存器

6. 计数器

数字系统设计部分

7. 运算方法和运算部件

  • 基本运算部件
  • 定点数运算
  • 浮点数运算
  • FPGA功能块

8. 指令系统

在机器语言程序所运行的计算机硬件和上层软件之间的一座桥梁，是软件和硬件之间接口的完整定义

  • 指令系统概述
  • 指令系统设计
  • 指令系统实例 - RISC-V架构

9. 中央处理器

  • CPU概述
  • 单周期CPU设计
  • 多周期CPU设计
  • 流水线CPU设计
  • 流水线冒险及处理
  • 高级流水线技术

10. 存储器层次结构

  • 存储器概述
  • 主存储器的基本结构
  • 高速缓存存储器
  • 虚拟存储器

11. 系统互连与输入、输出

  • 外设与CPU和主存的互连
  • I/O接口和I/O端口
  • 输入、输出控制方式
  • I/O子系统中的I/O软件
  • Introduction to Sensors and Transducers
  • Position sensors
  • Temperature sensors
  • Light sensors
  • InfraRed (IR) sensor (Obsatcle Detection sensor)
  • Touch sensor
  • Electromechanical Relay
  • Electromechanical Relay-1
  • Electromechanical Relay-2
  • DC motors
  • Sound Transducers

12. 控制与通信

  • GCD算法
  • 整数平方根算法
  • FIR滤波器
  • FFT
  • 数字正交解调DDC
  • WIFI_ESP8266通信系统设计

控制系统

  • Open loop System or Non-feedback system
  • Closed loop systems or Feedback systems
  • Negative-feedback-system
  • Electronic System
  • Negative Feedback Circuits

通信系统

13. 555定时器芯片

  • 555 timer theory
  • Monostable multivibrator using 555 timer
  • Astable Multivibrator using 555 timer
  • Bistable multivibrator using 555 timer
  • 555 timer as schmitt trigger