《数字电子技术》课程设计指导书

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1、《数字电子技术》课程设计指导书程方晓庞丽丽一、课程设计目的课程设计是在教学实验的基础上进行的一次大规模综合性实验，作为数字电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进-步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法,增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的综介能力。按照本学科教学培养计划要求，在学完专业基础课电路原理、模拟电子技术和数字电子技术课程后，应进行课程设计，其冃的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强学牛理论联系实际的能力，提高学牛电路分析和设计能力。通过实践教学

2、引导学生在理论指导下冇所创新，为专业课的学习和口后工程实践奠泄基础。二、课程设计内容与要求1.教学基本要求要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装配及调试工作;在课程设计屮要注重培养工程质量意识，写出课程设计报告包括调试中出现异常现象的分析和讨论。教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生杳阅有关资料,安排适当的时间进行答疑,帮助学牛解决课程设计过程中的问题。2.能力培养要求（1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。（2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等坏节，掌握简单实用电路的

3、分析方法和工程设计方法。（3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。（4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。（5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。三、数字系统的设计方法数字电路系统通常是由纟R合逻辑和时序逻辑功能部件纟R成的，而这些功能部件乂可以有各种各样的SSI（小规模）、MSI（中规模）、LSI（大规模）器件组成。数字电路系统的设计方法有试凑法和口上而下法。下面就这两种方法作简耍介绍。1、数字系统设计的试凑法这种方法的基本思想是：把系统的总体方案分成若干个相对独立的功能部件，然后用组合逻辑电路和时

4、序逻辑电路的设汁方法分别设汁并构成这些功能部件，或者直接选择合适的路SSkMSI.LSI器件实现上述功能，最后把这些已经确定的部件按耍求拼接组合起來，便构成完整的数字系统。近几年来，随着中、大规模集成电路的迅猛发展.许多功能部件如数据选择器、译码器、计数器和移位寄存器等器件已经人量生产并广泛使用。没有必要再按照组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法来设计这些电路，可以直接用这些部件来构成完整的数字系统。对于一些规模不大，功能不太复杂的数字系统，选用中、大规模器件，采用试凑法设计，具有设计过程简单、电路调试方便、性能稳定可靠等优点。因此目前仍被广泛使用。

5、试凑法并不是盲目的，通常按下面具体步骤进行。（1）分析系统的设计要求，确定系统的总体方案，消化设计任务书，明确系统的功能。如数据的输入输出方式，系统需要完成的处理任务等。拟定算法，即选定实现系统功能所遵循的原理和方法。（2）划分逻辑单元，确定初始结构，建立总体逻辑图，逻辑单元划分可采用由粗到细的方法，先将系统分为处理器和控制器，再按处理任务或控制功能逐一划分。逻辑单元大小要适当，以功能比较单一，易于实现且便于进行方案比较为原则。（3）选择功能部件去构成，将上而划分的逻辑单-元进一步分解成若干相对独立模块，以便百接选用标准SSLMSI、LSI器件來实现

6、。器件的选择应尽量选用MSI和LSL这样町捉高电路的可靠件，便于安装调试，简化电路设计。（4）将功能部件组成数字系统，连接各个模块，绘制总体电路图。画图时应综合考虑各功能Z间的配介问题，如时序的协调、负载和匹配，竞争与冒险的消除、初始状态的设置、电路的启动等等。2、数字系统口上而下的设汁方法口上而下（或口顶向下）的设计方法适合于规模较大的数字系统。l+l于系统的输入变量、状态变量和输出变量的数目较多，很难用真值表、卡诺图、状态表和状态转换图等来完整地、清晰地描述系统的逻辑功能，需要借助于某些工具对所设计的系统功能进行描述。通常'采用的匚具有：逻辑流程

7、图、算法状态机ASM流程图（AlgorithmicStateMachinechart）x助记文件状态图（MnemonicDocumentedStateDiagrams）等。这种方法的基本思想是：把规模较大的数字系统从逻辑上划分为控制器和受控制器电路两大部分，采用逻辑流程图或ASM图或MDS图来描述控制器的控制过程，并根据控制器及受控制电路的逻辑功能，选择适当的SSLMSI功能器件来实现。而控制器或受控制器本身乂分别可以看成一个子系统，所以逻辑划分的工作还可以在控制器或受控制器内部多重进行。按照这种设计思想，一个大的数字系统，首先被分割成属于不同层次的

8、许多子系统,再用具体的硬件实现这些子系统，最后把它们连接起來，得到所要求的完整的数字系统。自上而下设计方法的