TECHNIKA CYFROWA 1. Harmonogram ćwiczeń laboratoryjnych z

TECHNIKA CYFROWA
1.
Harmonogram ćwiczeń laboratoryjnych z techniki cyfrowej
1. Zajęcia wprowadzające: warunki zaliczenia, zasady sporządzania sprawozdania z badań
eksperymentalnych, tematyka ćwiczeń, mapowanie dysku sieciowego.
Sprawdzania działania wybranych funktorów logicznych w układach scalonych TTL.
2. Badanie wybranych parametrów statycznych i dynamicznych bramek (PSiDB).
3. Niezautomatyzowana synteza układów logicznych (NSUL).
4. Zjawisko hazardu w układach logicznych – (ZHUL)
5. Badanie i przekształcanie przerzutników (BiPP).
6. Półsumator w ISE – symulacja (PSUM).
7. Multiplekser w ISE - symulacja (MULT).
8. Licznik synchroniczny w ISE – symulacja (LSYN).
9-10. Transkoder w ISE – symulacja i synteza (TRANS).
11-12. Skończona maszyna stanów w VHDL (Schemat miganie diodami) (MDIOD).
13-14. Wielocyfrowy multipleksowy wyświetlacz siedmiosegmentowy (WYSW).
15. Zaliczenie.
2.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Wymagania
Badanie wybranych parametrów statycznych i dynamicznych bramek – PSiDB
Definicja algebry Boole`a, system funkcjonalnie pełny. Realizacja z bramek NAND lub NOR
zadanych bramek realizujących inne funkcje
Definicje układów kombinacyjnych oraz sekwencyjnych
Klasyfikacja układów kombinacyjnych
Technologie realizacji układów cyfrowych ze szczególnym uwzględnieniem technologii TTL i CMOS
Rodzaje bramek logicznych; w tym bramki trójstanowe i różne opisy ich działań
Budowa i zasada działania bramki NAND w TTL i CMOS
Parametry statyczne bramek i sposoby ich pomiaru
Charakterystyka przejściowa bramki, wyznaczanie marginesu zakłóceń
Parametry impulsów prostokątnych (czas narastania, czas opadania, czas trwania) i fali
prostokątnej (częstotliwość, okres, współczynnik wypełnienia, wartość międzyszczytowa)
Parametry dynamiczne bramek
Definicja i pomiar czasów propagacji
Definicje i interpretacja na przebiegu czasowym następujących parametrów dynamicznych: czas
propagacji do stanu wysokiego na wyściu tpLH, czas propagacji do stanu niskiego na wyjściu t pHL,
średni czas propagacji tp
Niezautomatyzowana synteza układów logicznych – NSUL
Podstawowe funktory układów kombinacyjnych, różne sposoby opisu ich działania
Kanoniczna postać sumy (pełna postać dysjunkcyjna) i kanoniczna postać iloczynu (pełna postać
koniunkcyjna) funkcji logicznej
Metody minimalizacji i ich właściwości oraz zastosowania
Zasady minimalizacji metodą graficzną tablic Karnaugh, kolejność działań i przykłady zastosowania
Zminimalizować zadaną funkcję logiczną i narysować schematy układów realizujących tę funkcję
wynikające bezpośrednio z minimalnej postaci sumy, minimalnej postaci iloczynu oraz schemat
układu zbudowanego tylko z dwuwejściowych bramek NAND
Wymień kryteria wyboru realizacji projektowanego układu
1
Zjawisko hazardu w układach logicznych – ZHUL
1.
2.
3.
4.
Hazard statyczny
Hazard dynamiczny
Warunki wystąpienia hazardu
Metody eliminacji hazardu
Badanie i przekształcanie przerzutników – BiPP
1. Podział przerzutników na bistabilne i monostabilne
2. Podział przerzutników bistabilnych na asynchroniczne i synchroniczne; sposoby wyzwalania
przerzutników synchronicznych
3. Schemat i działanie przerzutnika asynchronicznego RS z bramek NAND
4. Schemat i działanie przerzutnika asynchronicznego RS z bramek NOR
5. Właściwości, oznaczenia graficzne, tablice stanów, tablice charakterystyczne i tablica wzbudzeń
oraz przebiegi czasowe przerzutników RS, D, JK i T
6. Parametry statyczne i dynamiczne przerzutników
7. Budowa i działanie przerzutnika typu D
8. Budowa i działanie przerzutnika typu JK
9. Dwójka licząca, przebiegi czasowe
10. Dokonać konwersji przerzutników D oraz JK w dwójkę liczącą, narysować przebiegi czasowe
11. Dokonać konwersji przerzutnika D w JK oraz przerzutnika JK w D
12. Budowa i działanie przerzutnika JK – MS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Półsumator w Xilinx ISE (symulacja) – PSUM
Definicja układu arytmetycznego
Półsumator, tablica prawdy, wykresy czasowe, realizowane funkcje, schemat
Sumator pełny, tablica prawdy, wykresy czasowe, tablica Karnaugh, schemat
Subtraktor, tablica prawdy, tablica Karnaugh, schemat, realizacja z sumatora
Komparatory, przeznaczenie, schemat komparatora jednobitowego
Podstawy języka opisu sprzętu VHDL: deklaracja jednostki projektowej, deklaracja i opis (ciało)
architektury tej jednostki
Multiplekser w Xilinx ISE (symulacja) –MULT
Multiplekser, realizowane funkcje, schemat przy dwóch wejściach adresowych
Demultiplekser, realizowane funkcje, schemat przy dwóch wejściach adresowych
Schemat i działanie układu do multipleksowego przesyłania danych
Multipleksowa realizacja funkcji logicznych
Demultipleksowa realizacja funkcji logicznych
Zaprojektować i narysować schemat układu kombinacyjnego realizującego zadaną funkcję logiczną
dwóch zmiennych z wykorzystaniem multipleksera o dwóch wejściach adresowych, np.
f(b,a) =  [1,2]
Zaprojektować i narysować schemat układu kombinacyjnego realizującego zadaną funkcję logiczną
trzech zmiennych z wykorzystaniem multipleksera o dwóch wejściach adresowych, np.
f(c,b,a) =  [1,2,3,5,7]
2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Licznik synchroniczny w Xilinx ISE (symulacja) – LSYN
Dwójka licząca, realizacja z przerzutników JK, D i T
Liczniki, rodzaje, parametry, klasyfikacja
Liczniki asynchroniczne dwójkowe i dziesiętne, zasada działania, projektowanie
Liczniki synchroniczne, zasada działania, klasyfikacja, projektowanie
Liczniki synchroniczne dwójkowe, jednokierunkowe z przeniesieniami równoległymi i szeregowymi
Liczniki synchroniczne rewersyjne
Transkoder w ISE – (symulacja i synteza) – TRANS
Definicja kodera, zapis funkcji, przykład, koder priorytetowy
Zaprojektuj i narysuj schemat działającego w logice dodatniej kodera kodu 1 z 4 na 2-bitowy kod
dwójkowy
Zaprojektuj i narysuj schemat działającego w logice ujemnej kodera kodu 1 z 4 na 2-bitowy kod
dwójkowy
Definicja dekodera, zapis funkcji, schemat, zasada projektowania (np. dekodera 2 na 4).
Definicja transkodera, zaprojektuj transkoder 3-bitowego kodu dwójkowego na kod Graya
Zaprojektuj i narysuj schemat dekodera 2-bitowego kodu dwójkowego na kod 1 z 4 z bramek NAND
Zaprojektuj i narysuj schemat dekodera 2-bitowego kodu dwójkowego na kod 1 z 4 z bramek NOR
Podaj zasadę projektowania transkodera (dekodera) zamieniającego kod BCD8421 na kod
wskaźnika siedmiosegmentowego
Skończona maszyna stanów w VHDL (Schemat miganie diodami). –. MDIOD
1. Automaty Mealy’ego i Moore’a – różnica między nimi
2. Opis automatu w postaci diagramu stanów oraz tabeli przejść i wyjść
3. Dzielnik częstotliwości: przeznaczenie i realizacja programowa
Wielocyfrowy multipleksowy wyświetlacz siedmiosegmentowy –.WYSW
1. Typy i oznaczenia segmentów wyświetlaczy siedmiosegmentowych
2. Statyczne i dynamiczne sterowanie multipleksowym wielocyfrowym wyświetlaczem
siedmiosegmentowym
3. Opis automatu w języku VHDL
4. Opis dzielnika częstotliwości w języku VHDL
3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Literatura
Gajewski P.,Turczyński J.: Cyfrowe układy scalone CMOS, WKŁ, W-wa 1998
Głocki W., Układy cyfrowe, WSiP, W-wa 1996
Kalisz J., Podstawy elektroniki cyfrowej, WNT, W-wa 1999
Pieńkos J., Turczyński J., Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKŁ, W-wa 1986
Wilkinson B., Układy Cyfrowe, WKŁ, W-wa 2000
Pasierbiński A., Zbysiński P., Układy programowalne w praktyce, WKŁ, W-wa 2001
Morris Mano M., Kime Ch. R., Podstawy projektowania układów logicznych i komputerów, WNT, Wwa, 2007
Skahill K., Język VHDL. Projektowanie programowalnych układów logicznych, WNT, W-wa 2001
De Michelli G., Synteza i optymalizacja układów cyfrowych, WNT, W-wa 1998
Tanebaum A.S., Strukturalna organizacja systemów komputerowych, Wyd. V, Helion, Gliwice 2006
Zwoliński M., Projektowanie układów cyfrowych z wykorzystaniem języka VHDL, WKŁ, W-wa 2002
3
4.
Sprawozdanie z ćwiczenia
Sprawozdanie z laboratorium techniki cyfrowej
w Zakładzie Układów Cyfrowych i Telekomunikacji
Temat ćwiczenia:........................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Sprawozdanie wykonał:.........................................................Rok:...............Grupa:............Zespół:...........
Data:.........................................Ocena:.....................................Podpis:.....................................
Sprawozdanie z ćwiczenia należy wykonać na arkuszach papieru formatu A4 z nagłówkiem podanym
powyżej.
Sprawozdanie powinno zawierać:
a. nagłówek –jak wyżej,
b. wstęp teoretyczny,
c. spis przyrządów (nazwa, typ, nr fabryczny)
d. układ połączeń (schematy układów pomiarowych)
e. tabele z wynikami pomiarów,
f. wyniki ewentualnych obliczeń,
g. ewentualne wykresy na papierze milimetrowym, zestawienia, opisy,
h. opracowanie problemu polecone przez prowadzącego ćwiczenie (jeśli taki problem został podany),
i. wnioski.
Sprawozdanie wykonuje się jedno na zespół w kolejności, w jakiej studenci są zapisani w zespołach, za
wyjątkiem sytuacji, gdy członek zespołu, który powinien wykonać sprawozdanie, jest nieobecny na
zajęciach. W takim wypadku sprawozdanie wykonuje drugi (obecny na zajęciach) członek zespołu.
Ocenę za sprawozdanie otrzymuje student, który je wykonał.
Sprawozdanie źle wykonane może zostać zwrócone do poprawienia.
W razie nie oddania sprawozdania student odpowiedzialny za jego wykonanie otrzyma ocenę
niedostateczną.
4