电子科技大学：《数字逻辑设计及应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第1章 引言（任课教师：姜书艳）

6 Digital Logic Design and ation(数字逻辑设计及应用) 数字逻辑设计及应用 任课教师:姜书艳 电子科技大学自动化工程学院 (主楼)C2209房间 ishuy@uestc.edu.cn http222.197.165.195/wlxt/course.aspx?coursei d=0669

1 数字逻辑设计及应用 任课教师：姜书艳 电子科技大学自动化工程学院 （主楼）C2-209 房间 jshuy@uestc.edu.cn http://222.197.165.195/wlxt/course.aspx?coursei d=0669 Digital Logic Design and Application (数字逻辑设计及应用)

oDigital Logic Design and Application(数字逻辑设计及应用 课程简介 “数字逻辑设计及应用”课程历来是我校的重要专业基 础课程之一,是研究数字系统设计的入门课程。 通过本课程的学习,使学生掌握数字逻辑电路的基本 理论和基本分析设计方法,为学习后续课程准备必要的电 路知识。 本课程在培养学生严肃认真的科学作风和抽象思维能 力、分析计算能力、总结归纳能力等方面起重要作用。 在本课程中,将介绍数字逻辑电路的分析设计方法和 基本的系统设计技巧;培养同学综合运用知识提出问题 分析、解决问题、评价问题的能力和在工程性设计方面的 基本素养。通过实验和课程设计、课外上机实验等的方式 使同学深入了解和掌握数字逻辑电路的设计分析方法和电 路的运用过程

22 课程简介 “数字逻辑设计及应用”课程历来是我校的重要专业基 础课程之一，是研究数字系统设计的入门课程。  通过本课程的学习，使学生掌握数字逻辑电路的基本 理论和基本分析设计方法，为学习后续课程准备必要的电 路知识。  本课程在培养学生严肃认真的科学作风和抽象思维能 力、分析计算能力、总结归纳能力等方面起重要作用。  在本课程中，将介绍数字逻辑电路的分析设计方法和 基本的系统设计技巧；培养同学综合运用知识提出问题、 分析、解决问题、评价问题的能力和在工程性设计方面的 基本素养。通过实验和课程设计、课外上机实验等的方式， 使同学深入了解和掌握数字逻辑电路的设计分析方法和电 路的运用过程。 Digital Logic Design and Application (数字逻辑设计及应用)

电子系就所包含的知织点及其相互系 信号的 信号的 信号的 信号的 提取 (预处理 加工 执行 传感器 滤波器 运算电路 「功率 放大器 AD转换 接收器」/离电路 信号转 信号 换电路 阻抗变换 发生器 比较器 执行机构计算机 放大器 数字系统 采样保持 反馈 D/A转换 不同的闭环系统将引入各种不同的反馈!|生和整形 组合电路 时序电路单片机 29

29 传感器 接收器 信号 发生器 隔离电路 滤波器 阻抗变换 放大器 运算电路 信号转 换电路 比较器 采样保持 功率 放大器 A/D转换 执行机构 计算机 数字系统 不同的闭环系统将引入各种不同的反馈！ 反馈 D/A转换 电子系统所包含的知识点及其相互关系 脉冲的产 生和整形 组合电路 时序电路 单片机

本课程与后续课程的关系 VLSI设计 数字系統 设计 微机原理及 接口技术 EDA 教字逻辑 设计 设计 30

30 数字逻辑 设计 微机原理及 接口技术 数字系统 设计 VLSI 设计 本课程与后续课程的关系 EDA 设计

課程的光进惟 先进性主要体现在“元器件”和“方法 口20世纪90年代提出S0C的概念 口2世纪初产生PS0C20世纪9年代 模拟可编程器件口 PSoC 按10倍6年集成度发展□2世纪刚年代 5年超大规模集成电路 PLD迅速发展 单片机 69年大规模集成电路 1958年集成电路 PAL GAL 1947年晶体管 EPLD CPLD iSpPLD FPGA→soPc

31 课程的先进性  先进性主要体现在“元器件”和“方法” 1947年晶体管 1958年集成电路 69年大规模集成电路 75年超大规模集成电路 20世纪80年代 PLD迅速发展 按10倍/6年集成度发展 20世纪90年代 模拟可编程器件  20世纪90年代提出SoC的概念 PAL GAL EPLD CPLD ispPLD FPGA  21世纪初产生PSoC PSoC 单片机 SOPC

PSoC结构 计数器、定时器、脉宽调 制器、伪随机序列发生器、 乘法累加 A/D、D/A 缓冲器、反相器、全双工 器、低电 转换器 串行通信接口 压检测电 路、升压 系统总线 泵、内部 可编程数字 参考电压、 模块阵列 模拟多路 开关、大 电流输出 系统资源 内核 数字互联模拟互联 外部端 驱动 口 可编程模拟 模块阵列 8位微处理器、系统时钟源、 可编程增益放大器、仪用 程序和数据存储器 放大器、滤波器、电压比 较器、双音频拨号器等 32

32 系 统 资 源 内 核 可编程数字 模块阵列 可编程模拟 模块阵列 数 字 互 联 模 拟 互 联 外 部 端 口 系统总线 8位微处理器、系统时钟源、 程序和数据存储器 乘法累加 器、低电 压检测电 路、升压 泵、内部 参考电压、 模拟多路 开关、大 电流输出 驱动…… 计数器、定时器、脉宽调 制器、伪随机序列发生器、 缓冲器、反相器、全双工 串行通信接口…… 可编程增益放大器、仪用 放大器、滤波器、电压比 较器、双音频拨号器等 A/D、 D/A 转换器 PSoC 结构

@Digital Logic Design and Application(数字逻辑设计及应用) Chapter1 ntroduction(引言) 1.1 About Digital Design(关于“数字设计") Another name“ Logic Design” The goal of design is to Build System Digital Design is engineering, and engineering means“ Problem Solving” Only 5%-10% is the Creative part of Design Much of the rest is just“ Turning the Crank(曲 柄) Important Themes(主题) in Digital Design(P2) 33

33 Chapter 1 Introduction (引言)  1.1 About Digital Design(关于 “ 数字设计 ”)  Another name “Logic Design”.  The goal of design is to Build System.  Digital Design is engineering, and engineering means “Problem Solving”.  Only 5%-10% is the Creative part of Design. Much of the rest is just “Turning the Crank（曲 柄）”.  Important Themes（主题） in Digital Design（P2) Digital Logic Design and Application (数字逻辑设计及应用)

Why Study Digital Design? Look“ under the hood(覆 盖)” of computers cde Solid understanding -- better Digital oircuits programmer when aware of inside hardware resource issues Satellites Video Musical Portable players recorders instruments musIc players Cell phones Cameras TVs ??? 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 Years shown above indicate when digital version began to dominate 34-(Not the first year that a digital version appeared)

34 34 Why Study Digital Design?  Look “under the hood（覆 盖）” of computers  Solid understanding --> better programmer when aware of hardware resource issues 1995 Portable music players 1997 Satellites 1999 Cell phones 2001 DVD players Video recorders Musical instruments 2003 Cameras TVs ??? 2005 2007 • Years shown above indicate when digital version began to dominate – (Not the first year that a digital version appeared) 1.1

Why Study Digital Design? Electronic devices becoming bcd digital Enabled by smaller and more capable chips acuras Enables. inside Better devices: cameras, cars medical devices, Tvs New devices: smart phones, robots, Known as“ embedded systems”a Thousands of new devices every y ear Designers needed: Potential career direction 35

35 35 Why Study Digital Design?  Electronic devices becoming digital  Enabled by smaller and more capable chips  Enables:  Better devices: cameras, cars, medical devices, TVs...  New devices: smart phones, robots, ..  Known as “embedded systems”  Thousands of new devices every year  Designers needed: Potential career direction 1.1

1.2 What does“ Digital”Mean? Analog signal Digital signal nfinite(无限) Finite possible values possible values ·EX: button pressed on a keypad Ex: voltage on a wire created by microphone Soundwave movethe membrane digital which moves signal the mao net micophone analog which creates arment in the neaby wiE signal 36

36 36 What Does “Digital” Mean?  Analog signal  Infinite(无限） possible values  Ex: voltage on a wire created by microphone analog signal 1 2 3 4 2 digital signal • Digital signal – Finite possible values • Ex: button pressed on a keypad 1.2