《数字电子技术基础-刘如军》教学课件

数字电子技术基础刘如军-本课程将深入探讨数字电子技术的核心概念和应用，并通过实践项目，帮助学生掌握数字电路设计、分析和调试的技能课程导论课程目标课程内容学习数字电子技术的基本概念和原理，并掌握数字电路设计、数制、布尔代数、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、分析和调试的技能存储器电路、CPLD和FPGA技术、数字系统设计流程、VHDL语言、FPGA设计实践等数制及数字信号二进制数制十进制数制数字信号123介绍二进制数制的基本概念和运复习十进制数制的基本概念和运解释数字信号的概念、特点和分算规则，以及二进制数与十进制算规则，并探讨十进制数与二进类，并分析数字信号与模拟信号数之间的转换制数之间的转换之间的区别布尔代数基础布尔代数基本定律布尔表达式介绍布尔代数的基本定律，包讲解布尔表达式的构成、化简括交换律、结合律、分配律、和运算方法，以及布尔表达式摩根定律等与逻辑电路之间的关系逻辑函数定义逻辑函数的概念，并阐述逻辑函数的表示方法，包括真值表、逻辑表达式和卡诺图等逻辑门电路与门或门介绍与门的逻辑功能、符号、真值讲解或门的逻辑功能、符号、真值表和逻辑表达式表和逻辑表达式非门异或门阐述非门的逻辑功能、符号、真值分析异或门的逻辑功能、符号、真表和逻辑表达式值表和逻辑表达式组合逻辑电路分析电路分析方法电路性能分析介绍组合逻辑电路分析方法，包括真值表法、逻辑表达式法和卡诺图法等探讨组合逻辑电路的性能指标，包括速度、功耗、噪声等123电路功能分析根据电路结构分析电路的功能，并得出电路的逻辑表达式和真值表组合逻辑电路设计电路设计步骤阐述组合逻辑电路设计的基本步骤，包括需求分析、逻辑设计、电路实现和测试等电路优化方法讲解组合逻辑电路优化方法，包括布尔代数化简、卡诺图化简和逻辑门电路替换等电路实现技术介绍组合逻辑电路的实现技术，包括用逻辑门电路、集成电路和可编程逻辑器件等实现电路时序逻辑电路时序逻辑电路概述1定义时序逻辑电路的概念，并阐述时序逻辑电路的特点和分类时序逻辑电路工作原理2讲解时序逻辑电路的工作原理，重点阐述触发器、计数器和移位寄存器的功能时序逻辑电路分析与设计3探讨时序逻辑电路分析和设计的方法，并介绍时序逻辑电路的性能指标触发器触发器概述1介绍触发器的概念，包括触发器的类型、结构和功能基本触发器类型2讲解常见的触发器类型，包括SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等触发器应用3分析触发器在数字电路中的应用，包括数据存储、状态控制和时序控制等寄存器12寄存器概述移位寄存器介绍寄存器的概念，包括寄存器的类讲解移位寄存器的类型、结构和功能，型、结构和功能并分析其在数字电路中的应用3计数器阐述计数器的类型、结构和功能，并探讨其在数字电路中的应用计数器同步计数器异步计数器可逆计数器分析同步计数器的类型、结构和功能，讲解异步计数器的类型、结构和功能，介绍可逆计数器的类型、结构和功能，并探讨其在数字电路中的应用并阐述其在数字电路中的应用并分析其在数字电路中的应用移位寄存器编码器和译码器编码器译码器介绍编码器的概念，包括编码器的类型、结构和功能，并分析讲解译码器的概念，包括译码器的类型、结构和功能，并阐述其在数字电路中的应用其在数字电路中的应用多路选择器和编码器多路选择器编码器介绍多路选择器的概念，包讲解编码器的概念，包括编括多路选择器的类型、结构码器的类型、结构和功能，和功能，并分析其在数字电并阐述其在数字电路中的应路中的应用用数字模拟转换电路-基本原理DAC1介绍DAC的基本原理，包括DAC的类型、结构和工作过程性能指标DAC2讲解DAC的性能指标，包括分辨率、精度、线性度、转换速度和功耗等应用DAC3分析DAC在数字系统中的应用，包括音频处理、视频处理和工业控制等模拟数字转换电路-基本原理ADC介绍ADC的基本原理，包括ADC的类型、结构和工作过程性能指标ADC讲解ADC的性能指标，包括分辨率、精度、采样率、转换速度和功耗等应用ADC分析ADC在数字系统中的应用，包括数据采集、信号处理和图像处理等存储器电路存储器概述1介绍存储器的概念，包括存储器的类型、结构和功能随机存取存储器2讲解随机存取存储器的类型、结构和功能，并分析其在数字系统中的应用只读存储器3阐述只读存储器的类型、结构和功能，并探讨其在数字系统中的应用其他存储器4介绍其他类型的存储器，包括闪存、EEPROM和磁盘存储器等和技术CPLD FPGA可编程逻辑器件概述1介绍可编程逻辑器件的概念，包括可编程逻辑器件的类型、结构和功能技术CPLD2讲解CPLD技术的特点和应用，并分析CPLD的结构和工作原理技术FPGA3阐述FPGA技术的特点和应用，并探讨FPGA的结构和工作原理和比较CPLD FPGA4比较CPLD和FPGA技术的优缺点，并分析其各自的应用领域可编程逻辑器件的应用12数字系统设计信号处理分析可编程逻辑器件在数字系统设计讲解可编程逻辑器件在信号处理领域中的应用，包括数字系统设计、仿真的应用，包括数字信号处理、图像处和测试等理和音频处理等3通信系统阐述可编程逻辑器件在通信系统中的应用，包括数字通信、无线通信和光通信等数字系统设计流程需求分析系统设计系统仿真系统实现分析数字系统的功能需求和性能指标，根据系统需求设计系统的结构和功能，使用仿真软件对系统进行仿真验证，确根据系统设计方案，选择合适的硬件平并制定系统设计规格说明书并确定系统的硬件和软件架构保系统设计符合需求台和软件工具，并完成系统的物理实现系统测试对实现的系统进行测试验证，确保系统功能和性能符合需求数字系统仿真仿真工具仿真方法仿真结果分析介绍常见的数字系统仿真工具，包括讲解数字系统仿真方法，包括功能仿真、分析仿真结果，验证系统设计是否符合ModelSim、VCS、Verilog-XL和时序仿真和混合仿真等需求，并发现设计缺陷SystemVerilog等数字系统测试测试目的测试方法12阐述数字系统测试的目的，包括验证系统功能、评估系统性讲解数字系统测试方法，包括黑盒测试、白盒测试和灰盒测能和发现设计缺陷等试等测试用例测试结果分析34探讨测试用例的设计方法，并分析测试用例的设计原则和测分析测试结果，判断系统是否符合需求，并找出系统设计缺试用例的覆盖率陷数字电路板设计电路板设计流程1介绍数字电路板设计流程，包括需求分析、电路设计、PCB布局和布线、电路板制造和测试等电路板设计软件2讲解常见的数字电路板设计软件，包括Altium Designer、OrCAD、PADS和Eagle等电路板设计技巧3探讨数字电路板设计技巧，包括元件布局、布线规则、信号完整性等语言基础VHDL语言概述VHDL介绍VHDL语言的概念，包括VHDL语言的语法、语义和数据类型等语言基本结构VHDL讲解VHDL语言的基本结构，包括实体、架构体、信号、过程和函数等语言语法规则VHDL阐述VHDL语言的语法规则，包括标识符、关键字、运算符和注释等语言建模VHDL组合逻辑电路建模1讲解使用VHDL语言建模组合逻辑电路的方法，并分析VHDL语言的组合逻辑电路描述时序逻辑电路建模2阐述使用VHDL语言建模时序逻辑电路的方法，并探讨VHDL语言的时序逻辑电路描述存储器电路建模3介绍使用VHDL语言建模存储器电路的方法，并分析VHDL语言的存储器电路描述其他电路建模4讲解使用VHDL语言建模其他类型电路的方法，包括编码器、译码器、多路选择器和编码器等语言综合VHDL语言综合概述VHDL1介绍VHDL语言综合的概念，包括VHDL语言综合的流程和目标语言综合工具VHDL2讲解常见的VHDL语言综合工具，包括Synopsys、Xilinx和Altera等语言综合技巧VHDL3探讨VHDL语言综合技巧，包括代码优化、时序约束和面积优化等语言综合结果分析VHDL4分析VHDL语言综合结果，判断综合结果是否符合设计需求，并对综合结果进行优化设计流程FPGA123需求分析系统设计VHDL语言建模分析FPGA系统的功能需求和性能指标，并制定系统设计规根据系统需求设计系统的结构和功能，并确定系统的硬件和使用VHDL语言对系统进行建模，并进行仿真验证格说明书软件架构456FPGA综合FPGA布局布线FPGA下载使用FPGA综合工具对VHDL代码进行综合，生成FPGA的配使用FPGA布局布线工具对FPGA的配置信息进行布局和布将FPGA的配置文件下载到FPGA芯片，完成FPGA系统的实置信息线，生成FPGA的配置文件现7FPGA测试对FPGA系统进行测试验证，确保系统功能和性能符合需求系统设计实践FPGA硬件设计软件设计系统调试设计FPGA系统的硬件电路，包括选择使用VHDL语言对FPGA系统进行软件设调试FPGA系统，解决设计缺陷，并优化FPGA芯片、外围电路和连接器件计，并进行仿真验证系统性能调试和验证FPGA调试方法验证方法调试技巧介绍FPGA调试方法，包括逻辑分析仪、讲解FPGA验证方法，包括功能验证、探讨FPGA调试技巧，包括分析错误信示波器和仿真工具等时序验证和覆盖率验证等息、跟踪信号、修改代码等数字系统设计实例数字时钟数字温度计设计一个数字时钟，包括时设计一个数字温度计，包括钟显示、闹钟功能和定时功温度传感器、ADC转换和温能度显示数字音频播放器设计一个数字音频播放器，包括音频解码、音频放大和音频输出课程总结本课程涵盖了数字电子技术的基础知识和应用技术，为学生掌握数字电路设计、分析和调试的技能奠定了坚实的基础通过本课程的学习，学生将能够胜任数字系统设计、信号处理、通信系统等领域的开发工作。