Technika cyfrowa

obowiązkowe

Zapoznanie studentów z teorią układów cyfrowych, budową i działaniem cyfrowych układów scalonych, zasadami projektowania urządzeń cyfrowych. Nabycie wiedzy niezbędnej do zrozumienia funkcjonowania elementów budowy komputera: mikroprocesorów, pamięci i układów peryferyjnych oraz projektowania układów cyfrowych. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie analizy i syntezy układów cyfrowych.

W 1 – Wiadomości ogólne. Porównanie techniki analogowej i cyfrowej. Nazewnictwo. Parametry porównawcze. Technologie wykonania funktorów logicznych

W 2 – Bramki. Symbole bramek w logice dodatniej i ujemnej oraz znajomość ich tabel prawdy (AND, NAND, OR, NOR, INVERTER, BUFFER, XOR, XNOR). Budowa bramek scalonych podstawowej serii: (NAND TTL), zasada działania.

W 3 – Układy kombinacyjne. Prawa algebry Boole’a. Sposoby przedstawiania funkcji logicznych. Zapis funkcji w postaci kanonicznej sumy, iloczynu, tablicy prawdy. Funkcje kombinacyjne wielu zmiennych. Minimalizacja funkcji logicznych. Metody minimalizacji funkcji logicznych. Metoda algebraiczna. Metoda tablic Karnaugha. Hazardy w tablicach Karnaugha. Realizacja układów kombinacyjnych przy użyciu dowolnych bramek.

W 4 – Przerzutniki. Definicja przerzutnika, zasady działania, parametry statyczne i dynamiczne. Przerzutnik RS. Przerzutnik RS wyzwalany poziomem i zboczem. Przerzutnik JK. Przerzutnik JK Master-slave. Przerzutnik D i przerzutnik latch. Zamiany wzajemne przerzutników. Przerzutnik T jako dwójka licząca.

W 5 – Rejestry. Wiadomości ogólne- budowa, zasada działania, sposoby wpisywania słowa dwójkowego do rejestru i sposoby wyprowadzania słowa z rejestru.. Rejestry równoległe. Rejestry szeregowe. Rejestry przesuwające. Zastosowania rejestrów. Zasady łączenia rejestrów w układy o zwiększonej pojemności.

W 6 – Liczniki. Podziały liczników Parametry liczników Liczniki asynchroniczne Własności dynamiczne liczników. Liczniki synchroniczne. Liczniki rewersyjne. Budowa, sposoby projektowania na przerzutnikach D, JK, T. Synteza liczników modulo n. Dzielniki częstotliwości. Modele synchronicznego układu sekwencyjnego (Mealy’ego, Moore’a), projektowanie synchronicznych układów sekwencyjnych

W 7 – Układy przetwarzania kodów. Kody liczbowe, kody naturalne (tzw. pozycyjne lub wagowe): dziesiętny (ND), binarny (dwójkowy – NB), ósemkowy (OCT), szesnastkowy (HEX). Konwersja liczb pomiędzy kodami ND, NB, OCT, HEX. Uzupełnienia liczb (uzupełnienie do 1 i do 2 dla liczb binarnych). Zapis liczb dwójkowych ze znakiem: znak-moduł (ZM), znak - uzupełnienie do 1 (ZU1 lub krótko U1), znak - uzupełnienie do 2 (ZU2 lub krótko U2). Kody dwójkowo dziesiętne: BCD (tzw. BCD 8421, kod z nadmiarem do 3, 1 z 10 (pierścieniowy), 7–segmentowy,. Kod Graya. Kodery, dekodery, transkodery (umiejętność ich projektowania). Dekoder 1 z n. Dekoder wielopoziomowy. Dekoder współrzędnościowy. Zastosowanie dekoderów do uaktywniania pamięci i układów we-wy.

W 8 – Multipleksery i demultipleksery. Budowa, symbole graficzne, zasady działania. Projektowanie jedno i wielowyjściowych układów kombinacyjnych.

W 9 – Układy arytmetyczne. Arytmetyka dwójkowa, działania na liczbach dwójkowych bez znaku i ze znakiem (dodawanie, odejmowanie). Zapis liczb ujemnych - znak-moduł, , uzupełnienie do 2. Mnożenie binarne. Półsumator, sumator, sumatory wielobitowe szeregowe i równoległe, sumatory scalone, sumatory akumulujące. Komparatory i Komparatory scalone. Układy mnożące i generatory parzystości.

W 10 – Układy arytmetyczne Praktyczne realzacje: półsumator, sumator, sumatory wielobitowe szeregowe i równoległe, sumatory scalone, sumatory akumulujące.

W 11 – Układy arytmetyczne. Komparatory i Komparatory scalone. Układy mnożące i generatory parzystości.

W 12 – Układy czasowe i generacyjne. Rodzaje układów uzależnień czasowych. Przerzutniki monostabilne. Układy całkujące i różniczkujące. Generatory fali prostokątnej. Generatory kwarcowe. Scalone układy generacyjne.

W 13 – Układy współpracy z otoczeniem. Układy wejściowe o różnych poziomach napięć. Likwidacja drgań zestyków mechanicznych. Układy odczytywania klawiatury. Układy rozdzielenia galwanicznego. Układy wyświetlania informacji - LED, LCD. Zespoły wyświetlania multipleksowanego.

W 14 – Wprowadzenie do cyfrowych układów programowalnych.

W 15 – Zasady projektowania i wykorzystania układów cyfrowych.

1. Ćwirko R., Rusek M., Marciniak W. - Układy scalone w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa 1987

2. De Micheli G. - Synteza i optymalizacja układów cyfrowych, WNT, Warszawa 1998

3. Gajewski P., Turczyński J. - Cyfrowe układy scalone CMOS, WKiŁ, Warszawa 1990

4. Głocki W. - Układy cyfrowe, WSZiP, Warszawa 1996

5. Kalisz J. - Podstawy elektroniki cyfrowej, WKiŁ, Warszawa 1991

Wykłady:

EK 1 – Student ma wiedzę wiedzę teoretyczną z zakresu teorii układów cyfrowych.

EK 2 – Student ma wiedzę w zakresie analizy i syntezy układów cyfrowych oraz zakresu kierunków i tendencji rozwoju cyfrowych układów scalonych

EK 3 – Student ma umiejętność projektowania i analizy układów kombinacyjnych.

EK 4 – Student ma umiejętność projektowania i analizy układów sekwencyjnych, asynchronicznych i synchronicznych.

EK 5 – Student ma kompetencje w zakresie rozwiązywania prostych problemów technicznych z wykorzystaniem techniki cyfrowej.

Laboratoria:

L 1 – Podstawowe funkcje logiczne

L 2 – Przerzutniki

L 3 – Liczniki i rejestry

L 4 – Liczniki i rejestry scalone

L 5 – Kodery, dekodery, multipleksery, demultipleksery

L 6 – Układy arytmetyczne

L 7 – Zastosowania układów scalonych

F1. – ocena przygotowania do do ćwiczeń laboratoryjnych .

F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych.

F3. – ocena aktywności podczas zajęć .

P1. – ocena weryfikująca umiejętności rozwiązywania postawionych problemów - kolokwium/test pisemny/.

P2. – ocena weryfikująca wiedzę będącą przedmiotem wykładu – - pisemne zaliczenie wykładu/egzamin pisemny/.