Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

УФИМСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Авторская программа

Дисциплины Цифровая схемотехника

для специальности (группы специальностей) 2201 "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети"

(код и наименование специальности)

Уфа 2002

ОДОБРЕНА Составлена в соответствии с

Предметной (цикловой) Государственными требованиями к

комиссией минимуму содержания и уровню

Естественно-научных дисциплин подготовки выпускников

от 4.12.2002 г. по специальности

Протокол №4

Председатель Хабибуллина директора

по учебно-воспитательной

работе

Авторы:

Рецензент: - директор научно-производственной фирмы

"Координата"

- преподаватель спец. дисциплин УГКР.

РЕЦЕНЗИЯ

На программу дисциплины «Цифровая схемотехника», разработанную преподавателем Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники для специальности 2001 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Программа данной дисциплины содержит пояснительную записку, тематический план, содержание дисциплины, перечень практических работ, перечень лабораторных работ, перечень самостоятельных работ, перечень рекомендуемой литературы.

В пояснительной записке дано описание назначения дисциплины, отражена ее роль в подготовке специалистов, связь с другими дисциплинами, отражен уровень образовательной программы, указана принадлежность дисциплины к циклу в структуре основной профессиональной образовательной программы, определены основные знания, умения и навыки, какими должен овладеть студент после изучения дисциплины в соответствии с государственными требованиями.

В тематическом плане раскрыта последовательность изучения разделов и тем программы, показано распределение учебных часов по разделам и темам.

Содержание дисциплины состоит из 5 основных разделов, включающих темы, рекомендованные для изучения.

Предусмотренные программой лабораторные и практические работы позволяют закрепить теоретические знания.

Программа рассчитана на 115 часов ( в том числе 30 часов, лабораторные и практические работы) для базового уровня профессионального образования.

Содержание программы полностью соответствует государственным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по указанным выше специальностям и может быть рекомендовано для средних специальных учебных заведений.

Рецензент директор НПФ «Координата»

РЕЦЕНЗИЯ

на программу дисциплины «Цифровая схемотехника»

для специальности 2201 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», разработанную преподавателем

Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Программа данной дисциплины состоит из пояснительной записки, тематического плана, содержания дисциплины, перечня лабораторных, практических, самостоятельных работ, а также рекомендованной литературы.

В пояснительной записке указаны цель изучения дисциплины, выделены аспекты, о которых студент должен знать и уметь, указана принадлежность дисциплины к циклу, структуре основной профессионально-образовательной программы.

В тематическом плане указана последовательность изучения материала по дисциплине, приведено распределение часов по разделам и темам.

Дисциплина состоит из 5 разделов:

1.  Логические основы цифровой техники;

2.  Функциональные узлы комбинационного типа;

3.  Последовательностные схемы;

4.  Схемотехника цифровых устройств на основе БИС, СБИС;

5.  Элементная база схемотехники;

Программа рассчитана на 115 часов.

Содержание программы полностью соответствует государственным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 2201 « Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Рецензент Преподаватель УГКР

Содержание

Пояснительная записка ………………………………... 3

Тематический план …………………………………… 4

Содержание дисциплины …………………………….. 5-8

Перечень практических работ ………………………… 9

Перечень лабораторных работ ……………………….. 10

Перечень самостоятельных работ ……………………. 11

Региональный компонент …………………………….. 12

Литература …………………………………………….. . 13

Пояснительная записка

Программа учебной дисциплины «Цифровая схемотехника» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 2201 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Дисциплина предназначена для формирования базовой подготовки в области цифровой схемотехники, на которой основывается изучение сложных цифровых систем в дисциплинах данной специальности.

В результате изучения дисциплины

студент должен знать:

-  о путях развития дисциплины современной микроэлектроники и цифровой схемотехники;

-  принципы действия комбинационных и последовательностных цифровых устройств

-  современную элементную базу, цифровые устройства разной степени интеграции

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

-  цифро-аналоговые, аналого-цифровые преобразователи;

студент должен уметь:

-  производить выбор и обоснование выбора элементной базы для проектирования цифровых схем.

-  производить синтез и анализ цифровых схем

-  по техническому заданию проектировать цифровые схемы на основе современной элементной базе, включая микросхемы разной степени, в том числе ПЛИС;

Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков предусмотрено проведение практических и лабораторных занятий.

Применяются автоматизированные обучающие системы и логическое моделирование на персональных
ЭВМ.

Программа рассчитана на 115 часов (теория) и 30 часов практические и лабораторные работы, в конце курса проводится экзамен.

Данная программа состоит из «Введения» и 5 разделов.

Раздел 1. Логические основы цифровой техники;

Раздел 2. Комбинационные схемы;

Раздел 3. Последовательностные схемы;

Раздел 4. Схемотехника цифровых устройств на основе БИС, СБИС;

Раздел 5. Элементная база схемотехники.

3

Тематический план учебной дисциплины

Наименование разделов и тем

Максимал

учебная.

нагрузка

студента

в час

Количество аудиторных часов

при очной форме обучения

Самост.

работа

студента

Всего

Лабор.

работы

Практич. занятия

Введение.

Раздел 1. Логические основы цифровой техники.

Тема 1.1 Логические функции.

Тема 1.2. Логические элементы.

Тема 1.3 Минимизация логических функций.

2

8

12

8

36

2

2

4

4

8

2

2

4

Раздел 2. Функциональные узлы комбинационного типа.

Тема 2.1. Шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов.

Тема 2.2. Мультиплексоры, демультиплексоры.

Тема 2.3. Цифровые компараторы, сумматоры.

10

4

2

4

22

8

2

4

2

4

4

8

2

2

4

Раздел 3. Последовательностные схемы.

Тема 3.1. Триггеры в интегральном исполнении.

Тема 3.2. Регистры, счетчики в интегральном исполнении.

14

6

8

24

6

2

4

4

4

4

2

2

Раздел 4. Схемотехника цифровых устройств на основе БИС, СБИС.

Тема 4.1. Схемотехника запоминающих устройств.

Тема 4.2. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Тема 4.3. Программируемые логические матрицы и программируемые логические интегральные микросхемы.

20

6

10

4

22

2

2

12

4

4

4

Раздел 5. Элементная база схемотехники.

Тема 5.1. Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, микросхемы.

11

11

11

3

Всего по дисциплине

150

115

18

12

35

Всего по дисциплине

150

115

18

12

35

4

Содержание дисциплины.

Введение.

Задачи дисциплины. Общее состояние отечественной и зарубежной цифровой схемотехники. Содержание дисциплины и ее связь с другими дисциплинами.

Раздел 1. Логические основы цифровой техники.

Тема 1.1. Переключательные функции.

Студент должен:

Знать:

-  основные базисы логических функций;

-  свойства логических функций.

уметь:

-  записывать элементарные функции.

Тема 1.2 Логические элементы.

Студент должен

Знать:

-  базовые логические элементы, условно-графические обозначения;

-  принципы работы преобразователей уровней логических сигналов;

-  особенности проектирования логических схем на базе типовых элементов.

Уметь:

- проектировать схемы логических устройств.

Лабораторная работа № 1

«Исследование основных логических устройств».

Тема 1.3. Минимизация логических функций.

Студент должен

Знать:

-  минимальную дизъюнктивную нормальную форму МДНФ;

-  минимальную конъюнктивную нормальную форму МКНФ;

-  основные методы минимизации.

Уметь:

-  записывать МДНФ, МКНФ для диаграмм Вейча и карт Карно.

Практическая работа № 1.

« Минимизации логических функций методом Квайна».

Практическая работа № 2.

« Минимизация логических функций с помощью карт Карно».

Раздел 2.Комбинационные схемы.

Тема 2.1 Дешифраторы, шифраторы, преобразователи кодов.

Студент должен

Знать:

-  принципы работы шифраторов, дешифраторов, преобразователей кодов;

-  как и где применяются шифраторы и дешифраторы в цифровых устройствах.

Уметь:

-  составлять таблицы истинности шифраторов, дешифраторов, преобразователей кодов.

-  составлять схемы шифраторов, дешифраторов, преобразователей кодов в различных базисах.

Лабораторная работа №2

“Исследование работы шифратора.”.

5

Практическая работа № 3

“Синтез дешифратора на 8 выходов”

Практическая работа № 4

“Синтез преобразователя кода в базисе И-ИЛИ - НЕ, И - НЕ”

Тема 2.2 Мультиплексоры, демультиплексоры.

Студент должен

Знать:

-  назначение, принцип работы мультиплексоров, демультиплексоров;

-  таблицы истинности мультиплексоров, демультиплексоров;

Уметь:

-  строить схемы мультиплексоров, демультиплексоров с различным числом

входных и выходных сигналов.

Лабораторная работа № 3.

«Исследование работы мультиплексоров».

Лабораторная работа № 4.

«Исследование работы демультиплексоров».

Тема 2.3.Цифровые компараторы, сумматоры.

Студент должен

Знать:

-  назначение, принцип работы, таблицы истинности компараторов, сумматоров.

Уметь:

-  составлять логическое выражение по таблице истинности, характеризующее

работу компаратора, сумматора;

-  строить схемы одноразрядных компараторов, сумматоров;

-  строить схемы многоразрядных компараторов, сумматоров.

Лабораторная работа № 5

«Исследование работы сумматора»

Виды самостоятельной работы: Выполнение творческих работ (рефератов, докладов).

Раздел 3. Последовательностные схемы.

Тема 3.1 Триггеры в интегральном исполнении

Студент должен:

Знать:

-  назначение триггеров, различные типы триггеров, основные обозначения;

-  таблицы переходов синхронных и асинхронных триггеров;

-  принцип работы синхронного триггера, построенного по принципу двухступенчатого запоминания информации.

Уметь:

-  строить схемы различных типов триггеров в базисе И-НЕ, ИЛИ-НЕ;

-  составлять логические выражения, определяющие функционирование различных триггеров.

Лабораторная работа № 6.

«Исследование работы триггеров в интегральном исполнении».

Виды самостоятельной работы: Выполнение творческих работ (рефератов, докладов).

Тема 3.2. Регистры, счетчики в интегральном исполнении.

Студент должен:

Знать:

-  классификацию регистров, счетчиков;

-   

-   

-  принципы работы сдвигающих двоичных регистров, параллельных и последовательных регистров;

-  работу двоичных суммирующих, вычитающих, реверсивных счетчиков;

-  схемы делителей частоты с различными коэффициентами деления и временные диаграммы этих делителей частоты.

Уметь:

-  строить схемы двоичных циклических счетчиков с различным числом подсчета;

-  строить схемы каскадных делителей частоты.

Лабораторная работа № 7.

«Исследование работы суммирующего двоичного счетчика».

Лабораторная работа № 8.

«Исследование работы сдвигового регистра».

Практическая работа №5.

«Построение счетчика с периодом циклической работы».

Практическая работа № 6.

«Синтез делителя частоты импульсной последовательности».

Виды самостоятельной работы: Выполнение творческих работ (рефератов, докладов).

Раздел 4 Схемотехника цифровых устройств на основе БИС, СБИС.

Тема 4.1. Схемотехника запоминающих устройств.

Студент должен

Знать:

-  классификацию, назначение запоминающих устройств;

-  основные характеристики и временные диаграммы запоминающих устройств.

Уметь:

-  выбрать БИС, СБИС для конкретной схемы.

Тема 4.2. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Студент должен

Знать:

-  принцип аналого-цифрового преобразования информации;

-  различные схемные реализации аналого-цифровых преобразователей;

-  базовую принципиальную схему цифро-аналогового преобразователя;

-  принципиальную схему цифро-аналогового преобразователя на основе R-2R резисторной матрицы лестничного типа.

Уметь:

-  объяснить диаграммы АЦП;

-  выбрать БИС, СБИС для конкретной схемы.

Лабораторная работа № 9

«Исследование работы АЦП».

Тема 4.3. Программируемые логические матрицы и программируемые логические интегральные микросхемы.

Студент должен

Знать:

-  классификацию программируемых логических матриц, программируемых логических интегральных микросхем по архитектурным признакам и уровню интеграции.

Уметь:

-  строить типовые узлы на основе программируемых логических матриц.

Раздел 5. Элементная база схемотехники.

Тема 5.1 Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, элементы оптоэлектроники.

Студент должен:

Знать:

-  электрические, конструкторские, эксплуатационные параметры резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов, стабилитронов, тиристоров, светоизлучающих диодов, микросхем;

-  области применения микросхем различной логики;

-  ведущие фирмы-изготовители (отечественные и зарубежные) резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов, стабилитронов, тиристоров, светоизлучающих диодов.

Уметь:

-  применять необходимые виды и типы резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов, микросхем для конкретной задачи.

8

Перечень практических работ

№

раздела

Тема

Наименование практической работы

1

1.3

1.3

1.  Минимизации логических функций методом Квайна.

2.  Минимизация логических функций с помощью карт Карно.

2

2.1.

2.1.

3. Синтез дешифратора на 8 выходов.

4. Синтез преобразователя кода в базисе И, ИЛИ, НЕ; И, НЕ.

3

3.2

3.2

5. Построение счетчика с периодом циклической работы.

6. Синтез делителя частоты импульсной последовательности.

9

Перечень лабораторных работ

№

раздела

Тема

Наименование лабораторной работы

1

1.2

1.Исследование основных комбинационных

логических устройств.

2

2.1.

2.2

2.2

2.3

2. Исследование работы шифратора.

3. Исследование работы мультиплексора.

4. Исследование работы демультиплексора.

5. Исследование работы сумматора.

3

3.1.

3.2.

3.2.

6. Исследование работы триггеров в интегральном исполнении.

7. Исследование работы двоичного счетчика.

8. Исследование работы сдвигового регистра.

4

4.2

9. Исследование работы аналого-цифрового преобразователя.

10

Перечень самостоятельных работ

Раздел

Общее

кол-во

часов

по уч.

плану

Подготовка к

занятиям

Выполнение

Практ. И лабор.

Работ

Решение

Задач

Выполнение

творческих

работ

Подготовка к

зачетам

1

10

2

2

2

2

2

2

2

1

2

2

3

2

2

2

4

2

2

2

5

2

2

2

Итого

35

11

Региональный компонент

№

Наименование раздела

Региональный компонент

1

Логические основы цифровой техники.

Башинформсвязь

ЭАТС 33/35,

применение

логических схем.

2

Комбинационные схемы.

Башинформсвязь

АТС 32,

применение

комбинационных схем.

3

Последовательностные схемы.

Башинформсвязь

кроссировочный цех,

применение

последовательностных схем

4

Схемотехника цифровых устройств на основе БИС/СБИС.

АО «Нефтеавтоматика»,

программирование микросхем постоянных запоминающих устройств.

5

Элементная база схемотехники.

Башинформсвязь

линейно-аппаратный цех,

ознакомление с особенностью

применения различных видов резисторов, транзисторов, диодов, микросхем

12

Литература

1. и др. Однокристальные микроЭВМ. М., Микап,1994.

2. Грушвицкий систем на микросхемах программируемой логики. С. Петербург, БХВ – Петербург, 2002.

3. Калабеков устройства и микропроцессорные системы.

М., Телеком, 2000.

4.  Кардашев электроника. М.,Телеком, 2002.

5. Карлащук лаборатория на IBM PC. М., «СОЛОН-Р», 2001.

6. Сопряжение ПК с внешними устройствами. М., 2001.

7. и Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC, М., Мир, 1992.

8. Искусство схемотехники. М. Мир, 1993.

13