《数字电路设计概述》PPT课件

组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 1 一、数字电路设计概述1.两种设计目的：纯逻辑设计 科学研究，追求逻辑表述的最简化工程逻辑设计 物理实现，追求易于实现性和经济性2.工程逻辑设计的特点： 以可以制造出电子设备为出发点，考虑现有元器件、设 计人员水平、可利用的设计工具、设计的便利性、可靠 性、经济性等诸多因素。3.数字电路设计层次系统级设计（大型数字系统 小型数字系统）电路级设计 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 2 4.电路级的设计方法试凑设计法用现有各种成熟的电路拼凑出整体电路综合设计法先写出整体逻辑表达式，再推导出各个 局部电路（电子设计自动化技术采用的 就是综合法）5.电路级逻辑关系的描述方法电路图描述硬件描述语言描述有限状态机的流程图描述 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 3 6.当前数字电路设计的先进理念：自顶向下，由粗到细模块划分合理，功能单一便于设计高可靠性高可测性高速度，低功耗逻辑简化设计自动化 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 4 7.数字电路的技术性和工程性技术性是指，数字电路可以直接用于解决生产和生活中 的 实际问题，是一门实用学科。工程性是指，在非理想条件下，充分了解和利用现有的 条件，在整体上权衡弊利，寻求可性的最佳方案，最终 到达制出电子设备的目的。数字电路的非理想 教材上的数字电路模型没有考虑器件的延迟 数字电路可测试性差的特点 数字器件本身延迟、速度、成本等方面的限制 测试用仪表功能和精度的限制 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 5 8.数字电路设计与实验学习指导：认识电路级设计和实验的重要性认识数字电路设计的灵活性、创造性和实用性体会数字电路设计、测试的工程性和技术性特点认真学习和体会电子电路设计与实验技术 书中所有的设计举例，这些例子较全面地汇集、体 现了工程逻辑设计中常用的典型电路的设计思路和 技巧，同时可直接作为实验中的题目的设计提示。 (详见例3-1例3-35） 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 6 数字电路设计和实验的难点如何正确地将生产需求抽象为逻辑表达式(例3-6）如何在设计中克服数字器件的延迟影响如何解决数字电路的测试问题 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 7 二、基于标准数字器件的组合逻辑电路设计原则1.正确将实践需求抽象为逻辑关系（ 例3-6）2.根据电气要求选用合理元器件（例3-1例3-5） 速度或延迟 系列 74XX,74SXX,74LSXX,74HCXX,74AFXX等 54XX 4000系列3.认真分析算法（例3-20） 考虑逻辑需求、设计的便利、器件选用、现有器件功能的扩展、成本、可测试性、可靠性等4.根据制图标准，正确绘制逻辑电路图 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 8 三、数字电路的原理图绘制要求（P145)1.布局要求 (P153)2.电路符号绘制要求：符号方向内含多个单元电路的小规模集成电路符号画法中、大规模集成电路符号的画法管脚标号方法及其重要性元件的编号和型号的标注 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 9 3.导线的画法：方向交点端点4.电路图绘制注意事项：不可画成连线图，否则无法表述逻辑关系，无可读性电源和地线管脚和连线可以略去必须注明管脚号、元件编号和元件型号否则无法装配 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 101 2 3 4 AB C D 4321 D C B A Title Number RevisionSize A4 Date: 20-Sep-2003 Sheet of File: C:WINDOWSDesktop我的文档实验箱数字实验箱正式交接文档protle文档shuzixiang_new.ddbDrawn By: CLR2 CKA1 QA 3QB 4 QC 5QD 6 U1A MC74HC393 CLR12 CKA13 QA 11QB 10 QC 9QD 8 U1B MC74HC393 CLR2 CKA1 QA 3QB 4 QC 5QD 6 U2A MC74HC393 U27 CLR1 LOAD9 ENT10 ENP7 CLK2 RCO 15 A3 QA 14 B4 QB 13 C5 QC 12 D6 QD 11 U6 MC74HC160 A010 A19 A28 A37 A46 A55 A64 A73 A825 A924 A1021 A1123 A122 NC 1 WE27 CE20 OE22 NC 26 DQ0 11DQ1 12 DQ2 13DQ3 15 DQ4 16DQ5 17 DQ6 18DQ7 19 U4 AM2864A20DC(28) VCC VCC V1 H6 V5 V5V4 V4 V3 V3V2 V2 H1 V1 H2 H7 H3 H1 H4 H2 H5 H3H4 H5 D BCA W1W2 W3W4 AB CD 5X 7 点 阵 显 示 4 位 动 态 显 示A1 B2 C 3 G16 G2A 4 G2B5 Y0 15Y1 14Y2 13 Y3 12Y4 11Y5 10 Y6 9Y7 7U3 MC74HC138A VCC 9 8 U7D H6 5 6 U7C H7 3 4 U7B 1 2 U7A MC74LS04 11 10U7E 2 位 静 态 显 示 D BCA ABC D W1W2 W3W4 点阵显示、 动态显示和静态显示电路 说明：本电路点阵显示的是4个汉字“天天向上”， 字符点阵每次送入一列，即H1H7共7个点， 在为某一列送数据时，同时扫描到该列，即 为V1V5中的某一列加一选通信号。 字符列点阵信号 列扫描信号 位选信号 数 码 数 码 8421BCD码 8421BCD码 500Hz时钟信号 电路原理图的正确画法原理图 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 11 电路原理图的错误画法连线图 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 12 四、装配方法1.元件的正确插入和拨出方法 * 必须用镊子起出元件，绝不可直接用手拔出 * 元件缺口必须朝左，在插座够用情况下 * 集成电路的管脚数与插座管脚数一致2.元件装配布局3.导线的连接4.引出测试点 * 除万用表外，避免测试仪表的连线直接与元件管脚连接， 应该用导线将元件被测管脚信号引到实验箱的“外接仪表 ”接线柱上，仪表与接线柱连接。 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 13 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 14 五、数字电路的测试1.数字电路测试的特点：以状态量测试为主“毛刺”测试是测试难点多变量、多状态测试使得测试工作量极大测试目的不同测试方法不同*遍历测试 *最小测试集测试 *功能测试本实验课采用功能测试法2.数字电路测试注意事项 不能只注意电平的高低，还必须注意电压数值和电位值 模拟示波器测试两个波形时，有时会出现测试错误 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 15 2.组合电路的静态测试方法1)测试思路2)输入变量的提供3)输出变量的测量4)测试工具（实验箱）功能和使用方法（P375）5)功能测试法6)静态测试的缺点 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 16 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 17 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 18 3.组合电路的动态测试方法1)测试思路 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 19 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 20 六、预习报告和实验报告要求 （P137）1.预习报告 实验名称根据实验任务设计的电路图原始测试记录数据表格波形图 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 21 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 22 2.实验报告（正式报告）格式写作要求实验名称实验目的测试用仪表及型号技术指标（实验任务）设计过程电路图测试数据含进行处理后的数据数据分析 实验小结 组 合 电 路 设 计南京邮电大学电工电子实验教学中心 23 3.实验报告的格式要求三个实验报告本本次实验时交上次实验报告取回教师批改好的实验报告在另一本上写好预习报告，下次实验时交。