2

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Тверской политехнический колледж»

Учебное пособие

по дисциплине «Проектирование цифровых устройств»

Подготовила:

Вотрина О.А-

преподаватель

Тверь, 2016

Тверь 2015

Учебное пособие по дисциплине «Проектирование цифровых устройств». Для студентов специальности «Компьютерные системы и комплексы. – Тверь:. 2015г. - 53 с.

Указания предназначены для студентов и преподавателей Компьютерные системы и комплексы и выполнено в соответствии с требованиями Федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования. В методических указаниях к выполнению самостоятельной работы приведены примеры составления алгоритмов различных видов и написания программ основных типов алгоритмов, а также задачи для самостоятельного составления алгоритмов и программ.

Содержание

Содержание 4

Введение 6

1 Анализ структуры цифровых устройств 7

1.1 Общие принципы построения цифровых устройств 7

1.2 Виды цифровых устройств и схем 7

1.3 Цифровые вентили 8

1.4 Мультиплексоры и демультиплексоры 9

1.5 Шифраторы и дешифраторы 10

1.6 Цифровые компараторы 11

1.7 Арифметико-логическое устройство 11

1.8 Сумматор 12

1.9 Цифровые автоматы (триггеры, регистры, счетчики) 12

1.9.1 Цифровые триггеры 12

1.9.2 Регистры 13

2 Основные понятия и методологии проектирования цифровых устройств 14

2.1 Этапы проектирования цифровых устройств 14

2.2 Жизненный цикл устройства 14

2.3 Методы проектирования ЦУ 17

2.4 Макро- и микропроектирование. Понятие эскизного (пилотного) проекта и технического проекта 19

2.5 Постановка задачи и работа с заказчиком ЦУ. Технические требования и техническое задание 20

Перечисленные сведения оформляются в виде технического задания на проектирование, которое служит руководящим документом на всех этапах создания системы (ТЗ). 21

2.6 Предпроектное обследование предметной области и обоснование актуальности создания ЦУ 23

2.7 Разработка внешних спецификаций проекта 24

2.8 Внутреннее проектирование 24

2.9 Функциональная модель 24

2.10 Функциональная схема 26

2.11 Структурное представление цифровых устройств 26

2.12 Математическое моделирование системы и детальное проектирование схем 31

2.13 Выбор оборудования системы и описание процедуры интеграции модулей 32

2.14 Проектирование конструктивных блоков цифровых устройств 32

2.14.1 Типы конструктивных блоков цифровых устройств 32

Корпус интегральной микросхемы (ИМС) — это герметичная несущая система и часть конструкции, предназначенная для защиты кристалла интегральной схемы от внешних воздействий и для электрического соединения с внешними цепями посредством выводов. Для упрощения технологии автоматизированной сборки (монтажа) РЭА, включающей в себя ИМС, типоразмеры корпусов ИМС стандартизованы. 33

Пример проектирования микросхемы микроконтроллера. 37

1. Химический субтрактивный метод 39

2. Комбинированный позитивный метод (полуаддитивный метод) 40

3. Метод попарного прессования печатных плат 42

4. Метод послойного наращивания 43

5. Метод металлизации сквозных отверстий 45

2.15 Изготовление (реализация) готового цифрового устройства 45

Изготовление (реализация) ЦУ обычно проводятся в несколько этапов : 45

2.16 Тестирование 45

Проектирование тестов. Стратегии проектирования тестов заключается в том, чтобы попытаться уменьшить полноту тестирования настолько, насколько это возможно. При этом, если ввести ограничения на время, стоимость машинного времени и т.п., то ключевым вопросом тестирования становится: “Какое подмножество всех возможных тестов имеет наивысшую вероятность обнаружения большинства ошибок”. 47

2.17 Оценка качества и надежности 48

2.18 Документация к цифровым устройствам 52

2.19 Внедрение цифрового устройства 52

2.20 Экономическая эффективность 52

2.21 Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда с цифровыми устройствами 53

Список источников и литературы 54