Рабочая программа. Вторая часть учебной дисциплины «Электрические и электронные аппараты» посвящена изучению основ цифровой электроники

Предисловие

Вторая часть учебной дисциплины «Электрические и электронные аппараты» посвящена изучению основ цифровой электроники, в последнее время широко используемой при построении современных устройств автоматики и электропривода.

Понимание физических принципов работы цифровых электронных схем и методов их конструирования является необходимым условием подготовки современного специалиста-электрика.

В процессе изучения цифровых электронных устройств, представляющих функционально и конструктивно законченные средства преобразования информации, используемые в системах автоматики и электропривода, студентам необходимо усвоить двоичную арифметику и основы алгебры логики, логические функции и элементы и их техническую реализацию на базе современных микросхем. Необходимо иметь четкое представление о методах синтеза логических схем и основах построения комбинационных и последовательностных устройств.

Практическая подготовка ориентирована на использования программного комплекса Electronics Workbench, позволяющего исследовать работу практически всех изучаемых в курсе электронных устройств.

Рабочая программа

1. Цели и задачи дисциплины, ее место
в учебном процессе

1.1. Цель преподавания дисциплины

Теоретически и практически подготовить студентов в области построения и использования цифровых электронных устройств.

1.2. Задачи студентов при освоении дисциплины

Изучить системы счисления, цифровые коды и основы двоичной арифметики; усвоить основные законы алгебры логики, элементную базу цифровых электронных схем; освоить методику синтеза комбинационных логических схем; изучить последовательностные логические схемы и основы построения и функционирования микроЭВМ.

1.3. Связь с другими учебными дисциплинами

Дисциплина «Электрические и электронные аппараты» базируется на следующих курсах: физика, высшая математика, теоретические основы электротехники, физические основы электроники.

Полученные в курсе сведения используются в дальнейшем при изучении профилирующих дисциплин специальности, выполнении курсовых работ и дипломных проектов.

1.2. Содержание лкций

Введение. Краткие сведения по истории создания и развитию элементов цифровой электроники. Области применения электронных аппаратов.

Тема 1. Коды и двоичная арифметика ([1], с.4-25; [2], с. 35-45). Понятие о кодах и системах счисления. Особенности двоичной записи чисел. Понятие о параллельных и последовательных кодах. Компактная запись двоичных чисел. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Двоичные коды для ввода и вывода чисел. Сложение и вычитание двоичных чисел. Представление в ЭВМ положительных и отрицательных чисел. Сложение двоичных чисел со знаком. Сложение и вычитание двоично-десятичных чисел. Понятие о двоичном умножении. Семисегментный код.

Тема 2. Логические функции и элементы [1, с.29-41]; [2, с. 47-48]; [3, с.3-9]; [5, с. 207-230].

Логические переменные и функции: общие сведения. Логические функции и элементы. Законы алгебры логики. Диодно-транзисторная логика. Стандартная транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ). Основные параметры логических элементов. Современная ТТЛ логика. Логические функции простейших релейно-контактных схем. Комплементарная МОП (КМОП) - логика. Цифровые интегральные микросхемы (общие сведения). Проблема «свободных входов».

Тема 3. Типовые комбинационные устройства [1, с.43-68]; [2,
с. 116-140].

Дешифраторы. Мультиплексоры и демультиплексоры. Понятие о комбинационных устройствах. Мультиплексор как универсальное комбинационное устройство. Понятие о дизъюнктивной и конъюнктивной совершенных нормальных формах (ДСНФ и КСНФ). Понятие о синтезе комбинационных устройств. Карты Карно. Шифраторы. Сумматоры. Арифметико-логические устройства. Постоянные запоминающие устройства. Программируемые логические интегральные схемы.

Тема 4. Последовательностные устройства [1, с. 69-89]; [2,
с. 140-276]; [4, с.3-15]; [5, с. 231-254].

R-триггер. Релейно-контакторный R-S−триггер. Управление записью информации в триггер. J-K−триггер. Счетный триггер. D−триггеры. Регистры памяти. Оперативные запоминающие устройства. Понятие о конечных автоматах. Сдвиговые регистры. Счетчики.

Тема 5. Микропроцессоры и микро-ЭВМ [1, с. 90-108]; [2,
с. 284-296]; [5, с. 257-262].

Архитектура простейшей микро-ЭВМ. Архитектура центрального процессора. Программно доступные регистры микро-ЭВМ. Понятие о системе команд и мнемонике команды. Команды пересылки кодов. Команды арифметико-логической обработки. Команды передачи управления. Стековая память и работа с ней. Команды управления микропроцессором. Влияние команды на регистр признаков. Машинные такты.