UFPA108 Číslicová technika

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2022
Rozsah
2/2/0. 4 kr. Ukončení: z.
Vyučující
Ing. Miroslav Vala, CSc. (přednášející)
Ing. Miroslav Vala, CSc. (cvičící)
RNDr. Jan Novotný, Ph.D. (přednášející)
Garance
RNDr. Jan Novotný, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
UFPA128 Matematika II
Znalosti z předchozího studia předmětu Elektronika I na úrovni zápočtu.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je zprostředkovat studentům základní poznatky z číslicové techniky. Předmět je koncipován jako průpravný předmět pro předměty bázujících na znalostech číslicové techniky, zejména: Převodníky analogových a číslicových signálů, Měřící systémy s PC, Aplikace měřících systému s PC aj.
Osnova
  • Obsah
    Úvod do číslicové techniky. Zobrazení čísel v obecném číselném základů (2, 8, 10, 16), Booleova algebra a její základní zákony. Základní logické operátory. Definice úplného systému logických funkcí, minimální úplné systémy logických funkcí. Souvislost mezi fyzikální strukturou a logickými operátory. Symbolické zobrazení základních operátorů. Realizace logických funkcí pomocí členů NAND a NOR. Definice logických funkcí a jejich popis logickou rovnicí a pravdivostní tabulkou, zjednodušování zápisu logické funkce algebraickou minimalizací a Karnaughovou metodou.
    Fyzická realizace logických členů. Základní charakteristiky logických členů. Logické stavebnice na bázi technologie TTL, CMOS: elektrické, statické a dynamické vlastnosti členů, montážní součin a třístavové výstupy. Fyzická realizace logických členů do pouzder a jejich zapojení. Modifikace technologií TTL a CMOS. Aplikační pravidla.
    Kombinační logické obvody. Definice kombinačních obvodů. Realizace součtových a součinových funkcí s velkým počtem vstupů, sjednocení a průnik dvou binárních veličin, kontrola sudé nebo liché parity, dekodéry, multiplexery a demultiplexery, multiplexer jako generátor funkce.
    Klopné obvody a registry. Princip klopného obvodu RS, pravdivostní tabulka RS, rozbor statických a dynamických parametrů klopného obvodu RS, několikavstupové klopné obvody RS. Vlastnosti klopných obvodů JK a D. Obecné vlastnosti klopných obvodů pro čítání a posouvání, paměťové registry realizované z klopných obvodů RS, JK a D, použití synchronních a asynchronních vstupů. Realizace posuvných registrů a jejich typy.
    Čítače. Princip synchronního a asynchronního čítání. Realizace synchronního čítače v přímém dvojkovém kódu, jeho rovnice a schéma, realizace asynchronního čítače v přímém dvojkovém kódu. Integrované čítače, synchronní čítače se synchronní a asynchronní předvolbou.
    Logické obvody pro aritmetické operace. Základní operace v dvojkové aritmetice. Stavba sčítačky pro kladná čísla, pravdivostní tabulka, rovnice, schéma. Sčítačka pro zrychlený přenos. Použití sčítačky ve funkci odečítačky. Srovnávací obvod, aritmetická jednotka.
    Paměti. Definice paměti, technologie paměti, základní parametry. Organizace paměťových pouzder, spojování pouzder pro dosažení větší kapacity. Paměti se sekvenčním výběrem a s libovolným přístupem. Typy pamětí a jejich použití: paměti RAM, LIFO a FIFO, paměti SRAM a DRAM, paměti PROM, EPROM a EEPROM. Programování pamětí.
    Speciální obvody. Obvody pro zvětšení zatížitelnosti (budiče), Schmittův klopný obvod, monostabilní klopné obvody a jejich použití, optoelektronické součástky, analogové multiplexery.
    Mikroprocesorové systémy. Blokové schéma obecného mikroprocesorového systému, charakteristika jednotlivých funkčních bloků, adresová, řídící a datová sběrnice. Počítač s Harvardskou architekturou a počítač von Neumannova typu. Speciální mikročipy s integrovanými funkčními bloky.
Literatura
    doporučená literatura
  • Antošová, Marcela; Davídek, Vratislav. Číslicová technika - učebnice pro SOŠ. KOPP. ISBN 80-723-2206-0. info
  • Palacký P. Číslicová a mikroprocesorová techika. Ostrava, 2007. info
  • Kesl Jan. Elektronika 3 číslicová technika. BEN, 2003. ISBN 80-7300-076-8. info
  • Matoušek David. Číslicová technika základy konstruktérské praxe. BEN, 2002. ISBN 80-7300-025-3. info
  • M. Frištacky, M. Kolesár a kol. Logické systémy. ALFA, 1990. ISBN 80-05-00414-1. info
  • Bernard J. Od logických obvodů k mikroprocesorům. SNTL, Praha, 1986. info
Výukové metody
Přednáška s aktivizací
Projekce (statická, dynamická)
Laborování
Individuální konzultace
Metody hodnocení
Zápočet
Kombinovaná zkouška
Projekt (zápočtový, semestrální, seminární)
Informace učitele
Účast na cvičeních min. 75%
Vypracování zadaných seminárních prací.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 1994, léto 1995, léto 1996, léto 1997, léto 1998, léto 1999, léto 2000, léto 2001, léto 2002, léto 2003, léto 2004, léto 2005, léto 2006, léto 2007, léto 2008, léto 2009, léto 2010, léto 2011, léto 2012, léto 2013, léto 2014, léto 2015, léto 2016, léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020, léto 2021, léto 2023.