《现代数字系统设计》课程总结
数字系统设计知识点
数字系统设计知识点数字系统设计是计算机工程和电子工程中的重要内容，涵盖了多种关键概念和技术。
本文将介绍数字系统设计的一些基础知识点，包括数字系统的基本原理、数字电路的构建和设计、以及数字系统中常见的编码和调制技术。
一、数字系统的基本原理数字系统是由数字电路组成的，其中的信息以二进制形式表示。
数字电路由数字逻辑门组成，可以执行布尔运算。
数字系统的基本原理包括以下几个关键概念：1. 二进制系统：数字系统采用二进制表示，即使用0和1来表示逻辑状态。
二进制是一种计数系统，它只使用两个数字来表示所有的值。
2. 布尔代数：布尔代数是描述和操作逻辑关系的一种数学工具。
它基于三个基本运算：与、或和非。
布尔代数可以用于设计和分析数字逻辑电路。
3. 逻辑门：逻辑门是数字电路的基本构件，用于执行逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
通过组合逻辑门可以构建复杂的数字电路。
二、数字电路的构建和设计数字电路是数字系统的基础，它由逻辑门和触发器等元件组成。
数字电路的构建和设计需要考虑以下几个因素：1. 逻辑门的组合与实现：通过组合不同类型的逻辑门可以实现多种逻辑功能。
例如，与门和或门的组合可以实现任意布尔函数。
设计者需要根据具体需求选择适当的逻辑门组合。
2. 状态机设计：状态机是一种具有离散状态的数字电路。
它由状态寄存器、组合逻辑和输出逻辑组成。
设计者需要根据系统需求定义状态和转移条件，然后选择适当的触发器和逻辑门实现状态机。
3. 模时序系统设计：模时序系统是一种具有时序行为的数字电路。
它由触发器和组合逻辑构成，可以实现时序逻辑功能。
设计者需要考虑时钟信号、触发器类型和时序逻辑的实现方式。
三、编码和调制技术在数字系统设计中，编码和调制是常用的技术，用于将信息从一种形式转换成另一种形式。
1. 数字编码：数字编码用于将数字或字符等信息转换为二进制形式。
常见的数字编码包括BCD码、格雷码和ASCII码等。
不同的编码方式可以适用于不同的应用场景。
数字系统设计实验报告
一、实验目的1. 理解数字系统设计的基本概念和流程。
2. 掌握数字电路的基本设计方法和技巧。
3. 熟悉常用数字集成电路的使用方法。
4. 培养实际动手能力和团队协作精神。
二、实验内容本次实验主要围绕数字系统设计展开，包括以下几个方面：1. 数字电路原理图绘制与仿真2. 数字系统硬件描述语言（HDL）编程3. 顶层模块设计4. 系统仿真与调试三、实验步骤1. 数字电路原理图绘制与仿真（1）根据实验要求，设计数字电路原理图，如数字时钟、移位寄存器等。
（2）使用Multisim等仿真软件对原理图进行仿真，验证电路功能。
2. 数字系统硬件描述语言（HDL）编程（1）根据原理图，使用Verilog或VHDL等HDL语言编写代码。
（2）对代码进行语法检查，确保代码正确。
3. 顶层模块设计（1）根据实验要求，设计顶层模块，如数字时钟控制器、移位寄存器控制器等。
（2）将底层模块（如计数器、触发器等）集成到顶层模块中。
4. 系统仿真与调试（1）使用仿真软件对顶层模块进行仿真，验证系统功能。
（2）根据仿真结果，对代码进行修改和优化，直至系统功能满足要求。
四、实验结果与分析1. 数字电路原理图绘制与仿真（1）原理图设计：根据实验要求，设计了一个数字时钟电路原理图，包括分频器、计数器、触发器等模块。
（2）仿真结果：通过仿真软件对原理图进行仿真，验证了电路功能。
2. 数字系统硬件描述语言（HDL）编程（1）代码编写：使用Verilog语言编写了数字时钟电路的代码，包括分频器、计数器、触发器等模块。
（2）代码验证：通过语法检查，确保代码正确。
3. 顶层模块设计（1）顶层模块设计：根据实验要求，设计了一个数字时钟控制器顶层模块，将底层模块集成到顶层模块中。
（2）系统仿真：通过仿真软件对顶层模块进行仿真，验证了系统功能。
4. 系统仿真与调试（1）系统仿真：通过仿真软件对顶层模块进行仿真，验证了系统功能。
（2）调试：根据仿真结果，对代码进行修改和优化，直至系统功能满足要求。
《数字逻辑与数字系统》课程实践教学经验总结
（ 重庆工贸职业技术学院 重庆
摘
４ ８０ ） ０ ０ ０
要： 本文从课 程 实验 与设 计 两个 方 面总结 了 《 字逻 辑 － 数 字 系统》课 程 实践教 学经验 。 数 ５ －
蓄霁号 嚣城孙 雠妻标码 中分 ： 蓄 Ｇｏ 图类 ４ ２ 文 识：计 嚣 Ａ 献
文编： ３７ ８（０— 章 ｌ—９００Ｊｌ 。 号 ９５０５ ｌ０ ６ （ ）ｂ ７ ２ ） ７２ 一
１课程实验 部分
学 科教 仪器厂 的 ＴＤＳ 一２实验 系统 。在这个 Ｗ ｏ ｋ ｅ ｃ ｒ ｂ ｎ ｈ仿真 试验 ， 并且 指导 学生 用仿
慨念 之 外 ， 给 他 们 举 ｒ 个 操 作 中的 实 还 一 例： 在我 们做 ＣＤＭ 基站 测试 系统 硬 件设 Ａ 实 验设 备 上 ， 能 使 用 中 小规 模标 准 器 件 真 软 件 指 导 设 计 和 完 成 测 试 。 既 作 基 础 数 字 实 验 ，又 可 使 用可 编程 逻 辑 器 我 们 在时 代性 实验 中 ， 系统编 程 Ｉ Ｐ 在 Ｓ 计时 ， １ 译码 和读 写 信号 设计 错误 ， 由 二 ＣＰＵ 件 完 成 复杂 的 数 字 系 统 实 验 。 在 我 们新 购 技 术 的 实 验 内 容 ： 用 两 个 时 闯 单 元 完 成 访 问 存 储 单 元 数 据 总 线 严 重 冲 突 造 成 死 置的 ｌ ０台综 合实验 平 台 ＴＥＣ ５ 见图 １ ＡＨＤＬ实 现三 八 译码 器 、十 进制 计数 器 和 机 。 在 讲 解时 序芯 片 由于 工 艺 限 制 导 致 信 ０ （ ）
案 放到 ＦＴＰ 服 务 器上 提 供学 生 下载 ， 生 学 在 实验 课 前 就 可 以 完 成 对 实 验 系 统 和 实 验 内 容的 预 习 ， 且 对 实验 的 流 程 有 一 个 直 并
2009全国电子信息实践教学成果评选一等奖：理论、实践、创新结合的《现代电子系统设计》课程体系建设
促进成果的应用。同时结合本地科研 院所
３ 加强教材 建设 。 ． 出版 高水 平系列教 和 大 型 企 业 技 术 力 量 ， 合 共 建 开 放 式 校 联 外创新 实践教学 基地 ， 立专兼职的教 师 建 课程 团队近年先后 出版 了《 电子系统 队伍 ， 实现 了将课程教学 与社 会实际应用
工 程 物 理 研 究 院 、 虹 电子 集 团 、 洲 电 习和实践 的积极 性 ， 长 九 又使科 技活动取得 了 程 提供 最 新 的 技 术 支 持 和 实验 平 台 ， 现 实
子集 团等高 素质 的研 究 团队和优 秀技 术 很好的效果 ， 培养 的学生在 各类大赛上屡 实验 内容与实验手段与 国际接轨 ， 一步 进 人 员参 与教学 改革 的研 讨 、培养 青年 教 获佳绩 。
制 下 ， 程 团 队充 分 利 用 董 事单 位 的 人 才 环 境 ； 学 生 课 外 科 技 活 动 和 教 学 内容 以 课 将
２ 与 国 际 知 名 企 业 如 Ａｔｒ ． ｌ ａ公 司 和 ｅ
资源和技术优势 ， 聘请本地 董事单位 中国 及教学体 系相 结合 ， 既激 发 了学生主动 学 美 国 德 州 仪 器 公 司 建 立 联 合 实 验 室 ， 课 为
四 效 益
１ 成果 每年应 用在 我校 信息 类的 自 ．
“ 多样化 、 综合 型、 研究 型” 的实验课题 ， 因
课 程 理 论 与 实践 高 度 结 合 ， 教 师 素 材 施教 ， 对 强化基础 ， 培养 学生 实践创 新能 动化 、 电子信息工程 、 通信技术 、 生物 医学
质 有较高 要求 ， 学校地 处西部 ， 但 如何 建 力。充分利用 网络教学 资源 ， 立丰富的 工程等专业学生 ４ ０人左右 ，受益面广。 建 ０
数字电路设计实验教学改革的实践与总结
数字电路设计实验教学改革的实践与总结数字电路设计实验教学改革的实践与总结分析如下：一、存在的问题数字电路实验教学内容以基础、经典知识点和传统设计方法为重，缺乏对现代电子技术的引入。
课程内容采用固定功能元器件完成简单功能小系统的设计与搭建，这种方法有利于学生熟练掌握硬件电路搭建的规范、熟练掌握固定功能数字芯片的逻辑功能、有利于锻炼学生硬件故障的分析和排查能力，但是由于受传统技术的限制，学生很难设计实现较大规模的、功能复杂的数字综合系统。
随着电子技术的进步，相继出现了ＥＤＡ、ＰＳｏＣ等各类新技术并成为数字系统设计的主流技术，数字电路实验教学急需引入现代电子设计技术，使教学和实践训练能够有效地向后续课程延续。
二、教学内容改革针对以上问题，课程组以学生工程能力培养为目标，对数字电路实验教学内容重新进行了梳理，归纳基本技能训练内容，引进现代电子设计技术，完善课程知识架构。
数字电路实验内容包括“基本技能———单元电路／小系统（传统）———综合系统（现代）”三部分：１．数字电路实验基本技能，指完成数字电路设计、搭建、制作、调试等需要掌握的`基本能力，包括常用仪器仪表的使用，常用数字器件的识别，面包板的使用，数字实验平台的使用等，这些内容简单但是非常重要，是后续学习的基础，需要学生反复实践才能熟练掌握。
这部分内容从课上教师集中讲解改为课前学生自学练习掌握，配套相应的考核，充分调动了学生自主学习能力，切实夯实实验基础，优化课上实验教学内容，有效解决课上学时有限却需要增加实验内容的问题。
２．保留并优化基于传统固定功能芯片的数字电路实验内容，以小系统小项目的形式组织实验内容，强化训练低年级学生硬件搭建、故障定位和排查能力。
３．增加现代电子设计技术，以综合性较高的项目为引导，帮助学生掌握“自上而下”的数字系统设计方法，掌握ＦＰＧＡ硬件平台的使用，开发软件的操作，综合系统的调试等。
三、配套教学改革１．丰富教学视频资源，自制实验教学平台，有效保障实验教学开展。
数字系统概论心得体会范文
数字系统概论心得体会范文数字系统概论心得体会数字系统概论是我所学习的一门重要课程，通过学习这门课程，我对数字系统的基本原理与设计有了更深刻的了解，同时也增强了我的解决问题的能力。
在学习的过程中，我充分认识到了数字系统在现代社会中的广泛应用，例如计算机、通信网络等。
下面我就对我的学习心得体会进行总结。
首先，数字系统概论的学习帮助我建立了对数字系统的整体思维方式。
数字系统是由数字信号构成的，通过对信号进行处理、操作、传输和储存，从而完成各种各样的任务。
在数字系统中，信息以二进制的形式表示和处理，这种处理方式具有高效性、稳定性和可靠性等优点。
通过学习数字系统的原理和设计，我了解到数字系统是由数字逻辑电路、存储器、时序电路和接口等组成的。
这些组成部分相互配合协作，共同完成各种任务。
因此，我在学习中不仅仅关注到其中的某个方面，而是充分认识到了数字系统是一个整体，要从整体出发思考和解决问题。
其次，数字系统概论的学习培养了我的问题解决能力。
在学习过程中，我遇到了许多需要解决的问题，例如数字逻辑电路的设计、中断处理的实现等。
通过自己的努力和老师、同学的帮助，我逐渐掌握了解决这些问题的方法和技巧。
例如，对于数字逻辑电路的设计，我学习了基本的逻辑门、编码器、解码器等电路的原理和设计方法，通过课堂上的实验和课后的练习，我能够独立完成一些简单的逻辑电路的设计。
此外，在学习中我还了解到了数字系统的设计过程，从需求分析到系统实现和调试等。
这个设计过程的掌握，使我能够系统化地思考和解决问题。
再次，数字系统概论的学习开阔了我的视野。
数字系统在现代社会中应用广泛，涉及到许多领域和行业，例如计算机、通信网络、嵌入式系统等。
通过课程的学习，我了解到了这些领域和行业的基本原理和应用，学到了很多新知识。
例如，在学习计算机系统时，我了解到计算机硬件和软件的基本原理和设计，以及计算机系统的性能指标、体系结构等。
通过对计算机硬件的了解，我对计算机的工作原理和性能有了更深刻的理解。
数字系统设计(VHDL)课程教学改革与实践
数字系统设计（VHDL）课程教学改革与实践摘要：数字系统设计（vhdl）是本科院校电类专业学生的一门专业课，其发展日新月异，如何更好的培养学生的实践能力，使教学内容能够紧跟技术发展前沿已经成为当前教学的重要研究课题，为此文章提出了突出实践能力的综合考核方式，以及实验内容与电子设计大赛相结合的教学改革方法。
关键词：数字系统设计；电子设计大赛；实践能力；教学改革1 研究背景《数字系统设计（vhdl）》是一种软硬件合一的数字电子设计技术，它的设计语言采用硬件描述语言，以eda软件为工作平台，以专用集成电路为实现载体，来设计复杂的电路系统，代表了现代电子设计方法的主流趋势[1]。
因此该课程具有较高的理论性和实践性，而且更加注重实践。
独立学院的方针是培养应用型人才，而且从全国近几年大学生电子设计大赛的题目来看，利用eda技术完成的竞赛题目所占比例逐年提高，题目更加灵活多变，要求也越来越高，这些变化反应出目前业界对当代工科电类专业大学生技能掌握的需求方向。
基于以上两点，针对数字系统设计课程的实践教学环节进行改革与创新，切实提高学生应用eda技术设计电路的能力，是独立学院电信类专业课程建设的一项重要任务，具有极高的应用价值。
但在当前“数字系统设计（vhdl）”课程的教学环节仍存在着若干弊端[2]，需要引起重视并想办法加以解决。
本文对该课程的理论与实践教学方法、考试方法提出三点建议，以期改进教学方法，提高教学效果，使该课程在培养学生的创新实践能力中起到应有的作用。
2 教学中存在的问题2.1 课程内容缺乏前沿性、连贯性，重点不突出许多现有的教材内容上更新速度慢，缺乏前沿性，不能全面展示数字系统设计技术的新成果和发展趋势；编写上缺乏完整的课程观，章节结构不合理，重点不突出，理论叙述多而配套的实验和习题少。
导致学生没有明确课程目标，对课程内容感到枯燥、乏味，学习积极性不高。
2.2 教学方法单调，教与学结合不紧传统教学方法以教师讲授为主，学生在封闭的课堂环境下获取数字系统设计知识，方式单调，互动有限，缺少及时动手实践的机会。
现代数字系统的实现
现代数字系统的实现
随着集成电路技术的进展和计算机应用的普及，数字系统的实现方法也经受了由分立元件、小规模、中规模到大规模、超大规模、直到专用集成电路（ASIC）的进展过程。
现在的ASIC芯片规模已经达到几百万个元件。
FPGA或CPLD属于ASIC电路一类。
一个简单的数字系统只要一片或几片ASIC即可实现。
制作ASIC的方法大体可分为两种，一种是掩膜方法，即由半导体厂家制造；另一种是现场可编程方法，用户可将所设计的电路通过计算机和开发工具，生成关于阵列连接的信息文件，并将信息文件通过编程器"编程"到芯片上。
假如采纳在系统编程器件，不需要编程器，直接将芯片装在所设计的系统或电路板上，通过编程电缆直接对其编程或修改。
一般可编程规律器件集成软件开发系统，支持两种设计输入方法或两种输入的混合方式：一种是图形设计输入；另一种是硬件描述语言输入，即计算机对输入文件进行编译、综合、优化、适配等操作，最终生成供编程用的JEDEC文件，就可以编程到芯片中。
所谓硬件描述语言，就是利用该语言描述电路的功能、信号连接关系及定时关系。
它能比电路原理图更有效地表示硬件电路的特性。
硬件描述语言在硬件设计领域的作用与C或C++在软件设计领域的作用类似。
软件语言在某一时刻只需执行一条语句，而硬件描述语言可能同时要执行几条语句，由于实际系统中很多操作是并行的，这是它与软件语言的最大区分之一。
硬件描述语言有许多种，现在比较流行的有ABEL和VHDL。
比较而言，ABEL是来描述相对简洁的数字系统，而VHDL则是来描述更简单的数字系统。
vhdl课程设计小结
vhdl课程设计小结一、教学目标通过本章的学习，学生应掌握VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）的基本语法、基本结构和基本用法，能够运用VHDL对简单的数字电路进行描述和仿真。
具体来说，知识目标包括：1.掌握VHDL的基本语法和规则。
2.理解VHDL的基本结构和组成。
3.熟悉VHDL的基本用法和操作。
技能目标包括：1.能够编写简单的VHDL代码，对基本的逻辑门电路进行描述。
2.能够使用至少一种VHDL仿真工具，对编写出的代码进行仿真和测试。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对硬件描述语言的兴趣和好奇心。
2.培养学生独立思考、解决问题的能力。
二、教学内容本章的教学内容主要包括VHDL的基本语法、基本结构和基本用法。
具体安排如下：1.介绍VHDL的基本语法，包括数据类型、信号声明、实体声明、架构声明等。
2.讲解VHDL的基本结构，包括实体、端口、信号、进程等。
3.介绍VHDL的基本用法，包括逻辑门电路的描述、组合逻辑电路的描述、时序逻辑电路的描述等。
4.结合实际案例，讲解如何使用VHDL对数字电路进行描述和仿真。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：用于讲解VHDL的基本语法和基本结构。
2.讨论法：用于探讨VHDL的用法和实际应用问题。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生掌握VHDL对数字电路的描述和仿真。
4.实验法：让学生动手编写VHDL代码，使用仿真工具进行仿真，巩固所学知识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《VHDL Primer》（第五版），作者：Peter Flake。
2.参考书：《数字电路设计与VHDL应用》。
3.多媒体资料：VHDL教程视频、实际案例视频等。
东南大学自动化学院---《数字系统课程设计》-专业综合设计报告
东南大学自动化学院《数字系统课程设计》专业综合设计报告姓名：学号：专业：自动化实验室:电工电子四楼组别：无同组人员：无设计时间：2012年8 月8日—- 2010 年9 月15 日评定成绩：审阅教师:目录一．课程设计的目的与要求（含设计指标)……………………………………………3页码二．原理设计（或基本原理）……………………………………………………………3页码三。
架构设计（架构设计）………………………………………………………………4页码四。
方案实现与测试（或调试）…………………………………………………………5页码五．分析与总结……………………………………………………………………………15页码一。
课程设计的目的与要求(含设计指标)主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯禁止通行；绿灯允许通行;黄灯亮则给行驶中的车辆有时间行驶到禁行线之外。
主干道和乡村公路都安装了传感器，检测车辆通行情况,用于主干道的优先权控制。
具体要求如下：（1）当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。
（2）当乡村公路有车时,而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。
主干道最短通车时间为25s 。
（3）当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车25s，乡村公路通车16s交替进行。
（4）不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。
（5）在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮5s时间的黄灯作为过渡。
（6）用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。
用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。
要求显示时间，倒计时二。
原理设计（或基本原理)本设计用了Verilog HDL语言， TOP—DOWN设计,设计方法从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。
具体过程如下：该系统中输入变量有：set(使能开关），c（乡村道路开关)， clk(系统时钟），该控制系统打开后共有两种状态: 一种是只有主干道交通灯亮，这种情况比较简单，此时主干道绿灯一直亮着。
数字系统原理与设计
数字系统原理与设计
数字系统原理与设计是一个涵盖数字逻辑设计、数字电路分析、数字信号处理、计算机体系结构等领域的学科，通过对数字信号的处理和控制，实现对于数值问题的计算、控制和处理。
数字系统通常被用于计算机、通信、控制、测量、医疗等领域。
数字系统原理与设计包括以下内容：
1. 数字逻辑设计：包括布尔代数、逻辑门电路的设计和优化、数字电路设计的基本模块（译码器、多路选择器、计数器、寄存器等），以及数字系统的设计和实现。
2. 数字电路分析：包括基本逻辑门的分析、组合逻辑电路的分析、时序逻
辑电路的分析，以及用VHDL 或Verilog 设计数字电路的能力。
3. 数字信号处理：包括数字信号的采样、量化、编码、调制和解调、数字滤波器的设计和应用，以及数字信号处理器（DSP）的应用。
4. 计算机体系结构：包括计算机组成、指令集、管道、存储器层次结构、输入输出接口等方面的内容。
数字系统原理与设计涉及到很多概念、原理和技术，需要掌握一定的数学和物理知识，如布尔代数、逻辑函数、微电子学、信号处理等。
学习过程中需要掌握数字系统设计的方法与技巧，了解常用的数字IC、FPGA、DSP等芯片，通过实践设计和测试从而培养学生的实际操作能力和创新思维。
数字跑表设计
西南科技大学设计报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计设计名称：基于原理图的数字跑表设计姓名：学号:班级：指导教师：西南科技大学信息工程学院一、实验目的1、设计一个数字跑表，具有复位、暂停、秒表等功能二、实验原理1.完成一个具有数显输出的数字跑表计数器设计，原理图如下图所示。
、数字跑表计数器原理图任务分析:输入端口：1）复位信号CLR，当CLR=1，输出全部置0，当CLR=0，系统正常工作。
2）暂停信号PAUSE，当PAUSE=1，暂停计数，当PAUSE=0，正常计数。
3）系统时钟CLK，CLK=50MHz 输出端口：数码管驱动----DATA1，位宽14位，其中，DATA1[7：0]是数码管显示值，DATA1[14：8]是数码管控制端口屏蔽未用端口---ctr，位宽是2，将未用的两个数码管显示关闭（1）跑表的计时范围为0.01s～59min59.99s，计时精度为10ms；（2）具有异步复位清零、启动、计时和暂停功能；（3）输入时钟频率为100Hz；（4）要求数字跑表的输出能够直接驱动共阴极7段数码管显示.按照自顶向下设计，应该分为以下模块：分频----将下载板上50MHz时钟分频为周期是0.01秒的时钟，提供给百分计数计数1----百分计数，输入周期是0.01秒的时钟，计数，满100进位，注意个位，十位的不同生成计数2---60进制计数器，输入百分位，或者秒位的进位，计数，满60向高位进位，注意个位，十位的不同生成数码管显示控制----驱动数码管数据，显示控制端口。
三、实验步骤1、数码管显示驱动模块的设计（1）建立工程：file->New Project，并注意器件、EDA工具的正确选择（2）建立新Verilog HDL模块编辑窗口，选择资源类型为Verilog Module，并输入合法文件名，在文本编辑窗口输入代码。
（3）执行综合得到综合后的电路，并进行功能时序仿真。
2.计数器模块的设计设计步骤同数码管的设计，并完成模块的设计输入、综合、功能仿真。
数字系统设计自动化第二版边计年
数字系统设计自动化第二版边计年数字系统设计自动化作为现代工程技术领域的重要组成部分，一直以来都备受关注。
《数字系统设计自动化》第二版边计年为该领域的重要著作之一，本文将对该书的主要内容进行分析和总结，以期为读者提供更全面、系统的了解。
一、作者介绍1.1 作者背景边计年，美国电子工程师协会（IEEE）和计算机协会（ACM）会士，曾就职于斯坦福大学计算机系，师从计算机设计自动化领域的著名专家约翰·斯密斯博士，是该领域的资深研究者和教育者。
1.2 作者成就边计年在数字系统设计自动化领域取得了丰硕的成果，先后在国际学术期刊和会议上发表了大量高水平的学术论文，被广泛引用和应用。
其著作《数字系统设计自动化》第一版在全球范围内得到了极高的评价和认可，为该领域的发展做出了积极的贡献。
1.3 作者影响边计年的学术成就和教育影响广泛，深受同行和学生的尊重和赞誉。
他曾担任过多个国际学术组织和研究机构的重要职务，对数字系统设计自动化领域的发展产生了重要影响。
二、书籍内容2.1 书籍概述《数字系统设计自动化》第二版旨在系统地介绍数字系统设计自动化的基本原理、关键技术和最新进展，涵盖了该领域的核心知识和前沿研究成果，具有很高的权威性和学术性。
2.2 主要内容该书主要包括以下几个方面的内容：（1）数字系统设计基础：介绍数字系统设计的基本概念、方法和流程，包括数字信号处理、数字电路设计、逻辑综合等内容。
（2）数字系统建模与验证：介绍数字系统建模与验证的理论和方法，包括硬件描述语言（HDL）、高级综合（HLS）、模拟验证、形式验证等内容。
（3）数字逻辑综合与优化：介绍数字逻辑综合与优化的理论和方法，包括逻辑综合算法、布尔函数简化、逻辑优化技术等内容。
（4）集成电路布图设计：介绍集成电路布图设计的理论和方法，包括物理综合、布图布线、功耗优化、时序分析等内容。
（5）自动化设计工具与流程：介绍数字系统设计自动化工具和流程，包括EDA工具的分类与应用、自动化设计流程的规划与管理等内容。
《数字系统设计》课程教学重点的探讨
《数字系统设计》课程教学重点的探讨摘要:《数字系统设计》是面向电类专业学生开设的一门应用型课程。
针对课程内容新颖,学生入门困难的问题,根据近几年课堂教学的实践,讨论阐述了该课程应该以电路设计为核心,在熟练掌握基本电路教学内容的基础上引入先进的数字系统设计方法的课程内容。
实践环节中加强了设计分析步骤,实践过程以验证试验入门,以自主设计来强化,以科研应用介绍来拓展。
关键词:数字系统设计教学内容可编程逻辑器件硬件描述语言集成电路工艺的创新进步和数字系统设计方法的演变改进给高等院校包括数字系统设计在内的电子技术类课程增添了新的内容,也给该课程的教学内容、教学方法等提出了新的挑战。
针对电类专业开设的《数字系统设计》是一门以应用为导向的课程,其教学目标是让学生掌握前沿的技术、先进的设计方法,并具有一定的设计能力。
该课程涉及到数字电路、数字系统设计方法、可编程逻辑器件、硬件描述语言等,内容新颖且较为综合,因而学生刚入门时难以掌握课程的重点内容。
根据相关系列课程的设置、学生的认知规律以及近几年的教学实践,探索出了课程的教学重点及其内容切入点,这些教学重点强调以逻辑电路与数字系统设计为核心,围绕电路设计来串联可编程器件、硬件描述语言、数字系统设计方法等教学内容。
1 教学重点内容《数字系统设计》是数字电子技术基础的后续课程,让学生在掌握数字电路基本概念和一般电路的基础上,进一步掌握数字系统设计的方法、途径和手段。
其主要内容包括:数字系统与EDA的相关概念、可编程逻辑器件、硬件描述语言、电路元件的描述、数字系统的设计方法、开发环境与实验开发平台以及应用实例的介绍等。
这些课程内容涉及面广,为了提高教与学的效果,探索总结了以下的教学重点内容,并作为教学实践中的教学切入点。
1.1 掌握基本电路常用基本电路包括组合电路中的简单门电路、译码电路、加法器、乘法器、数字分配器、数字选择器等;时序电路中的触发器、状态机、计数器、移位寄存器、控制器等。
现代电子系统设计EDA教案
现代电子系统设计EDA教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解现代电子系统设计的基本概念。
让学生了解EDA（电子设计自动化）的基本概念和应用领域。
让学生了解本课程的教学目标和内容安排。
1.2 教学内容现代电子系统设计的基本概念。
EDA的基本概念和应用领域。
本课程的教学目标和内容安排。
1.3 教学方法讲授法：讲解现代电子系统设计和EDA的基本概念。
讨论法：讨论EDA的应用领域和本课程的教学目标。
第二章：EDA工具和流程2.1 教学目标让学生了解常见的EDA工具及其功能。
让学生了解电子系统设计的流程。
2.2 教学内容常见的EDA工具及其功能：例如Cadence、Altium Designer、Eagle等。
电子系统设计的流程：需求分析、电路设计、PCB设计、仿真测试等。
2.3 教学方法讲授法：讲解常见的EDA工具及其功能。
案例分析法：分析实际项目中的电子系统设计流程。
第三章：数字电路设计3.1 教学目标让学生了解数字电路设计的基本方法。
让学生掌握常用的EDA工具进行数字电路设计。
3.2 教学内容数字电路设计的基本方法：组合逻辑设计、时序逻辑设计等。
常用的EDA工具进行数字电路设计：例如Cadence、Altium Designer等。
3.3 教学方法讲授法：讲解数字电路设计的基本方法。
实践操作法：让学生实际操作常用的EDA工具进行数字电路设计。
第四章：模拟电路设计4.1 教学目标让学生了解模拟电路设计的基本方法。
让学生掌握常用的EDA工具进行模拟电路设计。
4.2 教学内容模拟电路设计的基本方法：放大器设计、滤波器设计等。
常用的EDA工具进行模拟电路设计：例如Cadence、Altium Designer等。
4.3 教学方法讲授法：讲解模拟电路设计的基本方法。
实践操作法：让学生实际操作常用的EDA工具进行模拟电路设计。
第五章：PCB设计5.1 教学目标让学生了解PCB设计的基本原则。
让学生掌握常用的EDA工具进行PCB设计。
数字系统设计(VHDL)课程教学改革与实践
课程教学改革与实践
李 欣
（ 华 南理 工 大 学 广 州 学 院 电子 信 息 工程 学院 ， 广东 广州 ５ １ ０ ８ ０ ０ ） 摘 要： 数 字 系统设 计 （ Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ ） 是 本 科 院校 电类专 业 学生 的 一 门专业 课 ， 其发 展 日新 月异 ， 如何 更 好 的培 养 学生 的 实践 能 力 ， 使 教 学 内容能够紧跟技术发展前沿 已经成为 当前教学的重要研究课题 ， 为此文章提 出了突出实践能力的综合考核方式 ， 以及 实验 内 容 与 电子 设计 大赛相 结 合 的教 学改 革 方 法 。 关 键词 ： 数 字 系统 设计 ； 电子 设计 大 赛 ； 实践 能 力 ； 教 学改革 这样 可 以边 讲 边 练 ， 使 学 生 能够 及 时 的 动手 实 践 ， 掌 握 所 学 的理 论 知识 。教与 学 的关 系也 在 悄悄 发 生 改变 ， 教 师 不 再是 以权 威 的 身份 向学 生 传递 经 验 ，而是 要 以各 种 方 式来 调 动 学生 参 与 学 习活 动 ， 并 通过 引 导学 生 在 自己精心 设 计 的环境 中进行 自主 的探 索 。 ３ ． ２ 优化 实 验教 学 平 台 ， 增 加 综合 性 、 设计 性 实验 内容 ３ ． ２ ． １基 本 功能 的验证 实 验 。这 类 实 验 主要 用 于加 强 对 基 本概 念 的理 解 ， 以锻 炼学 生 使 用 Ｅ Ｄ Ａ 软 件 和学 会 调 试 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ 程 序 为 目的 。 这类 实 验 以设 计基 本 逻辑 模块 为 主 ， 例如 采 用 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ 语 言设 计 基本 门单元 电 路 、 译码器 、 计数器 、 寄存 器 等 。 ３ ． ２ ． ２ 由若 干个 基
数字系统设计
7.1.3 1. 数字系统的总体方案 数字系统的总体方案的优劣直接关系到整个数字系统的质量
与性能， 需要根据系统的功能要求、使用要求及性能价格比周密 思考后确定。 下面通过两个具体实例进行说明。
【例7-1】某数字系统用于统计串行输入的n位二元序列X中 “1”的个数，试确定其系统方案。
解 该数字系统的功能用软件实现最为方便， 但此处仅讨论 硬件实现问题。
st X
Q
CP2
位 数计 数 器
CP
控 制器
CLR
CP1
“ 1”数 计 数 器
do ne
“ 1”数 输 出
图 7 - 3 “1”数统计系统结构框图
该系统的大致工作过程如下： 系统加电时，系统处于等待状 态，即当st=0时，系统不工作；当st=1时，系统启动工作，控制器 输出CLR有效，将两个计数器清0，同时置输出状态信号done无效。
数字系统设计
7.1 数字系统设计概述 7.2 控制子系统的设计工具 7.3 控制子系统的实现方法 7.4 数字系统设计举例
7.1 数字系统设计概述
1. 什么是数字系统
在数字电子技术领域内，由各种逻辑器件构成的能够实现某 种单一特定功能的电路称为功能部件级电路，例如前面各章介绍 的加法器、 比较器、 译码器、数据选择器、计数器、移位寄存器、 存储器等就是典型的功能部件级电路， 它们只能完成加法运算、 数据比较、译码、数据选择、计数、移位寄存、数据存储等单一 功能。 而由若干数字电路和逻辑部件构成的、能够实现数据存储、 传送和处理等复杂功能的数字设备，则称为数字系统(Digital System)。电子计算机就是一个典型的复杂数字系统。
2 . 数字系统的逻辑划分
由于数据子系统和控制子系统的功能不同， 因此， 数字系 统的逻辑划分并不太困难。凡是有关存储、 处理功能的部分， 一律纳入数据子系统； 凡是有关控制功能的部分，一律纳入控 制子系统。逻辑划分后，就可以根据功能需要画出整个系统的结 构框图。
《基于FPGA的现代数字系统设计》作业参考答案详解
作业答案
信号预处理 放大 采样/保持 AD574
ADData 8 STATUS CS CE A0
rddata 1
8
wren
adram （lpm_ram_dp）
8 rddata rdaddr 6
Control
6 ClkInc wraddr Cntclr
AnalogIn
RC K12_8
地址 计数器
CLK A/D采集系统
作业答案 3.3 设A=4´b1010，B=4´b0011，C=1'b1， 则下式运算结果是什么？ (1) ~A 0101 (2) A>>1 0101 (3) {A，B[0]，C} 101011 (4) A & B 0010 (5) A ^B 1001 (6) A<B 0
作业答案 3.5 有一个模块名为my_module，其输入/输出 端口情况如题图3.1所示，试写出模块Verilog HDL的描述框架，即模块的定义、端口罗列和端 口定义等。 module my_modudle( AIN, BIN, CIN, CLK, ENABLE, RESET DATA_OUT) Input[3:0] AIN; Input[2:0] BIN; Input[1:0] CIN; Input CLK, ENABLE, RESET; Output[4:0] DATA_OUT; …….
作业答案
3.10 定义一个任务，该任务能计算出一个八位变 量的偶校验位作为该任务的输出，计算结束后，经 过三个时钟周期将该校验位赋给任务的输出。
3.10 task parity(even_bit,odd_bit,input_bus); output even_bit,odd_bit; input[7:0] input_bus; reg even_bit, odd_bit,a； begin odd_bit = ^ input_bus; //产生奇校验位 a = ~odd_bit;end; //产生偶校验位 @（posedge clk) @（posedge clk) @（posedge clk) even_bit=a; end endtask
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《现代数字系统设计》课程总结
2011年秋季学期
实验一 八路LED 的开关控制
1．实验要求
本实验要求用8 个开关分别控制8 个LED 的亮灭。
2．硬件设计思路
用FPGA 的八个引脚做开关控制，八个引脚控制LED 的亮灭。
3．软件程序流图
4．实验体会
通过本实验对VHDL
语言有了初步的了解。
实验二 1．实验要求
以选择。
2．硬件设计思路
4位输入（分别为脉冲选择、顺序选择开关，脉冲信号1，脉冲信号2），8位LED 显示。
3．软件程序流图
4．实验体会 通过此实验对VHDL
运用了一些简单的VHDL 实验三 1．实验要求 本实验要求实现占空比50%，分频系数可以通过拨码开关设定的分频电路。
2．硬件设计思路
，计数选择（LED 灯显示）。
3．软件程序流程 i. ii. 如果是奇数则在负脉冲
与正脉冲。
然后将两次的信号取或操作，以达到占空比为50%。
iii. 如果是偶数则在n/2脉冲前后分别取正脉冲与负脉冲。
iv. 输出脉冲信号。
4．实验体会
通过本次实验掌握了分频的基本思想，最大的难点是对奇分频的操作，若何达到完全的50%占空比使得实验难度加大。
我采取对奇分频的(n+1)/2-1脉冲前后取两次不同的脉冲信号取或操作来实验50%占空比分频。
实验四利用状态机实现多功能循环彩灯控制
1．实验要求
本实验要求实现4 种循环方式，每种循环方式运行5 次后，自动转换为下一种循环方式。
2．硬件设计思路
状态机的操作完全借助于内部电路的计算与转换，外电路只需要将转换状态以LED灯的循环方式显示出来，此试验只需要有8路引脚控制LED。
3．软件设计流程
i.设置四种状态变量。
ii.设置四种状态循环。
iii.在四种状态下分别设置一种循环方式，每种循环方式循环五次。
iv.将循环变化的信号值直接显示。
4．实验体会
此实验中熟悉了状态机的操作机制及工作原理。
对于每种状态下的循环方式的显示是难点，开始在四种状态之下又分别设置几种状态，这样虽然能够显示出需要的效果，但是软件显示的状态特别复杂，不便于掌控。
于是修改为四种状态下使用简单的逻辑循环语句来完成循环显示。
实验五 8 段数码管动态扫描显示控制
1．实验要求
本实验要求实现具有启动,停止,清零功能的秒表，启动,停止,清零由一个按钮开关控制。
2．硬件设计思路
此实验需要有一个控制开关，一个外部时钟输入端。
数码管的七段段码输出端，因为需要动态显示，所以6位数码管需要6个引脚单独控制显示状态。
3．软件程序流程
i.外部时钟选择20M晶振并且分频为100HZ,1000HZ（其中100HZ的信
号用于计数，1000HZ的信号用于显示）。
ii.在100HZ的脉冲信号有效时，对秒表的最低为进行十进制计数操作，溢出时向高位进位。
iii.开关控制一个信号的三种状态，然后这三种状态分频控制计数模块的计数，锁存以及清零。
iv.将计数的整数转换为数码管可以显示的段码操作。
在1000HZ的脉冲下控制数码管循环显示。
4．实验体会
本实验中计数模块的进制数的选择以及进位操作时本实验的难点，通过IF条件判断是否溢出并且在溢出的时候进位。
另一个遇到的问题是：理论上想数码管动态扫描脉冲越快，显示效果越好，但是实际并非如此当我加20M 晶振直接扫描时，显示效果非常差。
不断测试发现在1000HZ下显示比较满意。
经研究得出这是因为数码管的段码变化速度比20M扫描慢太多的原因。
实验六频率计设计
1．实验要求
本实验要求实现一个可测频率范围为1Hz——1MHz 的数字频率计，并用数码管显示测量结果，并对测量精度进行分析说明。
2．硬件设计思路
此实验需要一个外部时钟输入端，一个外部信号输入端。
数码管的七段段码输出端，因为需要动态显示，所以6位数码管需要6个引脚单独控制显示状态。
3．软件程序流程
i.外部时钟选择20M晶振并且分频为100HZ,1000HZ（其中100HZ的信
号用于计数，1000HZ的信号用于显示）。
ii.在外部信号的一个时钟周期内，在100HZ的脉冲信号的控制下对计数值的最低为进行十进制计数操作，溢出时向高位进位。
iii.将计数的整数转换为数码管可以显示的段码操作。
在1000HZ的脉冲下控制数码管循环显示。
4．实验体会
本实验在秒表实验的基础上做起来较为简单，只需要对计数条件加以控制即可。
实验七矩阵式键盘扫描与键码检测
1．实验要求
本实验要求当按下某键时，在LED 上显示该键的键码。
2．硬件设置思路
硬件部分分为键盘扫描模块，需要8个引脚分别对行列进行扫描；数码管显示模块，需要七段数码管段码既需要7个引脚，数码管的公共端接地。
3．软件程序流程
i.通过芯片对矩阵键盘的行健行赋值，在脉冲来的条件下顺次使四行
中的一行处于高电平状态。
ii.在脉冲的有效值的条件下对列进行扫描。
通过对有效信号的判断得出具体按下的键盘。
iii.将键盘的数字转换为数码管段码并输出显示。
4．实验体会
此实验中最大的问题是对仿真硬件的研究不到位，总想对列进行扫描结果总是失败，知道发现行列之间的那个二极管，才知道应该对行扫描。
通过此次实验掌握了矩阵键盘的扫描方法，也提醒自己在以后的实验中要注意硬件仿真模块的研究。
实验八LPM 的使用
1．实验要求
自主选择两个LPM 模块组成一时序系统，实现功能测试，并理解每个LPM 的所有参数含义。
2．硬件设计思路
经研究发现LPM模块下有16进制计数器，所以有想法把16进制转换为10进制计数，并通过7448进行译码数码管显示，需要有一个外部时钟信号输入端，并且有7段段码输出端。
3．软件程序流程
i.设置LPM模块分别为（1）4位输出，向上计数。
（2）2进制数输出，
时钟使能。
（3）同步清零。
ii.将输出四位信号给7448译码并显示。
iii.在计数到9使同步清零。
4．实验体会
此实验中对LPM的参数的理解是一个重点，在实验中需要将总线分开显示遇到了总线下的分线的使用的问题。
课程心得及建议
这门课程让我对电路设计有了新的认识，全智能下的电路设置充满了无穷的魅力，但在课程实验中总是会遇到很多的问题，VHDL这种新的语言虽然与其他语言有相似之处，但是其独有的逻辑语言，以及语法规则让我开始设计时有些棘手，因为总想用C语言的设计理念来书写VHDL语言，结果程序总是报错。
开始时喜欢先用C把思路写好，再翻译成VHDL语言，但发现这样改错很慢。
几次实验之后把VHDL语言重新学习了一遍，感觉还是直接写来的快，掌握了语法特性之后，写起来也没有C语言难。
感觉接触新的语言开始比较慢，当与VHDL达到默契的程度之后，语法规则已经不再是程序出错的主要问题了。
通过实验使我掌握了FPGA的设计方法，并且喜欢这种设计思路。
希望实验中可以多一些自己设计的实验，而不是都由老师设定题目。