数字电子系统设计1PPT课件
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《电子系统设计》课件
视频压缩处理系统设计
详细介绍视频压缩算法和系统设计。探讨如何实现 高质量和实时的视频压缩处理。
数字滤波器设计
数字信号处理器设计
设计评估与测试
本节将介绍电子系统设计的评估和测试方法。重点讨论电子系统设计评估、系统测试和问题排查与解决。
电子系统设计评估方 法
详细介绍电子系统设计评估的 方法和指标。提供评估工具和 技术。
电子系统设计 流程
阐述电子系统设计的 一般流程和关键步骤。 提供实用的设计方法 和技巧。
系统建模方法
讨论电子系统的建模 技术和建模工具。指 导学生如何有效地进 行系统模拟和验证。
FPGA开发与设 计
介绍FPGA的基本原理 和在电子系统设计中 的应用。讨论FPGA开 发流程和设计技巧。
工程实践案例 分析
《电子系统设计》PPT课件
欢迎学习《电子系统设计》课程。本课程将涵盖电子系统设计的基础知识、 设计方法、案例分析和评估测试等内容。
课程介绍
在本节中，我们将介绍《电子系统设计》课程的概述、授课方式和目标。提供全面的课程信息，让您对该课程 有一个清晰的了解。
课程简介
详细描述《电子系统设计》 课程的内容和重要性。介绍 电子系统设计的基本概念。
通过实际案例分析， 展示电子系统设计的 成功实践和关键问题 将深入研究一些典型的电子系统设计案例。探讨摄像头系统设计、视频压缩处理系统设计、数字滤波器 设计和数字信号处理器设计。
摄像头系统设计
讨论如何设计高性能和低功耗的摄像头系统。重点 关注图像采集和图像处理技术。
电子系统测试方法
讨论测试技术和方法，包括功 能测试、性能测试和可靠性测 试。
电子系统问题排查与 解决
探讨常见的电子系统问题和故 障排查方法。提供解决问题的 实用技巧。
数字电子系统设计与实现
05
数字电子系统的测试与验 证
XXX.xxx
功能测试
测试目的
验证数字电子系统是否按照设计要求正确实 现各项功能。
• 正常功能测试
在正常工作条件下测试系统各项功能的正确 性。
测试方法 边界条件测试
测试系统在极限工作条件下的功能表现。
时序测试
• 故障注入测试
人为地在系统中引入故障，观察系 统是否能正确检测并处理。
03
02
测试方法
通过在系统中引入故障，观察系统 的反应和输出结果。
• 诊断算法测试
验证系统的故障诊断算法是否能准 确识别和定位故障。
04
06
数字电子系统设计实例
XXX.xxx
数字钟的设计与实现
数字钟简介
数字钟是一种用于显示时间的电子设备 ，通常由石英晶体振荡器提供稳定的计
04
数字电子系统的实现技术
XXX.xxx
集成电路实现技术
集成电路是将多个电子元件集成 在一块衬底上，实现一定的电路
或系统功能。
集成电路具有小型化、高性能、 低功耗等特点，广泛应用于各类
电子系统中。
按工艺技术分类，集成电路可分 为薄膜集成电路和厚膜集成电路
。
可编程逻辑器件实现技术
可编程逻辑器件是一种数字逻辑电路 ，其逻辑功能可由用户通过编程来实 现。
可编程逻辑器件具有灵活性高、开发 周期短、可靠性高等优点，广泛应用 于数字系统的设计和实现。
常见的可编程逻辑器件有可编程逻辑 阵列（PLA）、可编程逻辑器件（ PLD）和现场可编程门阵列（FPGA） 等。
硬件描述语言实现技术
硬件描述语言是一种用于描述数字电路和系统的行为、结构和设计的语言 。
《数字系统设计》PPT课件
慎重地加以选择。总的原则是，所选择的方案既要能满足系统的
要求，又要结构简单，实现方便，具有较高的性能价格比。
a
7
第7章 数字系统设计
2. 逻辑划分，导出系统框图
系统总体方案确定以后，可以根据数据子系统和控制子系统 各自的功能特点，将系统从逻辑上划分为数据子系统和控制子系 统两部分，导出包含有必要的数据信息、 控制信息和状态信息的 结构框图。逻辑划分的原则是， 怎样更有利于实现系统的工作原 理，就怎样进行逻辑划分。 为了不使这一步的工作太过复杂，结 构框图中的各个逻辑模块可以比较笼统、比较抽象，不必受具体 芯片型号的约束。
a
5
第7章 数字系统设计 7.1.2 数字系统设计的一般过程
系统调研 ，确定总体 方案
逻辑划分 ，导出系统 框图
功能分解 ，构造数据 子系统
算法设计 ，实现控制 子系统
图 7 - 2 数字系统设计过程
a
6
第7章 数字系统设计 1. 系统调研， 确定总体方案
接受一个数字系统的设计任务后，首先应对设计课题进行充
第7章 数字系统设计
第7章 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
a
1
第7章 数字系统设计
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
分的调研， 深入了解待设计系统的功能、使用环境与使用要求，
选取合适的工作原理与实现方法，确定系统设计的总体方案。 这
是整个设计工作中最为困难也最体现设计者创意的一个环节。因
《数字系统设计基础》课件
指令执行流程
了解微处理器的指令执行流程和流水线架构，学习如何提高指令的执行效率。
中断和异常处理
掌握中断和异常处理的原理和方法，了解它们在微处理器中的作用。
PCIe和USB等，了解它们的特点和
应用。
3
总线结构
了解计算机总线系统的基本结构和组 成部分，包括数据总线、地址总线和 控制总线。
总线控制
学习总线控制的原理和方法，了解总 线争用和仲裁机制，以及总线的传输 速度和容量。
微处理器架构设计
微处理器基础
介绍微处理器的基本概念和组成部分，包括运算器、控制器和寄存器等。
中央处理器及其指令系统
指令集架构
介绍计算机指令集的类型 和特点，包括精简指令集 （RISC）和复杂指令集 （CISC）。
指令编码和格式
了解指令的编码方式和格 式，学习如何解析和执行 不同类型的指令。
流水线处理
熟悉流水线处理的原理和 优缺点，了解它在提高指 令执行效率方面的作用。
Hale Waihona Puke 输入输出系统输入设备
时钟信号和时序控制
介绍时钟信号的作用和产 生方法，以及时序控制在 数字系统中的应用。
计数器
学习计数器的原理和设计 方法，掌握计数器的工作 原理和时序特性。
计算机的基本组成部分
中央处理器
了解中央处理器的功能和组成 结构，以及CPU在计算机系统 中的作用。
内存
熟悉计算机内存的种类和层次 结构，了解内存在数据存储和 读写过程中的作用。
输入输出设备
掌握计算机输入输出设备的种 类和功能，了解它们在计算机 系统中的作用。
存储器系统
1
主存储器
介绍主存储器的工作原理和组织结构，包括RAM和ROM的特点和应用。
了解微处理器的指令执行流程和流水线架构，学习如何提高指令的执行效率。
中断和异常处理
掌握中断和异常处理的原理和方法，了解它们在微处理器中的作用。
PCIe和USB等，了解它们的特点和
应用。
3
总线结构
了解计算机总线系统的基本结构和组 成部分，包括数据总线、地址总线和 控制总线。
总线控制
学习总线控制的原理和方法，了解总 线争用和仲裁机制，以及总线的传输 速度和容量。
微处理器架构设计
微处理器基础
介绍微处理器的基本概念和组成部分，包括运算器、控制器和寄存器等。
中央处理器及其指令系统
指令集架构
介绍计算机指令集的类型 和特点，包括精简指令集 （RISC）和复杂指令集 （CISC）。
指令编码和格式
了解指令的编码方式和格 式，学习如何解析和执行 不同类型的指令。
流水线处理
熟悉流水线处理的原理和 优缺点，了解它在提高指 令执行效率方面的作用。
Hale Waihona Puke 输入输出系统输入设备
时钟信号和时序控制
介绍时钟信号的作用和产 生方法，以及时序控制在 数字系统中的应用。
计数器
学习计数器的原理和设计 方法，掌握计数器的工作 原理和时序特性。
计算机的基本组成部分
中央处理器
了解中央处理器的功能和组成 结构，以及CPU在计算机系统 中的作用。
内存
熟悉计算机内存的种类和层次 结构，了解内存在数据存储和 读写过程中的作用。
输入输出设备
掌握计算机输入输出设备的种 类和功能，了解它们在计算机 系统中的作用。
存储器系统
1
主存储器
介绍主存储器的工作原理和组织结构，包括RAM和ROM的特点和应用。
数字电路系统设计中英文课件教程 01 数字系统简介-introduction to Digital System Design
Combinational Circuits（组合电路） Sequential Circuits（时序电路）
Integrated Circuits
• Classified by size
SSI MSI LSI VLSI
(small-scale integration) (medium) (large) (very large)
Analyse, Design, Test
• Analyse logic relationship between input & output Boolean algebra
Truth table, Functional diagram, Boolean expression, Waveform
The most basic digital devices (AND Gate, OR Gate, and NOT Gate or Inverter)
最基本的数字器件（与、或、非门或反相器）
Flip-flops（触发器）： A device that stores either 0 or 1
一种能存储 0 或 1 的器件
• Design circuit • Test
Computer-aided design(CAD)
Computer-aided engineering (CAE)
1. Scheme & HDL
Computer-aided design(CAD)
Computer-aided engineering (CAE)
结果再现性（稳定可靠、精度更高）
– Ease of design, Flexibility, and Functionality
《电子系统课程设计》课件
结语
总结本课程的内容，并展望电子系统设计的未来和发展趋势。感谢您的参与和学习，希望本课程 能为您的学习之旅带来帮助！
探索电子系统设计的基本概念，了解设计过程中的关键步骤，以及通过实际 案例分析更深入了解电子系统设计的实践。
电路设计基础知识
学习电路设计的核心基础知识，包括电路原理图的理解、电路设计软件的介 绍，以的重要性，学习常用的电路仿真软件，分析仿真结果，并通过实际应用案例深入了 解电路仿真在设计中的应用。
PCB设计
探索PCB设计的流程，学习常用的PCB设计软件，了解PCB设计的基础知识和技巧，以及在实际设 计中的应用。
封装与元器件选型
深入了解元器件的分类和选型，学习封装的基本知识，通过实例分析掌握元器件选型的技巧。
电子系统的调试与优化
学习硬件和软件调试的方法和技巧，了解电子系统的优化方法，为设计中的调试和优化提供指导。
《电子系统课程设计》 PPT课件
在这个《电子系统课程设计》PPT课件中，我们将一起探索电子系统设计的基 本概念、流程，以及电路设计、仿真、PCB设计等关键内容。让我们开始这个 精彩的学习之旅吧！
引言
本节将介绍课程设计的内容、目标和意义，为我们深入学习电子系统设计奠 定基础。
电子系统设计的基本概念和流 程
《电子系统综合设计》课件
电子系统硬件设计
硬件设计基础知识
介绍了硬件设计的基础知识，包 括零部件选型、原理图绘制和电 路板设计。
PCB设计流程
详细解释了PCB设计的流程，包 括布线规划、元件布局和信号完 整性设计。
PCB实例分析
分享了几个PБайду номын сангаасB设计实例的分析， 包括电源电路板和控制电路板。
电子系统软件设计
软件设计基础知识
2 学习体会
与学生分享了个人在学习过程中的体会和感悟，包括遇到的困难和解决方法。
3 展望未来
展望了电子系统综合设计领域的发展前景和学习的深入方向。
参考资料
电子系统设计相关书籍 电子系统设计相关网站 电子产品设计案例分享
介绍了嵌入式软件设计的基础知识，包括编程语言和开发工具的选择。
嵌入式软件开发流程
详细解释了嵌入式软件的开发流程，包括需求分析、算法设计和代码实现。
嵌入式软件实例分析
分享了几个嵌入式软件开发实例的分析，包括控制系统和通信系统。
电子系统综合设计案例
1
详细设计过程介绍
2
详细解释了电子系统综合设计案例的设
计过程，包括硬件设计和软件开发。
3
电子系统综合设计案例概述
介绍了一个电子系统综合设计案例的概 述，包括需求分析、系统设计和实现。
系统实现与测试结果
展示了电子系统综合设计案例的最终实 现和测试结果，包括功能验证和性能评 估。
总结
1 课程回顾
回顾了整个课程的学习内容和重点，总结了学生的学习成果和收获。
电子系统建模与仿真
建模方法
• 介绍了常用的电子系统 建模方法，包括层次化 模型和状态图模型。
• 详细讲解了如何进行电 子系统建模，包括需求 分析和系统功能划分。
《数字电子技术基础》课件
计数器
是一种用于计数的电路，能够实现二 进制数的加法运算。
计数器种类
包括二进制计数器、十进制计数器和 任意进制计数器等。
计数器特性
描述了计数器的位数、工作原理和状 态转换图等。
计数器应用
在数字电路中，计数器用于实现定时 器和控制器等。
2023
PART 03
数字电路的分析与设计
REPORTING
数字电路的分析方法
介绍数字电路调试的基本技巧和 方法，如使用示波器、逻辑分析 仪等工具进行调试。
2023
PART 04
数字系统设计实例
REPORTING
数字钟的设计与实现
总结词
功能全面、技术复杂
详细描述
数字钟是数字电子技术基础中的典型应用，它具备时、分、秒的基本计时功能，同时还可以进行闹钟、定时等扩 展功能的设计。在实现上，数字钟需要运用数字逻辑电路、触发器、计数器等数字电子技术基础中的知识，设计 过程相对复杂。
率先
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2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
描述了逻辑门的输入、 输出关系，以及真值表
等。
逻辑门应用
在数字电路中，逻辑门 用于实现各种逻辑运算
和组合逻辑电路。
触发器
触发器
是一种具有记忆功能的电路， 能够存储二进制信息。
触发器种类
包括RS触发器、D触发器、JK 触发器和T触发器等。
触发器特性
描述了触发器的状态、输入、 输出关系，以及工作原理等。
交通灯控制系统的设计与实现
总结词
实际应用、安全性高
详细描述
交通灯控制系统是交通管理中的重要组成部分，用于控制交通路口的车辆和行人 流动，保障交通安全。在设计中，需要考虑红、绿、黄三种信号灯的控制逻辑， 以及不同交通状况下的灯控方案，以确保交通流畅且安全。
《数字电子技术基础》课件
数字信号的特点与优势
总结词
易于存储、传输和处理
详细描述
数字信号可以方便地存储在各种存储介质上，如硬盘、光盘等，并且可以轻松地 进行传输，如通过互联网或数字电视广播。此外，数字信号还可以通过各种数字 信号处理技术进行加工处理，如滤波、压缩、解调等。
数字信号的特点与优势
总结词：灵活性高
详细描述：数字信号可以方便地进行各种形式的变换和处理，如时域变换、频域 变换等，使得信号处理更加灵活和方便。
存储器设计
实现n位静态随机存取存储器（SRAM）。
移位器设计
实现n位左/右移位器。
微处理器设计
实现简单的微处理器架构。
CHAPTER 04
数字信号处理
数字信号的特点与优势
总结词
清晰、稳定、抗干扰能力强
详细描述
数字信号以离散的二进制形式表示，信号状态明确，不易受到噪声和干扰的影 响，具有较高的稳定性和抗干扰能力。
数字系统集成测试
对由多个数字电路组成的数字系统进 行集成测试，确保系统整体功能和性 能达标。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对数字电路进行全面测试，确保产品质量 ，提高客户满意度。
数字电路的调试方法与技巧
分段调试
将数字电路分成若干段，逐段进行调试，以 确定问题所在的位置。
仿真测试
利用仿真软件对数字电路进行测试，模拟实 际工作情况，以便发现潜在问题。
逻辑分析
使用逻辑分析仪对数字电路的信号进行实时 监测和分析，以便快速定位问题。
编码器和译码器的应用
编码器和译码器在数字电路中有 着广泛的应用，如数据转换、数 据传输和显示驱动等。
CHAPTER 03
数字系统设计
《电子系统设计》PPT课件
❖2004年浙江大学第十届大学生电子设计竞赛题目：
➢汽车倒车雷达设计
2021/3/8
6
B RT
电子系统设计
4. 参赛进程
➢理论课（本课程）； ➢暑期强化培训； ➢校级竞赛； ➢省区竞赛； ➢全国评奖。
5. 竞赛获奖奖励办法
➢奖金和证书；
➢计“工程电子设计”课程成绩和学分（我院对参加暑期 强化培训的同学计“生产实习”课程成绩和学分）；
4
B RT
电子系统设计
❖全国大学生电子设计竞赛题分类：
1. 电源类：
简易数控直流电源、直流稳压电源、稳流源
1. 2. 信号源类：
实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LCLeabharlann 荡器1. 3. 高频无线电类：
简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、调频收音机
4. 放大器类：
实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器
3
B RT
电子系统设计
3. 竞赛内容
❖涉及知识与特点：
➢紧扣当前教学内容与教学环节，含盖了高校电子信息类专业本科四 年级以前的技术基础系列课程内容，如模拟电路、数字电路、单片 机、可编程逻辑器件、EDA软件工具、电路原理、控制理论等等；
➢强调理论联系实际的同时，注意了四个结合：基础教学知识与综合 能力的结合，设计计算与制作测试的结合，电子技术基本内容与多 专业内容的结合，传统器件与新型器件应用的结合；
5. 仪器仪表类：
简易电阻电容电感测试仪、简易数字频率计、简易数字存储示波器
6. 数据采集与处理类：
多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统
7. 控制类：
水温控制系统、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置
数字电子技术09数字系统设计课件
(1)时间基准
数字钟设计实例
(2)六十进制计数译码显示电路
(3)十二进制计数译码显示电路
(4)校时校分
图9-6 整点报时电路
(5)总电路
2. 用可编程器件实现
随着数字集成技术和电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)技术的迅速发展，数字系统设计的 理论和方法也在相应地变化和发展着。EDA技术是从计 算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机 辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)等技术发展而来 的。它以计算机为工具，设计者只需对系统功能进行 描述，就可在EDA工具的帮助下完成系统设计。
用可编程逻辑器件实现的数字钟
(1)电路系统设计
图9-8 功能框图
(2)可编程逻辑器件
图9-9 自定义十进制计数器
图9-10 顶层RTL视图
通过下载电缆将所设计的数字钟程序下载到硬件电路的 FPGA/CPLD芯片中，然后在外部连接所需的外围电路，按键、 数码管、LED等。
计 算 机 下载电缆 并 口
2.确定整体设计方案
对于一个具体的设计可能有多种不同的方案，确定方 案时，应对不同方案的性能、成本、可靠性等方面进 行综合考虑，最终确定设计方案。
3.模块化设计
1)各模块之间的逻辑关系明确。 2)各模块内部逻辑功能集中，且易于实现。 3)各模块之间的接口线尽量少。
4.数字系统的设计
1)选用通用集成电路芯片构成数字系统。 2)应用可编程逻辑器件实现数字系统。 3)设计专用集成电路(单片系统)。
五. 数字系统的实现方法
1. 用中、小规模集成器件实现
用通用集成电路构成数字系统即采用小规模集成电路(S SI)、中规模集成电路(MSI)(如74系列芯片，计数器芯片 等)，根据系统的设计要求，构成所需数字系统。简单 的数字系统设计，都可以在这个层次上进行。电子工 程师设计电子系统的过程一般是先根据设计要求进行 书面设计，再选择器件、搭建调试电路，最后制作样 机。 这样完成的系统设计由于芯片之间的众多连接造 成系统可靠性不高，也使系统体积相对较大，集成度 低。当数字系统大到一定规模时，搭建调试会变得非 常困难甚至不可行。
《数字系统设计》课件
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
《数字系统设计》 PPT课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 数字系统概述 • 数字系统的设计基础 • 数字系统的设计方法 • 数字系统的实现 • 数字系统的测试与验证 • 数字系统的发展趋势与展望
PART 01
数字系统概述
数字系统的定义
总结词
随着技术的进步，数字系统的应用范围越来越广，数字化程度不断加深 ，从消费电子到工业制造，再到智慧城市，数字系统的应用已经无处不 在。
云计算与边缘计算的融合
云计算提供了强大的数据处理能力，而边缘计算则能够降低延迟，提高 响应速度，两者融合将进一步提升数字系统的性能。
03
人工智能与数字系统的结合
人工智能技术为数字系统带来了更智能化的决策能力，使得数字系统能
03
更广泛的应用领域
随着物联网、5G/6G等技术的发展， 数字系统的应用领域将进一步扩展， 从消费电子到工业制造，再到智慧城 市，数字系统的应用将更加深入和广 泛。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
合成设计法
总结词
利用现有标准单元电路，通过组合和配置来 实现数字系统的设计。
详细描述
合成设计法是一种基于现有标准单元电路的 方法，通过选择合适的标准单元电路，进行 组合和配置，来实现数字系统的设计。这种 方法需要熟悉各种标准单元电路的特性和功 能，能够根据设计要求进行合理的选择和布 局。
优化设计法
数字系统是指使用数字信号进行信息传输和处理的一类系统。
详细描述
数字系统采用离散的数字信号来表示和传输信息，这些数字信号可以表示二进制数、十进制数、十六进制数等不 同进制数制。数字系统在计算机、通信、控制等领域广泛应用。
ONE
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《数字系统设计》 PPT课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 数字系统概述 • 数字系统的设计基础 • 数字系统的设计方法 • 数字系统的实现 • 数字系统的测试与验证 • 数字系统的发展趋势与展望
PART 01
数字系统概述
数字系统的定义
总结词
随着技术的进步，数字系统的应用范围越来越广，数字化程度不断加深 ，从消费电子到工业制造，再到智慧城市，数字系统的应用已经无处不 在。
云计算与边缘计算的融合
云计算提供了强大的数据处理能力，而边缘计算则能够降低延迟，提高 响应速度，两者融合将进一步提升数字系统的性能。
03
人工智能与数字系统的结合
人工智能技术为数字系统带来了更智能化的决策能力，使得数字系统能
03
更广泛的应用领域
随着物联网、5G/6G等技术的发展， 数字系统的应用领域将进一步扩展， 从消费电子到工业制造，再到智慧城 市，数字系统的应用将更加深入和广 泛。
2023-2026
END
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合成设计法
总结词
利用现有标准单元电路，通过组合和配置来 实现数字系统的设计。
详细描述
合成设计法是一种基于现有标准单元电路的 方法，通过选择合适的标准单元电路，进行 组合和配置，来实现数字系统的设计。这种 方法需要熟悉各种标准单元电路的特性和功 能，能够根据设计要求进行合理的选择和布 局。
优化设计法
数字系统是指使用数字信号进行信息传输和处理的一类系统。
详细描述
数字系统采用离散的数字信号来表示和传输信息，这些数字信号可以表示二进制数、十进制数、十六进制数等不 同进制数制。数字系统在计算机、通信、控制等领域广泛应用。
第六章数字系统设计PPT课件
◆数据处理单元的设计
◆控制单元的设计
乘法控制器的ASM图
◆控制器输入输出信号表
◆控制器的VHDL源程序—mulcon.vhd
◆控制器仿真结果
◆乘法器顶层原理图
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
设计师可在较短的时间内采用各种结构芯片来完成同一功能 描述,从而在设计规模、速度、芯片价格及系统性能要求等方面 进行平衡,选择最佳结果。
● 层次化设计方法分层原则
将所有的算术运算安排在同一层中，状态机、 随机逻辑、数据路径等逻辑类型作为独立的 模块设计
模块的输入尽量不要悬空，输出应尽量寄存。 单个功能块应保持在3000～6000门之间，
目前的电子产品正向模块化发展,所谓模块化就是对以往设 计成果进行修改,组合和再利用,产生全新的或派生设计,而自顶 向下设计方法的功能描述可与芯片结构无关。因此可以以一种 ＩＰ的方式进行存档,以便将来的重新利用。 设计规模大大提高
简单的语言描述即可完成复杂的功能,而不需要手工绘图。 芯片选择更加灵活
4 底层模块的仿真
（1）LOCK模块的仿真结果
（2）CNT12的仿真结果
（3）CNT10模块的仿真结果
（4）CODE模块的仿真结果
5 频率计顶层原理图的输入
6 频率计仿真结果
● 数字乘法器的设计
设计一4×4 二进制乘法器 设计步骤： 1.算法设计 2.电路划分 3.数据处理单元的设计 4.控制单元的设计
2 顶层原理图
3 底层模块设计
在顶层原理图中共有 5个模块：CNT12、 CNT10、CODE、 LOCK、DECODER （1）十二进制加法计 数器CNT12的VHDL 语言源程序
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（2）设置三个绿色指示灯 直行（） 左转（ ） 右转（ ）
设置一个红色指示灯，表示该方向全部禁止。 （3）车辆通行时间为40秒，各方向设置倒计时显示。 （4）行人过马路时需要提出申请，且只有车辆直行时才可响 应，时间为60秒
（5）警察可随时指定系统停在某一状态。 （6）暂不考虑联网要求。
这样可以得出系统功能框图， 图中应标出系统的输入、输出及简单的控制关系，同时可画出 结构图。
数字系统设计
2.1 概述 数字系统——是一个能完成一系列复杂操作的逻辑单元。 而数字系统设计，首先要找到描述数字系统的方法。 我们已会的方法如：表达式、真值表、状态图、时序图等。 而这节我们将进一步介绍两种描述数字系统操作功能的方法: 即用流程图和描述语言来描述数字系统功能，然后再将这些描
述转变为MDS图来设计数字系统。
用逻辑图、状态图、流程图等来描述数字系统的方法称为系统 模型描述法。
它适用于相对简单的系统。 当系统的输入、输出变量增多，状态很多时，多采用描述语言 法，称该描述语言表达的算法为系统的算法模型。
设计一个系统（尤其是大系统）必须从高层次的系统级入手， 基本过程如下：
先进行方案框图的 设计、分析与论证
控制系统示意框图及结构图如下图所示：
行人请求 警察控制
控制器
定时器
时钟
控制系统示意框图
指示灯
通行 等待 禁止
结构图
2.2.2 确定系统方案 这个过程中应该有意识地把系统分为控制和受控两大部分。 其唯一的依据是系统的设计要求。 先画出简单的流程图，再将它逐步细化为描述系统操作的详细 流程图。 流程图的符号类似于软件设计中的符号，有三种：
常用方框图、流程图或描述语言来描述系统方案。
（3）受控器的设计
根据系统的设计方案，选择合适的器件，构成受控器的电原理 图。
（4）控制器的设计 根据描述系统方案的模型导出MDS图，按照规则及受控器的要 求选择电路构成控制器
然后将控制器和受控器的电路合并，从而得到整个系统的电原 理图。
（5）及时仿真、优化，并尽可能多地利用EDA软件，以保证 设计工作优质、快速地完成。
然后进行功能描述
再进行任务和指标分配
然后逐步细化得 出详细设计方案
最终得出完整电路
这种方法要将主要精力放在系统级设计上，并尽可能采用各种 EDA软件，对系统进行综合、优化、验证以及测试，以保证在整个 系统的电路制作完成之前对系统的全貌有一个预见，在设计阶段可 以把握住系统的最终外部特性及性能指标。
2.1.1 数字系统的基本组成 数字系统组成方框图如下：
通行方式（2） 通行方式（3） 通行方式（4）
S （d）通行方式(4)
通行方式示意图
返回
这四种通行方式在控制器的控制下顺序转换，每个状态持续时 间为40秒。
设计要求中规定的行人请求及警察控制可以认为是上述四个状 态转换时产生的条件分支，由控制器接受请求并判断是否响应。
这样可画出简单的流程图以及总体方框图如下：
2.1.2 设计数字系统的基本步骤 （1）明确设计要求 要将设计要求逐条列出，并且每一条均应是惟一确定的（既无 二意的）。
这样应能画出系统的简单示意图，标明输入、输出信号及必要 的指标。
（2）确定系统方案 这一步是最具创造性的工作，它要确定实现系统功能的原理和 方法。
因为同一功能可能有不同的实现方案，而方案的优劣直接关系 到系统的质量及性价，因此要反复比较与权衡。
表示系统操 作称工作块
表示条件操 作称条件块
表示判断并 产生分支
例：确定十字路口交通灯控制系统的系统方案。
N
N
N
N
W
EW
EW
EW
E
S （a）通行方式(1)
S （b）通行方式(2)
S （c）通行方式(3)
通行方式（1）
通行方式(1)——南北直行 通行方式(2)——南北左拐 通行方式(3)——东西直行 通行方式(4)——东西左拐
数据输入
数据子系统
数据输出
控制与条件信号
时钟
控制子系统
外部控制信号
这里只限于同步时序系统，所执行的操作是由时钟控制，分组 按序进行的。
数字系统一般可划分为受控器与控制器两部分。 受控器又称为数据系统或信息处理单元。 控制器又称为控制子系统。
数据子系统主要完成数据的采集、存储、运算处理和传输。主 要由存储器、运算器、数据选择器等部件组成。
上图中各指示灯是受控部分，由于各灯均要持续一定时间，所 以用D触发器激励。
这个简单的流程图还不是系统可实施的方案，我们还要进一步 作如下规定：
（1）各向直行时，前20秒响应该向行人穿过请求，且只响应 一次。
（2）响应行人请示时，各路禁止右拐，时间指示转为行人穿 越时间指示——60秒。
（3）响应行人结束后转到相应的下一个状态。
2.2 用流程图与MDS图设计数字系统 2.2.1 明确设计要求 这里的关键是首先根据设计要求，把设计任务明确地归纳成若
干条单一的设计要求，这是一个明确设计要求的过程。
例：设计一个十字路口交通灯控制系统。
明确设计要求的过程如下：
（1）六车道，没有自行车，车直行时不允许左转，但右转可 以同时进行，必须设置专门的左转时间。
C2
C3
C4
C5
ME
MS
控制器
P
Q
L7
C7
R7
L7'
秒脉冲 发生器
L4——东西左拐灯 L5——各路右拐灯 L6——南北行人通 L6‘——南北行人止 L7——东西行人通 L7‘——东西行人止
40秒定时
L8——南北行人等 L9——东西行人等
60秒定时
C8
Q
L8
R8
C9
Q
L9
R9
L10——各路禁止
ME——东西行人请求 MS——南北行人请求 P——警察控制 返回
数据子系统与外界进行数据交换是在控制子系统发出的控制信 号作用下进行的。
它与控制子系统之间的联系是：
接收由控制子系统来的控制信号，同时，将自己的操作进程作 为条件信号输出给控制子系统。
数据子系统是根据待完成的系统功能的算法得出的。
控制子系统是执行算法的核心，它必须有记忆功能，因此，是 一个时序系统。
结束
通行方式（1）
响应
Y
Y
满足条件
Y
N
行人穿行
警察
N
行人
N N
时间到
Y
通行方式（2）
Y
警察
Y
等待
N
行人
N
时间到
N
Y
通行方式（3）
（以下重复）
L1
L2
L3
L4
L5
L10
交通灯控制系统
总体框图
R10 R1
R2
R3
R4
R5
L1——南北直行灯
L2——南北左拐灯
L3——东西直行灯
Q
L6
C6
R6
L6'
C10
C1
设置一个红色指示灯，表示该方向全部禁止。 （3）车辆通行时间为40秒，各方向设置倒计时显示。 （4）行人过马路时需要提出申请，且只有车辆直行时才可响 应，时间为60秒
（5）警察可随时指定系统停在某一状态。 （6）暂不考虑联网要求。
这样可以得出系统功能框图， 图中应标出系统的输入、输出及简单的控制关系，同时可画出 结构图。
数字系统设计
2.1 概述 数字系统——是一个能完成一系列复杂操作的逻辑单元。 而数字系统设计，首先要找到描述数字系统的方法。 我们已会的方法如：表达式、真值表、状态图、时序图等。 而这节我们将进一步介绍两种描述数字系统操作功能的方法: 即用流程图和描述语言来描述数字系统功能，然后再将这些描
述转变为MDS图来设计数字系统。
用逻辑图、状态图、流程图等来描述数字系统的方法称为系统 模型描述法。
它适用于相对简单的系统。 当系统的输入、输出变量增多，状态很多时，多采用描述语言 法，称该描述语言表达的算法为系统的算法模型。
设计一个系统（尤其是大系统）必须从高层次的系统级入手， 基本过程如下：
先进行方案框图的 设计、分析与论证
控制系统示意框图及结构图如下图所示：
行人请求 警察控制
控制器
定时器
时钟
控制系统示意框图
指示灯
通行 等待 禁止
结构图
2.2.2 确定系统方案 这个过程中应该有意识地把系统分为控制和受控两大部分。 其唯一的依据是系统的设计要求。 先画出简单的流程图，再将它逐步细化为描述系统操作的详细 流程图。 流程图的符号类似于软件设计中的符号，有三种：
常用方框图、流程图或描述语言来描述系统方案。
（3）受控器的设计
根据系统的设计方案，选择合适的器件，构成受控器的电原理 图。
（4）控制器的设计 根据描述系统方案的模型导出MDS图，按照规则及受控器的要 求选择电路构成控制器
然后将控制器和受控器的电路合并，从而得到整个系统的电原 理图。
（5）及时仿真、优化，并尽可能多地利用EDA软件，以保证 设计工作优质、快速地完成。
然后进行功能描述
再进行任务和指标分配
然后逐步细化得 出详细设计方案
最终得出完整电路
这种方法要将主要精力放在系统级设计上，并尽可能采用各种 EDA软件，对系统进行综合、优化、验证以及测试，以保证在整个 系统的电路制作完成之前对系统的全貌有一个预见，在设计阶段可 以把握住系统的最终外部特性及性能指标。
2.1.1 数字系统的基本组成 数字系统组成方框图如下：
通行方式（2） 通行方式（3） 通行方式（4）
S （d）通行方式(4)
通行方式示意图
返回
这四种通行方式在控制器的控制下顺序转换，每个状态持续时 间为40秒。
设计要求中规定的行人请求及警察控制可以认为是上述四个状 态转换时产生的条件分支，由控制器接受请求并判断是否响应。
这样可画出简单的流程图以及总体方框图如下：
2.1.2 设计数字系统的基本步骤 （1）明确设计要求 要将设计要求逐条列出，并且每一条均应是惟一确定的（既无 二意的）。
这样应能画出系统的简单示意图，标明输入、输出信号及必要 的指标。
（2）确定系统方案 这一步是最具创造性的工作，它要确定实现系统功能的原理和 方法。
因为同一功能可能有不同的实现方案，而方案的优劣直接关系 到系统的质量及性价，因此要反复比较与权衡。
表示系统操 作称工作块
表示条件操 作称条件块
表示判断并 产生分支
例：确定十字路口交通灯控制系统的系统方案。
N
N
N
N
W
EW
EW
EW
E
S （a）通行方式(1)
S （b）通行方式(2)
S （c）通行方式(3)
通行方式（1）
通行方式(1)——南北直行 通行方式(2)——南北左拐 通行方式(3)——东西直行 通行方式(4)——东西左拐
数据输入
数据子系统
数据输出
控制与条件信号
时钟
控制子系统
外部控制信号
这里只限于同步时序系统，所执行的操作是由时钟控制，分组 按序进行的。
数字系统一般可划分为受控器与控制器两部分。 受控器又称为数据系统或信息处理单元。 控制器又称为控制子系统。
数据子系统主要完成数据的采集、存储、运算处理和传输。主 要由存储器、运算器、数据选择器等部件组成。
上图中各指示灯是受控部分，由于各灯均要持续一定时间，所 以用D触发器激励。
这个简单的流程图还不是系统可实施的方案，我们还要进一步 作如下规定：
（1）各向直行时，前20秒响应该向行人穿过请求，且只响应 一次。
（2）响应行人请示时，各路禁止右拐，时间指示转为行人穿 越时间指示——60秒。
（3）响应行人结束后转到相应的下一个状态。
2.2 用流程图与MDS图设计数字系统 2.2.1 明确设计要求 这里的关键是首先根据设计要求，把设计任务明确地归纳成若
干条单一的设计要求，这是一个明确设计要求的过程。
例：设计一个十字路口交通灯控制系统。
明确设计要求的过程如下：
（1）六车道，没有自行车，车直行时不允许左转，但右转可 以同时进行，必须设置专门的左转时间。
C2
C3
C4
C5
ME
MS
控制器
P
Q
L7
C7
R7
L7'
秒脉冲 发生器
L4——东西左拐灯 L5——各路右拐灯 L6——南北行人通 L6‘——南北行人止 L7——东西行人通 L7‘——东西行人止
40秒定时
L8——南北行人等 L9——东西行人等
60秒定时
C8
Q
L8
R8
C9
Q
L9
R9
L10——各路禁止
ME——东西行人请求 MS——南北行人请求 P——警察控制 返回
数据子系统与外界进行数据交换是在控制子系统发出的控制信 号作用下进行的。
它与控制子系统之间的联系是：
接收由控制子系统来的控制信号，同时，将自己的操作进程作 为条件信号输出给控制子系统。
数据子系统是根据待完成的系统功能的算法得出的。
控制子系统是执行算法的核心，它必须有记忆功能，因此，是 一个时序系统。
结束
通行方式（1）
响应
Y
Y
满足条件
Y
N
行人穿行
警察
N
行人
N N
时间到
Y
通行方式（2）
Y
警察
Y
等待
N
行人
N
时间到
N
Y
通行方式（3）
（以下重复）
L1
L2
L3
L4
L5
L10
交通灯控制系统
总体框图
R10 R1
R2
R3
R4
R5
L1——南北直行灯
L2——南北左拐灯
L3——东西直行灯
Q
L6
C6
R6
L6'
C10
C1