数字逻辑系统教案
- 格式:doc
- 大小:27.00 KB
- 文档页数:5
数字逻辑教案教案标题:数字逻辑教案教案目标:1. 理解数字逻辑的基本概念和原理。
2. 掌握数字逻辑中的逻辑门、布尔代数和真值表的概念。
3. 能够设计和分析数字逻辑电路。
4. 培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
教学重点:1. 逻辑门的原理和功能。
2. 布尔代数的基本运算和定律。
3. 真值表的构建和分析。
4. 数字逻辑电路的设计和分析。
教学难点:1. 布尔代数的运算规则和定律的理解和应用。
2. 真值表的构建和分析。
3. 数字逻辑电路的设计和分析。
教学准备:1. 教师准备:教学课件、教学实例、教学视频等。
2. 学生准备:课本、笔记本、计算器等。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 教师向学生介绍数字逻辑的概念和应用领域。
2. 引导学生思考数字逻辑在日常生活中的应用,例如计算机、电子设备等。
二、知识讲解(20分钟)1. 教师介绍逻辑门的基本类型和功能,如与门、或门、非门等。
2. 讲解布尔代数的基本运算和定律,如与运算、或运算、非运算、德摩根定律等。
3. 讲解真值表的构建和分析方法,以及数字逻辑电路的设计和分析原则。
三、示例演练(15分钟)1. 教师给出几个具体的数字逻辑问题,引导学生通过布尔代数和真值表的方法解决问题。
2. 学生根据教师给出的示例,自行设计和分析数字逻辑电路。
四、小组讨论(10分钟)1. 将学生分成小组,让他们在小组内讨论并解决一些数字逻辑问题。
2. 鼓励学生在小组内互相交流和合作,培养他们的团队合作能力和问题解决能力。
五、总结和拓展(10分钟)1. 教师对本节课的重点内容进行总结,并强调学生需要掌握的重要知识点。
2. 引导学生思考数字逻辑在未来的发展和应用领域。
六、作业布置(5分钟)1. 教师布置相关的作业,要求学生巩固所学的知识并应用到实际问题中。
2. 鼓励学生自主学习和探索,提高他们的学习兴趣和主动性。
教学反思:1. 教师应根据学生的实际情况和学习能力,适当调整教学内容和教学方法。
2. 教师应注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力,通过实践和实例来加深学生对数字逻辑的理解。
数字逻辑教案引言:数字逻辑是计算机科学中的基础课程,旨在教授学生关于电子数字系统的设计和分析。
数字逻辑教学内容涉及到数字电路的基本概念、逻辑门、布尔代数、组合逻辑和时序逻辑等。
本教案旨在为数字逻辑课程的教师提供一个有序的教学计划,以确保学生能够全面理解和掌握数字逻辑的关键概念和技术。
第一节:引入数字逻辑目标:介绍数字逻辑的基本概念和应用领域,激发学生对数字逻辑的兴趣和学习动力。
1.1 什么是数字逻辑?a. 数字逻辑的定义b. 数字逻辑在计算机科学中的应用1.2 数字逻辑的重要性a. 数字逻辑在数字电路设计中的作用b. 数字逻辑在计算机系统中的应用1.3 数字逻辑的发展历程a. 数字逻辑的起源b. 数字逻辑的发展和应用领域第二节:布尔代数和逻辑门目标:引导学生了解布尔代数和逻辑门的基本概念,并能够通过逻辑门构建简单的逻辑电路。
2.1 布尔代数的基本定义a. 布尔代数的符号表示b. 布尔代数的基本运算2.2 逻辑门的分类及功能a. 与门、或门、非门的定义和功能b. 异或门、与非门、或非门的功能2.3 逻辑门的真值表a. 逻辑门输入输出的真值表b. 真值表与逻辑电路之间的关系2.4 逻辑门的组合a. 逻辑门的串联与并联b. 多个逻辑门组合的逻辑电路设计第三节:组合逻辑电路目标:讲解组合逻辑电路的设计方法和应用,培养学生解决实际问题的能力。
3.1 组合逻辑电路的定义a. 组合逻辑电路的基本结构b. 组合逻辑电路与布尔函数的关系3.2 组合逻辑电路的分析与设计a. 组合逻辑电路的输入输出关系b. 组合逻辑电路的真值表和卡诺图分析方法3.3 常见的组合逻辑电路实例a. 译码器b. 多路选择器c. 加法器第四节:时序逻辑电路目标:讲解时序逻辑电路的原理和设计方法,使学生能够理解和应用时序逻辑电路。
4.1 时序逻辑电路的定义a. 时钟信号和时序逻辑电路的关系b. 时序逻辑电路的输出与前一状态的依赖性4.2 时序逻辑电路的状态转换图a. 有限状态机的定义与建模b. 状态转换图的绘制与分析4.3 时序逻辑电路的设计a. 触发器的定义和功能b. 触发器的应用和设计方法4.4 常见的时序逻辑电路实例a. 计数器b. 寄存器结论:数字逻辑作为计算机科学的基础课程,学习数字逻辑对于培养学生的逻辑思维和分析问题的能力非常重要。
数字逻辑简单课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑的基本概念和基本方法,培养学生分析和解决数字逻辑问题的能力。
具体来说,知识目标包括:掌握数字逻辑的基本概念,如逻辑门、逻辑电路、逻辑函数等;了解数字逻辑的基本运算,如与、或、非、异或等;理解数字逻辑电路的设计方法和步骤。
技能目标包括:能够运用数字逻辑的基本概念和运算方法分析和解决简单的数字逻辑问题;能够设计简单的数字逻辑电路,并进行仿真实验。
情感态度价值观目标包括:培养学生的团队合作意识和科学探究精神,使学生认识到数字逻辑在现代科技领域中的重要地位和作用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字逻辑的基本概念、基本运算和电路设计方法。
具体来说,教学大纲安排如下:第1章:数字逻辑概述,介绍数字逻辑的基本概念和特点,理解数字逻辑与模拟逻辑的区别。
第2章:逻辑门,学习逻辑门的种类和性质,掌握逻辑门的符号表示和真值表。
第3章:逻辑电路,了解逻辑电路的组成和功能,学习逻辑电路的设计方法和步骤。
第4章:逻辑函数,掌握逻辑函数的定义和性质,学习逻辑函数的化简方法。
第5章:数字逻辑电路实例,分析常见的数字逻辑电路,如加法器、译码器、触发器等。
第6章:数字逻辑电路仿真实验,通过仿真软件进行数字逻辑电路的设计和实验。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标,我们将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
在教学过程中,我们将注重理论与实践相结合,通过生动的案例分析和实验操作,激发学生的学习兴趣和主动性。
同时,我们将鼓励学生积极参与课堂讨论,培养学生的团队合作意识和科学探究精神。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行,我们将准备丰富的教学资源,包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材方面,我们将采用《数字逻辑》作为主教材,同时推荐《数字逻辑电路》等参考书供学生自主学习。
多媒体资料方面,我们将收集与课程相关的视频、动画和图片等,以直观地展示逻辑电路的工作原理和设计过程。
数字逻辑学前班教案一、教学目标:1. 了解数字逻辑学的基本概念和原理;2. 掌握基本的逻辑门电路的实现方法;3. 能够使用逻辑门进行简单的数字逻辑设计;4. 培养学生的逻辑思维和解决问题的能力。
二、教学内容:1. 数字逻辑学概述1.1 什么是数字逻辑学数字逻辑学是研究数字系统的基本概念、基本原理和设计方法的学科。
1.2 数字系统的组成数字系统由数字电路和数字设备两个部分组成。
1.3 数字逻辑电路的分类数字逻辑电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种。
2. 组合逻辑电路2.1 逻辑门逻辑门是数字电路中最基本的逻辑单元,包括与门、或门、非门等。
2.2 逻辑函数和真值表逻辑函数描述了逻辑门的输入和输出之间的关系,真值表用来表示逻辑函数的输入输出组合。
2.3 逻辑门的实现方法逻辑门的实现可以采用电子元件(如晶体管、集成电路)来制作。
2.4 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计包括逻辑函数的化简和电路的实现两个步骤。
3. 时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路的特点时序逻辑电路不仅依赖于当前时刻的输入,还依赖于过去时刻的输入。
3.2 可触发器可触发器是时序逻辑电路中的基本单元,用来存储和传输信号。
3.3 时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的设计包括状态图的绘制和状态转换表的生成两个步骤。
4. 数字逻辑设计实例4.1 4位全加器的设计全加器是数字逻辑电路中常用的模块,用于将两个二进制数相加。
4.2 二进制计数器的设计二进制计数器是一种常见的时序逻辑电路,用于对二进制数进行计数。
4.3 7段数码管的驱动电路7段数码管是常见的数字显示器件,需要驱动电路来控制其显示。
三、教学方法:1. 理论讲授与实践相结合,通过理论知识的学习和实际电路的搭建,使学生更好地理解数字逻辑学的概念和原理;2. 引导学生进行实际的数字逻辑电路设计和调试实验,培养学生的动手实践能力;3. 设置小组合作学习环节,提高学生的合作与交流能力。
四、教学过程:1. 绪论1.1 引入数字逻辑学的概念和应用领域,激发学生的学习兴趣;1.2 分享一些数字逻辑学的实际应用案例,增加学生对学科的认识和了解。
《数字逻辑教案》word版第一章:数字逻辑基础1.1 数字逻辑概述介绍数字逻辑的基本概念和特点解释数字逻辑在计算机科学中的应用1.2 逻辑门介绍逻辑门的定义和功能详细介绍与门、或门、非门、异或门等基本逻辑门1.3 逻辑函数解释逻辑函数的概念和作用介绍逻辑函数的表示方法,如真值表和逻辑表达式第二章:数字逻辑电路2.1 逻辑电路概述介绍逻辑电路的基本概念和组成解释逻辑电路的功能和工作原理2.2 逻辑电路的组合介绍逻辑电路的组合方式和连接方法解释组合逻辑电路的输出特点2.3 逻辑电路的时序介绍逻辑电路的时序概念和重要性详细介绍触发器、计数器等时序逻辑电路第三章:数字逻辑设计3.1 数字逻辑设计概述介绍数字逻辑设计的目标和方法解释数字逻辑设计的重要性和应用3.2 组合逻辑设计介绍组合逻辑设计的基本方法和步骤举例说明组合逻辑电路的设计实例3.3 时序逻辑设计介绍时序逻辑设计的基本方法和步骤举例说明时序逻辑电路的设计实例第四章:数字逻辑仿真4.1 数字逻辑仿真概述介绍数字逻辑仿真的概念和作用解释数字逻辑仿真的方法和工具4.2 组合逻辑仿真介绍组合逻辑仿真的方法和步骤使用仿真工具进行组合逻辑电路的仿真实验4.3 时序逻辑仿真介绍时序逻辑仿真的方法和步骤使用仿真工具进行时序逻辑电路的仿真实验第五章:数字逻辑应用5.1 数字逻辑应用概述介绍数字逻辑应用的领域和实例解释数字逻辑在计算机硬件、通信系统等领域的应用5.2 数字逻辑在计算机硬件中的应用介绍数字逻辑在中央处理器、存储器等计算机硬件部件中的应用解释数字逻辑在计算机指令执行、数据处理等方面的作用5.3 数字逻辑在通信系统中的应用介绍数字逻辑在通信系统中的应用实例,如编码器、解码器、调制器等解释数字逻辑在信号处理、数据传输等方面的作用第六章:数字逻辑与计算机基础6.1 计算机基础概述介绍计算机的基本组成和原理解释计算机硬件和软件的关系6.2 计算机的数字逻辑核心讲解CPU内部的数字逻辑结构详细介绍寄存器、运算器、控制单元等关键部件6.3 计算机的指令系统解释指令系统的作用和组成介绍机器指令和汇编指令的概念第七章:数字逻辑与数字电路设计7.1 数字电路设计基础介绍数字电路设计的基本流程解释数字电路设计中的关键概念,如时钟频率、功耗等7.2 数字电路设计实例分析简单的数字电路设计案例讲解设计过程中的逻辑判断和优化7.3 数字电路设计工具与软件介绍常见的数字电路设计工具和软件解释这些工具和软件在设计过程中的作用第八章:数字逻辑与数字系统测试8.1 数字系统测试概述讲解数字系统测试的目的和方法解释测试在保证数字系统可靠性中的重要性8.2 数字逻辑测试技术介绍逻辑测试的基本方法和策略讲解测试向量和测试结果分析的过程8.3 故障诊断与容错设计解释数字系统中的故障类型和影响介绍故障诊断方法和容错设计策略第九章:数字逻辑在现代技术中的应用9.1 数字逻辑与现代通信技术讲解数字逻辑在现代通信技术中的应用介绍数字调制、信息编码等通信技术9.2 数字逻辑在物联网技术中的应用解释数字逻辑在物联网中的关键作用分析物联网设备中的数字逻辑结构和功能9.3 数字逻辑在领域的应用讲述数字逻辑在领域的应用实例介绍逻辑推理、神经网络等技术中的数字逻辑基础第十章:数字逻辑的未来发展10.1 数字逻辑技术的发展趋势分析数字逻辑技术的未来发展方向讲解新型数字逻辑器件和系统的特点10.2 量子逻辑与量子计算介绍量子逻辑与传统数字逻辑的区别讲解量子计算中的逻辑结构和运算规则10.3 数字逻辑教育的挑战与机遇分析数字逻辑教育面临的挑战讲述数字逻辑教育对培养计算机科学人才的重要性重点和难点解析重点环节一:逻辑门的概念和功能逻辑门是数字逻辑电路的基本构建块,包括与门、或门、非门、异或门等。
数字逻辑与数字系统教学设计一、教学目标1.理解数字逻辑和数字系统的基本概念;2.熟练掌握数字逻辑和数字系统的基本运算方法;3.掌握数字系统的设计方法,能够设计数字系统并实现;4.能够应用数字系统解决简单问题。
二、教学重点1.数字逻辑和数字系统基本概念;2.数字逻辑和数字系统基本运算方法;3.数字系统的设计方法。
三、教学难点1.数字系统的设计方法;2.数字系统的实现。
四、教学内容及进度1.数字逻辑基础–数字逻辑的基本概念和符号;–真值表和逻辑函数;–基本逻辑门及其运算。
2.组合逻辑电路–组合逻辑电路的基本概念;–组合逻辑电路的设计方法;–组合逻辑电路的实现。
3.时序逻辑电路–时序逻辑电路的基本概念;–时序逻辑电路的设计方法;–时序逻辑电路的实现。
4.数字系统的设计与实现–数字系统的设计流程;–Verilog HDL语言介绍;–用Verilog实现数字系统;五、教学方法1.理论授课:讲授数字逻辑和数字系统的基本概念、基本运算方法及设计方法;2.案例分析:通过实例分析,让学生掌握数字系统的设计思路和实现方法;3.实验实践:通过实验,让学生亲自动手设计和实现数字系统,加深对数字逻辑和数字系统的理解。
六、教学手段1.讲解课件;2.实验设备:准确可靠工作的数字实验箱、开发板、示波器、万用表等;3.实验软件:ISE、ModelSim、Quartus等。
七、教学评价1.考试成绩:针对考核内容进行考试;2.实验报告:完成实验会议报告,对实验结果进行分析;3.课堂交流:鼓励学生积极参与讨论和提问。
八、教学参考书目1.数字逻辑与数字系统设计,张少华,电子工业出版社;2.现代数字电路设计,Tom.,机械工业出版社;3.数字逻辑与数字系统设计,亚历山大,赖良,高等教育出版社。
九、教学评估教学深入浅出,学生反响良好。
通过本门课程的学习,学生掌握了数字逻辑和数字系统的基本概念、基本运算方法以及数字系统的设计方法和实现,具备了一定的应用能力。
数字逻辑教案教案标题:数字逻辑教案目标:1. 了解数字逻辑的基本概念和原理。
2. 掌握数字逻辑中的逻辑门电路及其运算。
3. 能够应用数字逻辑解决实际问题。
4. 培养学生的逻辑思维和创新能力。
教学重点:1. 数字逻辑的基本概念和原理。
2. 逻辑门电路的种类和功能。
3. 逻辑门电路的真值表和布尔代数表达式。
4. 应用数字逻辑解决实际问题的方法。
教学难点:1. 理解逻辑门电路的真值表和布尔代数表达式。
2. 运用数字逻辑解决复杂问题。
教学准备:1. 教师准备:教案、多媒体设备、教学素材等。
2. 学生准备:课前预习相关内容。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 利用多媒体设备呈现数字逻辑相关的图片或视频,引发学生的兴趣和思考。
2. 引导学生回顾上节课所学内容,复习逻辑门电路的基本概念。
二、知识讲解(15分钟)1. 介绍数字逻辑的基本概念和原理,包括逻辑值、逻辑运算、逻辑门电路等。
2. 详细讲解常见的逻辑门电路,如与门、或门、非门等,包括其逻辑功能和真值表。
3. 解释逻辑门电路的布尔代数表达式,让学生理解逻辑门电路与布尔代数之间的关系。
三、案例分析(20分钟)1. 提供一些实际问题,要求学生运用数字逻辑解决。
2. 分组讨论,学生结合所学知识,设计逻辑门电路解决问题,并给出真值表和布尔代数表达式。
3. 学生展示自己的解决方案,进行讨论和评价。
四、拓展应用(15分钟)1. 引导学生思考数字逻辑在现实生活中的应用,如计算机、电子设备等。
2. 分组讨论,学生选择一个应用场景,设计并实现相应的数字逻辑电路。
3. 学生展示自己的设计成果,进行讨论和评价。
五、总结归纳(5分钟)1. 整理数字逻辑的基本概念和原理,强调逻辑门电路的重要性。
2. 总结数字逻辑的应用领域和意义。
六、作业布置(5分钟)1. 布置相关作业,要求学生进一步巩固所学知识。
2. 鼓励学生自主学习,拓展数字逻辑的应用领域。
教学反思:本节课通过导入、知识讲解、案例分析、拓展应用等多种教学方法,使学生在实际问题中运用数字逻辑解决问题,培养了学生的逻辑思维和创新能力。
《数字逻辑教案》word版一、教学目标:1. 让学生了解数字逻辑的基本概念和原理。
2. 培养学生运用数字逻辑分析和解决问题的能力。
3. 引导学生掌握数字逻辑的基本运算和设计方法。
二、教学内容:1. 数字逻辑的基本概念:数字逻辑电路、逻辑门、逻辑函数等。
2. 逻辑运算:与运算、或运算、非运算、异或运算等。
3. 逻辑门电路:与门、或门、非门、异或门等。
4. 数字逻辑电路的设计方法:组合逻辑电路、时序逻辑电路。
5. 数字逻辑电路的应用:数字计算器、数字存储器等。
三、教学方法:1. 讲授法:讲解数字逻辑的基本概念、原理和运算方法。
2. 实验法:让学生动手搭建逻辑门电路,加深对数字逻辑的理解。
3. 案例分析法:分析实际应用中的数字逻辑电路,提高学生解决问题的能力。
四、教学准备:1. 教材:《数字逻辑》2. 实验器材:逻辑门电路模块、导线、电源等。
3. 教学工具:PPT、黑板、粉笔等。
五、教学进程:1. 第1周:数字逻辑的基本概念和原理。
第2周:逻辑运算和逻辑门电路。
第3周:组合逻辑电路的设计方法。
第4周:时序逻辑电路的设计方法。
第5周:数字逻辑电路的应用案例。
2. 实验环节:在第3周和第4周结束后,安排一次实验课程,让学生动手搭建逻辑门电路,加深对数字逻辑的理解。
3. 课程总结:在第5周课程结束后,进行课程总结,回顾本门课程的主要内容,巩固所学知识。
4. 课程考核:期末进行课程考核,包括笔试和实验操作两部分,全面评估学生的学习效果。
六、教学评估:1. 课堂参与度评估:通过观察学生在课堂上的提问、回答和讨论情况,评估学生的参与度和兴趣。
2. 作业评估:通过检查学生的作业完成情况,评估学生对课堂所学知识的理解和掌握程度。
3. 实验报告评估:对学生实验报告的完整性、准确性和创新性进行评估,了解学生对实验内容的理解和应用能力。
4. 期末考试评估:通过期末考试的笔试和实验操作两部分,全面评估学生对数字逻辑知识的掌握程度和应用能力。
数字逻辑教案第一篇:数字逻辑教案第1章数制与编码(3学时)目标:熟练掌握计算机中几个常用的数制(十、二、八、十六进制)的特点、表示形式和相互转换的方法。
熟练掌握3种机器数(原码、反码和补码)的表示形式、性质和相互转换的方法。
熟练掌握数的定点、浮点表示方法。
掌握十进制数字的常用编码(8421码、2421码、余3码)。
掌握常用的可靠性编码(格雷码)的编码规则、特点。
ν主要内容:ν1.1 概述1.2 数制及其相互转换1.3 编码重点:数制的表示方法及其转换方法;原码、反码和补码的表示形式和性质;数的定点、浮点表示方法;十进制数的二进制编码。
ν第2章逻辑代数和硬件描述语言基础(6学时)目标:熟练掌握基本逻辑和复合逻辑的功能和符号表示;熟练掌握逻辑代数的基本概念、基本公式、定理和常用公式。
掌握逻辑关系的描述方法(逻辑函数表达式、真值表、逻辑图)及其相互转换。
熟练掌握逻辑函数的表示方法,最大项和最小项的表示方法。
熟练掌握逻辑函数的公式化简法。
了解Verilog HDL设计模块的基本结构,掌握Verilog HDL的词法和语句。
ν主要内容:ν2.1 逻辑代数的基本概念2.2 逻辑代数的运算法则2.3 逻辑函数的表达式2.4 逻辑函数的公式化简法2.5 Verilog HDL语言基础重点:逻辑代数的基本公式、定理和常用公式,真值表,逻辑函数的表达式,逻辑函数的公式化简法,Verilog HDL的词法和常用语句。
第3章门电路(7学时)目标:了解集成电路的分类及正负逻辑和混合逻辑的概念。
了解半导体的特性和PN结的单向导电性;了解半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性。
了解分立元件门的工作原理和功能。
了解TTL、CMOS门电路的组成和工作原理;掌握典型TTL、CMOS门电路的逻辑功能、外部特性和使用方法;掌握TTL与非门的主要参数。
了解ECL等其它逻辑门电路的特点。
掌握基于Verilog HDL设计门级电路的方法。
小学数字逻辑教案一、引言数字逻辑是一门介绍学生如何理解和处理数字、数学和逻辑关系的基础课程。
通过数字逻辑的学习,学生能够培养解决问题、分析数据和推理的能力。
本教案将介绍一种适用于小学生的数字逻辑教学方法,帮助他们建立基本的逻辑思维和数学概念。
二、教学目标1. 培养学生对数字逻辑的兴趣和好奇心。
2. 帮助学生了解数字之间的关系。
3. 引导学生学习基本的逻辑运算符和逻辑表达式。
4. 培养学生分析和解决数字逻辑问题的能力。
三、教学内容1. 数字关系的引入- 使用实际例子引发学生对数字之间关系的思考。
- 引导学生发现数字之间的模式和规律。
2. 逻辑运算符的介绍- 介绍与、或、非三种基本的逻辑运算符。
- 帮助学生理解运算符的含义和适用场景。
3. 逻辑表达式的构建- 教授学生如何使用逻辑运算符构建逻辑表达式。
- 引导学生通过实际例子进行练习和巩固。
4. 数字逻辑问题的解决- 提供一系列数字逻辑问题,让学生运用所学知识解答。
- 帮助学生通过解决问题提升数字逻辑思维和分析能力。
四、教学方法1. 探究式学习法- 引导学生通过观察、实验和讨论自主发现数字之间的关系。
- 激发学生的主动学习和探索精神。
2. 合作学习法- 组织学生进行小组合作,共同解决数字逻辑问题。
- 通过互动合作,促进学生之间的交流和思维碰撞。
3. 游戏化学习法- 设计数字逻辑游戏,增加学生的趣味性和参与度。
- 利用游戏的竞争和挑战性,激发学生学习的动力。
五、教学评估1. 课堂互动观察- 观察学生的参与度和思维表达能力。
- 根据学生的表现,调整教学策略和内容。
2. 小组合作评价- 评估小组合作中学生的合作态度和贡献度。
- 鼓励学生相互学习和支持,提高整体合作效果。
3. 个别测验评估- 设计数字逻辑测验,测试学生对所学知识的掌握情况。
- 根据测验结果进行个别辅导和指导。
六、教学资源1. 实物物品:计数器、计算器、数字卡片等。
2. 课件和多媒体设备:用于呈现图片、动画和实例分析。
第3章V H D L基础
一、VHDL的优点
1、用于设计复杂的、多层次的设计。
支持设计库和设计的重复使用
2、与硬件独立,一个设计可用于不同的硬件结构,而且设计时不必了解过多的硬件细节。
3、有丰富的软件支持VHDL的综合和仿真,从而能在设计阶段就能发现设计中的Bug,缩短设计时间,降低成本。
4、更方便地向ASIC过渡
5、VHDL有良好的可读性,容易理解。
二、VHDL与计算机语言的区别
1、运行的基础
计算机语言是在CPU+RAM构建的平台上运行
VHDL设计的结果是由具体的逻辑、触发器组成的数字电路
2、执行方式
计算机语言基本上以串行的方式执行
VHDL在总体上是以并行方式工作
3、验证方式
计算机语言主要关注于变量值的变化
VHDL要实现严格的时序逻辑关系
3.1 VHDL 基本语法
Library IEEE; --使用IEEE库
use IEEE.std_logic_1164.all; --本设计实体开放 IEEE
--中 std_logic_1164程序包的所有项目entity eqcomp4 is --实体
port(a, b:in std_logic_vector(3 downto 0);--端口定义
equal :out std_logic);
end eqcomp4; --实体结束architecture dataflow of eqcomp4 is --结构体
begin --关键字begin
equal <= ‘1’ when a=b else ‘0’; --功能描述语句
End dataflow; --结构体结束
3.1.1 组合电路描述
在任何时刻,输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合,而与先前状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。
组合逻辑电路的特点:
(1)输出与输入之间没有反馈延迟通路;
(2)电路中不含记忆元件。
一、二选一多路选择器
[提问] 二选一多路选择器输入输出关系?
[提问] 二选一多路选择器在传统数字电路中的实现方法?
1、根据真值表化简后采用基本门电路数字芯片来实现
2、采用专门多路选择器数字芯片来实现
[分析程序]二选一多路选择器的VHDL程序(例3-1)、(例3-2)、(例3-3),并比较实现同一个功能的三个VHDL程序相同点和不同点,最后用QUARTUSII进行功能时序波形仿真来验证程序实现的功能是否符合二选一多路选择器的功能
3.1.2 VHDL结构
一个VHDL程序具有五个基本元素:
–Entity(实体):实体用于描述设计系统的外部接口信号。
–Architecture(结构体):结构体用于描述系统的行为、系统数据的流程或者系统组织结构形式。
–Configuration(配置):配置用于从库中选取所需单元来组成系统设计的不同规格的不同版本,使被设计系统的功能发生变化。
–Package(包集合):包集合存放各设计模块能共享的数据类型、常数、子程序等。
–Library(库):库用于存放已编译的实体、构造体、包集合、配置。
➢一个基本VHDL程序至少具有实体和结构体两部分组成。
一个电路系统的程序设计只有一个实体,可以有多个结构体。
系统设计中的实体提供该设计系统的公共信息。
结构体定义了各个模块内的操作特性。
一个设计实体至少包含一个结构体或多个结构体,构成一个电子系统。
➢一个设计实体是VHDL程序的基本单元,是最重要的电子系统抽象。
它可以代表整个电子系统、一块电路板或一枚芯片,简单的可以是一个与门电路(AND Gate),复杂的可以是一个微处理器或一个数字电子系统。
一、实体表达
ENTITY 实体名 IS
[GENERIC(类属表);]
[PORT(端口表);]
实体说明部分;
[BEGIN
实体语句部分;]
END [ENTITY] [实体名];
✧实体说明主要描述一些参数的类属。
参数的类属说明必须放在端
口说明之前,这是VHDL标准所规定的。
✧在层次化系统设计中,实体说明是整个模块或整个系统的输入输
出(I/O)。
✧在一个器件级的设计中,实体说明是一个芯片的输入/输出
(I/O)。
✧实体说明在VHDL程序设计中描述一个元件或一个模块与设计系
统的其余部分(其余元件、模块)之间的连接关系。
✧实体说明可以看作一个电路图的符号。
因为在一张电路图中,某
个元件在图中与其他元件的联接关系是明显直观的。
二、类属说明
类属说明是实体说明中的可选项,放在端口说明之前,其一般书写格式为:
GENERIC [CONSTANT]名字表:[IN]子类型标识[:=静态表达
式] ,…]
举例:GENETRIC(m:TIME:= 3ns)
这个参数说明是指在VHDL程序中,构造体内的参数m的值为3ns。
类属说明和端口说明是实体说明的前半部分。
类属说明用于设计实体和外部环境通信的对象、通信格式约定和通信通道的大小。
参数的类属设计为设计实体和外部环境通信的静态信息提供通道。
参数的类属用来规定端口的大小、I/O引脚的指派、实体中子元件的数目和实体的定时特性。
三、端口说明
1、说明是对基本设计实体与外部接口的描述,是设计实体和外部环境动态通信的通道,其功能对应于电路图符号的一个引脚。
2、说明中的每一个I/O信号被称为一个端口,一个端口就是一个数据对象。
3、可以被赋值,也可以当作变量用在逻辑表达式中。
4、于一个实体的一组端口称作端口说明(Port Declaration)。
5、说明的组织结构必须有一个名字、一个通信模式和一个数据类型。
6、说明的一般格式为:
Port(端口名,端口名:模式数据类型名
端口名,端口名:模式数据类型名);
7、名是赋于每个外部引脚的名字,名字的含义要与惯例接轨,如D 开头的端口名表示数据,A开头的端口名表示地址等。
端口名通常用几个英文字母或一个英文字母加数字表示。
下面是合法的端口名:CLK,RESET,A0,D3
四、端口模式
1、用来说明数据、信号通过该端口的方向。
2、模式有IN,OUT,INOUT,BUFFER。
3、IN是输入端口;OUT是输出端口;
4、INOUT是双向端口;BUFFER是内部缓冲端口.
五、结构体表达
ARCHITECTURE 结构体名 OF 实体名 IS
定义语句,内部信号,常数,数据类型,函数定义;
BEGIN
[并行处理语句];
[进程语句];
END 结构体名;
六、赋值符号和数据比较符号
通过例3-1说明,在VHDL仿真中,赋值操作Y〈=A并非立即发生的,而是要经历一个模拟器最小分辨时间
七、逻辑操作符
通过例3-2说明
八、条件语句
通过例3-3说明
九、WHEN_ELSE条件信号赋值语句
通过例3-1说明,每一“赋值条件”是按书写的先后关系逐项测定的
十、进程语句和顺序语句
通过例3-3说明
十一、文件取名和存盘
与实体名一致,扩展名为VHD。