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玩转数字系统设计
第4次开课
开课时间: 2023年03月06日 ~ 2023年07月01日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 714 人参加
立即自学
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课程详情
课程评价(23)
spContent=物联网大数据的时代已经到来了,我们身边有那么多的智能设备,他们是怎样构成的,为什么他们会有计算能力?从云端服务器集群到家用电器。处处都有数字系统。我们能设计这些数字系统吗?我们能设计智能设备吗?欢迎来到玩转数字系统设计的课堂,我们一起探索数字系统设计的奥秘! 浙江大学信电学院联合依元素科技,共同推出优秀课程学员奖励政策。详情请参看课程公告。
物联网大数据的时代已经到来了,我们身边有那么多的智能设备,他们是怎样构成的,为什么他们会有计算能力?从云端服务器集群到家用电器。处处都有数字系统。我们能设计这些数字系统吗?我们能设计智能设备吗?欢迎来到玩转数字系统设计的课堂,我们一起探索数字系统设计的奥秘! 浙江大学信电学院联合依元素科技,共同推出优秀课程学员奖励政策。详情请参看课程公告。
—— 课程团队
课程概述

“玩转数字系统设计”这门课,是将传统的数字系统设计(也叫数字电路)与数字系统设计实验两门课深入融合。解决了理论学习与实验学习相互独立造成的学习目标不明确,实践能力差,缺乏系统设计的思维方式等问题。本课程结合了国际顶尖工科高校学习内容进行重新编排设计与课程内容设置,充分结合国外原味教材及课程组常年教学的教学讲义,设计了更加适合学生理论学习以及动手能力培养的课程教学体系,能够让学生掌握本领域基础知识以及最新的知识。最重要的是,逐步建立数字系统设计的逻辑思维。


授课目标

通过这门课的MOOC教学,我们希望能够帮助没有电路基础的同学了解现代数字系统设计的方法与过程,具备设计较大规模数字电路系统的能力。具体包括:

1)掌握逻辑代数、逻辑函数以及组合逻辑、时序逻辑的基础知识;

2)掌握组合逻辑的分析与设计方法,能够使用或替换逻辑部件;

3)掌握同步时序逻辑分析及设计方法,熟悉状态机以及相关组件;

4)掌握现代数字系统设计的方法与过程,学习使用硬件描述语言,能够设计控制器、微处理器;

5)掌握可编程逻辑器件的基本原理及开发过程,熟悉EDA设计工具,能够设计开发数字系统。


课程大纲
数字系统概论
课时目标:了解数字系统的基本概念,能够解释数字系统的基本运行方法。
1.1 数字信号(上)
1.2 数字信号(下)
1.3 数字系统概述(上)
1.4 数字系统概述(下)
1.5 数字系统实现(上)
1.6 数字系统实现(下)
数字逻辑基础
课时目标:1、能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析信息与电子领域的工程问题;2、能够将相关知识和数学模型方法用于信息与电子领域的工程问题解决方案的比较与综合;3、熟悉掌握组合逻辑与时序逻辑的分析与设计方法,能够熟练掌握典型的数字功能模块。
2.1 数字逻辑基础一
2.2 数字逻辑基础二
2.3 数字逻辑化简方法
2.4 组合逻辑之编码器
2.5 组合逻辑之译码器
2.6 组合逻辑之比较器
2.7 组合逻辑之加法器
2.8 组合逻辑之数据选择器
2.9 组合逻辑之竞争冒险
2.10 组合逻辑分析
2.11 组合逻辑设计
2.12 时序逻辑之锁存器一
2.13 时序逻辑之锁存器二
2.14 时序逻辑之锁存器三
2.15 时序逻辑之边沿触发器一
2.16 时序逻辑之边沿触发器二
2.17 时序逻辑之寄存器一
2.18 时序逻辑之寄存器二
2.19 时序逻辑之寄存器三
2.20 时序逻辑分析一
2.21 时序逻辑分析二
2.22 时序逻辑分析三
2.23 时序逻辑设计
有限状态机
课时目标:1、能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析信息与电子领域的工程问题;2、能够将相关知识和数学模型方法用于信息与电子领域的工程问题解决方案的比较与综合;3、掌握电子系统设计和产品开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术,了解影响设计目标和技术方案的各种因素;4、能够针对特定需求,完成功能电路等单元(部件)的设计。
3.1 有限状态机概念
3.2 状态图画法
3.3 有限状态机分析
3.4 有限状态机综合(上)
3.5 有限状态机综合(下)
3.6 有限状态机综合实例(上)
3.7 有限状态机综合实例(下)
3.8 有限状态机优化
3.9 有限状态机的Verilog设计
3.10 微处理器概述
3.11 数据通路设计
3.12 数据通路设计实例
3.13 专用微处理器设计实例(上)
3.14 专用微处理器设计实例(下)
通用微处理器
课时目标:1、掌握电子系统设计和产品开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术,了解影响设计目标和技术方案的各种因素;2、能够针对特定需求,完成功能电路等单元(部件)的设计;3、能进行电子系统或工艺流程设计,在设计中体现创新意识;4.、能根据实验方案构建实验系统,安全地开展实验,正确地采集实验数据;5、能对实验结果进行分析和解释,并通过信息综合得到合理有效的结论。6、了解示波器、频谱仪、矢量网络分析仪、信号源等常用的现代仪器,以及Cadence、Vivado、CST、Matlab、Multisim、ModeSim等工程工具和模拟软件的使用原理和方法,并理解其局限性;7、能正确选择与熟练使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件,对复杂工程问题进行分析、计算与设计。
4.1 微处理器设计基础
4.2 微处理器设计示例1:电路设计(上)
4.3 微处理器设计示例1:电路设计(下)
4.4 微处理器设计示例1:内部程序设计
4.5 微处理器设计示例2:电路设计
4.6 微处理器设计实例2:内部程序设计
数字系统的接口
课时目标:1、能够针对特定需求,完成功能电路等单元(部件)的设计;2、能进行电子系统或工艺流程设计,在设计中体现创新意识;3、能根据实验方案构建实验系统,安全地开展实验,正确地采集实验数据。
5.1 7段数码管和RS232
5.2 PS2键盘
5.3 PS2鼠标
5.4 VGA
5.5 A/D控制和I2C
实验单元
课时目标:1、能进行电子系统或工艺流程设计,在设计中体现创新意识;2、能根据实验方案构建实验系统,安全地开展实验,正确地采集实验数据;3、能对实验结果进行分析和解释,并通过信息综合得到合理有效的结论。4、了解示波器、频谱仪、矢量网络分析仪、信号源等常用的现代仪器,以及Cadence、Vivado、CST、Matlab、Multisim、ModeSim等工程工具和模拟软件的使用原理和方法,并理解其局限性;5、能正确选择与熟练使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件,对复杂工程问题进行分析、计算与设计;6、能与其他学科的成员有效沟通,合作共事;7、能在团队中独立或合作开展工作;8、能组织、协调和指挥团队开展工作。9、能就专业问题,以口头、文稿、图表等方式,准确表达自己的观点,回应质疑,理解与业界同行和社会公众交流的差异性;
口袋实验板的使用方法及若干实验
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证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1.Enoch Hwang, Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL, https://cec.shfc.edu.cn/download/2c91bf1b-480e-4a62-95f6-a7d1c88a0a8b.pdf

 

2.John F. Wakerly, Digital Design

 

3.David Harris, Sarah Harris,数字设计和计算机体系结构(英文版·2)2013-12

 

4.M. Morris Mano and Michael D. Ciletti, Digital Design, 5th edition, Pearson (ISBN-13:   9780132774208), 2013.

 

5.阎石,数字电子技术基础,高等教育出版社.

 

6.D. E. Thomas, P. R. Moorby, The Verilog Hardware Description Language, 5th ed., Kluwer Academic Publishers (ISBN 1402070896), June 2002.

https://link.springer.com.library.sutd.edu.sg:2048/book/10.1007/978-0-387-85344-4 

 

7.S. Palnitkar, Verilog HDL, 2nd ed., Prentice Hall (ISBN 0130449113), 2003.

https://proquestcombo.safaribooksonline.com.library.sutd.edu.sg:2048/book/electrical-engineering/semiconductor-technology/0130449113 


浙江大学
4 位授课老师
李宇波

李宇波

副教授、博士生导师

史治国

史治国

教授

叶德信

叶德信

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