《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。
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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。