第9章_数字系统的综合分析
综合与实践《数字编码》教案
在今天《数字编码》的教学中，我发现学生们对数字编码在日常生活中的应用表现出很高的兴趣。通过提问和互动，他们能够积极参与到课堂讨论中，这让我感到很欣慰。不过，我也注意到在讲解数字编码的基本原则和规律时，部分学生显得有些困惑，尤其是对于唯一性和层次性的理解。
在讲授新课的过程中，我尝试用生动的案例和实际操作来帮助学生理解抽象的概念，这样的教学方法似乎效果不错。学生们在实践活动和小组讨论中，表现出了很好的合作精神和创新意识。他们不仅能运用所学知识解决问题，还能在设计编码规则时考虑到实际应用的可行性。
3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。
（五）总结回顾（用时5分钟）
今天的学习，我们了解了数字编码的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对数字编码的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。
3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调数字编码的唯一性、层次性和可扩展性这两个重点。对于难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。
（三）实践活动（用时10分钟）
1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与数字编码相关的实际问题，如设计一个学校内部的通信编码系统。
2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。通过实际操作，演示数字编码的基本原理。
3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
（四）学生小组讨论（用时10分钟）
1.讨论主题：学生将围绕“数字编码在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。
《系统集成项目管理工程师》第1章、第6章、第9章合集选择试题(含答案共87页)
第一章《信息化知识》1、信息系统的（）决定了系统可以被外部环境识别，外部环境或者其他系统可以按照预定的方法使用系统的功能或影响系统的行为。
A.可嵌套性B.稳定性C.开放性D.健壮性【答案】C【解析】P5，系统的开放性是指系统的可访问性。
这个特性决定了系统可以被外部环境识别，外部环境或者其他系统可以按照预定的方法，使用系统的功能或者影响系统的行为。
2、在实际的生产环境中，（）能使底层物理硬件透明化，实现高性能物理硬件和老旧物理硬件的重组重用。
A.通讯技术B.智能化技术C.遥感和传感技术D.虚拟化技术【答案】D【解析】P14，本题考查虚拟化技术的作用。
虚拟化技术主要包括服务器虚拟化、内存虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化及桌面虚拟化。
3、企业信息化结构不包括（）。
A.数据层B.作业层C.管理层D.决策层【答案】A【解析】P36，企业信息化结构分层包括：产品（服务）层、作业层、管理层、决策层。
4、在重点领域十点建设智能工厂、数字化车间、加快人工智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术在生产过程中的应用，属于制造过程（）。
A.信息化B.智能化C.标准化D.工业化【答案】B5、（）是连接原始电子商务和现代电子商务的纽带。
A.EDIB.WebC.HTTPD.E-mail【答案】A【解析】P69，EDI是连接原始电子商务和现代电子商务的纽带。
6、实施商业智能的步骤依次是：需求分析、（）、建立商业智能分析报表、用户培训和数据模拟测试、系统改进和完善。
A.数据仓库建模、数据抽取B.数据仓库建模、规划系统应用架构C.规划系统应用架构、数据仓库建模D.数据抽取、数据仓库建模【答案】A7、大数据具有的特点包括：Volume（大量）、Velocity（高速）、（）。
①可验证性（Verifiable）②真实性（Veracity）③多样（Variety）④价值（Value）、A.①③④B.②③④C.①②④D.①②③【答案】B【解析】P84，大数据5V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）、Veracity（真实性）。
(自动控制原理)采样控制系统
且有 deg M( s ) ≤ deg N( s )以及 deg N( s ) = n . 展开成部分分式和的形式， 将 X(s)展开成部分分式和的形式，即
n
Ai X(s)= ∑ i =1 s + si 式中： 的零点， 的极点， 式中： i 为 N(s)的零点，即 X(s) 的极点，且设为 s
①线性性质 若 Z[ x1(t )] = X 1( z ), Z[ x2(t )] = X 2( z ) , a1, a2为常数 则 Z[a1 x1(t )+ a2 x2(t )] = a1 X 1( z )+ a2 X 2( z ) ②平移定理 若 Z[ x(t )] = X( z )
Z[ x(t + kT )] = z k X( z )− z k − j x( j ) ∑ 则 j =0 Z[ x(t − kT )] = z − k X( z ) 若 k = 1时，有 Z[ x(t + T )] = z[ X( z )− x(0)] Z[ x(t − T )] = z −1 X( z )
若上述级数收敛，则称 E ( z ) 为采样信号的z变换。 为采样信号的z变换。 若上述级数收敛， 为了书写方便， 为了书写方便，通常写成 E ( z ) = Z [e(t )] ,但仍理 变换。 解为是对取 Z 变换。
（2）常用函数的 Z 变换和 Z 变换的性质 变换见表8 1）常用普通时间函数的 Z 变换见表8-1 表8-1 Z 变换表
* n=0
+∞
( n 式中 e nT ) = e t )t = nT ， (
第9章数字蜂窝移动通信系统介绍
④ 移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口(B);
⑤ 移动交换中心与原籍位置寄存器之间的接口(C)
⑥ 原籍位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口(D)
⑦ 移动交换中心之间的接口(E);
⑧ 移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口(F);
⑨ 访问位置寄存器之间的接口(G) 。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
每 个 载 频 有 8 个 时 隙 ， 因 此 GSM 系 统 总 共 有 124×8=992 个物理信道，有的书籍中简称GSM系统有1 000个物理信道。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
3. 调制方式 GSM的调制方式是高斯型最小移频键控(GMSK)方 式。矩形脉冲在调制器之前先通过一个高斯滤波器。这 一调制方案由于改善了频谱特性，从而能满足CCIR提出 的邻信道功率电平小于-60 dBW的要求。高斯滤波器的 归一化带宽 BT=0.3。基于200 kHz的载频间隔及 270.833 kb/s的信道传输速率，其频谱利用率为 1.35 b/s/Hz。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
数字蜂窝移动通信系统介绍
第 9 章 现代数字通信系统介绍
移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移 动通信业务量的需求却与日俱增 4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理 和控制必须有效 5. 移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动 环境中使用
(3) 访问用户位置寄存器。访问用户位置寄存器，简称 VLR。它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存 的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域， 则临时存储的该 移动用户的数据就会被消除。 因此， VLR可看作是一个动 态用户的数据库。
第9章 EDA技术及应用
9.1.1 EDA技术的涵义
• 狭义的EDA技术，就是指以大规模可编程逻辑器件为 设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表 达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软 件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件 ，自动完成用软件方式设计电子系统，主要包括从硬 件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合 及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目 标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最 终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术， 或称为IES/ASIC自动设计技术。
兰州财经大学电子工程系
• 2. 逻辑综合 • 逻辑综合就是将设计者在EDA平台上编辑输入的文
本、图形描述，根据给定的硬件结构组件和约束控 制条件进行编译、优化、转换和综合，最终获得门 级电路甚至更底层的电路描述网表文件。综合后的 网表文件具有硬件可实现性。 • 3. 适配 • 适配又称结构综合器，它的功能是将逻辑综合产生 的网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最 终的下载文件，如JEDEC、Jam格式的文件。
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9.2 大规模可编程逻辑器件
• 可编程逻辑器件(Programmable Logic Devices，简称 PLD)是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑 器件。
• PLD 经 历 了 从 PROM 、 PLA 、 PAL 、 GAL 到 FPGA 、 ispLSI等高密度PLD的发展过程。
原理图/HDL文本编辑
综合 逻辑综合器
FPGA/CPLD适配 结构综合器
FPGA/CPLD 编程下载
时序与功 能仿真
硬件测试
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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《verilog_数字系统设计课程》(第二版)思考题答案
绪论1.什么是信号处理电路？它通常由哪两大部分组成？信号处理电路是进行一些复杂的数字运算和数据处理，并且又有实时响应要求的电路。
它通常有高速数据通道接口和高速算法电路两大部分组成。
2.为什么要设计专用的信号处理电路？因为有的数字信号处理对时间的要求非常苛刻，以至于用高速的通用处理器也无法在规定的时间内完成必要的运算。
通用微处理器芯片是为一般目的而设计的，运算的步骤必须通过程序编译后生成的机器码指令加载到存储器中，然后在微处理器芯片控制下，按时钟的节拍，逐条取出指令分析指令和执行指令，直到程序的结束。
微处理器芯片中的内部总线和运算部件也是为通用目的而设计，即使是专为信号处理而设计的通用微处理器，因为它的通用性也不可能为某一特殊的算法来设计一系列的专用的运算电路而且其内部总线的宽度也不能随便的改变，只有通过改变程序，才能实现这个特殊的算法，因而其算法速度也受到限制所以要设计专用的信号处理电路。
3.什么是实时处理系统？实时处理系统是具有实时响应的处理系统。
4.为什么要用硬件描述语言来设计复杂的算法逻辑电路？因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借助于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。
5.能不能完全用C语言来代替硬件描述语言进行算法逻辑电路的设计？不能，因为基础算法的描述和验证通常用C语言来做。
如果要设计一个专用的电路来进行这种对速度有要求的实时数据处理，除了以上C语言外，还须编写硬件描述语言程序进行仿真以便从电路结构上保证算法能在规定的时间内完成，并能通过与前端和后端的设备接口正确无误地交换数据。
6.为什么在算法逻辑电路的设计中需要用C语言和硬件描述语言配合使用来提高设计效率？首先C语言很灵活，查错功能强，还可以通过PLI编写自己的系统任务，并直接与硬件仿真器结合使用。
C语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C程序的设计环境比Verilog HDL更完整，此外，C语言有可靠地编译环境，语法完备，缺陷缺少，应用于许多的领域。
《集散控制系统》
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《计算机控制技术》
9.2 集散控制系统的体系结构
• ③综合信息管理级
• 这一级由管理计算机、办公自动化系统、工厂自动化服务系统构 成，从而实现整个企业的综合信息管理。综合信息管理主要包括 生产管理和经营管理。
• 生产管理级可根据订货、库存和能源等情况来规划产品结构和生 产规模，并可根据市场情况重新规划和随机更改产品结构。此外， 还可对全厂状况进行观察、产品数量和质量进行监视，并能根据 与经营管理级互相传递数据、报表等。
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《计算机控制技术》
9.1 集散控制系统的发展过程与概念
DCS英文直译为“分散控制系统”。“集散控制系 统”是按中国人习惯理解而称谓的，集散控制系统的 主要特征是它的集中管理和分散控制。
它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中 的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式， 同时也为正在发展的先进过程控制系统提供了必要的 工具和手段。
DCS中MIS的功能
–DCS的综合信息管理级主要由MIS来实现生 产管理和经营管理。
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《计算机控制技术》
9.2 集散控制系统的体系结构
• ④通信网络系统 • DCS各级之间的信息传输主要依靠通信网络系统来支持，
根据各级的不同要求，通信网络又分成低速、中速、高速 通信网络。低速网络面向分散过程控制级；中级网络面向 集中操作控制级；高速网络面向高速通信网络管理级。
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《计算机控制技术》
9.2 集散控制系统的体系结构
例：TDC-3000网络系统
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《计算机控制技术》
9.2 集散控制系统的体系结构
数字系统
系统的方法得到了越来越广泛的应用。
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.4.2 数字系统的描述方法
算法状态机图（ASM图）
ASM图（Algorithmic State Machine Chart）是硬件算
法的符号表示方法，可以方便地表示数字系统的时序操
作。ASM图 是一种时钟驱动 的流程图。ASM图不仅可 以用来描述控制器的控制过程（即控制器的状态转换、 转换条件以及控制器的输出等），还指明了在被控制的 数据处理器中应该实现的操作。在这个意义上，ASM图
数字系统
1
.1 数字系统的基本概念
所谓数字系统，系具有存储、 传输、处理数字信息功能的
逻辑系统
数据处理单元 存储部件 输入 部件 输出 部件
逻辑子系统的集合物。
数字系统的设计，涉及机、光、
电、化学、经济学等学科各
类工程技术问题，但从本质
上看，其核心问题仍是逻辑 设计问题。
处理部件
控制单元
数字系统结构框图
长，人工设计数字系统十分困难，必须依靠EDA技术。用EDA技术
设计数字系统的实质是一种自顶向下的分层设计方法。在每一层上， 都有描述、划分、综合和验证 四种类型的工作。
描述是电路与系统设计的输入方法，它可以采用图形输入、硬件
描述语言输入或二者混合使用的方法输入；也可以采用波形图输入法。
整个设计过程只有该部分由设计者完成。 划分、综合和验证 则采用EDA软件平台自动完成，这样
注意：条件输出框不是控制器的一个状态。
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2. ASM 块
一个 ASM块表示一个时钟周期内的系统状态。每个 ASM 块必定包含一个状态框且只允许包含一个状态框，与此 状态框相连的若干个判断框和条件输出框也属于该 ASM 块.
DigitalFundamentals第9版课程设计
DigitalFundamentals 第9版课程设计介绍正在迅速发展的数字世界需要更多的数字电路设计师和技术专家。
DigitalFundamentals 是一本广受欢迎的数字电路设计教科书，它覆盖了数字设计的基础知识，包括数字系统的组成、数据表示、布尔代数、电路分析和综合。
本文将介绍 Digital Fundamentals 第9版教科书的一些核心内容，并提供一些课程设计的想法。
课程简介Digital Fundamentals 是一门被广泛采用的数字电路设计课程，教授本课程的学生应当已经掌握了基本的电学知识和布尔代数。
本课程侧重于数字系统的设计和分析，引导学生从最基本的逻辑门设计逐步地构建出复杂的数字系统。
本课程的重点内容包括：•数字系统的基本组成：包括逻辑门、触发器、计数器和移位寄存器等基本组件。
•数字系统的数据表示：涉及二进制、十进制、十六进制、BCD表示法以及各种数字表示法的转换。
•布尔代数：讲解和应用布尔代数和卡诺图，用来简化逻辑表达式。
•电路分析和综合：学生将学习对数字系统进行元件级分析和基于逻辑门级别的系统实现。
课程设计为了让学生更好地掌握和理解数字电路设计的概念和应用，可以设计以下实践项目：项目1 - 逻辑门的实现让学生根据 Digital Fundamentals 中提供的逻辑门的实际电路图，按照规定的元器件进行模拟。
进一步要求学生将4位二进制加法器的运作原理示意出来，加深学生对于逻辑门的理解。
项目2 - 数字时钟的设计要求学生按照 Digital Fundamentals 中提供的时钟逻辑图，课程作业就是要求学生进一步演化其功能，方便地控制LED数字的闪烁频率，输出时间的各个部分，并应能够从闹钟模式中轻易地切换至计时模式，以实现多种实用功能。
期待学生们通过实践理解数字时钟的实现方法和计时原理。
项目3 - 基于 Arduino 的数码管电子秤数字电路的应用往往需要连接到计算机设备或者微控制器。
自动控制原理
扰动 输入量 控制 量 控制对 象 输出 量
控制器
+
修正量 自适应控制器 实际 性能
它表示为：
f (t ) = 1(t )，或f (t ) = u (t )
单位阶跃函数的拉氏变换为：
图1-6 单位阶跃函数
1 X ( s ) = L[1(t )] = s
2．斜坡函数 这种函数的定义是：
⎧ 0，t < 0 xr (t ) = ⎨ ⎩ At，t > 0
该函数的拉氏变换是：
A X r ( s ) = L[ At ] = 2 s
教材主要内容介绍： 第一章----第六章 介绍以传递函数为基础的 线性系统的分析和设计方法，给出了经典控 制理论中的三种基本分析方法（时域法、根 轨迹法和频域法）以及线性系统的频率设计 方法。 第七章 介绍离散系统的分析与设计方法。 第九章 介绍线性系统的状态空间分析与综 合，给出了系统可控性与可观测性判据、李 雅普诺夫稳定性分析及反馈结构和状态观测 器的设计等问题。
快速性 （暂态特性－动态指标）快速性是暂态响应的时间长短。
一般来说，都希望系统的快速性要好。但是，系统的暂态特性 和稳态特性是相互矛盾的，要根据实际情况有所侧重。而且在 暂态响应过程中，不希望出现太大的超调。
准确性（稳态特性－静态指标）准确性是系统在稳态下被控量和
设定量之间的偏差程度。偏差越小，准确性越高，理想系统的 偏差为零。
扰动 给定值
图1－1
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思考题与习题
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实验9.1 步进电机的点动、光照、声音等控制
实验内容 1、应用电子电路来实现步进电机点动、光照、
声音、红外 等控制。 2、用数据选择器74HC151来实现点动、光照、
声音、红外等控制选择（要求用地址输入端 选择）。 3、使步进电机具备变速转动、自动报警等控制功 能。
八选一数据选择器
一个按钮实现控制：
第九章 数字系统的综合分析
数字电子技术基础
本章内容
9.1 数字系统的概念 9.2 数字系统的分析方法 9.3 数字系统的实例分析
9.1 数字系统的概念
图9-1 典型数字系统的原理框图
9.2 数字系统的分析方法
1. 了解系统的功能 2. 掌握系统中的各个基本单元电路的作用 3. 根据电路图画出系统方框图 4. 分析电路工作过程和系统性能
9.3 数字系统的实例分析
拨盘
CD4518 手册P95
9.3 数字系统的实例分析
9.3 数字系统的实例分析
9.3 数字系统的实பைடு நூலகம்分析
图9-5 2位十进制计数符合电路方框图
图9-6 电路的工作波形图
要提高阅读电路图能力，就要在掌握电 子技术的基础知识基础上，多找一些电路 图来读，多思考、多动手实践，多锻炼就 会取得事半功倍的效果。