Detail předmětu

Digitální obvody a mikroprocesory

FEKT-BPC-DOMAk. rok: 2022/2023

Číselné a kódové soustavy pro digitální obvody. Logické funkce a jejich realizace, minimalizace. Přehled digitálních obvodů v různých technologiích. Digitální paměti. Programovatelná logická pole. Úvod do mikroprocesorové techniky. Zobrazení informace v počítači. Struktura a činnost vybraného mikroprocesoru. Instrukční soubor mikroprocesoru ve vazbě na jeho technické vybavení, vývojové prostředky. Vnitřní a vnější paměti, vstupní a výstupní bloky, programovatelné periferní obvody, připojování V/V zařízení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Studenti jsou schopni navrhovat digitální obvody s integrovanými obvody a navrhovat a odlaďovat mikroprocesorové systémy, spojovat je s okolím a vytvářet pro tyto systémy softwarové vybavení.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednáška, numerické cvičení, laboratorní cvičení. Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet (max. 40 b) - aktivní účast na cvičeních + absolvování testu - 20 bodů + domácí práce 20 bodů (2x 10 bodů) 

Zkouška - 60 bodů - zápis na zkoušku bude standardní přes informační systém, včetně omezení maximálního počtu studentů.

Bonusové body 5b - 5 min. prezentace 


Osnovy výuky

Logické operace a základy logických algeber. Logická proměnná a logické funkce jedné, dvou a více nezávisle proměnných. Logické algebry. Obvody pro realizaci logických operací. Číselné soustavy s různými základy (zejména 2, 8, 16), převody čísel, aritmetické operace v těchto soustavách. Využití dvojkové soustavy, bit, byte, slovo. Kódování binárních čísel, kód přímý, inverzní, doplňkový. Zobecnění doplňkového kódu na čísla BCD. Základní pojmy, principy a rozdělení digitálních obvodů a systémů a kódy. Schematické značky digitálních obvodů, normalizace. Aplikační příklady a zásady pro použití.
Standardní obvody číslicových systémů. Analýza a syntéza kombinačních logických obvodů. Hazardní stavy v kombinačních obvodech. Sekvenční logické obvody, popis chování. Asynchronní a synchronní bistabilní klopné obvody. Monostabilní klopné obvody, časovače. Astabilní klopné obvody. Generátory pravoúhlých kmitů, pulsů a impulsů. Zásady pro připojování vstupů logických obvodů. Nestandardní provoz, vazba logických obvodů na mechanické kontakty. Zásady pro připojování výstupů logických obvodů. Buzení výkonových zátěží.
Paměťové obvody. Základní operace s pamětí, Paměti RAM, ROM, FLASH, DRAM, jejich parametry a použití.
Programovatelné logické obvody, základní typy programovatelných logických polí.

Učební cíle

Seznámit studenty se základními digitálními obvody, jejich logickými funkcemi, aplikacemi a návrhem digitálních obvodů a systémů, s principy mikroprocesorů a mikrokontrolerů, základy tvorby softwarového vybavení a návrhu mikroprocesorových systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Numerická a laboratorní cvičení. Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

TOCCI, R.J. a kol., Digital Systems 12th Edition, ISBN 978-0134220130, March 23, 2016 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AEI bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program AJEI-H bakalářský

    obor H-AEI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.