Digital Circuits

General

• Code: ΠΛΥ03033
• Semester: 3rd
• Study Level: Undergraduate
• Course type: Special Background
• Teaching and exams language: Greek
• Teaching Methods (Hours/Week): Lectures (2) / Practice Exercises (1) / Laboratory Exercises (2)
• ECTS Units: 5
• Course homepage: https://elearning.cm.ihu.gr/course/view.php?id=511
• Instructors: Kalomoiros Ioannis (John), Patsiakos Avraam, Dimitriadis Evangelos
• Coordinator: Kalomoiros Ioannis (John)
• Class Schedule:
  • Wed 18:00 - 21:00: Θ (302) - Καλόμοιρος
  • Thu 08:00 - 10:00: Ε1 (Ε.ΚΥΚΛ) - Πατσιάκος
  • Thu 10:00 - 12:00: Ε2 (Ε.ΚΥΚΛ) - Πατσιάκος
  • Thu 16:00 - 18:00: Ε3 (Ε.ΚΥΚΛ) - Δημητριάδης
  • Thu 18:00 - 20:00: Ε4 (Ε.ΚΥΚΛ) - Δημητριάδης
  • Fri 08:00 - 10:00: Ε5 (Ε.ΚΥΚΛ) - Πατσιάκος
  • Fri 10:00 - 12:00: Ε5 (Ε.ΚΥΚΛ) - Πατσιάκος

Course Contents

In this course, the student is introduced to the integrated circuits. The basic circuits of combinational and sequential logic are presented. Digital design using hardware description languages is introduced. A brief description of each section is provided below.

• TTL and CMOS integrated circuits, integrated circuits of typical logic gates.
• Implementation of combinational logic using integrated circuits, decoders (74138/9), coders (74148), multiplexers (74151), adders (7483), magnitude comparators (7485).
• Fast adders: carry look ahead, carry select, carry save. Multipliers, dividers, simulation of combinational logic.
• Brief introduction to hardware description languages, combination circuit design using VHDL.
• Sequential logic, latches, synchronous sequential logic, Flip-Flop type D (7474), Flip-Flop type JK/T (74112), counters (74192/3), shift registers (74194), Memories (ROM, Static RAM, Dynamic RAM).
• Algorithmic State Machines and Finite State Machines, simulation of sequential logic, sequential circuit design using VHDL.
• Digital circuit synthesis tools.

Educational Goals

Το μάθημα αποτελεί φυσική συνέχεια του εισαγωγικού μαθήματος “Λογική Σχεδίαση” του 1ου εξαμήνου. Παρουσιάζονται οι βασικές οικογένειες των ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, και τα βασικά κυκλώματα της τυπικής λογικής, που υλοποιούν τις βασικές λειτουργίες της συνδυαστικής και ακολουθιακής λογικής. Γίνεται εισαγωγή στις μηχανές καταστάσεων και στη σχεδίαση κυκλωμάτων με γλώσσες περιγραφής υλικού. Γίνεται εισαγωγή στη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων με προσομοιωτή. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση:

• Να κατανοεί τις βασικές και πιο προχωρημένες λειτουργίες της συνδυαστικής λογικής, όπως λειτουργίες πολυπλεκτών, αποκωδικοποιητών, αριθμητικών κυκλωμάτων, συγκριτών.
• Να κατανοεί τις βασικές λειτουργίες των ακολουθιακών κυκλωμάτων, όπως στοιχείων μνήμης (μανδάλων και flip-flop), καταχωρητών, απαριθμητών, μνημών, μηχανών καταστάσεων.
• Να περιγράφει με απλό τρόπο τα παραπάνω κυκλώματα κάνοντας χρήση γλώσσας περιγραφής υλικού (HDL).
• Να υλοποιεί τις παραπάνω λειτουργίες στο ράστερ, κάνοντας χρήση κυκλωμάτων της τυπικής λογικής.
• Να χρησιμοποιεί τον προσομοιωτή Multisim για τη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων.

General Skills

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
• Αυτόνομη και Ομαδική εργασία.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.
• Σχεδιασμός και Διαχείριση Έργων.

Teaching Methods

• Θεωρητική διδασκαλία, με χρήση power point.
• Εργαστηριακές ασκήσεις και μετρήσεις στο ράστερ με χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της τυπικής λογικής.

Use of ICT means

• Χρήση προσομοιωτή για τη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων σε εικονικό εργαστήριο.
• Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος.

Teaching Organization

Students Evaluation

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται από την επίδοση του φοιτητή στη αξιολόγηση του θεωρητικού μέρους και σε αυτόν μπορεί να έχει
συμβολή και η επίδοση στο εργαστηριακό μέρος. Σημειώνεται ότι ο φοιτητής θα πρέπει να έχει παρακολουθήσει επιτυχώς το εργαστηριακό μέρος για να έχει δικαίωμα εξέτασης στο θεωρητικό μέρος.

1. Ο βαθμός του θεωρητικού μέρους διαμορφώνεται από γραπτή τελική εξέταση, που μπορεί να περιλαμβάνει:
   • Ανάπτυξη θεωρητικών θεμάτων.
   • Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν.
   • Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής.
   • Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.
2. Η εξέταση των ασκήσεων του εργαστηρίου περιλαμβάνει:
   • Την αξιολόγηση των γραπτών εργαστηριακών αναφορών.
   • Τελική εξέταση, όπου ο φοιτητής υλοποιεί κύκλωμα στο εργαστήριο ή στον προσομοιωτή και απαντά σε ερωτήσεις με σύντομη απάντηση.

Recommended Bibliography

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία μέσω Ευδόξου:

1. Κ. Παπαοδυσσεύς κλπ., Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων, Εκδόσεις Τζιόλα, 2017.
2. Μ. Morris Mano, M. Ciletti, Ψηφιακή Σχεδίαση, Εκδόσεις Παπασωτηρίου.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία για το Εργαστήριο:

1. Ι. Καλόμοιρου, Ν. Αρπατζάνη, Α. Μπαλουκτσή, Ασκήσεις Ψηφιακών Ηλεκτρονικών, Τ.Ε.Ι. Κεντρικής Μακεδονίας.