آشنایی مختصر با دوره مبانی دیجیتال (مدار منطقی)

 

درس مدار منطقی به عنوان پایه ای ترین درس در بین دروس مهندسی برق و کامپیوتر در دوره های کارشناسی پیوسته و کاردانی (کارشناسی ناپیوسته)شناخته شده است. برای شروع برنامه نویسی به هر زبانی و در هر محیطی یادگیری درس مدارت منطقی کمک شایانی به برنامه نویس خواهد کرد .همانطور که از نام درس مدارات منطقی نیز مشخص است در این درس مداراتی مورد بحث قرار خواهند گرفت که طبق یک منطق می توان آن ها را مورد تحلیل و بررسی قرار داد و در این درس رویداد های غیر خطی و غیر منطقی که تحلیل دشوارتری دارند اتفاق نخواهد افتاد. 

تحلیل بازار کار

 

شاید با رشد روز افزون در زمینه ی الکترونیک دیجیتال و تولد تراشه هایی نظیر AVR,ARM اینطور به نظر برسد که درس مدار منطقی روز به روز کمرنگ تر می شود و این درس دیگر کاربردی ندارد . درصورتی که پایه ی شکل گیری این تراشه ها دستاورد همان قطعات مدارات منطقی می باشد . برای شروع آشنایی با دوره های AVR  و ARM و فهم بیشتر این دوره ها یادگیری درس مدار منطقی یا دیجیتال الزامی است و کسانی که بدون هیچ زمینه ای از درس مدارات منطقی به دوره های AVR  و ARM ورود می کنند همیشه در یادگیری این دوره ها یک جای خالی را احساس خواهند کرد و در برنامه نویسی تراشه های میکروکنترلری با مشکل مواجه خواهند شد و یا زمان بیشتری برای حل مسائل برنامه نویسی صرف خواهند کرد .اگر کمی فراتر به بحث تراشه های قابل برنامه ریزی نگاه کنیم به تراشه های FPGA نیز خواهیم رسید که با روی کار آمدن این تراشه ها و سرعت پردازشی بالای این تراشه ها درس مدارت منطقی جانی دوباره گرفت و اکنون این تراشه ها کاربردهای نظامی فراوان در قسمت های مختلف مثل موشک سازی و پردازش تصویر و صوت پیدا نموده اند . در این تراشه ها شخص برنامه نویس عینا برای گیت های منطقی برنامه نویسی می کند و برای یادگیری برنامه نویسی به زبان های VHDL و Verilog نیازمند یادگیری کامل درس مدارات منطقی می باشد اما اگر کمی بخواهیم به زاویه ی صنعتی درس مدارت منطقی هم بنگریم کسی که چه به زبان Ladder  و چه به زبان FBD برای PLC برنامه نویسی می کند نیز نیاز به پایه ی درس مدارت منطقی داردچرا که برنامه نویسی PLC طبق یک منطق اتفاق می افتد و شبیه سازی کلیدی گیت ها و استفاده از تایمر ها و کانتر ها در PLC  نیازمند پایه ی منطقی قوی می باشد .

توانایی دانشجو پس از پایان دوره مبانی دیجیتال (مدار منطقی)

 

در انتهای دوره ی عملی مدار منطقی شخص تسلط کافی برای تحلیل و طراحی انواع مدارت منطقی به صورت ترکیبی و ترتیبی را پیدا خواهد نمودو با تمامی گیت ها و قطعات منطقی آشنایی کامل خواهد داشت و می تواند در پروژه های عملی از هر قطعه ی منطقی در جایگاه خود به نحو احسن استفاده کند ودر انتهای دوره ی به این توانایی دست پیدا خواهد کرد که انواع شمارنده ها را طراحی نموده و سپس روی برد پیاده سازی کند اما نکته ی قابل توجه این است که شخص امادگی کافی و لازم را برای ورود به دوره ی برنامه نویسی پیدا خواهد نمود و اجزا مختلف یک تراشه میکروکنترلری را به خوبی تحلیل خواهد کرد برای مثال قسمت تایمر ها و کانتر ها که جزو مباحث پیچیده ی معماری تراشه های میکروکنترلر به حساب می آید را به سهولت بررسی خواهد کرد. به عبارتی دیگر در اصل دوره ی منطقی نه فقط برای شروع برنامه نویسی و نرم افزار بلکه برای آشنایی هر چه بیشتر با سخت افزار یک میکرو پروسسور یا میکروکنترلر می باشد .

شیوه برگزاری کلاس

 

در اکثر دانشگاه های کشور این درس به این صورت ارائه می شود که درس منطقی به صورت پیشنیاز برای آزمایشگاه منطقی خواهد بود و در دو ترم جدا ارائه خواهد شد و در اغلب موارد اساتید درس و آزمایشگاه با هم متفاوت خواهند بود که این مورد یکی از معایب ارئه ی این درس خواهد بود اما در شرکت نیرا سیستم برای اولین بار نحوه ی آموزش درس مدارات منطقی به صورت ترکیب عملی و تئوری به صورت همزمان آموزش داده می شود و همانطور که در فیلم های زیر نیز مشاهده خواهید کرد حتی آموزش تئوری درس نیز به روشی کاملا عملی صورت گرفته تا این درس به روشی نوین در ذهن شخص شکل بگیرد . تعداد ساعت آموزش تئوری درس مدار منطقی 25 ساعت و قسمت عملی و انجام پروژه و شبیه سازی در نرم افزارProteus به مدت 15 ساعت خواهد بود که مجموع ساعات به مدت 40 ساعت برای فراگیری کامل درس مدار منطقی بسیار مناسب و کارآمد خواهد بود. فصل های اول و دوم مدار منطقی به دلیل پایه ای بودن و آشنایی ابتدایی با مدار منطقی قسمت عملی نخواهند داشت اما مابقی فصول به صورت ترکیبی(تئوری و عملی) ارائه خواهد شد.

سرفصل آموزشی دوره مبانی دیجیتال :

 

• مبناها و اعداد

♦ تبدیل مبناها

♦ آشنایی با مبنای باینری ، هگز، دسیمال،هگزادسیمال

♦ آشنایی با انواع کدهاو کد گذاری و کاربرد هر کد 

 

جبر بول و ساده سازی

♦ جبر بول و متغییر ها (لیترال ها)

♦ مینترم ها و ماکسترم ها و PI ها  و  EPI ها

♦ حالات بی اهمیت (Don’t care)

♦ تعریف جدول کارنو و ساده سازی با آن

♦ ساده سازی به روش کویین مک کلاسکی

 

مدارات ترکیبی  

♦ آشنایی با گیت های منطقیAND,OR,NOT,XOR,……   

♦ طراحی مدارات ترکیبی با استفاده از گیت ها

♦ آشنایی با قطعات ترکیبیMUX,DEC,ENC,DMUX,…   

♦ طراحی مدارات بااستفاده از قطعات ترکیبی

 

مدارات ترتیبی  

♦ آشنایی با فلیپ فلاپ ها RS,JK,T,D,

♦ طراحی انواع شمارنده سنکرون با فلیپ فلاپ ها

♦ تحلیل انواع شمارنده های سنکرون   

♦ اشاره کوچک به شمارنده ی آسنکرون(منسوخ شده)

 

بخشی از عناوین پروژه ها و تمرین های دوره مبانی دیجیتال :
 

• تست و آزمایش گیت های منطقی        AND, OR,NOT,NAND,NOR,XOR,XNOR,……

• طراحی و ساخت  مدارات ترکیبی,H.A , F.A , H.S , F.S , Majority Voter,…. 

• تست و آزمایش سون سگمنت  Seven Segment و طراحی و ساخت مبدل و تراشه ی مبدل BCD to Seven Segment

• تست و آزمایش فلیپ فلاپ های RS , JK , T , D

• طراحی و ساخت شمارنده های سنکرون صعودی، نزولی ، حلقوی ، جانسون ، زوج و فرد ....

• شبیه سازی انواع مدارات  منطقی با نرم افزار Proteus

• در صورت وجود زمان اضافه راه اندازی DotMatrix با استفاده از شمارنده های سنکرون

• شبیه سازی تمامی پروژه های دوره در نرم افزار Proteus

 

 

درس مبانی دیجیتال به عنوان یکی از دروس اجباری و اصلی مهندسی برق و کامپیوتر می باشد البته به صورت بسیار جزئی در دوره ی سوم هنرستان رشته ی الکترونیک به این درس اشاره ی کوچکی می شود . یادگیری درس مدار منطقی به افرادی که در دانشگاه این درس را به صورت کامل و جامع و با انجام پروژه های عملی این درس را فراگرفته اند توصیه نمی شود . اما علاقه مندان به برنامه نویسی که فارغ التحصیل و یا دانشجوی رشته های مهندسی و غیر مهندسی دیگر هستند و یا دانشجویان برق و کامپیوتر که در این درس احساس ضعف می کنند و این درس را به صورت انجام پروژه های عملی فرا نگرفته اند توصیه می شود تا برای ورود به دنیای برنامه نویسی دوره ی مدار منطقی را شرکت کنند.

 

در حال بروز رسانی

• یادگیری این دوره به پیش نیاز خاصی نیاز نداره ؟

خیر ؛ یادگیری مبانی دیجیتال یا مدار منطقی نیازمند پیش نیازی نیست و از دوره های پایه محسوب می شود .

 

• آیا این دوره هم به صورت عملی برگزار میشه یا صرفا تئوری است ؟

دوره مبانی دیجیتال کاربردی همانند سایر دوره های نیراسیستم به صورت عملی و همراه با انجام تمرین های مختلف بر روی سخت افزارهای مناسب تامین شده برگزار می شود و در کنار تدریس مباحث تئوری با انجام تمرین های متعدد در طول دوره کیفیت یادگیری دانشجویان به شکل قابل توجهی افزایش می یابد .

 

• یادگیری این مهارت تا چه میزان ضروری است ؟ 

مبانی دیجیتال برای تمامی افرادی که تمایل به فعالیت در حوزه الکترونیک دیجیتال را دارند بسیار ضروری و حائز اهمیت است . هم چنین برای قدم گذاشتن در دنیای میکروکنترلر و هم چنین کار با FPGA نمی توان بدون دانش مبانی دیجیتال به یادگیری این موارد پرداخت .

 

• آیا در انتهای دوره برای شرکت کنندگان گواهینامه صادر می شود؟

در صورتی که دانشجو در پایان دوره نمره ی لازم را کسب کند موفق به دریافت گواهینامه خواهید شد. حد نصاب نمره 70 از 100 بوده و از مجموع نمرات فعالیت های کلاسی، کوییز ها ، تمرینات و آزمون پایانی دانشجو محاسبه می شود.