← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Expert · Werkboek · 23. Digitale logica
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
E23. Digitale logica — werkboek
EExpert · deel E4 · Elektrotechniek en elektronica

Werkboek · hoofdstuk 23Digitale logica

Van waarheidstabel tot stopdominant geheugen

Je begint bij functies en bits, combineert die met timing en eindigt bij een toetsbaar hardwarestopconcept.

4× oefenen4× toepassen4× uitdagen± 415 min0/12 gedaan
LElektriciteit en elektronicaPProgrammeren en computationeel denkenWWiskundig modelleren
Een fysieke stop blijft werken wanneer de centrale computer geen nieuwe instructies uitvoert.
Een fysieke stop blijft werken wanneer de centrale computer geen nieuwe instructies uitvoert.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
23.1

Poorten invullen

Oefenen6Rekenen25 min
Ingangen A=1,B=0.
  1. a
    Geef EN, OF, XOF, NEN en NOF en leg één resultaat uit.
23.2

De Morgan toetsen

Oefenen6Analyseren25 min
F=NIET(A OF B).
  1. a
    Maak de vier-rijentabel en schrijf een equivalent product.
23.3

Een opteller uitvoeren

Oefenen6Rekenen25 min
A=1,B=1,Cin=0.
  1. a
    Bereken S/Cout met poortformules en controleer rekenkundig.
23.4

Tellerfrequentie

Oefenen6Rekenen25 min
Een vierbit-teller verhoogt elke stijgende klokflank op2 kHz.
  1. a
    Geef bit0/bit3-frequentie en tijd tot volledige cyclus.
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
23.5

Karnaugh vereenvoudigen

Toepassen7Tekenen25 min
F=1 op mintermen ABC=001,011,101,111.
  1. a
    Maak een3-variabelen-Karnaughkaart in Gray-volgorde en vereenvoudig.
  2. b
    Toets alle rijen tegen de eindfunctie.
23.6

Een mux gebruiken

Toepassen7Analyseren25 min
Vier databits A/B/C/D worden met selectiebits S1S0 gekozen in die volgorde00/01/10/11.
  1. a
    Schrijf Y als som van producten en geef Y bij S1S0=10.
23.7

D versus klok

Toepassen7Analyseren25 min
Stijgende klokflanken op1,3,5,7 ms. D is0 tot2,4 ms,1 tot6,4 ms, daarna0; Q start0.
  1. a
    Teken Q en verklaar waarom de verandering op2,4 ms niet onmiddellijk zichtbaar wordt.
23.8

Een poortbesparing toetsen

Toepassen7Programmeren25 min
Vergelijk F1=A+AB en F2=A.
  1. a
    Schrijf een exhaustieve Python-test met product((0,1),repeat=2).
  2. b
    Welke informatie ontbreken zulke tests over de fysieke kring?
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
23.9

Een hazard analyseren

Uitdagen9Onderzoeken50 min
F=AB+¬AC met B=C=1; A wisselt. De directe en geïnverteerde paden hebben verschillende vertraging.
  1. a
    Leg uit hoe een0-puls ontstaat en wat de consensus-term BC doet.
  2. b
    Ontwerp een analyzerproef en leg uit welke conclusie niet volgt uit één foutloze proef.
Zo wordt dit beoordeeld
LogicaWaarheidstabel, toestandsgeheugen en stopprioriteit correct.
HardwaregrensSoftwareverzoek kan de veiligheidsvrijgave niet overbruggen.
VerificatieOpstart, draadbreuk, vastgehouden reset en onverwachte herstart expliciet getest.
23.10

De resetknop blijft ingedrukt

Uitdagen9Analyseren25 min
Het stopmodel gebruikt resetflank; een programmeur vervangt dat door resetniveau.
  1. a
    Geef een scenario dat onbedoelde herstart toelaat.
  2. b
    Schrijf een flankdetector en beschrijf de opstartvoorwaarde.
Zo wordt dit beoordeeld
LogicaWaarheidstabel, toestandsgeheugen en stopprioriteit correct.
HardwaregrensSoftwareverzoek kan de veiligheidsvrijgave niet overbruggen.
VerificatieOpstart, draadbreuk, vastgehouden reset en onverwachte herstart expliciet getest.
23.11

Habitat: softwarefaalproef

Uitdagen9Habitat80 min
Een gevaarlijke verwarmingstak moet stoppen wanneer de Pi hangt met aanvraag=1. Gebruik functionele vergrendeling, thermische grens en hardwarevrijgave.
  1. a
    Maak een toestandtabel en geef een reeks met stop, loslaten, ongeldige reset, geldige reset en nieuw verzoek.
  2. b
    Beschrijf fysieke scheiding en foutinjecties voor acceptatie.
  3. c
    Leg uit welke stationfuncties niet automatisch uitgeschakeld mogen worden door een algemene noodstop.
Zo wordt dit beoordeeld
LogicaWaarheidstabel, toestandsgeheugen en stopprioriteit correct.
HardwaregrensSoftwareverzoek kan de veiligheidsvrijgave niet overbruggen.
VerificatieOpstart, draadbreuk, vastgehouden reset en onverwachte herstart expliciet getest.
23.12

Processor uit bouwstenen

Uitdagen9Ontwerpen60 min
Ontwerp een onderwijsprocessor met4-bit-registers R0/R1, ALU voor optellen en EN,2-bit-functiecode en resultaatregister.
  1. a
    Teken datapad en besturing; beschrijf een klokvolgorde voor R0←R0+R1.
  2. b
    Benoem carryoverflow en de timinggrens.
Zo wordt dit beoordeeld
LogicaWaarheidstabel, toestandsgeheugen en stopprioriteit correct.
HardwaregrensSoftwareverzoek kan de veiligheidsvrijgave niet overbruggen.
VerificatieOpstart, draadbreuk, vastgehouden reset en onverwachte herstart expliciet getest.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet