„Logikai kapuk” modulfejlesztési forgatókönyv: digitális elektronika

Az elektronika általában, de különösen a digitális elektronika korunk technológiai fejlődésének egyik fő mozgatórugója. A számítógép végül is nem több,  mint egy összetett digitális rendszer.

Összetettsége ellenére digitális szempontból a számítógép mindössze két lehetséges jelből (0 és 1), valamint három típusú logikai kapuból, azaz logikai operátorból (AND, OR és NOT) áll. Ez a modul ezeknek a biteknek az alapelveire és a logikai operátorokra összpontosít.

Több más területhez hasonlóan a digitális elektronikában a fő feladat- az ebben az esetben digitális-rendszerek elemzése és tervezése.

Tanulói oldalról a digitális elektronika azért különlegesen új, mert információkra (bitekre) és algebrára (Boole) épül. Ezért mielőtt megtanulnánk a rendszerek elemzését és tervezését, előbb a digitális bináris információ ábrázolását (bináris kódok) és manipulálását (Boole-algebra) kell elsajátítanunk. Az alábbi ábra a digitális elektronika három központi elemét mutatja be: bináris kódok;  Boole-algebra és a digitális rendszerek elemzése és tervezése.  

 

Digitális rendszerek elemzése és tervezése

A digitális áramkörök négy csoportba sorolhatók: kombinációs vagy szekvenciális, valamint bit vagy szószintű áramkörök. Ebben a modulban kizárólag bit szintű kombinációs rendszerekkel (logikai kapukkal) dolgozunk majd, mivel koncepcionálisan ezek a legalapvetőbb típusúak, ráadásul módszertani szempontból is ezek a legalkalmasabbak. 

Mielőtt nekikezdenénk, nem árt felidéznünk, hogy az alapvető tervezési mechanizmus ciklikus: javasolt áramkör terve (hipotézis), javasolt áramkör elemzése (követelmények értékelése), valamint a javasolt terv újbóli kifejtése (az elemzés eredményeinek figyelembevételével).

 

Az elemzés és tervezés folyamata

A modul fejlesztése két részre osztható. Először is az információ bináris ábrázolásának rögzítése (bináris kódok) és matematikai manipulálása (Boole algebra), majd ezután következik a bitszintű kombinációs digitális rendszer elemzése és tervezése, azaz a digitális áramkörök logikai kapukon (bitszintű) alapuló elemzése és tervezése.

Ehhez két eszközt veszünk igénybe: Boole-Deusto és Weblab-Deusto.

A Boole-Deusto alkalmazás lehetővé teszi, hogy a tanulók és a tanárok a bitszintű digitális rendszereket lépésről lépésre elemezzék és megtervezzék, beleértve a digitális áramkörök rögzítését, kicsinyítését és rajzolását.

A WebLab-Deusto olyan távoli laboratórium, amely lehetővé teszi, hogy a tanulók valós digitális elektronikai kísérleteket végezzenek tényleges laboratóriumhoz való hozzáférés nélkül. A kísérletet az interneten keresztül érhetik el és irányíthatják bárhonnan és bármikor. Így a tanuló és a tanár valós digitális rendszereket elemezhet és tervezhet mindenféle gazdasági és szervezeti erőfeszítés nélkül, akár a tanteremben, akár otthon.