中职中专电子线路课件.pptx
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1、第第 12 章数字电路基础知识章数字电路基础知识本章学习目标本章学习目标12.1数字电路概述数字电路概述12.2二进制数二进制数12.3基本逻辑门电路基本逻辑门电路12.4组合逻辑门电路组合逻辑门电路12.5逻辑代数及其在逻辑电路中的应用逻辑代数及其在逻辑电路中的应用本章小结本章小结 本章学习目标本章学习目标1. 了解数字电路的特点,理解数字信号与模拟信号的区别。了解数字电路的特点,理解数字信号与模拟信号的区别。2掌握二进制数的表示方法以及二进制数的四则运算。掌握二进制数的表示方法以及二进制数的四则运算。3掌握基本逻辑门电路的逻辑功能、图形符号、真值表、掌握基本逻辑门电路的逻辑功能、图形符号、
2、真值表、逻辑函数表达式。逻辑函数表达式。4掌握简单组合逻辑门电路的逻辑功能、图形符号,了解掌握简单组合逻辑门电路的逻辑功能、图形符号,了解数字集成电路的特点及参数。数字集成电路的特点及参数。5. 理解逻辑代数的基本定律,掌握用逻辑代数化简组合逻理解逻辑代数的基本定律,掌握用逻辑代数化简组合逻辑电路的方法。辑电路的方法。12.1数字电路概述数字电路概述12.1.1数字电路及其特点数字电路及其特点12.1.2数字电路的发展和应用数字电路的发展和应用12.1.1数字电路及其特点数字电路及其特点电子线路中的电信号有两大类:电子线路中的电信号有两大类:模拟信号模拟信号和和数字信号数字信号。1概念概念模拟
3、信号:模拟信号:在数值上和时间上都是连续变化的信号。在数值上和时间上都是连续变化的信号。数字信号:数字信号:在数值上和时间上不连续变化的信号。在数值上和时间上不连续变化的信号。模拟电路:模拟电路:处理模拟信号的电路。处理模拟信号的电路。数字电路:数字电路:处理数字信号的电路。处理数字信号的电路。2数字电路特点数字电路特点(1)电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。)电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。(2)研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系,分)研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系,分析工具是逻辑代数,表达电路的功能主要用真值表、逻辑函析工具是逻辑代数,表达电路的功能主要用真值
4、表、逻辑函数表达式及波形图等数表达式及波形图等 。 12.1.2数字电路的发展和应用数字电路的发展和应用数字电路的发展数字电路的发展:与器件的改进密切相关,集成电路:与器件的改进密切相关,集成电路的出现,促进了数字电路的发展。的出现,促进了数字电路的发展。数字电路的应用数字电路的应用:范围广泛,国民经济许多部门中都:范围广泛,国民经济许多部门中都大量应用数字电路。大量应用数字电路。12.2二进制数二进制数二进制数的四则运算二进制数的四则运算 例例 13.1.1 ( (1001) )2 +( (11) )2 = ? 在时序电路中,采用两个数码的二进数作为电路计数基础。在时序电路中,采用两个数码的
5、二进数作为电路计数基础。二进制数二进制数:只有:只有 0 和和 1 两个数码,其进位规则是两个数码,其进位规则是“逢二进一逢二进一”。1加法运算加法运算1001 111100解解( (1001) )2 +( (11) )2 =( (1100) )2 2减法运算减法运算 例例 13.1.2 ( (11001) )2 - -( (110) )2 = ?解解( (11001) )2 - -( (110) )2 =( (10011) )2 11001 110 10011 3乘法运算乘法运算 1001 101 1001 0000 1001 1011014除法运算除法运算 例例 13.1.4 ( (101
6、11010) )2 ( (1101) )2 = ? 例例 13.1.3 ( (1001) )2 ( (101) )2 = ?解解( (1001) ) 2 (101) 2 =( (101101) )2解解( (10111010) )2 ( (1101) )2 =( (1110) )2 余余( (100) )2二进制二进制 十进制的互换规则十进制的互换规则1二进制化为十进制二进制化为十进制方法:为方法:为“乘权相加法乘权相加法”; 例例13.1.5 把二进制数把二进制数 11101 转换为十进制数。转换为十进制数。解:解:( (11101) )2 =( (1 24 + 1 23 + 1 22 +
7、0 21 + 1 20) )10= ( (16 + 8 + 4 + 0 + 1) )10 = ( (29) )102十进制化为二进制十进制化为二进制方法:为方法:为 “除除 2 取余倒记法取余倒记法” ; 例例 13.1.6 把十进制数把十进制数 37 转换为二进制数。转换为二进制数。解:解:( (37) )1010 =( (100101) )2动画十动画十二进制转换二进制转换 12 2 0 ( (100101) )2 1 12 37 12 18 0 二进制数码二进制数码2 9 1 应倒着顺序应倒着顺序2 4 0 由下向上记为由下向上记为12.3基本逻辑门电路基本逻辑门电路12.3.1关于逻辑
8、电路的几个规定关于逻辑电路的几个规定12.3.2与与门电路门电路12.3.3或或门电路门电路12.3.4非非门电路门电路各种逻辑门电路是组成数字电路的基本单元。各种逻辑门电路是组成数字电路的基本单元。基本的逻辑关系:基本的逻辑关系:与与逻辑、逻辑、或或逻辑和逻辑和非非逻辑。逻辑。12.3.1关于逻辑电路的几个规定关于逻辑电路的几个规定一、逻辑状态的表示方法一、逻辑状态的表示方法用数字符号用数字符号 0 和和 1 表示相互对立的逻辑状态,称为逻辑表示相互对立的逻辑状态,称为逻辑 0 和逻辑和逻辑 1。 常见的对立逻辑状态示例常见的对立逻辑状态示例一种状态一种状态高电位高电位有脉冲有脉冲闭合闭合真
9、真上上是是 1另一种状态另一种状态低电位低电位无脉冲无脉冲断开断开假假下下非非 0应用时,高电平应大于或应用时,高电平应大于或等于等于VSH;低电平应小于或等;低电平应小于或等于于 VSL。二、高、低电平规定二、高、低电平规定 用高电平、低电平来描述电位的高低。用高电平、低电平来描述电位的高低。 高低电平不是一个固定值,而是一个电平变化范围。高低电平不是一个固定值,而是一个电平变化范围。 单位用单位用“V”表示。表示。 在集成逻辑门电路中规定:在集成逻辑门电路中规定:标准高电平标准高电平 VSH 高电平的下限值;高电平的下限值;标准低电平标准低电平 VSL 低电平的上限值。低电平的上限值。三、
10、正、负逻辑规定三、正、负逻辑规定正逻辑正逻辑:用:用 1 表示高电平,用表示高电平,用 0 表示低电平的逻辑体表示低电平的逻辑体制。制。负逻辑负逻辑:用:用 1 表示低电平,用表示低电平,用 0 表示高电平的逻辑表示高电平的逻辑体制体制。12.3.2与与门电路门电路一、一、与与逻辑逻辑1与与逻辑关系逻辑关系当决定一件事情的几个条件全部具备当决定一件事情的几个条件全部具备后,这件事情才能发生,否则不发生。后,这件事情才能发生,否则不发生。2与与门电路门电路3逻辑符号逻辑符号A、B输入端输入端 ;Y输出端。输出端。二、工作原理二、工作原理1工作原理工作原理动画动画 与与门电路门电路2逻辑函数式逻辑
11、函数式Y = A B 或或Y = A B 或或Y = A B与与门真值表门真值表 3真值表真值表 真值表真值表表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表。辑对应关系的表。 输输 入入输输 出出 A BY001101010001 4逻辑功能:逻辑功能: “有有 0 出出 0,全,全 1 出出 1” 。说明:输入端不论是几个,逻辑关系相同。说明:输入端不论是几个,逻辑关系相同。例:例:Y = ABCD当决定一件事情的几个条件中当决定一件事情的几个条件中只要有一个条件得到满足,这件事只要有一个条件得到满足,这件事情就会发生。情就会发生。一、一、或或逻辑
12、逻辑1或或逻辑关系逻辑关系2或或门电路门电路3逻辑符号逻辑符号12.3.3或或门电路门电路动画动画或或门电路门电路二、工作原理二、工作原理2逻辑函数式逻辑函数式 Y = = A + B1工作原理工作原理VA = 0 V,VB = 0 V,V1 、V2 均截止,均截止,Y = -= -12 V;VA = 6 V,VB = 0 V,V1 导通,导通,V2 截止,截止,Y = = 6 V;VA = 0 V,VB = 6 V,V1 截止,截止,V2 导通,导通,Y = = 6 V;VA = 6 V,VB = 6 V,V1、V2 均导通,均导通,Y = = 6 V。3真值表真值表4逻辑功能:全逻辑功能:
13、全 0 出出0,有,有 1 出出 1。说明:输入端不论是几个,逻辑关系是相同的。说明:输入端不论是几个,逻辑关系是相同的。例:例:Y = = A + B + C + D或或门真值表门真值表011101010011BY输输 出出A输输 入入12.3.4非非门电路门电路3逻辑符号逻辑符号一、一、非非逻辑逻辑1非非逻辑关系逻辑关系事情和条件总是相反状态。事情和条件总是相反状态。2非非门电路门电路二、工作原理二、工作原理1工作原理工作原理VA = 6 V,V 导通,导通,Y = 0;VA = 0 V,V 截止,截止,Y = VG。2逻辑函数式为逻辑函数式为 AY = =动画动画非非门电路门电路3真值表
14、真值表非非门真值表门真值表10Y输输 出出01A输输 入入4逻辑功能:有逻辑功能:有 0 出出 1,有,有 1 出出 0。 12.4组合逻辑门电路组合逻辑门电路12.4.1几种常见的简单组合门电路几种常见的简单组合门电路12.4.2组合逻辑门电路功能特点和组合逻辑门电路功能特点和 数字集成电路简介数字集成电路简介实用中常把实用中常把与与门、门、或或门和门和非非门组合起来使用。门组合起来使用。12.4.1几种常见的简单组合门电路几种常见的简单组合门电路一、一、与与非非门门1电路组成电路组成在在与与门后面接一个门后面接一个非非门门2逻辑符号逻辑符号在在与与门输出端加上一个小圆圈。门输出端加上一个小
15、圆圈。3逻辑函数式逻辑函数式 BAY = =4真值表真值表与非与非门真值表门真值表 1110000101010011 AB B A BA 5逻辑功能逻辑功能全全 1 出出 0,有,有 0 出出 1。二、二、或或非门非门1电路组成电路组成在在或或门后面接一个门后面接一个非非门。门。2逻辑符号逻辑符号在在或或门输出端加一小圆圈。门输出端加一小圆圈。 3逻辑函数式逻辑函数式BAY = = 4真值表真值表 或非或非门真值表门真值表1000011101010011 A B B A BAY = = 5逻辑功能逻辑功能全全 0 出出 1,有,有 1 出出 0。三、三、与或非与或非门门1电路组成电路组成把两个
16、把两个( (或两个以上或两个以上) )与与门门的输出端接到一个的输出端接到一个或非或非门的各门的各个输入端。个输入端。2逻辑符号逻辑符号3逻辑函数式逻辑函数式CDABY = =4逻辑功能逻辑功能当输入端中任何一组全为当输入端中任何一组全为 1时,输出即为时,输出即为 0;只有各组输;只有各组输入都至少有一个为入都至少有一个为 0 时,输出才为时,输出才为 1。 5真值表真值表 与或非与或非门真值表门真值表 ABCDY0000000011111111 0000111100001111 0011001100110011 0101010101010101 1110111011100000 2逻辑符号
17、逻辑符号四、四、异或异或门门1电路组成电路组成3逻辑函数式逻辑函数式 BABAY = =通常写成通常写成 BAY = =4真值表真值表异或异或门真值表门真值表ABY001101010110 5逻辑功能逻辑功能 当两个输入端的状态相同当两个输入端的状态相同( (都为都为 0 或都为或都为 1 ) )时输出为时输出为 0;反之,当两个输入端状态不同反之,当两个输入端状态不同( (一个为一个为 0 ,另一个为,另一个为 1) )时,输出时,输出端为端为 1。6应用应用判断两个输入信号是否不同。判断两个输入信号是否不同。五、五、同或同或门门1电路组成电路组成在在异或异或门的基础上,最后加上门的基础上,
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