数字电子技术基础总结课件.ppt
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1、第一章第一章 数字电路基础数字电路基础基本要求基本要求1.正确理解以下基本概念:正逻辑、负逻辑、数制正确理解以下基本概念:正逻辑、负逻辑、数制与码制、二极管与三极管的开关作用和开关特性、逻与码制、二极管与三极管的开关作用和开关特性、逻辑变量、逻辑函数、辑变量、逻辑函数、“与、或、非与、或、非”基本逻辑关系。基本逻辑关系。2.熟练掌握三极管三种工作状态的特点及判别方法。熟练掌握三极管三种工作状态的特点及判别方法。3.熟练掌握逻辑函数的几种表示方法(真值表、表熟练掌握逻辑函数的几种表示方法(真值表、表达式、逻辑图),并会相互转换。达式、逻辑图),并会相互转换。(1)(54)D=(0101,0100
2、)8421 =(1011,0100)2421(2)(87.15)D=(1000,0111.0001,0101)8421 =(1110,1101.0001,1011)2421(3)(239.03)D=(0010,0011,1001.0000,0011)8421 =(0010,0011,1111.0000,0011)2421+VO6V+VO5VO+V-3VO0V+VO+V-3V123123123123123CCC(+12V)RbRV=50R(+5V)Rb=50CVCC=50CCRC(+15V)Rb1VRb2V(+12V)bCCR=50RCCC=50Rb2CRRV(+12V)b1(a)(b)(c)(
3、d)(e)1k53k3k30k1k20k1k15k51k2k15k51k基本要求基本要求1.正确理解以下基本概念:正确理解以下基本概念:推拉式输出、线与、高阻态。推拉式输出、线与、高阻态。2.熟练掌握各种门电路的逻辑功能。熟练掌握各种门电路的逻辑功能。3.熟悉各种门电路的结构、工作原理、主要参数熟悉各种门电路的结构、工作原理、主要参数及应用中注意的问题。及应用中注意的问题。+VLABCL+VLAB+V+VLBAADDT123T123123T123DDD123T123(a)RCCC21(b)4RCCRCRbR(c)bRCCRCCCRb1R112Rb2TT1212334(d)CDABL1 ABL
4、2 CABL3+V&RPCD&LCCBA1B&A=1VCCL2&L3CBA1+5VEN&EN&1R=1L1L2L3L4ABCD电路如图所示,试用表格方式列出各门电路的名称,输电路如图所示,试用表格方式列出各门电路的名称,输出逻辑表达式以及当出逻辑表达式以及当ABCD=1001时,各输出函数的值。时,各输出函数的值。基本要求基本要求1.正确理解以下基本概念:逻辑变量、逻辑函数、正确理解以下基本概念:逻辑变量、逻辑函数、“与、或、非与、或、非”基本逻辑关系、竞争冒险。基本逻辑关系、竞争冒险。2.熟练掌握逻辑函数的几种常用的表示方法:真值熟练掌握逻辑函数的几种常用的表示方法:真值表、逻辑表达式、逻辑
5、图、卡诺图。并能熟练的相表、逻辑表达式、逻辑图、卡诺图。并能熟练的相互转换。互转换。3.熟练掌握逻辑代数基本定律、基本运算规则,能熟练掌握逻辑代数基本定律、基本运算规则,能够熟练用其对逻辑函数进行代数化简及表达式转换。够熟练用其对逻辑函数进行代数化简及表达式转换。4.熟练掌握卡诺图化简法。熟练掌握卡诺图化简法。5.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。基本逻辑关系小结基本逻辑关系小结 逻辑逻辑 符号符号 表示式表示式与与&ABYABY1或或非非1YAY=ABY=A+B与非与非&ABY或非或非ABY1异或异或=1ABYY=A BAY ABY BAY组
6、合逻辑电路的分析步骤:组合逻辑电路的分析步骤:组合逻辑电路分析方法组合逻辑电路分析方法1、由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式;由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式;2、化简和变换逻辑表达式;化简和变换逻辑表达式;3、列出真值表;列出真值表;4、根据真值表或逻辑表达式,经分析最后确定其功能。根据真值表或逻辑表达式,经分析最后确定其功能。根据已知逻辑电路,经分析确定电路的的逻辑功能。根据已知逻辑电路,经分析确定电路的的逻辑功能。1 1、逻辑抽象(约定):根据实际逻辑问题的因果关系确、逻辑抽象(约定):根据实际逻辑问题的因果关系确定输入、输出变量,并定义逻辑状态的含义;定输入、输出变量,并定义逻辑状态的含
7、义;2、根据逻辑描述列出真值表;根据逻辑描述列出真值表;3、由真值表写出逻辑表达式由真值表写出逻辑表达式;5、画出逻辑图。画出逻辑图。4、根据器件的类型根据器件的类型,简化和变换逻辑表达式简化和变换逻辑表达式一、组合逻辑电路的设计步骤一、组合逻辑电路的设计步骤 根据实际逻辑问题,求出所要求逻辑功能的最简单逻辑电路。根据实际逻辑问题,求出所要求逻辑功能的最简单逻辑电路。组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计设计一个故障指示电路,具体要求为:设计一个故障指示电路,具体要求为:(1)两台电动机同时工作时,绿灯亮;)两台电动机同时工作时,绿灯亮;(2)一台电动机发生故障时,黄灯亮;)一台电动机发生故障时
8、,黄灯亮;(3)两台电动机同时发生故障时,红灯亮。)两台电动机同时发生故障时,红灯亮。解解 1.1.设定设定A A、B B分别表示两台分别表示两台电动机这两个逻辑变量,电动机这两个逻辑变量,F F绿、绿、F F黄、黄、F F红分别表示绿灯、红分别表示绿灯、黄灯、红灯;且用黄灯、红灯;且用0 0表示电表示电动机正常工作,动机正常工作,1 1表示电动表示电动机发生故障;机发生故障;1 1表示灯亮,表示灯亮,0 0表示灯灭。表示灯灭。2.2.建立真值表建立真值表 按设计要求可得真值表按设计要求可得真值表 ABF绿F黄F红001000101010010110013.根据真值表求得输出逻辑函数的表达式根
9、据真值表求得输出逻辑函数的表达式BAF绿绿BABABAF黄黄ABF红红4.化简上述逻辑函数表达式,并转换成适当的形式。由于上化简上述逻辑函数表达式,并转换成适当的形式。由于上述逻辑函数的表达式都是最简了,所以不用再化简。述逻辑函数的表达式都是最简了,所以不用再化简。5.根据逻辑函数根据逻辑函数表达式画出逻辑表达式画出逻辑电路图。电路图。基本要求基本要求1.熟练掌握译码器、编码器、数据选择器、数值比熟练掌握译码器、编码器、数据选择器、数值比较器的逻辑功能及常用中规模集成电路的应用。较器的逻辑功能及常用中规模集成电路的应用。2.熟练掌握半加器、全加器的逻辑功能,设计方法。熟练掌握半加器、全加器的逻
10、辑功能,设计方法。3.正确理解以下基本概念:正确理解以下基本概念:编码、译码、组合逻辑电路、时序逻辑电路。编码、译码、组合逻辑电路、时序逻辑电路。用译码器实现逻辑函数的步骤用译码器实现逻辑函数的步骤o 1.1.写出逻辑函数的最小项和的形式;写出逻辑函数的最小项和的形式;o 2.2.将逻辑函数的最小项和的表达式变换成与非将逻辑函数的最小项和的表达式变换成与非与非式;与非式;o 3.3.画出接线图。画出接线图。o 4.4.如果函数为如果函数为4 4变量函数,用变量函数,用3/83/8线译码器实现,线译码器实现,则需先用两片则需先用两片3/83/8线译码器扩展成线译码器扩展成4/164/16线译码器
11、,线译码器,在此基础上进行以上步骤。在此基础上进行以上步骤。例例1 1 试用译码器和门电路实现逻辑函数:试用译码器和门电路实现逻辑函数:ACBCABLABCCABCBABCAL7653mmmm解:解:将逻辑函数转换成最小项表达式,将逻辑函数转换成最小项表达式,再转换成与非再转换成与非与非形式。与非形式。=m3+m5+m6+m7=用一片用一片7413874138加一个与非门加一个与非门就可实现该逻辑函数。就可实现该逻辑函数。1G0A74138G2A2B12AGAY1YYY2YYY73Y4560ABC100L&利用利用8 8选选1 1数据选择器组成函数产生器的一般步骤数据选择器组成函数产生器的一般
12、步骤a a、将函数变换成最小项表达式、将函数变换成最小项表达式b b、使器件处于使能状态、使器件处于使能状态c c、地址、地址信号信号S2、S1、S0 作为函数的输入变量作为函数的输入变量d d、处理数据输入、处理数据输入D0D7信号电平。逻辑表达式中有信号电平。逻辑表达式中有mi,则相应则相应Di=1,其他的数据输入端均为,其他的数据输入端均为0。要实现的逻辑函数中的变量个数与数据选择器的地址输入端要实现的逻辑函数中的变量个数与数据选择器的地址输入端的个数相同,将变量与数据选择器的地址输入端一一对应即可。的个数相同,将变量与数据选择器的地址输入端一一对应即可。如果要实现的逻辑函数中的变量个数
13、与数据选择器的地址输如果要实现的逻辑函数中的变量个数与数据选择器的地址输入端的个数不同,不能用前述的简单办法。应分离出多余的变量,入端的个数不同,不能用前述的简单办法。应分离出多余的变量,把它们加到适当的数据输入端。把它们加到适当的数据输入端。例例2 2 试用试用8 8选选1 1数据选择器数据选择器74X15174X151实现单输出组合逻辑函数实现单输出组合逻辑函数o 解法一解法一:DCBACDBADBCADABCABCDDCBADABCCDBAABCDDBCADABCABCDACDBCABCDLACDBCABCDL11)()(),(53753755377mDmmDDmDmDDmDmDmDmD
14、mDmDCBAL其中:其中:S S2 2=A,S=A,S1 1=B,S=B,S0 0=C=CDD37766554433221100DmDmDmDmDmDmDmDmY 比较比较Y Y与与L L,当,当 D D5 5=D D7 7=1,=1,D D0 0=D D1 1=D D2 2=D D4 4=0=0时时Y=L11),(537mDmmDCBAL由译码器由译码器74138和和8选选1数据选择器数据选择器74151组成如图所示组成如图所示的逻辑电路。的逻辑电路。X2X1X0及及Z2Z1Z0为两个三位二进制数。试分析为两个三位二进制数。试分析电路的逻辑功能。电路的逻辑功能。Y01Y2Y3Y4Y5Y6Y
15、7Y0AAA12G1G2B7413810D0D1D2D3D4D5D6D774151G2AA1A2A0YX1X2X0Z1Z2Z0G 试用试用8选选1数据选择器数据选择器74151和门电路设和门电路设计一个四位二进制码奇偶校验器。要求计一个四位二进制码奇偶校验器。要求当输入的四位二进制码中有奇数个当输入的四位二进制码中有奇数个1时,时,输出为输出为1,否则为,否则为0。解解 设四位二进制码设四位二进制码ABCD为输入逻辑为输入逻辑变量,校验结果变量,校验结果L为输出逻辑变量。所对为输出逻辑变量。所对应的奇偶校验器的逻辑关系真值表。应的奇偶校验器的逻辑关系真值表。A B C DL0 0 0 00 0
16、 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1011010011001011041326D7YA0DA ALYDCDDDDBA01G5D741512D基本要求基本要求1.熟练掌握各类触发器的逻辑功能(功能表、特性方熟练掌握各类触发器的逻辑功能(功能表、特性方程、状态转换图、驱动表)。程、状态转换图、驱动表)。2.熟练掌握各种不同结构的触发器的触发特点,并能熟练掌握各种不同结构的触发器的触发特点,并能够熟练画出工作波形。够熟练画出工作波形。
17、3.熟悉触发器的主要参数。熟悉触发器的主要参数。4.熟悉各类触发器间的相互转换。熟悉各类触发器间的相互转换。5.了解各类触发器的结构和工作原理。了解各类触发器的结构和工作原理。1 写出图示各电路的状态方程。写出图示各电路的状态方程。2 触发器的状态转换图如图所示,写出该触发器的特性方触发器的状态转换图如图所示,写出该触发器的特性方程,如用程,如用JK触发器实现同样的功能,写出相应的逻辑关系表达触发器实现同样的功能,写出相应的逻辑关系表达式,并画出电路图。式,并画出电路图。第五章第五章 时序逻辑电路时序逻辑电路基本要求基本要求1.正确理解以下基本概念:组合逻辑电路、时序逻正确理解以下基本概念:组
18、合逻辑电路、时序逻辑电路、同步和异步、计数和分频。辑电路、同步和异步、计数和分频。2.熟练掌握二进制、十进制计数器的工作原理、逻熟练掌握二进制、十进制计数器的工作原理、逻辑功能;二进制计数器的设计方法。辑功能;二进制计数器的设计方法。3.了解时序逻辑电路的分析方法和设计方法。了解时序逻辑电路的分析方法和设计方法。时序逻辑电路时序逻辑电路分析分析的一般步骤的一般步骤:1.1.观察电路的结构,观察电路的结构,确定电路是同步时序逻辑电路还是确定电路是同步时序逻辑电路还是异步时序逻辑电路,是米里型电路还是莫尔型电路。异步时序逻辑电路,是米里型电路还是莫尔型电路。.确定电路的逻辑功能确定电路的逻辑功能.
19、3.列出状态转换表或画出状态图和波形图;列出状态转换表或画出状态图和波形图;2.根据给定的时序电路图根据给定的时序电路图,写出下列各逻辑方程式:写出下列各逻辑方程式:(1)(1)写出各触发器的时钟方程。写出各触发器的时钟方程。(2)(2)写出时序逻辑电路的输出方程。写出时序逻辑电路的输出方程。(3)(3)写出各触发器的驱动方程。写出各触发器的驱动方程。(4)(4)将各触发器的驱动方程代入其特性方程,求得各触发器的次态方将各触发器的驱动方程代入其特性方程,求得各触发器的次态方程程.由由给给定定的的逻逻辑辑功功能能建建立立原原始始状状态态图图和和原原始始状状态态表表 状状态态 化化简简 状状态态
20、分分配配 选选择择 触触发发器器类类型型 确确定定 激激励励方方程程组组 和和 输输出出方方程程组组 画画出出 逻逻辑辑图图并并检检查查自自启启动动能能力力 同步时序电路的设计过程同步时序电路的设计过程(1)根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表(2)状态化简状态化简-求出最简状态图求出最简状态图;合并等价状态,消去多余状态的过程称为状态化简合并等价状态,消去多余状态的过程称为状态化简等价状态等价状态:在相同的输入下有相同的输出,并转换到同在相同的输入下有相同的输出,并转换到同一个次态去的两个状态称为等价状态。一个次态去的两个状态称为等价状态。
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