数字电路技术-课件-前言.ppt

1、骆丽电子工程系电子工程系骆丽、李哲英骆丽、李哲英数字电路技术数字电路技术 骆丽简介简介教材及主要参考书教材及主要参考书 1.电子技术及其应用基础电子技术及其应用基础，李哲英，李哲英 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 2.Digital Fundamentals（数字基础）（数字基础）科学出版社科学出版社 3.数字电子技术基础数字电子技术基础 阎阎 石石 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 4.电子技术基础电子技术基础 康华光康华光 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 骆丽简介简介参考书参考书数字逻辑与数字集成电路数字逻辑与数字集成电路，清华大学出版社，王尔乾，清华大学出版社，王尔

2、乾数字电路与系统数字电路与系统，清华大学出版社，刘宝琴，清华大学出版社，刘宝琴数字系统设计引论数字系统设计引论，高等教育出版社，沈嗣昌，高等教育出版社，沈嗣昌数字逻辑与电路数字逻辑与电路，高等教育出版社，王瑜银，高等教育出版社，王瑜银电子技术虚拟实验电子技术虚拟实验，机械工业出版社，吴培明，机械工业出版社，吴培明VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计硬件描述语言与数字逻辑电路设计，西安电子科，西安电子科技大学出版社，侯伯亨技大学出版社，侯伯亨骆丽简介简介考核方式考核方式平时成绩平时成绩 10%仿真研究论文仿真研究论文20%期末考试期末考试 70%骆丽简介简介教学安排教学安排理论理论48学时学时

3、 软件仿真及实验（课外）软件仿真及实验（课外）推荐软件：推荐软件：WorkBench(MultiSim)Maxplus II硬件实验（另外的课程）硬件实验（另外的课程）教学日历教学日历骆丽数字电路技术数字电路技术典型应用典型应用分析和设计工具分析和设计工具基本概念基本概念基本内容基本内容前言骆丽前言前言基本概念基本概念IC 器件器件:数字数字 IC模拟模拟 IC基本半导体器件：基本半导体器件：二极管二极管,三极管三极管,场效应管场效应管导体导体,半导体半导体,PN结结基本电路基本电路模型模型基本应用电路基本应用电路放大放大/滤波滤波/电源电源/信号源信号源基本逻辑电路基本逻辑电路静态静态,动态

4、动态 电路分析电路分析逻辑代数逻辑代数实验和测试实验和测试分析和设计方法分析和设计方法骆丽前言前言数字信号数字信号:1)离散,逻辑值 2)关心结果t Vt V 连续时间信号离散时间信号 基本概念基本概念模拟信号模拟信号:1)连续,模拟量 2)关心过程骆丽数字逻辑数字逻辑:1)一门科学与工程技术一门科学与工程技术 2)描述和学习逻辑关系描述和学习逻辑关系 3)采用数学方法采用数学方法逻辑值:0、1(二进制数字)逻辑运算:AND、OR、NOT描述方法:逻辑表达式、真值表、时序图、状态图、逻辑图前言前言数字逻辑系统数字逻辑系统:1)处理基本逻辑信号（逻辑变量）2)处理逻辑变量之间的逻辑关系基本概念基

5、本概念骆丽数字逻辑模型数字逻辑模型:描述实际的逻辑系统描述实际的逻辑系统 1)表示逻辑信号之间的逻辑关系表示逻辑信号之间的逻辑关系 2)反映数字逻辑系统的行为特性反映数字逻辑系统的行为特性前言前言特点特点:反映逻辑特性 各种表达式 各种模型基本概念基本概念骆丽数字电路数字电路:数字逻辑系统的电路实验 工作在开关状态工作在开关状态 处理数字信号处理数字信号 基于逻辑结构基于逻辑结构 实现逻辑运算实现逻辑运算+5VABR3R2R1R4YDT1T3T4T2前言前言数字电路模型数字电路模型:逻辑电路的功能和结构基本概念基本概念骆丽逻辑变量逻辑变量:1)表示逻辑事件 2)逻辑值:0、1前言前言逻辑信号逻

6、辑信号:1)逻辑变量在数字电路中的表示 2)逻辑值：逻辑电平用高、低电平代表逻辑值用高、低电平代表逻辑值 在高、低电平之间快速切换在高、低电平之间快速切换用门限值来判定数字信号用门限值来判定数字信号高电平低电平基本概念基本概念上升时间下降时间10%90%50%脉冲宽度上升沿下降沿骆丽数字系统数字系统:用数字方式实现的系统 基于数字电路；数字逻辑是分析和设计工具；只能处理数字信号；强调功能的完整性。前言前言例如:1)计算机系统（微处理器、存储器、控制器、时钟、总线接口）2)交通控制系统（时钟、显示控制）3)数字时钟系统（时钟、计数器、显示控制）数字逻辑系统数字逻辑系统 数字电路系统数字电路系统基

7、本概念基本概念骆丽前言前言数字信号、数字逻辑和数字电路数字信号、数字逻辑和数字电路:数字信号是处理对象 数字逻辑是数字电路的数学描述 数字电路是数字逻辑的物理实现数字电路数字电路数字逻辑数字逻辑数字信号数字信号物理实现数学描述处理对象基本概念基本概念骆丽基本逻辑门基本逻辑门组合逻辑组合逻辑时序逻辑时序逻辑存储电路存储电路脉冲电路脉冲电路基本逻辑基本逻辑数字逻辑系统数字逻辑系统逻辑函数处理方法逻辑函数处理方法基本原理基本原理基本门基本门,三态门三态门,OC门编码器编码器/译码器译码器,加法器加法器,数据选择器数据选择器,比较器比较器ROM、EPROM、RAM 触发器触发器,计数器计数器,寄存器寄

8、存器多谐振荡器多谐振荡器(稳态稳态,不稳态不稳态,Smith),Smith)逻辑代数理论逻辑代数理论分分析析前言前言逻辑功能电路逻辑功能电路基本逻辑电路块基本逻辑电路块基本内容基本内容骆丽本课程包含两种技术本课程包含两种技术:前言前言2.2.数字电路技术数字电路技术1.1.数字逻辑技术数字逻辑技术分析分析:分析现有数字逻辑系统的功能和性能设计设计:根据设计要求，建立数字系统模型分析分析:分析现有数字电路系统的功能和性能，包括电路系统的原理设计设计:根据模型，用数字电路系统实现设计目标基本内容基本内容骆丽基本概念基本概念:前言前言数制和编码数制和编码逻辑代数和逻辑函数逻辑代数和逻辑函数数字数字I

9、C器件和电气特性器件和电气特性组合逻辑和时序逻辑组合逻辑和时序逻辑数字电路系统集成数字电路系统集成A/D 转换转换 and D/A 转换转换电子设计自动化（电子设计自动化（EDA）数字信号与数字信号处理数字信号与数字信号处理基本内容基本内容骆丽基本电路基本电路:前言前言基本逻辑运算电路基本逻辑运算电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路A/D、D/A 转换电路转换电路FPGA 应用电路应用电路存储电路存储电路数字信号处理电路数字信号处理电路基本内容基本内容骆丽前言前言数字电路技术数字电路技术分离元件电路分离元件电路集成电路集成电路集成系统集成系统真空管真空管晶体管晶体管SSIMSI

10、LSIVLSI100 103104105骆丽前言前言传统设计方法传统设计方法现代设计方法现代设计方法系统设计软件技术系统设计软件技术从下至上设计从下至上设计硬件逻辑设计硬件逻辑设计建立硬件后再调试建立硬件后再调试设计周期长设计周期长很难设计很难设计从下至上从下至上/从上至下设计从上至下设计硬件硬件/软件设计软件设计建立硬件之前仿真建立硬件之前仿真设计周期短设计周期短容易设计容易设计数字电路技术数字电路技术骆丽前言前言典型应用典型应用移动通信系统移动通信系统声波声波模拟信号模拟信号数字信号数字信号重建的声波重建的声波模拟信号模拟信号数字信号数字信号M/EA/DD/AE/MDSP骆丽前言前言控制系

11、统控制系统 典型应用典型应用骆丽前言前言测试系统测试系统典型应用典型应用骆丽前言前言会议电视会议电视数字移动电话数字移动电话家庭信息中心家庭信息中心虚拟教育虚拟教育数码相机数码相机汽车汽车虚拟传感器虚拟传感器数据存储和处理数据存储和处理DSP典型应用典型应用骆丽前言前言南南北北东东西西28 秒秒4秒秒28秒秒4秒秒十字路口十字路口交通管理系统交通管理系统交通交通控制器控制器时钟东东西西南南北北典型应用典型应用骆丽药片计数及装瓶控制系统药片计数及装瓶控制系统 前言前言比较器比较器 计数器计数器1 1编码编码 转换转换 1 1显示显示 1 1编码编码寄存器寄存器 键盘键盘编码编码 转换转换 2 2

12、计数器计数器2 2显示显示 2 2阀阀传感器传感器 典型应用典型应用传送带控制传送带控制骆丽双向总线收发器双向总线收发器前言前言通道选择器通道选择器内部电路1总线缓冲器缓冲器1 1缓冲器缓冲器2 2缓冲器缓冲器3 3选择选择1 1选择选择2 2选择选择3 3内部电路2内部电路3典型应用典型应用骆丽前言前言键盘扫描电路键盘扫描电路 时钟时钟 1 1列选择控制列选择控制+5V 行选择行选择控制控制 时钟时钟 2 2键盘键盘编码编码电路电路计数器计数器 1 1典型应用典型应用计数器计数器 2 2骆丽前言前言密码报警电路密码报警电路同步同步 密码控制电路密码控制电路键盘键盘传感器电路传感器电路 灯灯

13、报警报警密码设置使能报警使能典型应用典型应用骆丽前言前言铁路公路交叉路口控制器铁路公路交叉路口控制器防护栏防护栏传感器传感器防护栏防护栏传感器传感器东东西西典型应用典型应用骆丽前言前言汽车尾灯控制器汽车尾灯控制器 左左123123右右 3）刹车刹车:所有尾灯同时点亮所有尾灯同时点亮。如果在转向时刹车，转向侧的灯顺序点亮，另一。如果在转向时刹车，转向侧的灯顺序点亮，另一侧灯同时点亮。侧灯同时点亮。1）右转右转:右转灯按右转灯按1,2,3顺序周期性点亮，左转灯灭顺序周期性点亮，左转灯灭.2）右转右转:左转灯按左转灯按1,2,3顺序周期性点亮，右转灯灭顺序周期性点亮，右转灯灭.典型应用典型应用骆丽前

14、言前言FIFO FIFO 存储器存储器 写允许写允许读允许读允许清除清除数据数据空空满满数据数据时钟时钟164 4 FIFO输出输出 输入输入数据数据 N N数据数据 N-1N-1数据数据 1 1典型应用典型应用骆丽前言前言字符发生器字符发生器 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 输出输出 行选择行选择输出输出 灯点阵灯点阵 行选择行选择典型应用典型应用骆丽前言前言分析和设计工具分析和设计工具现代数字电路的分析和设计工具现代数字电路的分析和设计工具 在计算机上运行的分析和设计软件在计算机上运行的分析和设计软件 称为仿真软件或工具称为仿真软件或工具仿真分析仿真分析 利

15、用计算机来研究数字电路，找出电路和系统的行为特利用计算机来研究数字电路，找出电路和系统的行为特性，修改设计。性，修改设计。骆丽前言前言使用一般使用一般IC仿真工具仿真工具使用可编程使用可编程IC仿真工具仿真工具使用使用ASIC仿真工具仿真工具WorkBenchOrCADMaxplus IIFundationCandenceMentor分析和设计工具分析和设计工具骆丽前言前言使用一般使用一般IC仿真工具仿真工具设计输入设计输入参数设置参数设置仿真设置仿真设置逻辑图逻辑图虚拟仪器虚拟仪器实际仪器实际仪器硬件布局硬件布局电路板制作电路板制作电路板调试电路板调试结构设计结构设计电路板制作电路板制作电路

16、调试电路调试分析和设计工具分析和设计工具骆丽前言前言使用可编程使用可编程IC仿真工具仿真工具电路板制作电路板制作设计输入设计输入仿真调试仿真调试电路下载和调试电路下载和调试结构设计结构设计分析和设计工具分析和设计工具骆丽前言前言使用使用ASIC仿真工具仿真工具设计输入设计输入仿真调试仿真调试芯片生产芯片生产芯片调试芯片调试结构设计结构设计分析和设计工具分析和设计工具骆丽前言前言小结小结阅读：阅读：P1P12作业作业:P13P15 练习题练习题 0-2,0-3 习习 题题 0-1,0-2,0-4,0-7,0-8,0-12 基本逻辑门基本逻辑门组合逻辑组合逻辑时序逻辑时序逻辑存储电路存储电路脉冲电路脉冲电路基本逻辑基本逻辑数字逻辑系统数字逻辑系统逻辑函数处理方法逻辑函数处理方法基本原理基本原理基本门基本门,三态门三态门,OC门编码器编码器/译码器译码器,加法器加法器,数据选择器数据选择器,比较器比较器ROM、EPROM、RAM 触发器触发器,计数器计数器,寄存器寄存器多谐振荡器多谐振荡器(稳态稳态,不稳态不稳态,Smith),Smith)逻辑代数理论逻辑代数理论分分析析逻辑功能电路逻辑功能电路基本逻辑电路块基本逻辑电路块