理论课授课教案
图5-12 3位异步二进制加法计数器
②工作原理：
③计数器的状态转换表
图5-13 3位二进制加法计数器的时序图
状态转换图
图5-14 3位二进制加法计数器的状态转换图
结论
如果计数器从000状态开始计数，在第八个计数脉冲输入后，计数器又000状态，完成了一次计数循环。所以该计数器是八进制加法计数
8加法计数器。
异步二进制计数器的构成方法可以归纳为：
位异步二进制计数器由N个计数型（T′）触发器组成。
②若采用下降沿触发的触发器
加法计数器的进位信号从Q端引出
减法计数器的借位信号从Q端引出
若采用上升沿触发的触发器
加法计数器的进位信号从Q端引出
减法计数器的借位信号从Q端引出
位二进制计数器可以计2N个数，所以又可称为2N进制计数器。
数字电路课程设计题目选编 1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现 简介及要求：水箱水位自动控制器，电路采用CD4011 四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水 箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水； 而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止 抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不 会溢，非常的实用而且方便。 2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现 简介及要求：要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围 电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭 状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态， 当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开 启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭， 灯灭。 3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现 在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。 4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 设计一款利用红 外线进行布防的防盗 报警系统，利用多谐振 荡器作为红外线发射 器的驱动电路，驱动红 外发射管，向布防区内 发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的 红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形， 以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电
路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。 5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现 音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都 装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按 钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲， 然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃， 由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。 采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接 收机间采用了无线方式传输信息。 6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现 用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够 发出音色比较动听的“叮咚”声。 7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现 CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成 电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编 码，优先，锁存，数显和复位。 8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通 过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。 9、基于用CD4067、CD4013、 NE555跑马灯的设计与实 现
南通大学计算机科学与技术学院计算机数字逻辑设计 实验报告书 实验名组合逻辑电路数据选择器实验 班级_____计嵌151_______________ 姓名_____张耀_____________________ 指导教师顾晖 日期 2016-11-03
目录 实验一组合逻辑电路数据选择器实验 (1) 1.实验目的 (1) 2.实验用器件和仪表 (1) 3.实验内容 (1) 4.电路原理图 (1) 5.实验过程及数据记录 (2) 6.实验数据分析与小结 (9) 7.实验心得体会 (9)
实验三组合逻辑电路数据选择器实验 1 实验目的 1. 熟悉集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。 2. 学会用集成数据选择器进行逻辑设计。 2 实验用器件和仪表 1、8 选 1 数据选择器 74HC251 1 片 3 实验内容 1、基本组合逻辑电路的搭建与测量 2、数据选择器的使用 3、利用两个 74HC251 芯片（或 74HC151 芯片）和其他辅助元件，设计搭建 16 路选 1 的电路。 4 电路原理图 1、基本组合逻辑电路的搭建与测量 2、数据选择器的使用
3、利用两个 74HC251 芯片（或 74HC151 芯片）和其他辅助元件，设计搭建 16 路选 1 的 电路。 5 实验过程及数据记录 1、基本组合逻辑电路的搭建与测量 用 2 片 74LS00 组成图 3.1 所示逻辑电路。为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。
图 3.1 组合逻辑电路 （2）先按图 3.1 写出 Y1、Y2 的逻辑表达式并化简。 Y1==A·B ·A =A + A·B=A + B Y2=B·C ·B·A = A · B+ B ·C （3）图中 A、B、C 接逻辑开关，Y1，Y2 接发光管或逻辑终端电平显示。（4）改变 A、B、C 输入的状态，观测并填表写出 Y1，Y2 的输出状态。 表 3.1 组合电路记录
湖南工学院教案用纸 实验1基本门电路逻辑功能测试（验证性实验） 一、实验目的 1?熟悉基本门电路图形符号与功能； 2?掌握门电路的使用与功能测试方法； 3?熟悉实验室数字电路实验设备的结构、功能与使用。 二、实验设备与器材 双列直插集成电路插座，逻辑电平开关，LED发光显示器，74LS00, 74LS20 , 74LS86，导 线 三、实验电路与说明 门电路是最简单、最基本的数字集成电路，也是构成任何复杂组合电路和时序电路的基本单 元。常见基本集门电路包括与门、或门、与非门、非门、异或门、同或门等，它们相应的图形符号与逻辑功能参见教材P.176, Fig.6.1。根据器件工艺，基本门电路有TTL门电路和CMOS门电路之分。TTL门电路工作速度快，不易损坏，CMOS门电路输出幅度大，集成 度高，抗干扰能力强。 1.74LS00 —四2输入与非门功能与引脚： 2. 74LS20 —双4输入与非门功能与引脚： 3. 74LS86 —四2输入异或门功能与引脚： 四、实验内容与步骤 1.74LS00功能测试： ①74LS00插入IC插座；②输入接逻辑电平开关；③输出接LED显示器；④接电源；⑤拔
动开关进行测试，结果记入自拟表格。 湖南工学院教案用纸
2. 74LS20功能测试: 实验过程与74LS00功能测试类似。 3. 74LS86功能测试： 实验过程与74LS00功能测试类似。 4. 用74LS00构成半加器并测试其功能： ①根据半加器功能：S A B , C AB，用74LS00设计一个半加器电路； ②根据所设计电路进行实验接线； ③电路输入接逻辑电平开关，输出接LED显示器； ④通电源测试半加器功能，结果记入自拟表格。 5. 用74LS86和74LS00构成半加器并测试其功能： 实验过程与以上半加器功能测试类似。 五、实验报告要求 1. 内容必须包括实验名称、目的要求、实验电路及设计步骤、实验结果记录与分析、实验总结与体会等。2?在报告中回答以下思考题： ①如何判断逻辑门电路功能是否正常？ ②如何处理与非门的多余输入端？ 实验2组合逻辑电路的设计与调试（设计性综合实验） 一、实验目的 1?熟悉编码器、译码器、数据选择器等MSI的功能与使用； 2?进一步掌握组合电路的设计与测试方法； 3?学会用MSI实现简单逻辑函数。 二、实验设备与器材
数字电路教案 本课程理论课学时数为70，实验24学时。各章学时分配见下表：
第一章逻辑代数基础 【本周学时分配】 本周5学时。周二1~2节，周四3~5节。 【教学目的与基本要求】 1、掌握二进制数、二—十进制数（主要是8421 BCD码） 2、熟练掌握逻辑代数的若干基本公式和常用公式。 3、熟练掌握逻辑函数的几种表达形式。 【教学重点与教学难点】 本周教学重点： 1、绪论：重点讲述数字电路的基本特点、应用状况和课程主要内容。 2、逻辑代数的基本运算：重点讲述各种运算的运算规则、符号和表达式。 3、逻辑代数的基本公式和常用公式：重点讲述逻辑代数的基本公式与普通代数公式的区别，常用公式的应用背景。 4、逻辑函数的表示方法：重点讲述各种表示方法的特点和相互转换方法。 本周教学难点： 反演定理和对偶定理：注意两者之间的区别、应用背景和变换时应注意的问题。【教学内容与时间安排】 一、绪论（约0.5学时） 1、电子电路的分类。 2、数字电路的基本特点。 3、数字电路的基本应用。 4、本课程的主要内容； 5、本课程的学习方法和对学生的基本要求。 二、数制与码制（约1.5学时）（若前置课程已学，可作简单复习0.5学时） 1、几种不同进制（二、八、十、十六进制）。 2、几种不同进制相互转换。 3、码制（BCD码）。 三、逻辑代数 1、基本逻辑运算和复合逻辑运算：与、或、非运算是逻辑代数的基本运算；还可以形成其他复合运算，常用的是与非、或非、与或非、异或、同或运算。（约0.5学时） 2、常用公式（18个）（约0.5学时） 3、基本定理（代入定理、反演定理、对偶定理）（约0.5学时） 4、逻辑函数的概念及表示方法（约0.5学时） 5、逻辑函数各种表示方法间的转换：常用的转换包括：函数式←→真值表；函数式←→逻辑图（约1学时）
数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。
教学任务 本学期担任数字电路的教学任务，为学生学习单片机技术奠定良好的基础，锻炼学生的逻辑思维能力，培养学生学会自学，加强课堂管理，培养学生的学习能力。 内容构成： 1.数制与编码 2.逻辑门电路 3.组合逻辑电路 4.触发器 5.时序逻辑电路 重点难点。 重点：逻辑门电路以及逻辑运算的规律 组合逻辑电路的分析和设计方法。 触发器的功能和基本应用 难点：时序逻辑电路的分析和设计 触发器的功能以及应用 特点：本学科的理论学习还是比较简单，主要是在第一章数字电路基础中做好课前引导，让学生理解数字电路的特点，以便以后学习更为快速。 教学工作措施： 1.加强学生的上课听课秩序，严厉管理课堂秩序。、 2.对于概念性知识点，多举例，多比方，让学生能直观地理解并加强记忆。 3.在逻辑运算中，更应该与数学运算相结合，并予以区别。 4.组合逻辑电路的分析设计举例应切近生活，利用日常生活中的例子。分析编 码译码器时， 可以以编辑和翻译为例子。、 5.触发器的讲解。应该做到综合型强，总结性好。以免给学生学习带来学习的 盲目感。 总结 本学期任13级《数字电子技术》课程的教育教学任务，在此之前，学生已经学习了《电工基础》和《模拟电路》，对于电子专业的总体发展不是很陌生，但对于《数字电路》的发展还是比较感兴趣，基于以上原因，根据理论知识的深浅度，教学设计的指导思想是：根据学生的原有知识水平，引导学生通过学生探究小组课前调查活动，充分利用现代信息技术手段，把模拟信号、数字信号这种抽象的事物在课堂上可视化，降低学生接受难度。在教学过程中，借助电路图作为工具，并通过实际举例和分析设计简单的逻辑电路，给学生自主建构的台阶，这样在完成知识构建的同时，扩展学生的知识视野，了解现代数字技术。4个班级的总体情况还是比较良好。在这里对本期教育教学进行简单的总结; 1、教学情况
数字电子技术基础教案 太原工业学院 第1章逻辑代数基础
目的与要求： 熟练掌握基本逻辑运算和几种常用复合导出逻辑运算；熟练运用真值表、逻辑式、逻辑图来表示逻辑函数。 重点与难点： 重点：三种基本逻辑运算和几种导出逻辑运算；真值表、逻辑式、逻辑图之间的相互转换。难点：将真值表转换为逻辑式。 所谓数字电路，就是用0和1数字编码来表示和传输信息的系统，即信息数字化（时代）。 数字电路与传统的模拟电路比较，其突出的优点是：（如数字通 信系统）抗干扰能力强、保密性好、计算机自动控制、（数字测量 仪表）精度高、智能化、（集成电路）可靠性高、体积小等。 数字电子技术基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课。 1、1概述 一、模拟量（时间、温度、压力、速度、流量）：时间上和幅值上 连续变化的物理量； 模拟信号（正弦交流信号）：表示模拟量的信号。 数字量：时间上和幅值上都不连续变化的物理量（工厂中生产的产品个数）； 数字信号、数字电路。 数字电路中的数字信号 采用0、1两种数值（便于实现）（位bit 、拍） 0、1表示方法：电位型：电位高低（不归零型数字信号） 脉冲型：有无脉冲（归零型数字信号） 二、数制及其转换 由0、1数值引入二进制及其相关问题。 常用数制：举例：十进制、二进制（双）、七进制（星期）、 十二进制（打）等。 特点：基数：数制中所用数码的个数； 位权。 1． 十进制数 基数：10 位权：n 10 表达式：10)(N =（P2 式1-1）=i n m i i a 101 ?∑--= （1-1） 推广到任意进制R ： 基数：R 位权：n R
表达式：R N )(=（P2 式1-2）=i n m i i R a ?∑--=1 （1-2） 2． 二进制数 表达式：2)(N =（P3 式1-3）=i n m i i a 21 ?∑--= （1-3） 位权：以K 为单位；按二进制思维（如1000个苹果问题）； 例如：（1101.01）2= 0-16对应的二进制数 特点：信息密度低，引入八、十六进制。 3． 八进制、十六进制 八进制： 基数：8（0-7） 位权：n 8 表达式：8)(N == i n m i i a 81?∑--= （ 1-4） 十六进制： 基数：16（0-9，A ，B ，C ，D ，E ，F ） 位权：n 16 表达式：16)(N ==i n m i i a 161?∑--= 特点：和二进制有简单对应关系；信息密度高，便于书写。 4． 不同进制数的转换 ⑴ R →十：按位权展开，再按十进制运算规则运算。 例1-1、1-2、1-3（P4） ⑵ 十→R ：分两步 整数部分：除R 取余，注意结束及结果； 小数部分：乘R 取整，注意精度及结果； 结果合并： ⑶ R=2k 进制之间的转换 二?八：3位?1位， 二?十六：4位?1位， 八?十六：以二进制为过度， 5． 进制的另一种表示方法： B （inary ）----二； H(exadecimal)----十六； D(ecimal)----十； O----八 三、二—十进制代码（BCD 代码）
第八次实验报告 实验六 数据选择器 一、实验目的要求 1、 熟悉中规模集成电路数据选择器的工作原理与逻辑功能 2、 掌握数据选择器的应用 二、实验仪器、设备 直流稳压电源、电子电路调试器、T4153、CC4011 三、实验线路、原理框图 (一)数据选择器的基本原理 数据选择器是常用的组合逻辑部件之一，它有若干个输入端，若干个控制输入端及一个输出端。 数据选择器的地址变量一般的选择方式是： （1） 选用逻辑表达式各乘积项中出现次数最多的变量（包括原变量与反变量），以简 化数据输入端的附加电路。 （2） 选择一组具有一定物理意义的量。 （二）T4153的逻辑符号、逻辑功能及管脚排列图 （1）T4153是一个双4选1数据选择器，其逻辑符号如图1： 图1 （2） T4153的功能表如下表 其中D0、D1、D2、D3为4个数据输入端；Y 为输出端；S 是使能端，在S 是使能端，在 原SJ 符号
S =0时使能，在S =1时Y=0；A1、A0是器件中两个选择器公用的地址输入端。该器件的 逻辑表达式为： Y=S （1A 0A 0D +101D A A +201D A A +301A A A ） （3） T4153的管脚排列图如图2 图2 （三）利用T4153四选一数据选择器设计一个一位二进制全减器的实验原理和实验线路 （1）一位二进制全减器的逻辑功能表见下表： n D =n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C n C =n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C =n A n B 1-n C +n A n B +n A n B 1-n C （3）根据全减器的逻辑功能表设计出的实验线路图为图3： S 11D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y
8选1数据选择器74LS151 简介 74LS151是一种典型的集成电路数据选择器，为互补输出的8选1数据选择器，它有3个地址输入端CBA，可选择D0～D7 ８个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端Ｙ和反相输出端Ｗ。 74LS151引脚图 选择控制端（地址端）为C～A，按二进制译码，从8个输入数据D0～D7中，选择一个需要的数据送到输出端Y，G为使能端，低电平有效。 （1）使能端G＝1时，不论C～A状态如何，均无输出（Y＝0，W＝1），多路开关被禁止。 （2）使能端G＝0时，多路开关正常工作，根据地址码C、B、A的状态选择D0～D7中某一个通道的数据输送到输出端Y。 如：CBA＝000，则选择D0数据到输出端，即Y＝D0。 如：CBA＝001，则选择D1数据到输出端,即Y＝D1，其余类推。
74LS151功能表 数据选择器的应用 数据选择器除实现有选择的传送数据外，还有其他用途，下面介绍几种典型应用。 （1）逻辑函数产生器 从74LS151的逻辑图可以看出，当使能端G=0时，Y是C、B、A和输入数据D0～D7的与或函数。 式中mi是C、B、A构成的最小项。显然。当Di＝１时，其对应的最小项mi在与或表达式中出现，当Di＝0时，对应的最小项就不出现。利用这一点，不难实现组合逻辑函数。 已知逻辑函数，利用数据选择器构成函数产生器的过程是，将函数变换成最小项表达式，根据最小项表达式确定各数据输入端的二元常量。将数据选择器的地址信号C、 B、A作为函数的输入变量，数据输入D0～D7，作为控制信号，控制各最小项在输出 逻辑函数中是否出现，使能端Ｇ始终保持低电平，这样8选1数据选择器就成为一个3变量的函数产生器。
课时授课计划 - 1 课号：1 (共8学时理论6学时实验0学时习题2学时) 课题：第1章绪论 1.1 概述 1.2 数制和码制 目的与要求： 了解本门课程的基本内容； 了解数字电路的特点及应用、分类及学习方法； 掌握二、八、十、十六进制的表示方法及相互转换； 知道8421BCD码、余三码、格雷码的意义及表示方法。 重点与难点： 重点：数制与码制的表示方法； 难点：二、八、十六进制的转换。 教具： 课堂讨论： 离散信号； 二、十、八、十六进制的特点及表示方法； 码的作用； 8421BCD码的特点及应用。 现代教学方法与手段： 数字电路网络课程 PowerPoint 复习（提问）： 什么是模拟信号模拟电路； 什么是二进制代码。 授课班次： 课时分配：
提纲 第1章绪论 1.1 概述 1 . 1 . 1 数字信号和数字电路 1、数字信号与模似信号 2、模拟电路与数字电路 1 . 1 . 2 数字电路的分类 1、按电路类型分类 2、按集成度分类 3、按半导体的导电类型分类 1 . 1 . 3 数字电路的优点 1、易集成化 2、抗干扰能力强，可靠性高 3、便于长期存贮 4、通用性强，成本低，系列多 5、保密性好 1 .1 .4 脉冲波形的主要参数 1．脉冲幅度Um 2．脉冲上升时间 3．脉冲下降时间 4．脉冲宽度 5．脉冲周期 6．脉冲频率 7．占空比q 1.2 数制和码制 1 . 2 . 1 数制 一、十进制 二、二进制 三、八进制和十六进制 1 . 2 .2 不同数制间的转换 一、各种数制转换成十进制 二、十进制转换为二进制 三、二进制与八进制、十六进制间相互转换 1 . 2 . 3 二进制代码 一、二-十进制代码 8421码、5421码和余3码 二、可靠性代码 1．格雷码 2．奇偶校验码 作业：
实验四数据选择器 一、实验目的 1. 熟悉中规模集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。 2. 学习用集成数据选择器进行逻辑设计。 二、实验原理 数据选择器是常用的组合逻辑部件之一。它由组合逻辑电路对数字信号进行控制来完成较复杂的逻辑功能。它有若干个数据输入端D0、D1、…，若干个控制输入端A0、A1、…和一个输出端Y0。在控制输入端加上适当的信号，即可从多个输入数据源中将所需的数据信号选择出来，送到输出端。使用时也可以在控制输入端上加上一组二进制编码程序的信号，使电路按要求输出一串信号，所以它也是一种可编程序的逻辑部件。 中规模集成芯片74LS153为双四选一数据选择器，引脚排列如图7—1所示，其中D0，D1，D2，D3为四个数据输入端，Y为输出端，A1，A2为控制输入端(或称地址端)同时控制两个四选一数据选择器的工作，G为工作状态选择端(或称使能端)。74LS153的逻辑功能如表7—1所示，当1 =G G时电路不工作，此 1= 2 ) ( 时无论A1、A0处于什么状态，输出Y总为零，即禁止所有数据输出，当( =G G时，电路正常工作，被选择的数据送到输出端，如A1A0=01，则选1= ) 2 中数据D1输出。 图7—1 图7—2 表7—1
当G =0时，74LS153的逻辑表达式为 中规模集成芯片74LS151为八选一数据选择器，引脚排列如图7—2所示。其中D 0—D 7为数据输入端，)(Y Y 为输出端，A 2、A 1、A 0为地址端，74LS151的逻辑功能如表7—2所示。逻辑表达式为 数据选择器是一种通用性很强的中规模集成电路，除了能传递数据外，还可用它设计成数码比较器，变并行码为串行及组成函数发生器。本实验内容为用数据选择器设计函数发生器。 用数据选择器可以产生任意组合的逻辑函数，因而用数据选择器构成函数发生器方法简便，线路简单。对于任何给定的三输入变量逻辑函数均可用四选一数据选择器来实现，同时对于四输入变量逻辑函数可以用八选一数据选择器来实现。应当指出，数据选择器实现逻辑函数时，要求逻辑函数式变换成最小项表达式，因此，对函数化简是没有意义的。 表7—2 例：用八选一数据选择器实现逻辑函数 CA BC AB F +== D A A D A A D A A D A A Y 3 1 2 1 1 1 1 +++= D A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A Y 7 2 6 1 2 5 1 2 4 1 2 3 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 +++ ++++=
要注意规范 工作过的朋友肯定知道，公司里是很强调规范的，特别是对于大的设计（无论软件 还是硬件），不按照规范走几乎是不可实现的。逻辑设计也是这样：如果不按规范做的话，过一个月后调试时发现有错，回头再看自己写的代码，估计很多信号功能都忘了， 更不要说检错了；如果一个项目做了一半一个人走了，接班的估计得从头开始设计；如 果需要在原来的版本基础上增加新功能，很可能也得从头来过，很难做到设计的可重用性。 在逻辑方面，我觉得比较重要的规范有这些： 1.设计必须文档化。要将设计思路，详细实现等写入文档，然后经过严格评审通过 后才能进行下一步的工作。这样做乍看起来很花时间，但是从整个项目过程来看，绝对 要比一上来就写代码要节约时间，且这种做法可以使项目处于可控、可实现的状态。 2.代码规范。 a.设计要参数化。比如一开始的设计时钟周期是30ns，复位周期是5个时钟周期，我 们可以这么写： parameter CLK_PERIOD = 30; parameter RST_MUL_TIME = 5; parameter RST_TIME = RST_MUL_TIME * CLK_PERIOD; ... rst_n = 1'b0; # RST_TIME rst_n = 1'b1; ... # CLK_PERIOD/2 clk <= ~clk; 如果在另一个设计中的时钟是40ns，复位周期不变，我们只需对CLK_PERIOD进行重新例化就行了，从而使得代码更加易于重用。 b.信号命名要规范化。 1) 信号名一律小写，参数用大写。 2) 对于低电平有效的信号结尾要用_n标记，如rst_n。 3) 端口信号排列要统一，一个信号只占一行，最好按输入输出及从哪个模块来到哪 个模块去的关系排列，这样在后期仿真验证找错时后方便很多。如：
课程设计任务书 学生姓名： XXX 专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 多功能数字钟电路设计 初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。 要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。 2.秒、分为00-59六十进制计数器。 3.时为00-23二十四进制计数器。 4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 5.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。 时间安排： 第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
多功能数字钟电路设计 摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。数字钟适用于自动打铃、自动广播，也适用于节电、节水及自动控制多路电器设备。它是由数子钟电路、定时电路、放大执行电路、电源电路组成。为了简化电路结构，数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造成本低等优点。 从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。
皖西学院教案 学年第学期 课程名称数字电子技术 授课专业班级电气 授课教师张斌 职称副教授 教学单位机电学院 教研室
学期授课计划说明
单元教案
分教案
从集成度不同 数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。 、数字集成电路的特点 )电路简单,便于大规模集成,批量生产 )可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 )体积小,通用性好,成本低. )具可编程性,可实现硬件设计软件化 )高速度低功耗 )加密性好 、数字电路的分析、设计与测试 ()数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。 分析工具：逻辑代数。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。 () 数字电路的设计方法 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式:分为传统的设计方式和基于软件的设计方式。 模拟信号与数字信号 . 模拟信号 时间和数值均连续变化的电信号，如 正弦波、三角波等 、数字信号 在时间上和数值上均是离散、幅值只有和两种状态的信号。 数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同，分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同
教学内容纲要备注、模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信 号. →模数转换。 数字信号的描述方法 、二值数字逻辑和逻辑电平 二值数字逻辑：、数码表示数量时称二进制数，表示事物状态时称二值逻 辑。 表示方式：、在电路中用低、高电平表示、两种逻辑状态 、数字波形 数字波形是信号逻辑电平对时间的图形表示。 比特率每秒钟转输数据的位数 ()数字波形的两种类型:归零型和非归零型 ()周期性和非周期性 ()实际脉冲波形及主要参数 ()时序图表明各个数字信号时序关系的多重波形图。 课后作业
数字电路教案汇总
皖西学院教案2014 - 2015 学年第2学期 课程名称数字电子技术 授课专业班级电气1302-02 授课教师张斌 职称副教授 教学单位机电学院 教研室
学期授课计划说明 课程类别总学分 3.5 总学时56 本学期学时教学周次周学时学时分配 56 14 4 讲授实验上机考查其他56 教学目的要求 在元器件学习的基础上，掌握数字电路的基础和逻辑门电路的基础知识；重点掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法，尤其是中规模集成的分析和设计方法；掌握D/A和A/D转换以及脉冲波形的产生和整形电路；了解半导体存储器的基本概念和基本知识。 教学重点难点重点掌握逻辑门电路的基础知识，组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法，尤其是中规模集成的分析和设计方法。此部分内容也是该门课程的教学难点。 选用教材 电子技术基础（数字部分）康华光等（第五版），北京：高等教育出版社
主要参考资料1．清华大学电子学教研组，阎石主编，数字电子技术基础，第四版，北京，高等教育出版社，1998。 2．李士雄，丁康源主编，数字集成电子技术教程，北京：高等教育出版社，1993。 3．曹汉房，陈耀奎编著，数字技术教程，北京：电子工业出版社，1995。4．扬晖，张风言编著，大规模可编程逻辑器件与数字系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，1998。 备注 单元教案 知识单元 主题 数字逻辑基础学时 教学内容（摘要）1.1 数字电路与数字信号 1.2 数制 1.3 二进制数的算术运算 1.4 二进制代码 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算1.6 逻辑函数及其表示方法
电学实验报告模板 实验原理 数据选择器的功能类似一个单刀多掷开关,如图1所示。数据选择器在地址码的控制下，从多路数据输入中选择其中一个并将其送到一个公共的输出端。 图1 数据选择器示意图 1. 4选1数据选择器
图2 4选1数据选择器及其逻辑 图2所示为4选1数据选择器及其逻辑。该电路有4路输入数据和为地址输入。为使能控制端，当时，数据选择器正常工作；当时，数据选择器的输出被锁定在“0”，不能选择。 由图2（b）可以得到该数据选择器的逻辑函数式为 (1) 2. 用4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器 8选1数据选择器有8路数据输入，3位地址输入。如果用4选1数据选择器实现8选1，需要2片4选1数据选择器，如图所示。其中,是通过4选1数据选择器的使能控制端接入的。由图5并根据式（1），可以得到 显然实现了8选1的逻辑功能。
图5 用4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器实验仪器
实验内容及步骤 1. 测试和验证74HC153的逻辑功能 （1）集成电路芯片74HC153引脚图 74HC153是双4选1数据选择器，芯片内部包含两个独立的、完全相同的4选1数据选择器。图7-5所示为引脚图。每一个4选1数据选择器都设置了一个使能控制端。两个4选1数据选择器共享地址输入端。 图6 74HC151引脚图 （2）测试和验证74HC153的逻辑功能 按图7连接电路。实验数据记录在表7-1。验证74HC153的逻辑功能。
图7 测试74HC151的逻辑功能实验电路 表1 （3）用一片74HC153扩展成8选1数据选择器
图8 74HC153扩展成8选1数据选择器实验电路按图8连接电路。实验数据记录在表2。验证电路的逻辑功能。 表2
实验数据选择器及其应用 一、实验目的 1.了解74LS151（T3151）八选一数据选择器的逻辑功能。 2.学习应用74LS151进行简单逻辑设计。 3.了解74LS151的不同用途。 二、实验设备和器件 1．+5V直流电源2．逻辑电平开关 3．逻辑电平显示器4．74LS151（或CC4512） 74LS153（或CC4539） 三、实验原理 数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成，也有用传输门开关和门电路混合而成的。八选一数据选择器74LS151选择控制端（地址端）为A2～A0，按二进制译码，从8个输入数据D0~D7中，选择一个需要的数据送到输出端Q，为使能端，低电平有效。 四、实验内容与步骤 1、数据选择器逻辑功能测试 1.1电路图
输入输出 A B C D1Q1Q2 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 2、三输入多数表决器 2.1 设计过程 由多数表决器的特性，当有两个及以上的1时，数据选择器输出应该为高电平，二极管发光，由此可以设计逻辑电路图。 2.2电路图 2.3实验结果 输入输出 A B C Q 0000 0010 0100 0111 1000 1011 1101 1111
根据仿真结果测试，逻辑电路图正常，能实现上述功能 3、逻辑函数测试 3.1 电路图 3.2 实验结果 1. F=AB+AC； 2. F=ABC+ABC+BC 仿真之后的结果如下： 输入输出 A B C F1 0001 0011 0100 0110 1000 1011 1100 1111 输入输出 A B C F2 0001 0010 0100 0110 1001 1011 1101 1110逻辑函数1、2的测试结果与预计结果相同
第一讲第1、2课时 第一节数字电路特点 教学目的：1、让学生对该科产生浓厚的兴趣 2、培养学生的学习个性，建立起学生的发展方向 3、指导好该科目的学习重点与学习方法 教学重点：如何去学习数字电路及二极管的开关特性 教学难点：让学生产生学习兴趣 教学方法：讲授法，讨论法 教学时间：2课时 教学过程： 要教好这门课程，就必需要让学生产生浓厚的学习兴趣，要达到这一目的光说说是不行的，要让学生知道在生活中的应用，相信数字电路学起来简单，并提供一些切实可行的学习方法，适当提出一些合理化要求。并就该课程的教法说与同学听，听取学生的意见，争取能用学生喜欢的方式去教育学生，为了学生的一切出发，达到教好这门课程的目的，让学生学有所获。（学生需求分析调查，以调整教学定位） 一、基础分析： 通过一年的学习，大家已经到了二年级了，有了一定的专业基础，例如电工基础，数学基础，电子基础，识图基础，具备了一定的自我分析能力，能够做好一些简单的制作。通过电子技术基础的一学期的学期，有部分同学建立起了学习兴趣，达到了一定的水平，但也有一部分同学还没有较好的入门。（引入学生情况分析） 二、学科分析： 该学科他可以独成一体，学习起来与以前的专业知识联系不大，与数学关系不密切。应用相当广泛。在我们生活的方方面面都有应用，20世纪90年代开始，整个社会进入数字化、信息化、知识化时代，数字技术与国民经济和社会生活的关系日益密切。计算机、计算机网络、通信、电视及音像传媒、自动控制、医疗、测量等无一不纳入数字技术并获得较大技术进步。例：Internet 、程控电话、移动通信、可视电话、会议电视、数字电视、数字相机、VCD 、DVD、交通灯、广告牌等等。要求有一定的想象力，要有严谨的思维习惯。要求同学们要建立起信心，做好准备来学好该科目。
毕业设计（论文）《数字电路学习机的设计与实现》 专业（系）电气工程系 班级 学生姓名 指导老师 完成日期
目录 第1章任务与要求 (2) 1.1课题概述 (2) 1.2设计容与要求 (2) 1.3参数要求 (2) 第2章引言 (3) 2.1研究背景 (3) 2.2论文研究目标和意义 (3) 第3章方案论证与设计 (4) 3.1 总体设计分析 (4) 3.2 方案的选择与设计 (4) 3.2.1 电源电路 (4) 3.2.2 逻辑电平开关电路 (4) 3.2.3 逻辑电平显示电路 (5) 3.2.4 数码管显示电路 (5) 3.2.5 555检测电路 (5) 3.2.6 时钟与分频电路 (5) 3.2.7集成数字IC电路 (5) 第4章硬件电路设计 (6) 4.1 原理分析 (6) 4.1.1 电源电路 (6) 4.1.2 555检测电路 (7) 4.1.3 逻辑电平开关电路 (9) 4.1.4 逻辑电平显示电路 (9) 4.1.5 数码管显示电路 (12) 4.1.6 时钟与分频电路 (17) 第5章电路调试 (19) 5.1调试的设备 (19) 5.2调试步骤 (19) 5.2.1 电源模块调试 (19) 5.2.2 逻辑开关与显示电路模块调试 (19) 5.2.3 数码管显示调试 (19) 5.2.4 555检测电路调试 (20) 5.2.5 时钟与分频电路调试 (20) 5.2.6集成数字IC电路 (20) 第6章使用说明 (21) 6.1 使用方法 (21) 6.2 注意事项 (21) 6.3 故障分析 (21) 6.3.1 电源模块 (21) 6.3.2 逻辑开关与显示模块 (21)
《数字电路》教案 序言 1.课程性质 《数字电子技术基础》课程是电气信息类专业具入门性质的重要的专业基础课。 2.课程目标 获得适应信息时代的数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养分析和解决实际问题的能力，为以后深入学习数字电子技术及其相关学科和专业打好以下两方面的基础: 1、正确分析、设计数字电路，特别是集成电路的基础； 2、为进一步学习设计专用集成电路(ASIC)的基础。 3. 课程研究内容 数字信号传输、变换、产生等。内容涉及相关器件、功能电路及系统。 硬件处理数字信号的电子电路及其逻辑功能 数字电路的分析方法 数字电路的设计方法 各种典型器件在电子系统中的应用
软件系统分析、设计的软件工具——ABEL、VHDL、VerlogHDL、EDA工具软件QuartusII等 4.课程特点与学习方法 (1)课程特点 a、发展快 b、应用广 c、工程实践性强 摩尔定律:集成度按10倍/6年的速度发展。 (2)学习方法 打好基础、关注发展、主动更新、注重实践 a、掌握基本概念、基本电路和基本分析、设计方法 b、能独立的应用所学的知识去分析和解决数字电路的实际问题的能力。 5.主要教材及参考书 阎石主编《数字电子技术基础．》第四版高等教育出版社 蔡惟铮主编《基础电子技术》《集成电子技术》高等教育出版社郑家龙、王小海主编《集成电子技术基础教程》高等教育出版社电子工程手册编委会等编．中外集成电路简明速查手册-TTL、CMOS．电子工业出版社 王金明,杨吉斌编．《数字系统设计与VerliogHDL 》电子工业出
版社 罗杰、谭力编．《数字ASIC设计》讲义 第一章数字逻辑基础 1.1 数字电路与数字信号 1.1.1数字技术的发展及其应用 60~70代- IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。10万个晶体管/片。 80年代后- ULSI ，1 0 亿个晶体管/片、ASIC 制作技术成熟 90年代后- 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。 目前-- 芯片内部的布线细微到亚微米(0.13~0.09 m)量级，微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz） 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构电路发展特点: 以电子器件的发展为基础 电子管时代 晶体管时代
第 2 章逻辑门电路 2.2基本逻辑门电路 在数字系统中，大量地运用着执行基本逻辑操作的电路，这些电路称为基本逻辑电路或门电路。早期的门电路主要由继电器的触点构成，后来采用二极管、 三极管，目前则广泛应用集成电路。 2.2.1三种基本门电路 1.二极管与门电路 实现“与”逻辑关系的电路叫做与门电路。由二极管组成的与门电路如图 2.5 （ a）所示，图 2.5 所示（ b）为其逻辑符号。图中A、 B 为信号的输入端， Y 为信号的输出端。 图2.5 二极管与门 对二极管组成的与门电路分析如下。 （1） A、B 都是低电平 uY≈ 0V （2） A 是低电平， B 是高电平 uY≈0V （3） A 是高电平， B 是低电平 uY≈0V （4） A、B 都是高电平 uY≈ 5V 从上述分析可知，该电路实现的是与逻辑关系，即“输入有低，输出为低； 输入全高，输出为高”，所以，它是一种与门。 2.二极管或门电路 实现或逻辑关系的电路叫做或门电路。由二极管组成的或门电路如图 2.6所示，其功能分析如下。
图2.6 二极管或门 （1） A、B 都是低电平 uY=0V （2） A 是低电平， B 是高电平 uY≈5V （3） A 是高电平， B 是低电平 uY≈5V （4） A、B 都是高电平 uY≈ 5V 通过上述分析，该电路实现的是或逻辑关系，即“输入有高，输出为高；输 入全低，输出为低”，所以，它是一种或门。 3.三极管非门 实现非逻辑关系的电路叫做非门电路。因为它的输入与输出之间是反相关 系，故又称为反相器，其电路如图 2.7 所示。 图 2.7三极管反相器 2.2.2DTL与非门 采用二极管门电路和三极管反相器，可组成与非门和或非门扩大逻辑功能， 这种电路应用非常广泛。 DTL 与非门电路是由二极管与门和三极管反相器串联而成的，其电路图及逻辑符号分别如图 2.8 （a）和图 2.8 （b）所示。