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数字逻辑设计总复习ppt

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数字逻辑电路设计-(王毓银)讲义.PPT第一章

数字逻辑电路设计-(王毓银)讲义.PPT第一章
( N )2 an1an2 a1a0 .a1a2 am
an1 2n1 an2 2n2 a1 21 a0 20
a1 21 a2 22 am 2m
n1
ai
1.1.2 数制及其转换
小数部分的转换步骤如下： 将小数部分逐次乘以R，取乘 积的整数部分作为R进制的各有关数位，乘积的小数部分 继续乘以R，直至最后乘积为0或达到一定的精度为止。
例4：求（0.3125）10 =（
）2
解： 0.3125 × 2 = 0.625 ……整数为0 b-1
0.625 × 2 = 1.25 ……整数为1 b-2
3基数r为2k各进制之间的互相转换由于3位二进制数构成1位八进制数4位二进制数构成1位十六进制数以二进制数为桥梁即可方便地完成基数r为2k各进制之间的互相转换
西安邮电学院“校级优秀课程”
数字电路与逻辑设计
第一章 绪 论
第一章 绪 论
目的与要求：
1、正确理解一些有关数字电路的基本概念； 2、常用数制数的表示以及它们之间的转换； 3、掌握数字系统中常用的几种BCD码。
1.1.2 数制及其转换
例6：将十进制小数（0.39）10 转换成八进制数， 要求精度达到0.1% 。
解：要求精度达到0.1% ，因为1/83 < 1/1000 < 1/84， 所以需要精确到八进制小数4位。 0.39 × 8 = 3.12 ……整数为3 b-1=3 0.12 × 8 = 0.96 ……整数为0 b-2=0 0.96 × 8 = 7.68 ……整数为7 b-3=7 0.68 × 8 = 5.44 ……整数为5 b-4=5 所以（0.39）10 =（0.3075）8

《数字逻辑基础》课件

《数字逻辑基础》课件
公式化简法
使用逻辑代数公式对逻辑函数进行化简，通过消去多余的项和简化 表达式来得到最简结果。
卡诺图化简法
使用卡诺图对逻辑函数进行化简，通过填1、圈1、划圈和填0的方 法来得到最简结果。
03
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析
组合逻辑电路的输入和输出
分析组合逻辑电路的输入和输出信号，了解它们之间的关系。
交通信号灯控制系统的设计与实现
交通信号灯简介
交通信号灯是一种用于控制交通流量的电子设备，通常设置在路口或 交叉口处。
设计原理
交通信号灯控制系统的设计基于数字逻辑电路和计算机技术，通过检 测交通流量和车流方向来实现信号灯的自动控制。
实现步骤
首先确定系统架构和功能需求，然后选择合适的元件和芯片，接着进 行电路设计和搭建，最后进行测试和调整。
真值表
通过列出输入和输出信号的所有可能组合，构建组合逻辑电路的真值表，以确定输出信 号与输入信号的逻辑关系。
逻辑表达式
根据真值表，推导出组合逻辑电路的逻辑表达式，表示输入和输出信号之间的逻辑关系 。
组合逻辑电路的设计
确定逻辑功能
根据实际需求，确定所需的逻辑功能，如与、或、非等。
设计逻辑表达式
根据确定的逻辑功能，设计相应的逻辑表达式，用于描述输入和 输出信号之间的逻辑关系。
实现电路
根据逻辑表达式，选择合适的门电路实现组合逻辑电路，并完成 电路的物理设计。
常用组合逻辑电路
01
02
03
04
编码器
将输入信号转换为二进制码的 电路，用于信息处理和控制系
统。
译码器
将二进制码转换为输出信号的 电路，用于数据分配和显示系
统。
多路选择器

数字逻辑总复习[7]课件

数字逻辑总复习[7]课件
（12）反函数的最大项表达式
F M 4 ( 0 ,2 ,7 ,8 ,10 ,12 ,14 ,15 )
已知 F(A,B,C)ABA C BC
则 F m 3( 0，7
) M 3(1,2,3,4,5,6 )
F m 3(1,2,3,4,5,6 ) M 3( 0，7
)
知识点： 含有无关项的逻辑函数化简。
F ( A , B ,C , D ) ( A B C D )( A B C D )( A B C D )
●填卡诺图
由下列表达式，你能想到什么？
F m 4 ( 0 ,2 ,7 ,8 ,10 ,12 ,14 ,15 )
（11）反函数的最小项表达式 F m 4 ( 1 ,3 ,4 ,5 ,6 ,9 ,11,13 )
练习2：设计一个一位全加器，能将两个一位二进制数以及 来自低位的“进位”进行相加，并产生“和”及“进位”
知识点5：
竞争和冒险
竞争：由于延迟时间的影响，使得输入信号经过不同 路径到达输出端的时间有先有后，这一现象称为竞争。
险象：由竞争导至的错误输出信号。
注意！组合电路中的险象是一种瞬态现象，它表现为 在输出端产生不应有的尖脉冲，暂时地破坏正常逻辑关系。 一旦瞬态过程结束，即可恢复正常逻辑关系。.
八进制
按位权展开求和
？ 十六进制
例1：完成下列数制转换。
(127.25)10 = ( 1111111.01 )2 = ( 177.2 )8 = ( 7F.4 )16
整数
小数：？
基2乘
(88.375)10 = ( 1011000.011 )2
( 237 )8
借助二进制 ( 010 011 111 )2
F ( ( A B )D • C )( B D ) F' ( ( A B )D • C )( B D )

第2章 数字逻辑基础(3)PPT课件

第2章 数字逻辑基础(3)PPT课件
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
1. 由TTL到CMOS的接口电路 驱动门为TTL电路,负载门为CMOS电路,主要考虑的
是电平匹配,连接方法有多种：
① 若CMOS门的电源为5V（和TTL门相同）
5V
R
1
1
TTL
CMOS
② 若CMOS门的电源不为5V（和TTL门不同）,则TTL
电路可采用OC门。
VDD 5V
R
1
1
TTL
CMOS
③ 采用专用集成电路。 2. 由CMOS 到 TTL的接口电路
信号在0~5V内连续变化。
(1) C=0V,C=5V时，传输门截止.(T1和T2均截止）
(2) C=5V,C=0V时，传输门导通.(T1和T2总有一只导通）
关于CMOS传输门： (1)由于MOS为对称的,源极和漏极可以互换,输入和输出
端也可互换,即CMOS传输门为双向的。 (2) 传输门和非门结合,可组成模拟开关。
2.5 MOS门电路 MOS门电路具有制造工艺简单、集成度高、功耗低、
体积小、成品率高等优点。 特别适用于中、大规模集成电路的制造，是目前集成
电路中的主打产品。
2.5.1 NMOS门电路 1. NMOS反相器
1)T00倍。 2)T1管为驱动管,A为1时导通,输出
Vi
TG
Vo
C
1
Vi SW
Vo
C
3. CMOS集成电路的主要特点和注意事项 特点: 1) 功耗低
2) 工作电源电压范围宽 3) 抗干扰能力强 4) 带负载能力强 5) 输出幅度大 使用注意事项: 1) 多余的输入端不能悬空 2) 注意输入电路的过流保护 3) 电源电压极性不能反接,防止输出短路。

数字逻辑基础教学课件PPT

数字逻辑基础教学课件PPT
4. 各种表示方法间的相互转换
（1）逻辑函数式→真值表 举例：例1-6（P9） （2）逻辑函数式→逻辑图 举例：例1-7（P10） （3）逻辑图→逻辑函数式 方法：从输入到输出逐级求取。
举例：例1-8（P10）
（4）真值表→函数式
方法：将真值表中Y为 1 的输入变量相与，取 值为 1 用原变量表示，0 用反变量表示， 将这 些与项相加，就得到逻辑表达式。这样得到的 逻辑函数表达式是标准与－或逻辑式。
断开为0；灯为Y，灯亮为1，灭为0。
真值表
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
由“或”运算的真值表可知
“或”运算法则为：
有1出
0＋0 = 0 1＋0 = 1
1
0＋1 = 1 1＋1 = 1
全0为
0
⒊ 表达式
逻辑代数中“或”逻辑关系用“或”运算 描述。“或”运算又称逻辑加，其运算符为 “＋”或“ ”。两变量的“或”运算可表示
0
卡诺图是一 种用图形描 述逻辑函数
的方法。
00 0 01 0 11 0
10 1
例：函数 F=AB + AC
ABC F
000 0
1 001 1 010 0
1 011 1
1 100 1
0
101 1 110 0
1 111 0
1.逻辑函数式
特点：
例：函数 F=AB + AC
（1）便于运算； （2）便于用逻辑图实现； （3）缺乏直观。
真值表
K
Y
0
1
1
0
由“非”运算的真值表可知 “非”运算法则为：
0 =1 1 =0
⒊ 表达式
“非”逻辑用“非”运算描述。“非”运 算又称求反运算，运算符为“－”或“¬”， “非”运算可表示为：

数字逻辑-第三章概要PPT课件

数字逻辑-第三章概要PPT课件

开通时间：从反向截止变为正向导通所需要的时间。
反向恢复时间tre：二极管从正向导通到反向截止所需 的时间。
一般反向恢复时间比开通时间大得多。
tre一般为纳秒数量级（通常tre ≤5ns ）。
28.01.2021
-
12
3.2.2 三极管的开关特性
1. 静态特性及开关等效电路 在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工
28.01.2021
-
36
(使 保3)输与开非出门门电电输平平出达V为到ON低标：电准开平低门时电电所平平允VSV许L的O的N输是最入指小电在输平额入，定高即负电指载平确下。， 它表示使与非门开通的最小输入高电平。
反 时的映抗V了O干高N的扰电产能平品力抗规愈干范强扰值。能为力V，ONV≤O1N.8愈V。小开，门在电输平入的高大电小平
28.01.2021
-
15
图2-4 三极管开关等效电路 (a) 截止时 (b) 饱和时
28.01.2021
-
16
2. 三极管的开关时间（动态特性）
延迟时间td
上升时间tr 开启时间ton
28.01.2021
图2-5 三极管- 的开关时间
存储时间ts 下降时间tf 关闭时间17toff
(1) 开启时间ton 三极管从截止到饱和所需的时间。
半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这 种电子开关的基本开关元件。
28.01.2021
-
6
理想开关的开关特性：
(1) 静态特性： 断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻 ROFF = 无穷，电流IOFF = 0。
闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻 RON = 0，电压UAK = 0。

数字逻辑电路复习ppt


实际逻 辑问题
真值表
逻辑表达式
最简（或最 合理）表达式
逻辑图
例4-3 有一火灾报警系统,设有烟感、温感与紫外光感三 种不同类型得火灾探测器。为了防止误报警,只有当其中有两种 或两种类型以上得探测器发出火灾探测信号时,报警系统才产生 报警控制信号,试设计产生报警控制信号得电路。
思路:逻辑抽象:探测器得火灾探测信号应为电路得输入,令A、 B、C分别代表烟感、温感与紫外光感三种探测器得探测信 号,“1”表示有火灾探测信号, “0”表示没有火灾探测信号;
数字逻辑电路复习
第一章 数制与编码
数字系统中得信息有两类:数码信息与代码信息
➢数码:用来表示数量得大小。如90分,101元等
➢数制:用数字来表示数量大小方法及运算规则体制。
➢ 编码:用数字代表不同得状态、事物或信息称为编码,它不
含有数量得意义。如身份证号码,银行帐号等
➢码制:为了便于记忆与处理,在编制代码时总要遵循一定得
Y AAA m
6
21 0
6
Y7 A2 A1 A0 m7
每个输出对应一个最小项
Y i mi Mi
2、 8选1数据选择器CT54S151/CT74S151
表4-3-12 8选1数据选择器真值表
S
A2
A1
A0
Y
W
1
×
×
×
0
1
0
0
0
0
D0
D0
0
0
0
1
D1
D1
0
0
1
0
D2
D2
0
0
1
1
D3
D3
0
1
0

数字逻辑题PPT课件

第一级 元件级
复杂系统：由二到四 级功能部件组成
更复杂的逻辑功能单 元：微处理器
逻辑功能单元：加法 器、计数器、乘法器
体系结构
计算机原理 数字逻辑
逻辑功能单元：与门、 或门、非门
电子元件：晶体管、 二极管、电阻、电容
数字电子技术
计算机硬件课程层次 第2页/共19页
数字逻辑
• 本课程是计算机基础理论的重要组成部分，为后续课程——计算机原理、计算机体系结构、数字系统设计 工程、嵌入式系统等提供必要的逻辑设计基础知识。
• 《数字逻辑》毛法尧 欧阳星明 任宏萍 华中理工大学出版社
或
《数字逻辑》毛法尧 高等教育出版社
• 《数字逻辑及数字集成电路》王尔乾 巴林凤 清华大学出版社
第12页/共19页
考评成绩 • 期末考试：70％ 考勤和作业：10% 实验：20％ • 考勤：每次课点名10~30人，每人点2~3次。所以：1次不到从总成绩中扣3分。
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B848.4/4018a
D292317 2005 260页 28.0000
B848.4/4018a
D292319 2005 260页 28.0000
馆藏地址
社科图书阅览 室 中文书库
B848.4/4018a
D292318 2005 260页 28.0000 中文书库
第4页/共19页
布尔代数和在计算机中的奠基作用
• 简单的布尔代数（逻辑代数）： 非: 1和0是两种对立的逻辑 与：1 • 1=1, 1 • 0=0 或： 1 + 1=1, 1 + 0=1, 0 + 0=0
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2014-12-18
38
译码器（续）
对4位二进制编码进行译码： 使用一个4-16译码器； 使用两个3-8译码器。
当N3等于0时，使能上面的译 码器U1，译码电路对0000-0111共 8个输入组合进行译码。
当N3等于1时，使能下面的译 码器U2，译码电路对1000-1111共 8个输入组合进行译码。 用译码器和门电路实现组合逻 辑电路。
第4 章
组合逻辑设计原理
2014-12-18 14
公理与定理
公理（5条） （A1）如果X≠1，则X＝0；（A1'）如果X≠0，则X＝1。（ 开关变 量X的取值特性）
（A2）如果X＝0，则X'＝1；（A2'）如果X＝1，则X '＝0。（ 反相 器的功能特性）
（A3） 0· 0＝0 ； （A4） 1· 1＝1 ； （A5） 0· 1＝1· 0＝0；
2014-12-18
22
组合电路分析
从电路图得到电路逻辑函数的形式描述，如真值表、逻辑表达式。 确定电路行为； 根据代数描述提出逻辑函数的不同电路结构； 分析包括电路在内的更大系统时，可使用电路功能特性的代数描述。 穷举法：穷举电路的输入组合及对应的响应。 代数法：逐级写出各个逻辑门的输出表达式，并用代数化简法化简 最终的逻辑表达式。
2014-12-18 30
信号名和有效电平（续）
引脚没有“圈”表示高电平有效，否则表示低电平有效。
当画与门或者或门符号的边框、或表示大规模逻辑组件的矩形符号时， 我们认为给定逻辑功能只在符号框内部发生，与引脚是否有“圈”没有关 系。 只有当输入为有效电平时，输出才会有效。
2014-12-18 31
2014-12-18
39
编码器
编码器（encoder）也是一种多输入、多输出电路，它将输入编码转换 为输出编码，输入码字到输出码字之间存在一对一的映射关系，但输入码 字长度比输出码字长度要长。
当多个请求有效时，编码器产生最高优先级的请求的编号，这样的器件 称做优先编码器。
注意编码器的级联使用方法
2014-12-18 17
公理与定理（Байду номын сангаас）
n变量定理
2014-12-18
18
公理与定理（续）
德· 摩根定理

+
1 0 反变量 原变量
19
+
0
F
1 原变量 反变量
F'
2014-12-18
公理与定理（续）
德· 摩根定理（续）
使用广义德· 摩根定理时，要保持原逻辑表示式中运算符号的优先顺序不变。
原理图：系统的电气元件、元件间的互连和构建系统所需的全部细节 的正式说明，包括IC类型、参考标志符和引脚数。
4.
5.
定时图：说明做为时间函数的各种逻辑信号的值，包括关键信号之间 的因果延迟。
结构化逻辑器件描述：描述可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门 阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）的内部功能，通常用硬件描述 语言来书写，也可以是逻辑等式、状态表或状态图等形式。 电路描述：叙述性的文本文件，它跟其他文档一起解释电路内部怎样 工作。
29
6.
2014-12-18
信号名和有效电平
经过很好选择的信号名能将有关信息传递给阅读者，如受控的动作 （GO、PAUSE）、检测的条件（READY、ERROR）、传送的数据 （INBUS[31:0]），等等。 一个信号如果在高电平 （高态）或“ 1”时（正 逻辑）完成命名的动作或 表示命名的条件，则称此 信号为高电平有效，否则 为低电平有效。当信号处 于有效电平时，称其为有 效，否则称其为无效。 信号的有效电平为信号 名的一部分。
2014-12-18
34
可编程逻辑阵列PLA（续）
2014-12-18
35
可编程阵列逻辑PAL
也是一种组合的、二级“与-或”器件，但或门阵列不可编程，是固定 的。 三态控制 可组成时序电路
双向引脚
7个与门， 乘积项较多时可分解成 “与-或-与-或”来实现。 可编程
2014-12-18 36
溢出判断
2014-12-18
5
编码
十进制数的二进制编码
2014-12-18
6
编码（续）
葛莱码
ASCII码
2014-12-18 7
编码（续）
检错码与纠错码 任意两个码字之间的最小距离（码距） 奇偶校验码 海明校验码
2014-12-18
8
第3 章
数字电路
2014-12-18 9
24
卡诺图化简法
该方法简单、直观、容易掌握，当变量个数小于等于6时非常有效，在逻辑 设计中得到广泛应用。 一般步骤：
第一步：作出函数的卡诺图；
第二步：在卡诺图上圈出函数的全部质蕴涵项（画最大的卡诺图）； 第三步：从全部质蕴涵项中找出所有必要质蕴涵项；
第四步：若全部必要质蕴涵项尚不能覆盖所有的1 方格，则需从剩余 质蕴涵项中找出最简的所需质蕴涵项，使它和必要质蕴涵项一起构成函 数的最小覆盖。
数字设计
总复习
2014-12-18 1
第1 章
引言
2014-12-18 2
名词
模拟与数字信号 数字设计的软件技术 集成电路：IC，SSI，MSI，LSI，VLSI 可编程逻辑器件：PLD，PLA，PAL， CPLD，FPGA 专用集成电路：ASIC（半定制ASIC，全定制ASIC，可编程ASIC）
2014-12-18
40
三态器件
共享总线时，不允许有一个以上的三态器件同时处于非高阻状态。 对典型的三态器件，进入高阻态比离开高阻态快，即tpLZ和tpHZ都小于 tpZL和tpZH。 使用三态器件唯一真正安全的方法是设计控制逻辑，以保证同线上有一 段足够长的截止时间（dead time），在此期间不应有任何器件驱动同线。
逻辑门
逻辑信号与门电路 逻辑信号：电气上对应一个一定范围的电压； 逻辑变量：一个事件的两个方面； 正逻辑与负逻辑； 基本门电路：与、或、非、与非、或非；
定时图（波形图）；
两个最成功的逻辑系列：双极型系列和CMOS系列 CMOS与非门、或非门、非门的构造
2014-12-18
（A3'） 1＋1＝1 （A4'） 0＋0＝0 （A5'） 1＋0＝0＋1＝1 “与”和“或” 操作的特性
2014-12-18
15
公理与定理（续）
单变量定理
可用完备归纳法证明
2014-12-18 16
公理与定理（续）
二变量和三变量定理
运算优先顺序
分配律 定理T9和T10广泛地用来简化逻辑函数。 在所有的定理中，可以用任意逻辑表达式来替换每个变量。
逻辑函数的标准表示方法
1. 2. 3. 4. 5. 真值表 最小项列表：F(X, Y, Z) = XYZ(0, 3, 4, 6, 7 ) 标准积之和式：F(X, Y, Z) = X'Y'Z' + X'YZ +XY'Z' +XYZ' +XYZ 最大项列表：F(X, Y, Z) = XYZ(1, 2, 5 ) 标准积之和式：F(X, Y, Z) =(X+Y+Z')(X+Y'+Z)(X'+Y+Z')
如果输入信号的有效电平与所连接的输入引脚的有效电平相反，则 当信号无效时，激活符号框内的逻辑功能。只要可能就应避免这种情 形，因为它迫使我们要特别留意逻辑取反才能读懂电路。
2014-12-18
33
可编程逻辑阵列PLA
一种组合的、二级“与-或”器件，对其编程可以实现任何“积之和” 逻辑表达式，受限条件： 输入的数目（n） 输出的数目（m） 乘积项的数目（p）
2014-12-18
23
组合电路设计
电路描述和设计 用真值表对电路进行描述，不容易出现错误，容易用标准和或标准 积表达式直接设计，当变量数很多时表可能会很大。 用连接词“与”、“或”、“非”来描述逻辑函数，可以通过定义 辅助变量简化表达式，比写出完全真值表要容易些（当变量数很多 时），但容易出现错误。
通用阵列逻辑器件GAL
可以通过编程实现组合和时序电路。 下图编程为纯组合模式
输出极 性选择
2014-12-18
37
译码器
译码器（decoder）是一种多输入、多输出电路，它将输入编码转换为 输出编码。 输入码字到输出码字之间存在一对一的映射关系。 最常用的输入编码是n位二进制编码，最常用的输出编码是m中取1码。 通常有m>n。 n位输入编码不一定代表0到2n-1个整数，可表示任意信息。 有效的输入编码数不一定有2n个，如十进制译码器。
没有必要质蕴涵项的情况 包含无关最小项的逻辑函数的化简 多输出逻辑函数的化简
2014-12-18 25
竞争与冒险
竞争：信号经不同路径到达某一逻辑门有时间差的现象。 冒险：当输入由某一种取值组合变为另一种取值组合时，由于竞争使得 电路产生了与稳态输出不同的、暂时的错误输出。
按输入变化前后输出是否相等分为静态和动态冒险； 按错误输出的极 性分为0型和1型冒险，故有静态0型, 静态1型, 动态0型, 动态1型4种情况。
静态1型 静态0型 动态1型 动态0型 输入变化前的输出 输入变化后的输出
2014-12-18
26
竞争与冒险（续）
冒险的判断 代数法：检查是否存在某个变量X，它同时以原变量和反变量的形 式出现在函数表达式中，而且表达式在一定条件下可变成X+X„或者 XX‟ 的形式，若能则说明与函数表达式对应的电路可能产生冒险。 卡诺图法：当描述电路的逻辑函数为“与或”式时，可采用卡诺图 来判断电路是否存在冒险，其方法是观察是否存在“相切”的卡诺圈， 若存在则会产生冒险。 用增加冗余项的方法消除冒险 利用定理T11（XY＋X'Z＋YZ＝XY＋X'Z）在原表达式中加上多余的 “与项”或者乘以多余的“或项”，使原函数不可能在任何条件下出 现X+X'或者XX'的形式，从而消除冒险。