数字电路基础

第7章数字电路基础【课题】7.1 概述【教学目的】1.让学生了解数字电子技术对于认知数码世界的重要现实意义，培养学生学习该科目的浓厚兴趣。

2.明确该科目的学习重点和学习方法。

【教学重点】1.电信号的种类和各自的特点。

2.数字信号的表示方法。

3.脉冲波形主要参数的含义及常见脉冲波形。

4.数字电路的特点和优越性。

【教学难点】数字信号在日常生活中的应用。

【教学方法】讲授法，讨论法【参考教学课时】1课时【教学过程】一、新授内容7.1.1 数字信号与模拟信号1. 模拟信号：在时间和数值上是连续变化的信号称为模拟信号。

2. 数字信号：在时间和数值上是离散的信号称为数字信号。

讨论：请同学们列举几种常见的数字信号和模拟信号。

7.1.2 脉冲信号及其参数1. 脉冲信号的定义：在瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流信号。

2．脉冲的主要参数：脉冲幅值V m 、脉冲上升时间t r 、脉冲下降时间t f 、脉冲宽度t W 、脉冲周期T及占空比D。

7.1.3 数字电路的特点及应用特点：1.电路结构简单，便于实现数字电路集成化。

2.抗干扰能力强，可靠性高。

（例如手机）3.数字电路实际上是一种逻辑运算电路，电路分析与设计方法简单、方便。

4.数字电路可以方便地保存、传输、处理数字信号。

（例如计算机）5.精度高、功能完备、智能化。

（例如数字电视和数码照相机）应用：数字电路在家电产品、测量仪器、通信设备、控制装置等领域得到广泛的应用，数字化的发展前景非常宽阔。

讨论：1.你用过哪些数字电路产品，请列出1~2个较为典型的例子，并就其中一个产品说明它的功能及优点和缺点。

二、课堂小结1. 数字信号与模拟信号的概念2. 脉冲信号及其参数3. 数字电路的特点及应用三、课堂思考讨论：谈谈如何才能学好数字电路课程？四、课后练习P143思考与练习题：1、 2、3。

【课题】7.2 常用数制与编码【教学目的】1.掌握二进制、十进制、十六进制数的表示方法及数制间的相互转换。

项目10 数字电路基础学习目标1．知识目标(1) 掌握数字信号与模拟信号的特点。

(2) 熟悉数字电路的特点与分类。

(3) 掌握十进制、二进制、八进制以及十六进制之间的转换。

(4) 掌握一些常用的编码。

(5) 掌握逻辑函数的表示方法及相互间的转化。

(6) 掌握逻辑代数和卡诺图化简方法。

2．技能目标(1) 能识别数字信号与模拟信号。

(2) 能测量调节数字信号的各个参数。

生活提点由于自然界中的各种信号，例如光、电、声、振动、压力、温度等通常表现为在时间和幅度上都是连续的模拟信号，所以传统上对信号的处理大都采用模拟系统(或电路)来实现。

随着人们对信号处理要求的日益提高，以及模拟信号处理中一些不可克服的缺点，对信号的许多处理转而采用数字的方法来进行。

近年来由于大规模集成电路和计算机技术的进步，信号的数字处理技术得到了飞速发展。

数字信号处理系统无论在性能、可靠性、体积、耗电量、成本等诸多方面都比模拟信号处理系统优越得多，使得许多以往采用模拟信号处理的系统越来越多地被数字处理系统所代替，进一步促进了数字信号处理技术的发展，其应用领域包括通信、计算机网络、雷达、自动控制、地球物理、声学、天文、生物医学、消费类电子产品等国民经济的各个部门，已经成为信息产业的核心技术之一。

比如平时用到的手机、MP3、计算机等产品，均是基于数字信号处理基础上的数字化产品，而数显电容计中所用的也均为各种集成数字电路，接下来先来认识一下数字信号。

项目目标：使用信号发生器获取数字信号与模拟信号。

项目要求：通过示波器来检测各数字信号的幅度、周期、脉冲宽度及占空比。

项目提示：图10.1 所示为信号发生器输出的模拟信号及数字信号的波形的示波器截图。

(a) 模拟信号截图(b) 数字信号截图图10.1 数字及模拟信号截图接下来通过信号发生器和示波器测试数字信号。

测试器件清单见表10-1。

表10-1 项目测试器件清单测试步骤如下。

1．将信号发生器的输出端与示波器的输入正确相连。

数字电路的基础知识数字电路是电子电路的一种，它使用离散的电压和电流信号来处理和存储数字信息。

数字电路由逻辑门、触发器和寄存器等基本逻辑单元组成。

逻辑门是数字电路的基础构建模块，常见的逻辑门包括与门、或门、非门和异或门等。

它们根据输入信号的真值表来决定输出信号的逻辑运算结果。

触发器是一种存储器件，用于存储和传输二进制数据。

最常见的触发器是D触发器，它具有一个数据输入端和一个时钟输入端，通过时钟上升沿或下降沿来传输数据。

触发器还可以用来实现计数器和状态机等功能。

寄存器是一种具有多个存储单元的存储器件，用于存储多位二进制数据。

寄存器通常由多个触发器级联构成，可以在时钟信号的控制下进行数据的并行或串行传输。

数字电路的设计和分析常常使用布尔代数和逻辑表达式。

布尔代数是一种数学系统，用于表示和操作逻辑关系。

逻辑表达式使用布尔运算符（如与、或、非）和变量（如A、B、C）来描述逻辑关系，进而用于设计和分析数字电路的功能和性能。

在数字电路中，信号一般使用二进制编码。

常用的二进制编码方式有二进制码、格雷码和BCD码等。

二进制码是最常见的编码方式，将每个数位上的值表示为0或1。

格雷码是一种特殊的二进制编码，相邻的编码只有一个比特位的差异，用于避免由于数字信号传输引起的误差。

BCD码是二进制编码的十进制形式，用于表示和处理十进制数字。

数字电路在计算机、通信、控制系统等领域有广泛的应用，例如计算机的中央处理器、内存和输入输出接口等都是基于数字电路的设计实现。

希望这些基础知识能够帮助你对数字电路有更好的理解。

数字电路知识点总结一、数字电路基础1. 数字信号与模拟信号- 数字信号：离散的电压级别表示信息，通常为二进制。

- 模拟信号：连续变化的电压或电流表示信息。

2. 二进制系统- 基数：2。

- 权重：2的幂次方。

- 转换：二进制与十进制、十六进制之间的转换。

3. 逻辑电平- 高电平（1）与低电平（0）。

- 噪声容限。

4. 逻辑门- 基本逻辑门：与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）。

- 复合逻辑门：与非（NAND）、或非（NOR）、异或非（XNOR）。

二、组合逻辑1. 逻辑门电路- 基本逻辑门的实现与应用。

- 标准逻辑系列：TTL、CMOS。

2. 布尔代数- 基本运算：与、或、非。

- 逻辑公式的简化。

3. 多级组合电路- 级联逻辑门。

- 编码器、解码器。

- 多路复用器、解复用器。

- 算术逻辑单元（ALU）。

4. 逻辑函数的表示- 真值表。

- 逻辑表达式。

- 卡诺图。

三、时序逻辑1. 触发器- SR触发器（置位/复位）。

- D触发器。

- JK触发器。

- T触发器。

2. 时序逻辑电路- 寄存器。

- 计数器。

- 有限状态机（FSM）。

3. 存储器- 随机存取存储器（RAM）。

- 只读存储器（ROM）。

- 闪存（Flash）。

4. 时钟与同步- 时钟信号的重要性。

- 同步电路与异步电路。

四、数字系统设计1. 设计流程- 需求分析。

- 概念设计。

- 逻辑设计。

- 物理设计。

2. 硬件描述语言（HDL）- VHDL与Verilog。

- 模块化设计。

- 测试与验证。

3. 集成电路（IC）- 集成电路分类：SSI、MSI、LSI、VLSI。

- 集成电路设计流程。

4. 系统级集成- 系统芯片（SoC）。

- 嵌入式系统。

- 多核处理器。

五、数字电路应用1. 计算机系统- 中央处理单元（CPU）。

- 输入/输出接口。

2. 通信系统- 数字信号处理（DSP）。

- 通信协议。

- 网络通信。

3. 消费电子产品- 音频/视频设备。

数字电路的基本知识与应用数字电路是电子技术中的一种重要技术，广泛应用于各个领域，如计算机、通信、工业自动化等。

掌握数字电路的基本知识与应用能够帮助我们理解和设计数字系统，提高工作效率。

本文将介绍数字电路的基本知识和应用，并分步详细列出相关内容。

一、数字电路的基本概念1.1 什么是数字电路？数字电路是由数字信号(即二进制信号)为基础的电路，其输入和输出信号只能取有限个离散值。

1.2 数字信号与模拟信号的区别数字信号是离散的，只能取有限个值，如0和1；而模拟信号是连续的，可以取无限个值。

1.3 逻辑门逻辑门是数字电路中的基本单元，用于对输入信号进行逻辑运算并产生输出信号。

常见的逻辑门有与门、或门、非门等。

二、数字电路的基本原理2.1 布尔代数布尔代数是数字电路设计的理论基础，它使用逻辑运算符(如与、或、非)来描述和分析逻辑关系。

2.2 逻辑门的真值表逻辑门的真值表是描述逻辑门在不同输入条件下输出的结果，通过真值表可以确定逻辑门的功能和特性。

三、数字电路的基本构成3.1 组合逻辑电路组合逻辑电路由逻辑门组成，其输出仅取决于当前输入状态。

常见的组合逻辑电路包括加法器、减法器、译码器等。

3.2 时序逻辑电路时序逻辑电路不仅取决于当前输入状态，还与之前的输入状态有关，它包括锁存器、触发器等。

四、数字电路的应用4.1 计算机计算机是数字电路的典型应用之一，其中包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。

4.2 通信数字电路在通信系统中起到了关键作用，如调制解调器、电话交换机等。

4.3 工业自动化数字电路在工业自动化领域中广泛应用，如PLC(可编程逻辑控制器)、传感器、执行器等。

五、数字电路的设计步骤5.1 确定需求首先要明确设计的目的和需求，例如设计一个加法器还是译码器。

5.2 选择逻辑门根据需求选择适合的逻辑门，如与门、或门、非门等。

5.3 绘制逻辑图根据选定的逻辑门和功能需求，绘制逻辑图表示电路的工作原理和连接方式。

1 . 1 = 1数字电路基础知识1 、逻辑门电路 (何为门)2 、真值表3 、 卡诺图4 、3 线-8 线译码器的应用5 、555 集成芯片的应用一 . 逻辑门电路 (何为门)在逻辑代数中， 最基本的逻辑运算有与、或、非三种。

每种逻辑运算代表一种函数关系 这种函数关系可用逻辑符号写成逻辑表达式来描述， 也可用，文字来描述，还可用表格或图形 的方式来描述。

最基本的逻辑关系有三种： 与逻辑关系 、或逻辑关系 、非逻辑关系。

实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为 逻辑门电路 。

例如： 实现“与” 运算的电路称为与逻辑门， 简称与门； 实现 非”运算的电路称为 与非门 。

逻辑门电路是设计数字系统的最小单元。

1.1.1 与门“与”运算是一种二元运算， 它定义了两个变量 A 和 B 的一种函数关系 。

用语句来描 述它， 这就是： 当且仅当变量 A 和 B 都为 1 时， 函数 F 为 1； 或者可用另一种方式来描述 它， 这就是： 只要变量 A 或 B 中有一个为 0， 则函数 F 为 0。

“与”运算又称为 逻辑乘运算 也叫逻辑积运算。

，“与”运算的逻辑表达式为：F = A . B式中， 乘号“． ”表示与运算，在不至于引起混淆的前提下，乘号“． ”经常被省略 。

该式可 读作： F 等于 A 乘 B ， 也可读作： F 等于 A 与 B 。

表 2-1b “与”运算真值表由“与”运算关系的真值表可知“与”逻辑的运算规律为：0 . 0 = 00 . 1 = 1. 0 = 0 F = A . B0 0 0 1A 0 0 1 1B 0 1 0 1简单地记为：有 0 出 0，全 1 出 1。

由此可推出其一般形式为：A⋅0=0A⋅1=AA⋅A=A实现”逻辑运算功能的的电路称为“ 与门”。

每个与门有两个或两个以上的输入端和一个输出端，图 2-2 是两输入端与门的逻辑符号。

在实际应用中，制造工艺限制了与门电路的输入变量数目，所以实际与门电路的输入个数是有限的。