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最新哈工程数字电子技术基础实验课件之三

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数字电子技术实验ppt

数字电子技术实验ppt

根据逻辑门的功能和输入信号的变化，输出信号只会在特定的
输入组合下发生变化。
组合逻辑电路的优点
03
结构简单，易于分析和设计。
组合逻辑电路的设计
1 2 3
采用基本逻辑门进行设计
使用AND、OR、NOT三个基本逻辑门进行组 合和连接，实现所需的逻辑功能。
采用真值表描述逻辑功能
为每个输入端口定义一个二进制数代表的开关 状态，并列出所有可能的输入组合和对应的输 出结果。
转化为电路图
根据真值表，使用逻辑门将输入和输出端口连 接起来，构成组合逻辑电路的电路图。
组合逻辑电路的应用
实现基本运算功能
如加法器、比较器、多路选择器等。
用于数据传输
如译码器、编码器等。
用于故障检测与诊断
通过设计特定的组合逻辑电路，可以检测系统或设备的故障并 进行诊断。
03
实验三：时序逻辑电路
时序逻辑电路的原理
时序逻辑电路的基本结构
包含触发器、组合逻辑电路和反馈 回路。
触发器的种类及其特性
例如，JK触发器、D触发器等。
组合逻辑电路的功能
例如，编码器、译码器、比较器等 。
反馈回路的作用
例如，通过反馈实现数据的存储和 传递。
时序逻辑电路的设计
设计步骤
明确电路的功能需求→选 择合适的触发器和组合逻 辑电路→设计反馈回路→ 调整电路参数。
THANKS
谢谢您的观看
设计实例
例如，设计一个四进制计 数器。
设计工具
例如，Multisim、 Proteus等。
时序逻辑电路的应用
计数器
用于计数、分频等。
移位寄存器
用于数据移位、串/并转换等。
寄存器

数字电子技术基础3

数字电子技术基础3
组合逻辑电路设计的一般步骤如下：
1．根据设计题目要求，进行逻辑抽象，确定 输入变量和输出变量及数目，明确输出变量 和输入变量之间的逻辑关系。
2．将输出变量和输入变量之间的逻辑关系 （或因果关系）列成真值表。
3．根据真值表写出逻辑函数，并用公式法和
4. 选用小规模集成逻辑门电路或中规模的 常用集成组合逻辑电路或可编程逻辑器件 构成相应的逻辑函数。具体如何选择，应 根据电路的具体要求和器件的资源情况来 决定。
• 例：8线-3线优先编码（74LS148） （设I7 优先权最高…I0优先权最低）
• 由逻辑电路图可得到输出表达式为
Y2 (I4 I5 I6 I7 ) S
Y1 (I7 I6 I3I4I5 I2I4I5) S Y0 (I7 I5I6 I3I4I6 I1I2I4I6 ) S
YS I 0 I1I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 S
YEX (I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 ) S
附加输出信号的状态及含意义
YS
YEX
状态
1 1 不工作
《数字电子技术基础》 电子课件
第三章 组合逻辑电路
3.1概述
一、组合逻辑电路的特点 1. 从功能上 2. 从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
信号组合
不含记忆（存储） 元件
二、逻辑功能的描述
x1
y1
x2
y2
组合逻辑电路
xn
ym
图3.1.1 组合逻辑电路的框图
输出与输入之间可以用如下逻辑函数来描述：
Y2 C D
Y1 B C D
Y3 D
Y2 C D
Y1 B C
Y0 A BC D
Y0 A B

数字电子技术基础3

数字电子技术基础3
3.4 常用的组合逻辑电路
主要内容：
编码器 译码器 多位加法器 数值比较器 数据选择器
通用性强、兼 容性好、功耗 小、工作稳定
可靠
组合逻辑电路
编码
用文字、符号或者数码表 示特定信息的过程称为编码。
编码器(即Encoder)
实现编码功能的电路
被编 信号
编 码 器
二进制编码器
编码器 二-十进制编码器
优先编码器
组合逻辑电路的逻辑功能特点：
没有存储和记忆作用。
组合电路的组成特点：
由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输 出的通路，没有反馈回路。
组合电路可以有一个或多个输入端,也可以有 一个或多个输出端
组合逻辑电路
组合逻辑电路的一般框图
Z1 f1( X1 , X2 ,Xn )
Z1 f1 ( X1 , X2 ,Xn )
00000100101
00000010110
00000001111
组合逻辑电路
54LS148优先编码器
被编码对象 选
通
ST IN 0 IN1 IN 2 IN 3 IN 4 IN 5 IN 6 IN 7
Y2
Y1
Y 0
Y EX YS
控 1 111 11
制 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 代1 码输1 出0 端
输
入
输出
I1 1 0 1 1
I2 1
0
对公I11N式3 个2I11n信4 号I115N进来行I116确编定I11码7 需时Y00要2，使应Y00用1按Y100
0 的1二进1制代1 码1的位1数n0. 1 0
101111011
原 码 输
0 1 1 0 1 1 1 1 0 0出

全套课件：数字电子技术基础(哈尔滨工业大学)

全套课件：数字电子技术基础(哈尔滨工业大学)

IB
3 - 0.7 100
0.023(mA)
IBS
VCC RC
12 60 10
0.020(mA)
∵IB＞IBS ∴三极管饱和。
IC
ICS
VCC RC
12 10
1.2(mA)
+VCC （ +12V） RC 10kΩ
Rb
1
3
T
+
+
100kΩ
2
VO
VI
－
-
VO VCES 0.3V
（2）将RC改为6.8kW，重复以上计算。 图1.4.6 例1.4.1电路
三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏
+VCC
RC
iC
Rb b
c3
1
T
2
+
VI
iB
－
e
iC VCC/RC E
ICS D C
0.7V
IB5 IB4 = IBS IB3
IB2
B
IB1
A IB=0 v
VCC
CE
（3）饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE ＝0.7V时，集电
结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的
1.4 数字电路中的二极管与三极管
一、二极管的开关特性
1．二极管的静态特性
(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。
二极管相当于一个闭合的开关。
D
V
F
IF
RL
(a)
K
V
F
IF
RL
(b)
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。

《数字电子技术基础》第3章.组合逻辑电路PPT课件

《数字电子技术基础》第3章.组合逻辑电路PPT课件

3.4 典型组合逻辑电路及其应用
3.4.3 数据选择器
示意图数据选择器 （multiplexer，MUX）又 称多路选择器或多路开关， 是应用比较广泛的中规模 组合逻辑电路，尤其是电 子设计自动化技术发展成 熟的今天。
图3.4.19 数据选择器
3.4 典型组合逻辑电路及其应用
1.典型数据选择器
1）双4选1数据选择器74153
3.2.2 冒险现象的判断
1.代数法
2.卡诺图法
3.2 组合逻辑电路中的竞争冒险与消除方法
3.2.3 冒险现象的消除方法
1.增加冗余项
2.输出接滤波电容
3.增加选通信号
3.3 VHDL的顺序行为
3.3.1 进程语句
进程本身是并行行为，且存在于结构体中。进程内 部的语句要进入进程之后才能顺序执行。进入进程是靠敏 感信号发生变化的时候，称此时为“激活”进程。若敏感 信号同时激活多个进程，进程是按并行行为执行的。进程 语句的一般形式如下：
（1）第2号不能与第7号同时配用。 （2）第3号和第6号必须同时配用。 （3）同时用第4、9号时，必须配用11号。
请设计一个逻辑电路，在违反上述任何一个规定时，发出 报警指示信号。
解：（1）设置11种化学试剂为输入信号，2对应A，7对应B， 3对应C，6对应D，4对应E，9对应F和11对应G。设置F1、F2和F3 分别为违反3种规定的输出。
<进程标号> ：PROCESS<敏感信号表> <进程说明区> BEGIN <语句部分> WAIT ON<敏感信号表> ； UNTIL<条件表达式> ； WAIT FOR<时间表达式> ； END PROCESS;

数字电子技术基础 第3章 组合逻辑电路1PPT课件

数字电子技术基础 第3章 组合逻辑电路1PPT课件

2. 列真值表
3. 写输出表达式并化简
ABCY
YA B C A B CAC B ABC0 0 0 0 001 0
BC AB CAC B
010 0
B C A C AB 最简与或式 最简与非-与非式
011 1 100 0 101 1
YBC AC AB
110 1 111 1
BC AC AB
4. 画逻辑图 — 用与门和或门实现 YB C A C AB — 用与非门实现 YBC AC AB
统分析。
二、分析举例 [例] 分析图中所示电路的逻辑功能
A B
&
C
[解] 表达式
真值表
& ≥1 Y A B C Y A B C Y
000 1 100 0 001 0 101 0 010 0 110 0
011 0 111 1
YAB A C AB B C AB C C AB A C BC
ABC ABC
3. 列真值表
ABCD Y 0000 0 0001 1 0010 1 0011 0 0100 1 0101 0 0110 0 0111 1
ABCD Y 1000 1 1001 0 1010 0 1011 1 1100 0 1101 1 1110 1 1111 0
4. 功能说明： 当输入四位代码中 1 的个数为奇数时输出
第三章 组合逻辑电路
电子技术 数字电路部分
第三章
组合逻辑电路
第三章 组合逻辑电路
整体概况
+ 概况1
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概况2
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概况3
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最新数字电子技术实验课件 - 第三章数字系统33教学讲义PPT

最新数字电子技术实验课件 - 第三章数字系统33教学讲义PPT

图 2.3 74HC04电 压 传 输 特 性 曲 线
Vo(V)
5
4 3
2
1
0
12345
V I( V )
图 2.4 74HCT04电 压 传 输 特 性 曲 线
燕山大学电子实验中心
二 、 TTL、HC和HCT器件的电压传输特性
４.比较三条电压传输特性曲线的特点。
尽管只对三个芯片在输出无负载情况下进行了电压传输特性测 试，但是从图２.２、图２.３和图２.4所示的三条电压传输特性曲 线仍可以得出下列观点: （1）74LS芯片的最大输入低电平VＩＬ低于74HC芯片的最大输入 低电平VＩＬ，74LS芯片的最小输入高电平ＶＩＨ低于74HC芯片 的最小输出高电平ＶＩＨ。 （２）74LS芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、最小输入高电平ＶＩＨ 与74HCT芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、 最小输出高电平ＶＩＨ 相同。 （３）74LS芯片的最大输出低电平ＶＯＬ高于74HC芯片和74HCT 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ。74LS芯片的最小输出高电平ＶＯ Ｈ低于74HC芯片和74HCT芯片的最小输出高电平ＶＯＨ。 （４）74HC芯片的最大输出低电平 ＶＯＬ、最小输出高电平 ＶＯ Ｈ与 74HCT芯片的最大输出低电平ＶＯＬ、最小输出高电平ＶＯ Ｈ相同。
（四）、实验提示 • １.注意被测器件的引脚７和引脚１４分别接地和十5Ｖ。 • ２.将实验台上４.７ＫΩ电位器RTL的电压输出端连接到被测非门的输入端，
RTL的输出端电压作为被测非门的输入电压。旋转电位器改变非门的输入电压 值。 • ３.按步长0.2Ｖ调整非门输入电压。首先用万用表监视非门输入电压，调好 输入电压后，用万用表测量非门的输出电压，并记录下来。
数字电子技术实验课件 - 第三 章数字系统33

数字电子技术基础_第3章_数字电子技术基础课件

数字电子技术基础_第3章_数字电子技术基础课件
（3-22）
练习：设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。 正常情况下，红、黄、绿只有一个亮，否则视为故障 状态，发出报警信号，提醒有关人员修理。
S A B C 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
解：⑴ 逻辑抽象 ①输入、输出信号：输入信号是四个开关的状态， 输出信号是路灯的亮、灭。 ②设定变量用S表示总电源开关，用A、B、C表示安 装在三个不同地方的分开关，用Y表示路灯。 ③状态赋值：用0表示开关断开和灯灭，用1表示开 关闭合和灯亮。
（3-19）
④列真值表：由题意不难理解，一 般地说，四个开关是不会在同一时刻 动作的，反映在真值表中任何时刻都 只会有一个变量改变取值，因此按循 环码排列变量S、A、B、C的取值较好， 如右表所示。 ⑵ 进行化简 由下图所示Y的卡诺图可得
4. Y X D X D A B C D ABC D A BC D ABC D 功能说明：
出为 1，为偶数时输出为 0 — 检奇电路。 X W WC WC A B C D ABCD A BCD ABC D C
（3-8）
X W C W C AB C Y BC XD C ABC A X A B XD D W A AB 当输入四位代码中 1 的个数为奇数时输 AB B
②逻辑图：如下图所示。
Y ＝1 ＝1 &
A
B
C
S
（3-21）

数字电子技术实验ppt课件

数字电子技术实验ppt课件
数字电子技术实验PPT课件
• 实验概述 • 基本理论 • 实验操作 • 实验结果与分析 • 结论与建议
01
实验概述
实验目的
掌握数字电子技术的 基本原理和实验方法。
加深学生对数字电子 技术在现代电子系统 中的应用理解。
培养学生对数字电路 的分析、设计、调试 和故障排除能力。
实验设备与材料
01
数字示波器
寄存器与移位器实验
总结词：理解寄存器与移位器
的工作原理和功能
01
详细描述
02
介绍寄存器和移位器的基本概
念，包括寄存器的读写操作、
移位器的位移操作等。
03
演示寄存器和移位器的电路图
、符号和功能表。
04
实验操作演示，包括寄存器和 移位器的输入和输出测量。
05
分析实验结果，总结寄存器和 移位器的工作原理和应用。
实验操作演示，包括逻辑门电路的输入和 输出测量。
05
06
分析实验结果，总结逻辑门电路的功能和 应用。
触发器实验
总结词：理解触发器的工 作原理和功能
介绍触发器的基本概念， 包括RS触发器、D触发器
等。
实验操作演示，包括触发 器的输入和输出测量。
详细描述
演示触发器的电路图、符 号和状态转换图。
分析实验结果，总结触发 器的工作原理和应用。
数据和参与运算等功能。
寄存器的分类
寄存器可以分为基本寄存器和移位 寄存器两大类。
移位器的应用
移位器主要用于实现数据的位移操 作，如左移、右移和循环移位等。
03
实验操作
逻辑门电路实验
总结词：理解逻辑门电路的基本原理和功能
01
02
详细描述

数字电子技术3PPT课件

数字电子技术3PPT课件
从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电 阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
2021/7/13
32
第32页/共242页
单稳态触发器工作波形
2021/7/13
33
第33页/共242页
2. 主要参数
（1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。根据
uI2的波形可以计算出： tw ≈0.7RC
2021/7/13
2
第2页/共242页
4.5.2 同步时序逻辑电路设计举例
计数器是典型的时序逻辑电路，它的设计具有普遍性，我们以同 步计数器为例来讲述同步时序逻辑电路的设计过程。 同步计数器设计的一般步骤为： 1.分析设计要求，确定触发器数目和类型； 2.选择状态编码； 3.求状态方程，驱动方程； 4.根据驱动方程画逻辑图； 5.检查能否自启动。
复习
同步计数器的分析方法、步骤？
2021/7/13
1
第1页/共242页
4.5.1 同步时序逻辑电路设计的一般步骤
时序逻辑电路设计是分析的逆过程,它是根据一定的设计要求，选择 适当的逻辑器件设计出符合要求的逻辑电路的过程。本节仅介绍用门电路 及触发器设计同步时序逻辑电路的方法，这种设计方法的基本指导思想是 用尽可能少的时钟触发器和尽可能少的连线来实现设计要求。设计同步时 序逻辑电路的一般步骤如图4.4.1所示。
下面以CC40106为例说明其功能。
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第19页/共242页
为了提高电路的性能，电路在施密特触发器
的基础上，增加了整形级和输出级。
整形(a)级原理可框以图 施使(b密) 输电特压触出传发输波反特相形性器的(c)边逻辑沿符更号 加陡峭，
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❖要求
▪ 用开关或按键进行定时设置 ▪ 倒计时计数状态用数码管显示 ▪ 计时结束时用彩灯或声响作为提示
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第163页 10. ❖5. 用硬件描述语言设计时序逻辑电路
▪ 从教程中所列的9个设计选题中选择一个，用VHDL 或Verilog HDL完成选题的逻辑设计
▪ 完成对逻辑设计的波形仿真 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试 ▪ 难度等级与所选题目一致
功能测试
❖要求
▪ 计数状态用四位发光二极管显示 ▪ 计数器频率为1Hz
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第162页 8.
❖4. 定时器（难度等级1）
▪ 用适当的中小规模集成电路设计一个定时器 ▪ 实现60s以内的定时功能，可以设置60s以内任何时
间作为倒计时的起点 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试
黄信湘息松与通信潘工大程鹏
结束语
谢谢大家聆听！！！
14
实验说明
❖ 以下给出若干参考设计选题，题目的详细要 求参见《数字电子技术实践教程》
❖ 难度分3个等级，加权系数分别为1，0.9和 0.8
❖ 采用Quartus II 7.1以上版本和“数字电路教 学实验箱ZXS-1”实现电路设计
❖ 从以下选题中任选2个完成，或自拟难度不 低于以上选题的题目完成
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第161页 1.
❖1. 循环码计数器（难度等级0.8）
▪ 用D触发器或JK触发器和适当的门电路设计一个三位 循环码计数器
▪ 完成对逻辑设计的波形仿真 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试
❖要求
▪ 用1Hz连续脉冲作为计数器的时钟输入 ▪ 计数状态用一位数码管显示 ▪ 用数码管上的小数点显示进位输出
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第162页 6.
❖3. 扭环形计数器（难度等级0.9）
▪ 用移位寄存器和适当门电路设计一个四位扭环形计数器 ▪ 计数器具有1111, 0111, 0011, 0001, 0000, 1000,1100,
1110八个有效硬件
实验提示
❖ 分频电路原理图（参考可以选用74290实现） ❖ 50MHz时钟由23管脚提供 ❖ 波形仿真和实验箱下载的区别
❖ 动态扫描原理图
实验提示
❖ 施齐云，潘大鹏，黄湘松 ❖ 《数字电子技术实践教程》 ❖ 哈尔滨工程大学出版社 ❖ 2011.10 ❖ TN79
实验教材
制监主作制审讲办：解施赵杨电齐旦大工云峰伟电武子实毕施李验晓齐教君云茁 学中心王革思 张林波
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第162页 5.
❖2. 可控的多进制计数器（难度等级0.9）
▪ 用中规模十进制计数器和适当门电路设计一个可控的 多进制计数器
▪ 实现五进制、十五进制、二十五进制加法计数器切换 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试
❖要求
▪ 用1Hz连续脉冲作为计数器的时钟输入 ▪ 计数状态用两位数码管显示，小数点显示进位输出 ▪ 用另两个数码管显示计数容量（进制数）
哈工程数字电子技术基础 实验课件之三
课程介绍
本课程共16学时，此为本学期第3次实验
1
集成门电路的逻辑功能及应用
2
组合逻辑电路的设计与测试
3
时序逻辑电路的设计与测试
4
综合逻辑电路的设计与测试
实验目的
❖ 掌握时序逻辑电路的设计方法及调试技巧 ❖ 熟练掌握触发器的功能及应用 ❖ 熟练掌握常用MSI时序逻辑芯片的功能及应用