数字电路与系统

数字逻辑电路与系统设计课程设计课程设计目的通过本课程设计的学习，学生应能够掌握数字逻辑电路基本概念、设计方法以及应用技巧。

学生应该能够使用Verilog HDL或者其他硬件描述语言（HDL）设计数字逻辑电路和系统，并能够基于FPGA平台设计和实现数字电路系统。

课程设计内容本次课程设计主要包含以下内容：1.数字电路基础知识：数字逻辑基本理论、逻辑门的特点、数字电路的抽象层次。

2.Verilog HDL编程：Verilog HDL的基本语法、数据类型、运算符以及常用结构体。

3.组合逻辑电路设计：组合逻辑电路的设计方法、Karnaugh图、逻辑门级联、多路复用器/解复用器、译码器、比较器等。

4.时序逻辑电路设计：时序逻辑电路的设计方法、触发器、寄存器、计数器等。

5.FPGA系统设计：FPGA的基本原理和结构、FPGA开发板的使用、FPGA系统设计的流程以及示例项目。

课程设计要求1.课程设计可以采用Verilog HDL或者其他HDL编程语言。

2.参与者需要结成小组，每个小组3-5人。

3.每个小组需要完成一项数字电路设计项目，包括设计报告和实验验证。

4.每个小组需要在课程结束时提交一份完整的设计报告以及实验数据和项目代码。

5.设计项目可以是基于组合逻辑或时序逻辑的电路系统设计，包括但不限于多路选择器、加法器、比较器、寄存器、时钟控制器、计数器、显示控制器等。

6.设计报告应该包含问题描述，设计总体方案，设计分级具体实现以及实验结果和分析等。

7.实验验证应该使用FPGA开发板完成，需要进行基准测试，并按照设计要求逐步进行验证。

8.设计报告和实验验证需要进行小组汇报，并进行讨论。

课程设计参考资料1.Verilog HDL编程指南(第二版), 王自发, 清华大学出版社，20182.数字逻辑与计算机设计，M. Morris Mano, Pearson Education,20153.FPGA原理与设计, Jonathan W. Valvano, Morgan & Claypool,20114.FPGA开发实战, Evan A. Curtice, Packt Publishing, 2018结论通过本次课程设计，学生将能够熟练掌握数字逻辑电路设计的基础知识和关键技能。

数字电路与系统李文渊章节
摘要：
1.数字电路与系统概述
2.李文渊章节简介
3.章节内容详解
4.章节总结
正文：
1.数字电路与系统概述
数字电路与系统是计算机科学和电子工程领域的基础知识，它主要研究数字信号的处理和传输。

数字电路与系统是数字计算机、数字通信、数字信号处理等领域的基础，对于现代信息社会的发展具有重要意义。

2.李文渊章节简介
李文渊，清华大学计算机科学与技术系教授，长期从事计算机体系结构、计算机网络、嵌入式系统等方面的研究。

他所著的《数字电路与系统》一书，全面系统地阐述了数字电路与系统的基本概念、原理和应用，对于深入理解数字电路与系统具有重要的参考价值。

3.章节内容详解
李文渊章节主要包括以下内容：
（1）数字电路的基本概念：包括数字电路的组成、数字信号的特点、数字电路的分类等。

（2）数字电路的基本原理：包括逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路
等。

（3）数字系统的设计方法：包括数字系统的设计流程、设计方法、设计工具等。

（4）数字电路的应用：包括数字计算机、数字通信、数字信号处理等领域的应用。

4.章节总结
李文渊章节全面系统地介绍了数字电路与系统的基本概念、原理和应用，对于深入理解数字电路与系统具有重要的参考价值。

数字集成电路-电路系统与设计数字电路设计的抽象层次：器件->电路->门->模块->系统时钟偏差对全局信号都可能产⽣影响，是⾼性能⼤系统的设计关键。

集成电路的成本：固定成本+可变成本；固定成本可理解为研发成本，⾮重复的成本；可变成本可理解为⽣产制造（芯⽚成本和封测成本）过程中产⽣的成本，与良率也有关，控制芯⽚⾯积能够有效且直接的控制芯⽚成本。

⼀个门电路要想具有再⽣性，其VTC(电压传输特性)应当具有⼀个增益⼤于1的过渡区，以及增益⼩于1的合法区域，如下图：封装可按照封装材料，互连层数量，散热⽅式进⾏分类：封装材料：陶瓷封装、塑封（⾼分⼦聚合物）NMOS与PMOS，以增强型为例，NMOS VGS>Vth时导通，PMOS |VGS|>|Vth|时导通，且VGS<0。

CMOS反相器电压传输特性（VTC）推导：上式为CMOS上下管需要遵守的规则。

结合上式得到，下图为CMOS中上官PMOS部分不同栅极输⼊电压下，下管NMOS电流与输出电压的关系为了使NMOS和PMOS的传输特性能够符合上式DC成⽴，需要根据⼆者的V-I曲线找到交叉点，使其满⾜DC平衡找到上图中的DC平衡交叉点，并提取绘制得到CMOS的电压传输特性如下图，可以看出CMOS的电压传输特性具有再⽣性其中res表⽰呈电阻特性PMOS和NMOS的电流⽅向问题：源極的源是指載流⼦的起點；漏極的漏是指載流⼦的終點。

載流⼦從源極出發，穿過溝道，到達漏極，從外部看，載流⼦最終從漏極漏出去了。

顯然，NMOS和PMOS的載流⼦是不同的，因此導致了令⼈困惑的電流⽅向問題。

盯住載流⼦即可，別被電流⽅向迷惑。

可以簡單地認為，柵極和襯底間的電壓超過閾值後，漏極和源極就接通了，⽽電流⼤⼩則是由柵漏源三極間的電壓決定。

因為MOS是對稱結構，所以源極和漏極無區別且可互換。

關於D和S，也就是漏和源，其實是從⼯藝⾓度觀察的結果。

在MOS中，有兩種載流⼦，⼀種是電⼦，另⼀種是空⽳，標記為N和P。

第一章习题1-1 例1.2.12中转换前后两个数的绝对值哪个大？为什么？答：转换前大。

因为转换后舍去了后边的小数位。

1-2 将下列二进制数分别转换为八进制数、十六进制数和十进制数。

11001101.101，10010011.1111解：(11001101.101)2 =(11 001 101.101)2= ( 315.5)8=(1100 1101.1010)2 =( CD.A)16=(128+64+8+4+1+0.5+0.125)10=(205.625)10(10010011.1111)2 =(1001 0011.1111)2= (93.F)16=(10 010 011.111 100)2 =( 223.74)8=(128+16+2+1+0.5+0.25+0.125+0.0625)10=(147.9375)101-3 将下列十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数。

121.56，73.85解：1. 0Å1Å3Å7Å15Å30Å60Å121 0.56Æ0.12Æ0.24Æ0.48Æ0.96Æ0.921 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1所以：（121.56）10=(1111001.10001)2=(171.42)8=(79.88)162. 0Å1Å2Å4Å9Å18Å36Å73 0.85Æ0.7Æ0.4Æ0.8Æ0.6Æ0.2Æ0.41 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0（73.85）10=(1001001.11011)2=(111.66)8=(49.D8)161-4 将下列十六进制数转换为二进制、八进制和十进制数。

89.0F，E5.CD解：(89.0F)16=(10001001.00001111)2=(211.036)8=(8*16+9+15/256)10=(137. 0.05859375)10 1-5 试求例1.2.17的转换误差，比较例1.2.12的转换误差，哪个大？为什么？答：例1.2.12的误差大。

l ee t h e \1210101…X/Z0/01/0X/Z11…100…6.3对下列原始状态表进行化简： (a)解：1）列隐含表： 2）进行关联比较3）列最小化状态表为：a/1b/0b b/0a/0aX=1X=0N(t)/Z(t)S(t)解：1）画隐含表： 2）进行关联比较： 6.4 试画出用MSI 移存器74194构成8位串行 并行码的转换电路（用3片74194或2片74194和一个D 触发器）。

l ee t-h e \r 91行''' 试分析题图6.6电路，画出状态转移图并说明有无自启动性。

解：激励方程：略 状态方程：略状态转移图 该电路具有自启动性。

6.7 图P6.7为同步加/减可逆二进制计数器，试分析该电路，作出X=0和X=1时的状态转移表。

解：题6.7的状态转移表X Q 4nQ 3nQ 2nQ 1nQ 4n +1Q 3n +1Q 2n +1Q 1n +1Z 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 11 1116.8分析图6.8电路，画出其全状态转移图并说明能否自启动。

数字集成电路是现代电子产品中不可或缺的一部分，它们广泛应用于计算机、手机、汽车、医疗设备等领域。

数字集成电路通过在芯片上集成大量的数字电子元件，实现了电子系统的高度集成和高速运算。

本文将从电路、系统与设计三个方面探讨数字集成电路的相关内容。

一、数字集成电路的电路结构数字集成电路的电路结构主要包括逻辑门、寄存器、计数器等基本元件。

其中，逻辑门是数字集成电路中最基本的构建元件，包括与门、或门、非门等，通过逻辑门的组合可以实现各种复杂的逻辑功能。

寄存器是用于存储数据的元件，通常由触发器构成；而计数器则可以实现计数和计时功能。

这些基本的电路结构构成了数字集成电路的基础，为实现各种数字系统提供了必要的支持。

二、数字集成电路与数字系统数字集成电路是数字系统的核心组成部分，数字系统是以数字信号为处理对象的系统。

数字系统通常包括输入输出接口、控制单元、运算器、存储器等部分，数字集成电路在其中充当着处理和控制信号的角色。

数字系统的设计需要充分考虑数字集成电路的特性，包括时序和逻辑的正确性、面积和功耗的优化等方面。

数字集成电路的发展也推动了数字系统的不断完善和创新，使得数字系统在各个领域得到了广泛的应用。

三、数字集成电路的设计方法数字集成电路的设计过程通常包括需求分析、总体设计、逻辑设计、电路设计、物理设计等阶段。

需求分析阶段需要充分了解数字系统的功能需求，并将其转化为具体的电路规格。

总体设计阶段需要根据需求分析的结果确定电路的整体结构和功能分配。

逻辑设计阶段是将总体设计转化为逻辑电路图，其中需要考虑逻辑函数、时序关系、并行性等问题。

电路设计阶段是将逻辑电路图转化为电路级电路图，包括门电路的选择和优化等。

物理设计阶段则是将电路级电路图转化为实际的版图设计，考虑布线、功耗、散热等问题。

在每个设计阶段都需要充分考虑电路的性能、面积、功耗等指标，以实现设计的最优化。

结语数字集成电路作为现代电子系统的关键组成部分，对于数字系统的功能和性能起着至关重要的作用。

《考研专业课高分资料》大连理工大学《数字电路与系统》期末题北京总部考研专业课教研中心《考研专业课高分资料》之期末题細:餓+期末试题 (3)大连理工大学2010—2011学年寃1学期期末考试 ................ : . (3)(A) .................................... : (3)数字电路与系_试试题(A)参考答案 (12)人-连理工大学2009—2010学年第1学期期末考试 (17)(A) (17)者萨培避与襄^试试题(A)参考答案 (26)3/29 . . • •• - • -考研专业课研发中心:第四模块期末试题I ■I I I \I i 大连理工大学2010-2011学年第1学期期末考试I 1 I ti 龄猶絲鑛试试题(A )I 1 I：所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！以下各题，皆只有一个答案是正确的，请选择：(1分*10)1.下图是某一逻辑门的内部结构图，请固答：+5VV(1) .若输入信号X=1且¥=0,则输出信号Z 应为 ：A ： 1. B: 0C:.不确定 D ：皆有可能’(2) .该逻辑门电路的逻辑符号为■:A: - B ：CO-D ：与)(3) .在正逻辑体制下，孩.逻辑门的等效逻辑符号为：：上二ID-c ；-D ：-I I■'2.请完成以下计窣制的转换：58in =A ： 00101011B ； 01011010C ： 00111011D ： 0.0111010 3. 请完.成以下分数制的转换：10110010，= ■■ ，/- -'• ■ - -八：By B: A2 C： Al D： Bli- : m负載的CMOS反相器（即非门），若萬输入逻辑值为1,则其输出逻辑值为」A: 1 B：0 C：不确定 D：皆有可能扬出端有电流流入，请问：该电流是::；-■, ■：.B：灌电流i-；l ii:； iii 力 - ________ :...B:负值5 - ■：'■! b门屯路如下所示，则输出信号F= _________________________■；. 4电路和组合逻辑电路在功能上有何区别？1任意吋刻输出状态是否跟输入信号作用前的状态有关仃无输出信号::.勹令’（！分45）1-矿幵关代数（也称为布尔代数）中1 + 1=2.利周反演规则（也称为德•摩根定理），写出逻函数F=Y J- Z+X'' Y的反函数为（无需化简）：F, =3:将逻辑函数G=X -Y+Y -Z+X *Z改写为最小项之和的形式：F=S X.Y.Z（）和最大项之积的形式：F=JI». t. “ ）4.在四变量的卡诺图中，W-X* ^Y*Z的四个相邻项为：5.写出以下电路的输出表达式:Fl= 、F2= 、F3=6.J -K 触发器的特性方程为： D 触发器的特性方程为：若使用D 触发器来设计一个模为十的计数器，请问至少需要几个D 触发器？7.利用卡诺图化简函数的结果是不是唯一的？三.某一逻辑函数 F=2,.I .r.z （ 2, 3,6, 7, 9,-12,13）,回答问题（5 分*2）: 1.画出该函数的卡诺图，并将菡数值填入该卡诺图：......2. 宣接在上面的卡诺图中，将可以合并的1单元圈起来，并写出该函数的最简与或式:四.集成电'路74X139包含两个二线至四线的译码器，其逻辑符号如下图所示，请回答以下问题（3分*5〉:1，.74X139中的两个二线至'四线译码德若要IE 常译码，其使能控制端EN_L 的有效逻辑值应为什么？ ++ . - . 5/2?；' 、‘.• 考研专业澡研发中心F2X O T1 FiEN A BENLL -L -LL-L-L-L74X139刊奶幻妁罚们72736/291ENABCID0IDIID2D3D4D5D6D7考研专业课研发中心所奋输出端的有效电平为高电平还是低电平？JiivoZ间是何种逻辑关系？i：出苏中一个输出端Y3.L的逻辑表达式:也•• •A 74X139组成的电路如图所示，请写出输出端F的表达式:五，集成电路74X151是一个八选一的数椐选择器，其中C、B、A是3位选择变量，DO〜D7是八个数据输入端I £11.是低电平有效的使能控制端，请回答以下问题（共10分）：74X151,0 ---------- ----- 9-1.在实噓屮，若使74X151正常工作，实现其数据选择的功能，使能端EN_L应如何连线？请直接在上图 f涵出（2分），2.请根据上图填写下面的数据选择表（8分）:六.某一同步时序逻辑电路如下图所示（5分*3〉:1.请写出各触发器的激励方程（也称为存储器的输入方程）：- Dl-= •- . • •.，曇“•. L F L•-.考研专业课研发中心《考研专业课高分资料3之期末题谞•^出该电路的次态方程（也称为状态方程）:01 =调的输出方程:;）UT:-i::::组方程填写状态转换表:3.请究成该屯路的状态图，并标注状态转换时的输入输出值（X/OUT）：《考研专业锞髙分资料》之期末题七.7虹163是集成的四位计数器电路，其组成的不足模计数电路如下图所示（10分h74X163->C3X <2 CLR ■o LD -ENP —ENTQAQB QC QD RCO1. •请画出该计 环图（7分乂2.该计数器电路是模几的计数器？（3分）Vcc=+5Vj — 数电路的状态循《考研专业课高分资料》之期末题A.在举重比赛中，有A、B、C三名裁判，其中A为主裁判，当两名或者两名以上裁判（且必须包括A在上举合格后，才可发出合格信号,请按照以下步骤实现丄述要求的逻辑电路（15分）。

数字电路与系统设计实验报告学院：班级：姓名：实验一基本逻辑门电路实验一、实验目的1、掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。

2、熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。

二、实验设备1、二输入四与非门74LS00 1片2、二输入四或非门74LS02 1片3、二输入四异或门74LS86 1片三、实验内容1、测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。

2、测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。

3、测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。

四、实验方法1、将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。

2、用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。

拨动开关，则改变器件的输入电平。

3、将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。

指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。

五、实验过程1、测试74LS00逻辑关系（1）接线图（图中Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯）（2）真值表2、测试74LS02逻辑关系（1）接线图（2）真值表3、测试74LS86逻辑关系接线图（1）接线图（2）真值表六、实验结论与体会实验是要求实践能力的。

在做实验的整个过程中，我们首先要学会独立思考，出现问题按照老师所给的步骤逐步检查，一般会检查处问题所在。

实在检查不出来，可以请老师和同学帮忙。

实验二逻辑门控制电路实验一、实验目的1、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。

2、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。

3、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理。

二、实验设备1、基于CPLD的数字电路实验系统。

2、计算机。

三、实验内容1、用与非门和异或门安装给定的电路。

2、检验它的真值表，说明其功能。

四、实验方法按电路图在Quartus II上搭建电路，编译，下载到实验板上进行验证。

数字电路与系统李文渊章节数字电路与系统是计算机科学与技术专业的一门重要课程，也是计算机原理和硬件基础的基石。

在数字电路与系统这门课程中，李文渊教授的章节总结了数字电路的基本概念、设计方法和应用技术，为学生提供了丰富的知识和实践经验。

在数字电路与系统的学习过程中，我们首先需要了解数字电路的基本概念。

数字电路是由数字逻辑门、触发器、计数器等基本元件组成的，用于处理和传输数字信号的电路系统。

它包括了数字信号的产生、传输、处理和存储等功能，是计算机和其他数字系统的核心部分。

接下来，我们需要学习数字电路的设计方法。

在数字电路的设计中，我们需要了解逻辑门的基本原理和布尔代数的运算规则，掌握组合逻辑和时序逻辑的设计方法。

组合逻辑设计是指根据输入信号的组合来确定输出信号的逻辑关系，常用的设计方法有真值表、卡诺图和逻辑代数等。

时序逻辑设计是指根据输入信号的变化过程和时序关系来确定输出信号的变化过程，常用的设计方法有状态转换图、状态表和状态方程等。

此外，数字电路与系统还涉及到数字系统的应用技术。

数字系统是基于数字电路构建的具有特定功能的电子系统，包括计算机、通信系统、嵌入式系统等。

在数字系统的设计中，我们需要考虑系统的可靠性、性能、功耗和成本等因素，并采用适当的设计方法和技术来满足系统的需求。

数字电路与系统的学习不仅仅是理论知识的积累，更重要的是培养学生的实践能力。

在课程的实践环节中，我们需要进行数字电路的实验和设计，通过实际操作来加深对数字电路原理和设计方法的理解。

实验内容包括数字逻辑门的实现、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计和数字系统的设计等。

总之，数字电路与系统是一门重要的学科，它为我们理解计算机原理和硬件基础提供了基础知识和实践经验。

通过学习数字电路与系统，我们可以了解数字电路的基本概念、设计方法和应用技术，培养学生的逻辑思维能力和实践能力，并为进一步学习计算机体系结构、嵌入式系统和计算机网络等专业课程打下坚实的基础。

数字电路与系统设计介绍关于数字电路与系统设计介绍如下：一、数字电路基础数字电路是处理二进制数字信号的电路，其主要特点是将信号表示为离散的二进制形式。

数字信号具有抗干扰能力强、精度高等优点。

数字电路的基本单元是逻辑门电路，它们通过组合和时序逻辑设计，实现各种复杂的逻辑功能。

二、逻辑门电路逻辑门电路是数字电路的基本单元，它根据输入信号的逻辑值来决定输出信号的状态。

常见的逻辑门电路包括与门、或门、非门、与非门、或非门等。

这些逻辑门电路可以通过不同的组合和配置，实现复杂的逻辑运算。

三、组合逻辑电路组合逻辑电路是指只包含组合关系的逻辑电路。

在组合逻辑电路中，输出信号的状态仅取决于输入信号的当前状态，而不受时间的限制。

常见的组合逻辑电路包括加法器、比较器、多路选择器等。

四、时序逻辑电路时序逻辑电路是指包含时序关系的逻辑电路。

在时序逻辑电路中，输出信号不仅取决于当前的输入信号，还与前一时刻的输入信号有关。

常见的时序逻辑电路包括寄存器、计数器、移位器等。

五、数字系统设计方法数字系统设计是指将一组特定的功能需求转化为数字电路或数字系统的方法。

数字系统设计的方法主要包括自顶向下设计和自底向上设计两种。

自顶向下设计是指从高级抽象开始，逐步向低级抽象过渡的设计方法；自底向上设计是指从底层硬件开始，逐步构建更高层次抽象的设计方法。

六、可编程逻辑器件可编程逻辑器件是一种集成电路，其内部逻辑结构可以通过编程来配置。

可编程逻辑器件的出现，使得数字系统的设计和实现变得更加灵活和方便。

常见的可编程逻辑器件包括现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）等。

七、硬件描述语言硬件描述语言是一种用于描述数字系统硬件的语言。

它使用高级语言的形式来描述数字系统的结构和行为，使得数字系统的设计和实现更加方便和高效。

常见的硬件描述语言包括Verilog和VHDL等。

八、数字系统测试与验证数字系统测试与验证是确保数字系统正确性和可靠性的重要环节。

数字电路与系统（学分4，学时53+7）一、课程的性质和任务《数字电路与系统》是电气工程及自动化专业基础课，是该专业类学生学习和掌握数字系统、计算机原理、数字通讯、数字控制等方面知识的入门课程。

本课程从应用角度出发，学习数字电路的常用集成器件原理、符号、功能，以及由常用器件组成的组合电路、时序电路的分析和设计方法，进而分析和设计由中规模乃至大规模集成电路组成的数字系统。

同时也涉及了各种数字电路和系统，建立数字系统的整体概念，为使学生以后具有用硬件和软件设计中、大规模数字系统的能力打下基础。

二、课程内容、基本要求与学时分配（一）数字逻辑基础 2学时1. 数字电路2. 数制3. 数制间的转换4. 代码5. 带符号的二进制数教学要求：掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数的计数规律及相互转换；掌握原码、反码、补码以及带符号的二进制数的表示方法；了解数字系统的有关概念；了解BCD码与十进制数的关系及各自特点，以及格雷码的作用、特点和编码的原理。

（二）逻辑门电路 3学时1. 逻辑门电路介绍2. 半导体二极管和三极管的开关特性3. 分立器件门电路4. 集成逻辑门电路5. MOSFETs教学要求：掌握高、低电平与正、负逻辑的概念；掌握二极管、三极管、MOS管的开关特性；掌握CMOS和TTL反相器电气特性和功能；掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、与或门、与或非门、异或门、同或门、三态门、OC门、CMOS传输门的逻辑符号、逻辑功能；了解二极管与门和或门，三极管非门的电路结构及工作原理；了解CMOS和TTL反相器的电路结构工作原理。

（三）逻辑代数基础 9学时1．逻辑代数的运算法则2．逻辑函数的标准形式3．逻辑函数的公式化简法4. 逻辑函数的卡诺图化简法教学要求：掌握逻辑代数的公理、定理及重要规则；掌握逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法；了解逻辑函数表达式的不同形式与变换；了解逻辑代数中有关逻辑变量，逻辑运算、逻辑函数、最小项和最大项等基本概念。

数字电路与系统-逻辑运算与简化（常⽤三个公式）
常⽤公式
这些个公式实际上就是教⼈如何利⽤前⾯所述的定律，规则来进⾏简化或论证逻辑函数。

1.并项公式
从名字可以看出，⽅便逻辑运算时简化式⼦。

AB+A'B=B, （A+A'=1,A'是A变量的反变量，逻辑变量是⼆值逻辑，只能是0或者1），此处这种等式还可以进⾏对偶的扩展，
（A+B)(A'+B)=B，这样也侧⾯说明对偶对于公式的论证是有帮助的。

并项顾名思义，并的各部分先得有相同的因⼦，然后合并的部分互成反量即可。

并项也能反应出吸收率A+AB=A(1+B)=A
2.销冗余因⼦公式
消除冗余因⼦定义中主要有两部分组成，从两项到三项。

A+A'B=A+B,从公式看确实是消除了左式中的⼀项的因⼦，证明过程：(A+A')(A+B)=A+B,这步是⽤了分配律的知识，逻辑运算中的分配律挺奇怪，尤其是本式中出现的分配律，⼀个变量“或”两个变量就是可以采⽤逻辑运算中的分配律来进⾏，“或”的这种分配律是貌似算术运算中的分配律。

数字集成电路与系统设计是指基于数字电路技术和集成电路技术，设计和实现数字电路系统的过程。

它涵盖了从电路级到系统级的设计和实现，包括电路设计、逻辑设计、芯片设计、系统设计和验证等方面。

在数字集成电路与系统设计中，需要考虑以下几个方面：
电路设计：根据系统需求和功能要求，设计各种数字电路，包括逻辑门、寄存器、计数器、多路选择器等。

电路设计要考虑电路的功耗、时序要求、可靠性等因素。

逻辑设计：根据系统功能需求，将电路设计抽象成逻辑功能的表示，使用逻辑门和时序元件进行逻辑功能的实现。

逻辑设计要考虑时序关系、数据通路、控制信号等。

芯片设计：基于所需的电路和逻辑设计，进行芯片级的设计，包括电路布局、线路布线、电源分配、时钟设计等。

芯片设计要考虑电路的集成度、功耗、散热等因素。

系统设计：将多个数字电路组合成完整的系统，包括处理器、存储器、输入输出接口等。

系统设计要考虑系统的性能、功耗、可靠性、通信接口等。

验证与测试：对设计的数字电路和系统进行验证和测试，确保其功能正确和性能满足要求。

验证与测试包括功能验证、时序验证、功耗测试、可靠性测试等。

数字集成电路与系统设计是现代电子技术领域的重要组成部分，它广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域，推动了数字技术的发展和应用。