数字逻辑与数字集成电路第1章1

数字逻辑电路教案（40节）第⼀章数字电路基础新课导⼊：前⾔电⼦电路根据处理信号和⼯作⽅式的不同，可分为模拟电路和数字电路两类。

模拟信号：指幅度随时间连续变化的信号。

例如：速度、温度、电场等物理量通过传感器转换后的电信号。

模拟电路：对这些信号进⾏传输、处理的电⼦电路称为模拟电⼦电路。

主要是研究输出与输⼊之间信号的⼤⼩、相位变化等。

信号发⽣器、功率放⼤器、整流滤波器等都是由模拟电路组成的。

其波形为：教学过程：§1-1 数字电路概述⼀、数字信号和数字电路数字信号：指幅度随时间不连续变化的脉冲信号。

数字电路：主要是指输出与输⼊之间的逻辑关系，⼀般不研究变化过程。

如数字万⽤表、数字⽯英电⼦表、声⾳通过扩⾳器也是⼀种数字信号。

波形如下图：数字电路的应⽤：数字电视、数字录像机、数字通信系统、数字电⼦计算机、数字控(a)1111(b)⼆、数字电路的特点数字电路中只有⾼电平、低电平两种状态，通常采⽤⼆进制编码，即只有1和0两个数码，⽤来表⽰脉冲信号的⽆有或多少。

⾼电平3.6V⽤1表⽰，低电平0.3V⽤0表⽰。

例：光盘的刻录数字电路中的⼆极管、三极管都是⼯作在开关状态，开关的接通与断开，可以⽤导通和截⽌来实现。

导通⽤1，截⽌⽤0表⽰，这种表⽰⽅法⼀般称为正逻辑。

如果低电平对应1，⾼电平对应0的关系称为负逻辑。

数字电路的分析与模拟电路不同，主要是以逻辑代数为主要⼯具，利⽤真值表、逻辑函数表达式、卡诺图、波形图等。

特点：1、数字信号易于存储、加密、压缩、传输和再现。

2、数字电路结构简单，便于集成化、系列化批量⽣产，成本低、使⽤⽅便。

3、可靠性⾼、精度⾼、抗⼲扰能⼒强。

4、能实现数值运算，可编程数字电路容易实现各种算法，具有较⼤的灵活性。

5、能实现逻辑运算和判断，便于实现各种数字控制。

三、数字电路的应⽤1、信号发⽣器2、数字电⼦仪表3、数字家电产品4、数字电⼦计算机5、数字通信6、⼯业数字控制系统四、如何学好数字逻辑电路1、学好基础知识3、综合应⽤数字集成电路§1-2 数制与编码⼀、数制在数字电路中，常⽤⼆进制数、⼋进制数和⼗六进制数。

第一章数字电路与逻辑设计基础本章的主要知识点包括数制及其转换、二进制的算术运算、BCD码和可靠性编码等。

1.参考学时2学时（总学时32课时，课时为48课时可分配4学时）。

2.教学目标（能力要求）●系统梳理半导体与微电子技术发展的历史，激发学生专业热情，结合我国计算机发展面临的卡脖子现状，鼓励学生积极投身信息成业自主可控；●学生可解释数字系统的概念、类型及研究方法；●学生能阐述数制的基本特点，可在不同数制之间进行数字的转换；●学生能理解带符号二进制数的代码表示，能将真值和原码、反码、补码的进行转换；●学生能熟记几种常用的编码（8421码、2421码、5421码、余三码），说明有权码和无权码的区别，能阐述不同编码的特点和特性；●学生能阐述奇偶校验码和格雷码的工作原理与主要特征，并能利用相关原理进行二进制和格雷码的转换，能根据信息码生成校验码，并能根据信息码和校验码辨别数据是否可靠。

3.教学重点●BCD码●奇偶校验码●格雷码4.教学难点●理解不同BCD码的编码方案及相关特征●理解可靠性编码方案、验证的原理以及使用方法。

5.教学主要内容（1）课程概述（15分钟）➢科技革命促生互联网时代➢半导体与微电子技术发展历程➢课程性质、内容与学习方法（2）芯片与数字电路（20分钟）➢数字信号和模拟信号➢数字逻辑电路的特点➢数字逻辑电路的分类➢数字逻辑电路的研究方法（3）数制及其转换（5分钟）➢进位计数值的概念和基本要素➢二进制和十进制的相互转换➢二进制和八进制数的相互转换➢二进制和十六进制数的相互转换（4）二进制数的算术运算（5分钟）➢无符号二进制数的算术运算➢带符号二进制数的机器码表示➢带符号二进制数的算术运算（5）BCD码（20分钟）➢有权码和无权码的区别➢8421码的编码规律及和十进制数的转换➢2421码的编码规律及和十进制数的转换➢5421码的编码规律及和十进制数的转换➢余三码的编码规律及和十进制数的转换（6）奇偶校验码（15分钟）➢奇校验和偶校验的概念➢奇校验和偶校验校验位的生成方法和校验方法➢奇校验和偶校验的特点（7）格雷码（10分钟）➢格雷码的特点和用途➢格雷码和二进制数的相互转换6.教学过程与方法（1）课程概述（15分钟）➢科技革命促生互联网时代以习总书记的讲话作为整个课程的导入，说明科技发展是强国必有之路，穿插不同国家崛起的历史，结合第一次工业革命、第二次工业革命，推出目前进入的互联网时代，结合中美贸易战事件，引导学生积极投身国产IT生态的建设。

数字电路知识点汇总第1章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与16进制数的转换二、基本逻辑门电路第2章逻辑代数表示逻辑函数的方法，归纳起来有：真值表，函数表达式，卡诺图，逻辑图及波形图等几种。

一、逻辑代数的基本公式和常用公式1）常量与变量的关系Ａ+0＝Ａ与Ａ=⋅1ＡＡ+1＝1与0⋅A0=A⋅＝0AA+＝1与A2）与普通代数相运算规律a.交换律：Ａ+Ｂ＝Ｂ+ＡA⋅⋅=ABBb.结合律：（Ａ+Ｂ）+Ｃ＝Ａ+（Ｂ+Ｃ）⋅A⋅B⋅⋅=(C)C()ABc.分配律：)⋅＝+A⋅B(CA⋅⋅BA C+A+=+）B⋅)(C)()CABA3）逻辑函数的特殊规律a.同一律：Ａ+Ａ+Ａb.摩根定律：BBA+=A⋅A+，BBA⋅=b.关于否定的性质Ａ＝A二、逻辑函数的基本规则代入规则在任何一个逻辑等式中，如果将等式两边同时出现某一变量Ａ的地方，都用一个函数Ｌ表示，则等式仍然成立，这个规则称为代入规则例如：C⋅+A⊕⊕⋅BACB可令Ｌ＝CB⊕则上式变成L⋅＝C+AA⋅L⊕⊕=LA⊕BA三、逻辑函数的：——公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数，通常，我们将逻辑函数化简为最简的与—或表达式1）合并项法：利用Ａ+1A=⋅B⋅,将二项合并为一项，合并时可消去=+A=A或ABA一个变量例如：Ｌ＝B+BA=(C+)=ACACBBCA2）吸收法利用公式AA⋅可以是⋅+，消去多余的积项，根据代入规则BABA=任何一个复杂的逻辑式例如化简函数Ｌ＝EAB++DAB解：先用摩根定理展开：AB＝BA+再用吸收法Ｌ＝E+AB+ADB＝E B D A B A +++ ＝)()(E B B D A A +++ ＝)1()1(E B B D A A +++ ＝B A +3）消去法利用B A B A A +=+ 消去多余的因子 例如，化简函数Ｌ＝ABC E B A B A B A +++ 解： Ｌ＝ABC E B A B A B A +++ ＝)()(ABC B A E B A B A +++＝)()(BC B A E B B A +++＝))(())((C B B B A B B C B A +++++ =)()(C B A C B A +++ =AC B A C A B A +++ =C B A B A ++4)配项法利用公式C A B A BC C A B A ⋅+⋅=+⋅+⋅将某一项乘以（A A +），即乘以1，然后将其折成几项，再与其它项合并。

《数字电子技术》知识点《数字电子技术》知识点第1章 数字逻辑基础1．数字信号、模拟信号的定义 2．数字电路的分类 3．数制、编码其及转换 要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 之间进行相互转换。

举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4．基本逻辑运算的特点与运算：见零为零，全1为1； 或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零； 或非运算：见1为零，全零为1； 异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零； 非运算：零变 1， 1变零； 要求：熟练应用上述逻辑运算。

5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。

①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。

②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。

③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。

④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。

⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。

⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。

要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。

6．逻辑代数运算的基本规则 ①反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y （或称补函数）。

这个规则称为反演规则。

②对偶规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y ＇，Y ＇称为函Y 的对偶函数。

数字逻辑及数字集成电路
数字逻辑和数字集成电路都是数字电路的核心技术，它们提供了安全、可靠的电路设计。

数字逻辑指的是使用逻辑来表达电路的一种方法，是把信号编码为二进制数字信号，根据逻辑符号来设计和分析电路的。

逻辑电路的设计目的是控制、记录或者处理数字信号，满足一定的功能需求，它们是计算机系统的基础。

数字集成电路是一种集成式电子装置，它把元件（如阻值、电感、变换器）、器件（如功率放大器、比较器）和电路（如反馈电路、模拟/数字转换器）整合在一起，用于存储、信号处理和控制电路中。

它们相比其它的晶体管和晶体管的电路非常的小，具有体积小、可靠性高、功耗低以及安装方便等优点。

数字集成电路实际上是以比特信号形式表示的，把复杂的功能作为一种芯片，可以应用于现在的大多数数码产品中。

数字逻辑和数字集成电路以其无与伦比的优势，已广泛应用于计算机、通信和电子系统等领域中。

它们为计算机、信息处理系统、智能家居系统、汽车电子系统、安全认证系统等提供了安全、可靠的电路设计。

未来的数字技术将会发展的更加智能化，智能化的电子产品也会在不久的未来普及，数字逻辑和数字集成电路将会为这一切发展提供支持和贡献。

《数字电子技术》知识点第1章数字逻辑基础1．数字信号、模拟信号的定义2．数字电路的分类3．数制、编码其及转换要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行相互转换。

举例1：（）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD解：（）10= 2= ( 16= 8421BCD4．基本逻辑运算的特点与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1；异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零；非运算：零变1，1变零；要求：熟练应用上述逻辑运算。

5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。

①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。

②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。

③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。

④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。

⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。

⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。

要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。

6．逻辑代数运算的基本规则①反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函数Y的反函数Y（或称补函数）。

这个规则称为反演规则。

②对偶规则：对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y＇，Y＇称为函Y 的对偶函数。