电子技术基础数字部分

电子技术基础数字部分第六版教学设计一、教材及参考资料教材：•《电子技术基础——数字部分》第六版上海交通大学出版社参考资料：•《数字电路与逻辑设计》（第三版）范巫龙•《数字电路设计与Verilog HDL基础》曾四清•《数字电子技术基础》（第二版）李国健二、教学目标本学期数字部分的教学目标主要是让学生：1.掌握数字系统的基本概念和表示方法；2.掌握组合电路与时序电路的分析和设计方法；3.理解数字信号处理的基本原理及其在实际应用中的基本应用。

三、教学内容第一章数字系统基础1.数字信号与模拟信号的比较2.二进制数及其基本运算3.串/并联进位加法器的设计和应用4.码制转换及BCD码的设计与应用第二章组合逻辑电路1.布尔代数及其基本定理2.组合逻辑电路的基本结构和分析方法3.组合逻辑电路的设计方法和应用技巧4.学习使用Verilog语言进行组合电路的设计与模拟第三章时序逻辑电路1.学习时序逻辑电路的概念和特殊性质2.学习触发器电路的原理，分析和应用3.学习时序逻辑电路的基本分析法和设计方法4.学习使用Verilog语言进行时序电路的设计与模拟第四章数字信号处理1.离散信号及其重要性2.快速傅立叶变换（FFT）3.数字信号滤波和二进制序列的编码四、教学方式为了保证教学效果，本学期将采用以下教学方式：1.针对每一章节进行详细的讲解与示范；2.每章节结束后进行相应的习题讲解；3.每周进行一次实验，要求学生按时完成实验并提交实验报告；4.在每两周的末尾进行课程总结，对学生进行知识点测验和回答问题。

五、教学评估为了全面地进行教学评估，我们采用以下方式：1.对于学生的实验成绩和报告进行考核；2.对于学生出席率和听课效果进行考核；3.对于学生知识掌握情况进行期末考试。

六、教学安排时间内容第1-2周数字系统基础第3-4周组合逻辑电路第5-6周时序逻辑电路第7-8周数字信号处理第9-12周组合电路和时序电路综合设计第13周考试复习及总结第14周期末考试七、教学师资本课程的主要教师为 xxx，拥有多年电子技术基础的教学经验和实际设计经验。

电子技术基础（数字部分）第一章1. 什么是模拟信号，数字信号？（P7）模拟信号：它们在时间上是连续变化的，幅值上也是连续取值的。

这种连续变化的物理量称为模拟量，表示模拟量的信号称为模拟信号，处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。

数字信号：它们是一系列时间离散，数值也离散的信号。

表示数字量的信号称为数字信号。

用“0”，“1”表示。

2. 数制。

（P13）几种数值之间的转换，二-——十六，二——八，二——十数制特点：数制几逢几进一。

3. BCD码了解（P26）4. 逻辑函数的表示方法。

（P33）1）真值表表示方法2）逻辑表达式表示方法3）逻辑图表示方法4）波形图表示方法第二章代数式的化简，卡诺图化简（14 分）（P 40）第三章1. 噪声容限：表示门电路的抗干扰能力。

（P70）。

2. 在工程实践中，往往需要将两个门的输出端并联以实现与逻辑的功能称为线与。

为了实现线与的功能，可以将多个门电路输出管的漏极和电源Vdd之间，加一公共的上拉电阻Rp，（P 83）3. 三态输出门电路。

（P87）人们开发了一种三态输出门电路，它的输出除了具有一般门的两种状态，即输出高，低电平外，还具有高输出阻抗的第三种状态，称为高阻态，又称为禁止态。

第四章1.组合逻辑电路的分析。

（大题）2.消除竞争冒险的方法(P135)1)发现并消去互补相乘项。

2）增加乘积项以避免互补项相加。

3）输出端并联电容器。

3.各种集成电路编码器比较器加法器考选择填空数据选择器译码器重点74LS151 74LS138第五章考题画波形图重点D 触发器JK 触发器课后习题 5.4.3 5.4.5 5.4.6第六章1. 同步异步的区别：异步没有统一的时钟信号。

2.时序逻辑电路的分析设计（p252）自启动3.存储n位二进制数据的寄存器需要n个触发器。

4.计数器（大题必考）74LVC161第八章1.单稳态有一个稳定状态，多谐振荡器没有稳态。

（p388）2.单稳态触发器的应用（P397）1）定时2）延时3）噪声消除3.施密特触发器的应用（P405）1)波形变换2）波形的整形与抗干扰。

第一章数字逻辑习题1．1数字电路与数字信号1.1.2图形代表的二进制数0101101001．1．4一周期性数字波形如图题所示，试计算：（1）周期；（2）频率；（3）占空比例MSB LSB0121112（ms）解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/0.01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2−1.2.2将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于4（2）127（4）2.718解：（2）（127）D=72-1=（10000000）B-1=（1111111）B=（177）O=（7F）H（4）（2.718）D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码：（1）43（3）254.25解：（43）D=（01000011）BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示：P28（1）+（2）@（3）you(4)43解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码，然后将二进制码转换为十六进制数表示。

（1）“+”的ASCⅡ码为0101011，则（00101011）B=（2B）H（2）@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表示方法1.6.1在图题1.6.1中，已知输入信号A，B`的波形，画出各门电路输出L的波形。

解:(a)为与非，(b)为同或非，即异或第二章逻辑代数习题解答2.1.1用真值表证明下列恒等式(3)A B AB AB ⊕=+（A⊕B）=AB+AB 解：真值表如下A B A B⊕ABAB A B⊕AB +AB00010110110000101000011111由最右边2栏可知，A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。

一、数电知识要点第一章 数制与编码1、码制：各种码制之间的转换(整数,小数)2、带符号数的原码、反码和反码3、二进制编码：自然二进制码、格雷码4、BCD 码：8421BCD 码、余三码等第二章 逻辑函数及其化简1、逻辑代数的基本运算及复合运算：与、或、非、与非、或非、异或、同或与运算： 全1得1，有0得0；或运算：有1得1，全0得0； 非运算：10 01==异或：相同得0，相异得1同或：相同得1，相异得02、逻辑运算基本公式及常用规则：1) 十个基本公式2) 逻辑运算常用规则：代入规则；反演规则；对偶规则3、逻辑函数表示方法1）真值表2）逻辑函数表达式：与或表达式；或与表达式；与非-与非表达式；或非-或非表达式；最小项表达式；最大项表达式（概念、性质、两者之间的关系）3）逻辑电路图(与电路分析设计结合)：由逻辑表达式到电路图；由电路图写逻辑表达式；4）卡诺图（化简：最多四变量）求逻辑函数的最简与或表达式和或与表达式第三章组合逻辑电路1、集成电路主要电气指标：输入/输出电压；输入/输出电流；噪声容限；扇出系数；输出结构：推拉式输出；开路输出；三态输出2、常用组合逻辑模块3-8译码器、数据选择器、加法器、数值比较器3、组合逻辑电路分析分析步骤：1）由给定的逻辑图逐级写出逻辑函数表达式；2)由逻辑表达式列出真值表；3)分析、归纳电路的逻辑功能。

4、组合电路的设计设计步骤：列真值表—写出适当的逻辑表达式—画电路图。

其中第二步写逻辑表达式时根据设计要求有所不同：1)用门电路设计：与或电路/与非-与非电路：卡诺图化简求最简与或表达式或与电路/或非-或非电路：卡诺图化简求最简或与表达式2)用3-8译码器+与非门设计：写最小项表达式3)用3-8译码器+与门设计：写最大项表达式4)用数据选择器设计：通过卡诺图降维得出数据选择器的各位地址信号Ai和各路数据Di的表达式5、逻辑险象的判别和消除第四章时序电路分析1、各类触发器的特性方程、约束方程、状态表、状态图(RS,JK,D)2、集成计数器74163工作原理、功能及应用（如何构成任意模的计数器、序列信号发生器）3、时序电路的分析1)由触发器构成的米里型/莫尔型同步时序电路的分析步骤：分析电路类型—写激励方程和输出方程—求次态方程—状态表、状态图—功能。

数字部分是电子技术基础中的一个重要组成部分，涉及数字电路和数字系统的基本原理和应用。

以下是数字部分的主要内容：
二进制系统：介绍二进制数的表示方法、二进制运算和逻辑运算。

逻辑门电路：介绍逻辑门的基本类型，包括与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等，以及它们的真值表和逻辑功能。

组合逻辑电路：介绍由逻辑门组成的组合逻辑电路，包括多路选择器、译码器、编码器、加法器和比较器等，以及它们的设计和应用。

时序逻辑电路：介绍由触发器构成的时序逻辑电路，包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等，以及它们的工作原理和应用。

计数器和时钟：介绍二进制计数器、同步计数器和异步计数器的原理和设计，以及时钟信号的生成和应用。

存储器：介绍存储器的基本类型，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM），以及它们的特点、应用和工作原理。

数字系统：介绍数字系统的组成和层次结构，包括数据表示、编码和解码，数字信号处理和数字通信等。

数字信号处理：介绍数字信号处理的基本原理和方法，包括数字滤波、频谱分析、离散傅里叶变换和数字信号处理器（DSP）的应用。

数字通信：介绍数字通信的基本原理和技术，包括数字调制、数字解调、误码控制和数字传输系统等。

以上是电子技术基础中数字部分的主要内容。

深入学习和理解这些知识将有助于理解和设计数字电路和数字系统，以及应用于电子设备和通信领域中的相关技术和应用。

第1章 数字逻辑概论1.1 复习笔记一、模拟信号与数字信号 1．模拟信号和数字信号 （1）模拟信号在时间上连续变化，幅值上也连续取值的物理量称为模拟量，表示模拟量的信号称为模拟信号，处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。

（2）数字信号 与模拟量相对应，在一系列离散的时刻取值，取值的大小和每次的增减都是量化单位的整数倍，即时间离散、数值也离散的信号。

表示数字量的信号称为数字信号，工作于数字信号下的电子电路称为数字电路。

（3）模拟量的数字表示①对模拟信号取样，通过取样电路后变成时间离散、幅值连续的取样信号； ②对取样信号进行量化即数字化；③对得到的数字量进行编码，生成用0和1表示的数字信号。

2．数字信号的描述方法（1）二值数字逻辑和逻辑电平在数字电路中，可以用0和1组成的二进制数表示数量的大小，也可以用0和1表示两种不同的逻辑状态。

在电路中，当信号电压在3.5～5 V 范围内表示高电平；在0～1.5 V 范围内表示低电平。

以高、低电平分别表示逻辑1和0两种状态。

（2）数字波形①数字波形的两种类型非归零码：在一个时间拍内用高电平代表1，低电平代表0。

归零码：在一个时间拍内有脉冲代表1，无脉冲代表0。

②周期性和非周期性周期性数字波形常用周期T 和频率f 来描述。

脉冲波形的脉冲宽度用W t 表示，所以占空比100%t q T=⨯W③实际数字信号波形在实际的数字系统中，数字信号并不理想。

当从低电平跳变到高电平，或从高电平跳到低电平时，边沿没有那么陡峭，而要经历一个过渡过程。

图1-1为非理想脉冲波形。

图1-1 非理想脉冲波形④时序图：表示各信号之间时序关系的波形图称为时序图。

二、数制 1．十进制以10为基数的计数体制称为十进制，其计数规律为“逢十进一”。

任意十进制可表示为：()10iDii N K ∞=-∞=⨯∑式中，i K 可以是0～9中任何一个数字。

如果将上式中的10用字母R 代替，则可以得到任意进制数的表达式：()iR ii N K R ∞=-∞=⨯∑2．二进制（1）二进制的表示方法以2为基数的计数体制称为二进制，其只有0和1两个数码，计数规律为“逢二进一”。

1．1 数字电路与数字信号第一章 数字逻辑习题1.1.2 图形代表的二进制数MSBLSB 0 1 211 12（ms ）解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10% 数制1.2.2 将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于 2 （2）127 （4）解：（2）（127）D=27-1=（）B-1=（1111111）B =（177）O=（7F ）H （4）（）D=B=O=H 二进制代码1.4.1 将下列十进制数转换为 8421BCD 码： （1）43 （3） 解：（43）D=（01000011）BCD1.4.3 试用十六进制写书下列字符繁荣 ASC Ⅱ码的表示：P28 （1）+ （2）@ （3）yo u (4)43解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的 ASC Ⅱ码，然后将二进制码转换为十六进制 数表示。

（1）“+”的 ASC Ⅱ码为 0101011，则（00101011）B=（2B ）H （2）@的 ASC Ⅱ码为 1000000,(01000000)B=(40)H(3)you 的 ASC Ⅱ码为本 1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75 (4)43 的 ASC Ⅱ码为 0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为 34,33 逻辑函数及其表示方法解: (a)为与非， (b)为同或非，即异或第二章逻辑代数习题解答2.1.1 用真值表证明下列恒等式(3) A⊕B AB AB（A⊕B）=AB+AB解：真值表如下A B A⊕BAB AB A⊕BAB+AB0 0 1 11111111111A (1BC ) ACDCDEA ACDCDEACD CDEACD E2.1.4 用代数法化简下列各式(3) ABC B C)A⋅B A⋅B(A B)(A B)1BAB ABABBABAB(9) ABC DABD BC D ABCBD BC解： ABC DABDBC DABCBD BCB ( ACD )L D ( AC)2(3)(L AB)(C D)2.2.2 已知函数 L（A，B，C，D）的卡诺图如图所示，试写出函数 L 的最简与或表达式解：L( A, B, C, D) BC D BCD B C D ABD2.2.3 用卡诺图化简下列个式（1）ABCD ABCD AB AD ABC3解：ABCD ABCD AB AD ABCABCD ABCD AB CC DDAD B B CCABC D D)()()()()(ABCD ABCD ABC D ABCD ABC D ABC D ABC D（6）L( A, B, C, D ) ∑m解：(0, 2, 4, 6,9,13)∑d(1, 3, 5, 7,11,15)L AD（7）L( A, B, C , D )∑m 解: (0,13,14,15)∑d(1, 2, 3, 9,10,11)L AD AC AB42.2.4 已知逻辑函数L AB BC C A，试用真值表,卡诺图和逻辑图（限用非门和与非门）表示解:1>由逻辑函数写出真值表A11112>由真值表画出卡诺图B1111C1111L1111113>由卡诺图,得逻辑表达式L AB BC AC 用摩根定理将与或化为与非表达式L AB BC AC AB⋅B C⋅AC4>由已知函数的与非-与非表达式画出逻辑图5第三章习题MOS逻辑门电路3.1.1 根据表题所列的三种逻辑门电路的技术参数，试选择一种最合适工作在高噪声环境下的门电路。

《电子技术基础-数字部分》一、基础知识1、代数逻辑进制与码1)二进制(B)八进制(O) 十进制(D) 十六进制(H)2) BCD码公式定理反演规则(必考)1)与、或互换2)0、1互换3)原变量、反变量互换不属于单个变量上的非号要保留不变对偶规则(必考)a. 与、或互换b. 0、1互换 代数化简(大题) 并项法: A+Ā=1 吸收法: A+AB=A 消去法: A+AB=A+B 卡诺图化简(大题)写出最小项表达式 填卡诺图 合并最小项 将包围圈相加2、逻辑门1） OC 门－－－TTL （集电极开路门）指TTL 门电路输出级BJT 管的集电极是开路的 OC 门必须外接负载电阻和电源才能正常工作OD 门（漏极开路门）: 指CMOS 门输出电路只有NMOS 管, 并且漏极是开路的 与OD 门相比可以承受较高的电压和较大的电流 2） 三态门－－－TSL输出除了输出高、低电平外, 还具有高输出阻抗的第三状态,称为高阻态, 又称为禁止态3） CMOS 传输门①既可以传输数字信号, 又可以传输模拟信号 ②传输门的输入和输出可以互换OC 门 传输门1）扇入扇入数=输入端的个数, 3输入, 则Ni=32）扇出扇出No ——驱动同类门的个数（有两种情况）:①拉电流②灌电流如果NOL ≠NOH,则No取二者中的最小值二、组合电路1、分析(大题)①由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式②对表达式进行化简③列出真值表④由真值表总结出逻辑功能2、设计(大题)①电路功能描述②真值表(关于A.B.Y等要有文字说明)③逻辑表达式或卡诺图④最简与或表达式⑤逻辑变换(例如, 变换为用与非门实现)⑥逻辑电路图3、集成模块运用(大题)1)编码器(CD4532)编码:把二进制码按一定规律编排, 为每组代码赋予特定的含义CD4532:8线-3线优先编码器功能表：2)译码器(74x138)译码:将具有特定含义的二进制编码进行辨别, 并转换成控制信号74x138:3线－8线译码器功能表扩展使用:3)数据选择器(74x151)数据选择:根据地址选择码从多路输入数据中选择一路, 送到唯一的公共数据通道上输出74x151:8选1数据选择器功能表：扩展使用:4)数值比较器(74x85)数值比较器——用来比较多个数值的大小的数字逻辑电路74x85:四位数值比较器功能表：扩展使用:串联方式(8位数值比较器)5)算术运算器(74x283)半加器: 两个 1 位二进制数相加不考虑低位进位全加器: 被加数、加数和低位来的进位信号相加74x283:四位二进制全加器功能表：三、触发器触发器: 脉冲边沿敏感的存储单元电路1、考试重点：各触发器应用, 绘制波形图(必考)2、SR触发器（下降沿有效）特性方程: 功能表: 逻辑符号:3、JK 触发器（下降沿有效）(重点)特性方程:功能表:逻辑符号:nn n QK Q J Q+=+1⎩⎨⎧=+=+0SR Q R S Q n 1n4、D 触发器（上升沿有效）特性方程:功能表:逻辑符号:5、T 触发器（下降沿有效）特性方程:功能表:逻辑符号:四、时序电路1.分析(大题)2.设计(大题)1) 分析逻辑功能要求, 画出状态表（状态图）； 2) 复合卡诺图；3) 给出输出方程、状态方程、驱动方程； 4) 画出逻辑电路图；5) 检察逻辑功能和自启动特性。