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数字电路与逻辑设计课件

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数字逻辑电路与系统设计课件

数字逻辑电路与系统设计课件
计数器
用于计数和控制时序，常用于实现定时器和分频器。
移位器
用于二进制数据的移位操作，常用于数据格式化和数据传输。
顺序脉冲发生器
用于产生一定规律的顺序脉冲信号，常用于控制电路的工作流程。
04
数字系统设计
数字系统概述
数字系统的基本概念
数字系统是指使用离散的二进制数字信号进行信息处理的系统。它主要由逻辑 门电路、触发器、寄存器、加法器等基本元件组成，具有精度高、稳定性好、 易于大规模集成等优点。
实现逻辑功能
根据状态转换图，实现相应的 逻辑功能。
确定设计目标
明确设计时序逻辑电路的目的 和要求，如实现特定的功能、 达到一定的性能指标等。
设计状态转换图
根据设计要求，设计状态转换 图，确定状态和输出。
验证设计
通过仿真或实验验证设计的正 确性和可行性。
常用时序逻辑电路
寄存器
用于存储二进制数据，常用于数据传输和数据处理。
集成化和智能化技术的发展，为数字 系统的设计带来了新的机遇和挑战。
数字系统的智能化是当前的一个重要 趋势，它使得数字系统能够具有更强 的自适应性、智能性和灵活性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
分析输入和输出信号的逻辑关系，确定电路的功 能。
真值表和逻辑表达式
通过列出所有输入组合和对应的输出值，得到真 值表，并根据真值表推导出逻辑表达式。
3
逻辑功能描述
根据逻辑表达式或真值表，描述组合逻辑电路的 逻辑功能。
组合逻辑电路的设计
明确设计要求：确定输入和 输出信号，以及电路要实现 的功能。
根据功能要求，逐一确定每 个输入组合对应的输出值。
自底向上的设计方法

《数字电路》课件

《数字电路》课件
《数字电路》PPT课件
在这个《数字电路》的PPT课件中，我们将深入探讨数字电路的各个方面， 包括概述、引脚定义与图示、数字电路分类、基本逻辑门电路、组合逻辑电 路、时序逻辑电路、数字电路设计要点以及数字电路实验教学资源。
概述
什么是数字电路？
数字电路是由逻辑门组成的电子电路，用于 处理和存储数字信号。
3
译码器
译码器用于将输入编码成特定的输出， 常用于显示器和地址译码。
加法器
加法器用于将两个二进制数相加，常 用于算术运算和数据传输。
时序逻辑电路
触发器 计数器 移位寄存器
时序逻辑电路中用于存储和处理时序信息的 基本元件。
计数器是能够计数的时序逻辑电路。
移位寄存器用于完成数据的移位和存储操作。
数字电路设计要点
1 需求分析
明确电路设计的功能和性能要求。
2 逻辑设计
确定逻辑电路的实现方式电路的正确性和性能。
将逻辑设计好的电路转化为实际布线。
数字电路实验教学资源
数字电路实验板
实验板提供了学生进行数字电路实验的平台。
数字示波器
示波器用于观察和测量电路信号的波形。
逻辑分析仪
逻辑分析仪用于分析和调试数字电路的信号。
可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器用于控制和监控工业自动化系 统。
逻辑门用符号图示来表示不同的逻辑运算。
多路选择器
多路选择器能够实现多个输入的选择和输出。
触发器
触发器用于存储和处理时序信息。
数字电路分类
1 组合逻辑电路
2 时序逻辑电路
组合逻辑电路的输出仅由输入决定，没有 时钟信号。
时序逻辑电路的输出取决于输入和时钟信 号的组合。
3 存储器

数字电路与逻辑设计课件

数字电路与逻辑设计课件

逻辑符号:
特性表:
特性方程:
状态图:
四.上升沿触发的D触发器 逻辑符号:
特性表:
特性方程: 状态图:
工作波形:
五.T触发器
又可称为可控计数触发器. 逻辑符号:
T=1时: T=0时:
特性方程: 状态图:
六.触发器逻辑功能的转换
四种触发器的特性方程: RS: JK: D: T:
驱动表:
例:D
二.钟控RS触发器
逻辑符号: 逻辑图:
特性表:
特性方程:
Hale Waihona Puke 状态图:三.JK边沿触发器
为了提高触发器的可靠性,增强抗干扰能力,希 望在每个CP周期里输出端的状态只能改变一次,触发器的次态 仅仅取决于CP信号下降沿(或上升沿)到达时刻输入信号的状 态.而在此之前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有影 响.为实现这一设想,人们相继研制成了各种边沿触发器电路.
JK
已有D,要实现JK的输入输出功能,D=? 方法1.驱动表法:
画出逻辑电路:
方法2.利用特性方程:
已知D触发器: JK触发器:
例:设图中触发器初始状态皆为0,试画出在CP信号
作用下,触发器Q端的波形.
�
触发器
能够存1位二值信号的基本单元电路 统称为触发器. 触发器的基本特点: 触发器的基本特点:
第一,具有两个能自行保持的稳定状态,用来表 示逻辑状态的0和1,或二进制数的0和1. 第二,根据不同的输入信号可以置成1或0状态.
根据触发器的逻辑功能划分 :RS触
发器,JK触发器, D触发器 , T触发器.
一.基本RS触发器
逻辑图: 逻辑符号:
特性表:
缺点:在实际运用中,常常需要触发器的输入仅作为触发器发生状态变 化的转移条件,不希望触发器状态随输入信号的变化而立即相应变化, 而是要求在钟控脉冲信号(cp)的作用下,触发状态发生相应变化. 为此,在基本触发器的基础上加上触发器引导电路,构成时钟控制的 触发器.

数字电子技术逻辑门电路课件

数字电子技术逻辑门电路课件
F 1 0
数字电子技术-逻辑门电路
二极管与门/或门电路的缺点
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值 的情况。 （2）负载能力差。
+VCC（+5V）
R 3kΩ
D1
0V
D2
5V
D1
p
5V
D2
0.7V
+VCC（+5V） R 3kΩ
L
RL
1.4V
数字电子技术-逻辑门电路
解决办法：
将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组 合起来。
1
3
2T 3
Hale Waihona Puke R e21kΩ输入级
中间级
输出级
数字电子技术-逻辑门电路
TTL与非门的逻辑关系分析
1、输入全为高电平3.6V时。
T2、T3饱和导通， 由于T2饱和导通，VC2=1V。
由于T3饱和导通，输出电压为： VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的逻 辑功能之一： 输入全为高电平时， 输出为低电平。 A
管相当于一个闭合的开关。
D
K
V
F
IF
RL
V
F
IF
RL
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的理想开关特性
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二
极管相当于一个断开的开关。
D
K
V
R
IS
RL
V
R
RL
iD
理想二极管 伏安特性
uD
0V
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的实际开关特性
实际的硅二极管正向导通时，存在 一个0.7V的门槛电压（锗二极管为 0.3V),其伏安特性曲线为：

数字电子技术 时序逻辑电路的分析与设计 国家精品课程课件

数字电子技术 时序逻辑电路的分析与设计 国家精品课程课件

《数字电子技术》精品课程——第6章
FF0
FF1
1J
Q0 1J
Q1
时序逻辑电路的分析与设计
&Z
FF2
1J
Q2
C1
C1
C1
1K
1K
1K
Q0
Q1
Q2
CP
➢驱动方程：
《数字电子技术》精品课程——第6章 时序逻辑电路的分析与设计
② 求状态方程
JK触发器的特性方程：
Qn1 JQ n KQn
将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
简化状态图（表）中各个状态。 （4）选择触发器的类型。
（5）根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计 电路的输出方程和驱动方程。
（6）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。
返回 （7）检查电路能否自启动。
《数字电子技术》精品课程——第6章 时序逻辑电路的分析与设计
2．同步计数器的设计举例
驱动方程： T1 = X T2 = XQ1n
输出方程: Z= XQ2nQ1n
（米利型）
2.写状态方程
T触发器的特性 方程为：
Qn1 TQn TQn
Q 1nQ1QX21nn TX1QQ1n1nXTQX11nQ1n X Q1n
Q1n
Qn1 2
T2 Q2n
T2Qn2
T Q n 将T1、 T2代入则得X到Q两1n Q2n XQ1nQn2
0T1 = X0 0 0 0 0 0
0
求T1、T2、Z
0T2
0
=ZX=01QX1nQ10 2nQ010n
0 0
0 1
1 0
0 0
由状态方程
求Q2n+1 、 Q1n+1

数字电路与逻辑设计课件：第二章 part3逻辑图

数字电路与逻辑设计课件：第二章 part3逻辑图
CO(X, Y) AB A B
分析电路
若已知逻辑函数的逻辑图，则只要从输入端到输出 端逐级写出每个逻辑符号对应的表达式，最后就可以得 到与该逻辑图对应的逻辑表达式。
例2－4－2
v xy x y u vx w vy z uw vx vy vx vy
(x y)(x y) xy x y
共产生2n个小方格，每一个小方格对应真值表的一行，由 此构成的方格图就是卡诺图。
2-5-1 真值表与卡诺图 卡诺图的构成 由真值表到卡诺图
1. 卡诺图的构成
三变量的卡诺图
A BC 0 1 00
04
01
15
11
37
10 2 6F
BC A
00
01
11 10
0
013 2
1
4 5 7 6F
AB C
2-5-2 表达式与卡诺图
由最小项表达式到卡诺图 最小项表达式：真值表中对应的函数值为1的最
小项的或式
任一逻辑函数都等于其对应的卡诺图上所有填1 小方格的最小项之和。
将最小项表达式中包含的每一个最小项在卡诺图 中对应的小方格内填1，其余的方格填0（或不 填），即可得到其相应的卡诺图。
由最小项表达式到卡诺图
与-或式对应的逻辑图
二级电路 双轨输入
三级电路 单轨输入
与-或式： 与两级与非门对应
或-与式对应的逻辑图
A
1
B
A
1
&
B
A1
B
F
A
1
B
1
F
或-与式： 与两级或非门对应
例2-4-1 导出HA的逻辑图
HA的真值表
A B CO Σ
0 0 00

数字逻辑教学课件 数字电路2-4


4. 中规模组合逻辑部件 掌握典型集成电路的外部功能、扩展、应用。
–数据选择器:根据地址码的要求，从多路输入信号中 选择其中一路输出。
选择数据
应用：
并 —> 串
实现组合逻辑
–译码器：特定意义信息的二进制代码翻译出来，常用的 有二进制译码器、二-十进制译码器、数码显示译码器。
片选、地址译码
应用：
实现数据分配
0110 1 0110
7＋5＝12
＝（0001 0010）8421
75 0111
0101 1100
0110 1 0010
一旦需要修正，则8421码必有进位输出。
判 9 加 6 修正电路：
1)当有进位输出 或 2) 当和数＞9；
应修正让其产生进位，且加（0110）;
设计两个一位8421BCD码加法电路应由三部分组成。
§2.6 数值比较器和加法器
§2.6.1 数值比较器（comparator)
比较两个二进制数的大小。
A0
A1
A2
1. 四位数值比较器（74LS85)
A3
A<B
1) 结构与功能：
A=B A>B
B0
输入信号：数码输入
B1 B2
级联输入（低位比较结果）B3
输出信号：比较结果
0 COMP
1 2
P
3 P<Q FA<B
奇校验位（监督位）： P C1 C2 C2 Cn 1
74LS280
A B C EVEN D
E F ODD G H
“1” I
奇校验位
3) 校验位产生 / 校验检测
D0
D7
片1奇校验 位产生器

数字电子技术基础组合逻辑电路ppt课件


通常数据分配器有一根输入线，n根地址控制线，2n根数据输出线，因此根据输出线的个数也称为2n路数据分配器
用74LS138译码器实现的数据分配器
译码器的三个输入端A2 、A1 、A0作为选择通道用的地址信号输入，八个输出端作为数据输出通道，三个控制端接法如下：
74HC4511引脚图
74HC4511是常用的CMOS七段显示译码器， A3、A2、 A1、A0为输入端，输入8421BCD码，a～g为七段输出，输出高电平有效，可用来驱动共阴极LED数码管。
为测试输入端，低电平有效，当
时a～g输出全为1，用于检查译码器和LED
数码管是否能正常工作。
数据时，可强制将不需要显示的位消去。如四位数码管，某时刻只需显示最低的两位数据，则可以让最高两位数据的
例2
用74LS138实现逻辑函数
。
解：
将函数表达式写成最小项之和
将输入变量A、B、C分别接入输入端，注意高位和低位的接法，使能端接有效电平，由于74LS138输出为反码输出，需要再将F变换一下：
逻辑电路图
注意：使用中规模集成译码器实现逻辑函数时，译码器的输入端个数要和逻辑函数变量的个数相同，并且需要将逻辑函数化成最小项表达式。
3.2.2 组合逻辑电路的设计方法
根据给定的逻辑功能要求，设计出能实现这 个功能要求的逻辑电路。
实现的电路要最简，即所用器件品种最少、数量最少、连线最少。
要求：
（1）根据设计要求确定输入输出变量并逻辑赋 写出真值表。
（2）由真值表写出逻辑函数表达式并化简或转换。
（3）选用合适的器件画出逻辑图。
2．二-十进制译码器
常用的有8421BCD码集成译码器74HC42，

数字逻辑课件(欧阳星明)第一章

22
第一章
基本知识
1.2
数制及其转换
1.2.1 进位计数制 数制是人们对数量计数的一种统计规律。日常生活中 广泛使用的是十进制，而数字系统中使用的是二进制。 一、十进制 十进制中采用了0、1、…、9共十个基本数字符号，进 位规律是“逢十进一”。当用若干个数字符号并在一起表示 一个数时，处在不同位置的数字符号，其值的含意不同。 如 666
本课程的教学目标是使学生了解组成数字计算机和其它数字系统的各种数字电路能熟练地运用基本知识和理论对各类电路进行分析并能根据客观提出的设计要求用合适的集成电路芯片完成各种逻辑部件的设计
Digital logic
数字电路与逻辑设计
专业基础课
1
课程性质与教学目标 课程性质：“数字电路与逻辑设计”是计算机各
生产时间 划 代 主要元器件 第一代 电子管 1946年 晶体管 第二代 1958年 第三代 小规模集成电路 1964年 第四代 中、大规模集成电路 1971年
国 美 美 美 美
家 国 国 国 国
计算机的发展趋势：速度↑、功能↑、可靠性↑、体积 ↓、价格↓、功耗↓。
14
第一章
基本知识
伴随着微电子技术的飞速发展，进一步加速了计算机 的发展与普及，目前广泛使用的微型计算机就是建立在超 大规模集成电路基础之上的。以个人计算机为例， PC 机 CPU芯片80Χ86的集成规模如下表所示。 80Χ 86的集成规模 芯 片 型 号 集 成 度 8 0 8 6 2.9 万个晶体管 8 0 2 8 6 13.5 万个晶体管 8 0 3 8 6 32 万个晶体管 8 0 4 8 6 120 万个晶体管 8 0 5 8 6 320 万个晶体管 ┇ ┇ 在80586CPU中，密集程度如何呢？大约用500个晶体 管串接起来才能绕人的头发丝一周！

数电-数字逻辑基础幻灯片PPT


2.复合逻辑运算 在逻辑代数中，由基本的与、或、非逻辑运算可以实现多种复合逻辑运算。
A
B & Y1 A•B
A
A
B
Y1
B
Y1
A B
≥1
Y2 AB
A B
+ Y2
A B
Y2
A 1 Y3 A
A
Y3
A
Y3
(a)国际符号
(b)曾用符号 (c)美国符号
A B
&
Y4 A • B
A B
A B
≥ 1 Y5 A B
A
&
A
F
F
B
B
(a)
(b)
OC门逻辑符号
(a) 国际符号；
(b) 惯用符号
OC门除了可以“线与”连接外，还可以用来驱动感性负载或实现电平转换。 例如，在图的电路中，EC=10V时，F的输出高电平就从3.6V变成了10V。
＋ EC
& A
F B
& C D
OC门的线与电路
（3）三态门
三态门也称TS门(Three State Gate)， 是在TTL逻辑电路的基础上增加一个 使能端EN而得到的。当EN=0时，TTL与非门不受影响，仍然实现与非门功 能；当EN=1时，TTL与非门的V4、V5将同时截止，使逻辑门输出处于高阻 状态。因此，三态门除了具有普通逻辑门的高电平（逻辑1）和低电平（ 逻辑0）两种状态之外，还有第三种状态——高阻抗状态，也称开路状态 或Z状态。三态门的逻辑符号和真值表分别如图1－6和表1－5所示。国际 符号中的倒三角形“▽”表示逻辑门是三态输出，EN为“使能”限定符 ，输入端的小圆圈表示低电平有效(有的三态门也可能没有小圆圈，说明 EN是高电平有效)。
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数字电路与逻辑设计
授课特点： • 1、只讲知识点、难点和重点 • 2、多讲习题 • 3、重视应用，分析设计题为主。 • 教学要求： • 1、会看书自学 • 2、多做习题、作业成绩20% • 3、应用PSpice仿真
第一章 数制和码制
1.1 数字量和模拟量 • 数字量：时间上和数值上都离散变化的物理量， 最小数量单位△ • 模拟量：时间上和数值上都连续变化的物理量。 • 处理数字信号(Digital Signal)的电路称为数字电 路， • 处理模拟信号（Analog Signal)的电路称为模拟 电路。 • 数字信号传输可靠、易于存储、抗干扰能力强、 稳定性好。 • 数字信号是一种脉冲信号(Pulse Signal)，边沿 陡峭、持续时间短，凡是非正弦信号都称为脉冲 信号。
（4）十六进制：基数N为16，十六进制有0…9、A、 B、C、D、E、F共16个数码， “逢十六进一，借一为十六”。下标16或H表示， 如A116，1FH等。
(3AE.7F)16 =3×162+10×161+14×160+7×16-1+15×16-2 =(942.4960937)10
1.3 不同数制间的转换
【例1.3】 (0.8125)D=( 0.8125×2=1.625 0.625×2=1.25 0.25×2=0.5 0.5×2=1 (0.8125)D=( 0.1101 )B
)B 积的整数 1 MSB 1 0 1 LSB
(3)十六—十转换 按位权展开 【例1.7】 1A7.CH=1×162 +10×161+7×160+12×16-1 =1×256+10×16+7+12×0.0625 =423.75D (4)十—十六转换 与十—二转换方法相似，整数部分转换除 16取余法，小数部分转换乘以16取整法 【例1.8】 287D=11FH 转换过程：287/16=17余15 17/16=1余1 【例1.9】 0.62890625D=0.A1H 转换过程：0.62890625×16=10.0625 0.0625×16=1
（1）二—十转换：按位权展开，将所有值为1的数 位的位权相加。 【例1.1】 （11001101.11）B =1× 27+1× 26+0× 25+0× 24+1× 23+1× 22 +0× 21+1× 20+1× 2-1+1× 2-2 =128+64+8+4+1+0.5+ 0.25=（205.75）D
（1）十进制：十进制数一般用下标10或D表示，如2310， 87D等。 （2）二进制：基数N为2的进位计数制称为二进制 （Binary），它只有0和1两个有效数码， 进位关系 “逢二进一，借一为二”。 二进制数下标2或B，如1012，1101B等。 (1001.11)2=1×23+0×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2 =(9.75)10 （3)八进制：基数N为8的进位计数制，共8个有效 数码，0 1 2 3 4 5 6 7，下标8或O。 (456.1)8=4×82+5×81+6×80+1×8-1=(302.125)10
三种常用的代码: 8421BCD码，格雷(Gray)码， ASCII码。 （1）8421BCD码：BCD （Binary Coded Decimal） 码，即二—十进制代码，用四 位二进制代码表示一位十进制 数码。 8421BCD码是有权码，四位 的权值自左至右依次为： 8、 4、 2、 1。
1.5码制
• 在数字系统中，常用0和1的组合来表示不同的数 字、符号、事物，叫做编码，这些编码组合称为 代码（Code)。 • 代码可以分为数字型的和字符型的，有权的和无 权的。 • 数字型代码用来表示数字的大小，字符型代码用 来表示不同的符号、事物。 • 有权代码的每一数位都定义了相应的位权，无权 代码的数位没有定义相应的位权。 • 有权码：8421、2421、5211码 • 无权码：余3码、余3循环码。
• 数字信号有两种传输波形，电平型、脉冲型。 • 电平型数字信号以一个时间节拍内信号是高电平还 是低电平来表示“1”或“0”， • 脉冲型数字信号是以一个时间节拍内有无脉冲来表 示“1”或“0”。
1.2 几种常用的数制
数制中允许使用的数码个数称为数制的基数。 常用的进位计数制有十进制、二进制、八进制和十 六进制。 D=Σkj Ni ，ki是第j位的系数，N是基数， N =10，2，8，16； Ni称为第i位的权，10i， 2i ，8i，16i。 2009=2×103+0×102+0×101+9×100
十进制 数码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8421码 余3码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0011 0100 010100
2421码 5121码 余3循 环码 0000 0000 0010 0001 0001 0110 0010 0010 0111 0011 0011 0101 0100 0111 0100 1011 1000 1100 1100 1100 1101 1101 1101 1111 1110 1110 1110 1111 1111 1010
（2)十—二转换 要分别对整数和小数进行转换。整数部分转换除2取余法。 【例1.2】 (13)D=( 1101 )B 第一次的余数最低有效位(LSB)， 最后一次的余数最高有效位(MSB) 1 0 1 1
(98)10=( 1100010 )2
0
1
0 0 0
1 1
小数部分转换乘2取整法 第一次积的整数MSB，最后一次积的整数LSB。
(5)二—十六转换 【例1.12】 10111010111101.101B =0010 1110 1011 1101 . 1010 B =2EBD.A H (6)十六—二转换 【例1.13】十六进制数： 1 C 9. 2 F H 二进制数： 1 1100 1001 . 0010 1111 B （7)二—八转换 【例1.14】 010 111 011.101 100B =273 . 54O （8)八—二转换 361.72O =11 110 001.111 010B