数字电子技术总结与习题分析-课件PP讲义T(精)

0-2 本课程学习目标
数字电子技术
通过本课程的学习，主要掌握如下基本知识：
6）熟悉计数器、寄存器等常用时序集成电路逻辑功能； 理解异步清零和同步置数的概念；熟悉任意模数计数器的 设计方法。 7）了解波形产生和变换的方法；了解555时基电路产生方 法和基本电路。 8）了解可编程逻辑器件基础；了解CPLD设计步骤和设计 方法；熟悉QuartusⅡEDA开发软件；熟悉用可编程逻辑器 件设计带有倒计时功能的数字电路，并编程下载。 9）了解AD转换和DA转换原理；熟悉ADC和DAC集成器件的 使用方法。 10）应用可编程逻辑器件和ADC转换器件设计简易数字电 压表。
4）课后消化【知识拓展】，对课堂上没有完全理解的内容消 化理解。
5）学有余力时，参考【思维拓展】中的电路，进行课外实践， 巩固所学数字电路相关知识。
THE END
0-2 本课程学习目标
数字电子技术
通过本课程的学习，主要掌握如下基本知识：

1）逻辑代数基本知识；基本逻辑运算和复合逻辑运算； 逻辑函数表示方法；逻辑函数化简方法。 2）了解TTL和CMOS门电路特点和使用方法；了解集电极开 路门（OC门）和三态门的逻辑功能及应用。 3）了解组合电路的特点。熟悉组合逻辑电路的分析和设 计方法。 4）了解常用中规模集成电路逻辑功能，会用中规模集成 电路设计数字电路。理解八人抢答器基本原理。 5）理解组合逻辑电路和时序逻辑电路特点。熟悉边沿D触 发器和边沿JK触发器逻辑功能和描述方法。 6）熟悉时序逻辑电路分析方法。掌握时序逻辑电路描述 方法。
0-4 学习方法与建议
数字电子技术
学习建议：
1）课前预习【知识扫描】、【实验认知】、【器件认知】等 相关内容，阅读【工作任务】，了解工作任务具体要求；

（3）按照电路的结构和工作原理的不同：数字电路可分 为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没 有记忆功能，其输出信号只与当时的输入信号有关，而 与电路以前的状态无关。时序逻辑电路具有记忆功能， 其输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路以 前的状态有关。
2019/1/21
1.2
数制和码制
数字电子技术课件
主讲： 李美莲
翟宗起 汪德华
王学忠
课件制作者： 李 美 莲
2019/1/21
目
第一章 第二章 第三章 绪论 逻辑门电路
录
逻辑代数基础
第四章
第五章 第六章 第七章 第八章
2019/1/21
集成触发器
脉冲信号的产生与整形 组合逻辑电路 时序逻辑电路 数模和模数转换器
第九章
半导体存储器
第一章
读 数 顺 序
读 数 顺 序
2019/1/21
(2Байду номын сангаас .375 )10 = (11011 .011 ) 2
3. 二进制与八进制间的相互转换 二进制→八进制: 从小数点开始，整数部分向左
(小数部分向右) 三位一组，最后不 足三位的加 0 补足三位，再按顺序 写出各组对应的八进制数 。 (11100101.11101011)2 = ( ? )8
内容提要：
1.1
绪
论
数字电路概述
1.2
数制及编码
2019/1/21
1.1
概
述
主要要求：
了解数字电路的特点。
了解数字电路的分类。
2019/1/21
一、数字电路与数字信号
传递、处理模拟
电子电路分类
模拟电路
数字电路

A B C D A B C D A B C D A B C D

第1章 逻辑代数基础
1.2.3 逻辑代数的基本公式、常用公式和基本定理
八进制：由0、1…7八个数码组成，进位规则是逢八进一， 计数基数为8，其按权展开式为。 例如：
D k i 8i
1 0 -1 33 . 1 3 3 1 8 8 8 8
第1章 逻辑代数基础
十六进制：由0、1…9、A、B…F十六个数码组成，进位规 则是逢十六进一，计数基数为16，其按权展开式
逻辑函数：当输入变量取值确定之后，输出变量取值便随之 而定，输出变量和输入变量之间是一种函数关系。
逻辑函数的表示方法：逻辑真值表、逻辑函数式、逻辑图和 卡诺图。 1.逻辑函数的表示方法 （1）逻辑真值表：是由输出变量取值与对应的输入变量取 值所构成的表格。列写方法是： a) 找出输入、输出变量，并用相应的字母表示； b)逻辑赋值。 c)列真值表。
第1章 逻辑代数基础
[例1-1] 将函数式化成最小项和的形式。
解：
Y ABC BD ABC D
ABC D D A A B C C D ABC D ABC D ABC D ABC D ABCD ABC D ABCD ABC D m9 m8 m5 m7 m13 m15 m10 m5 , m7 , m8 , m9 , m10 , m13 , m15 m5,7,8,9,10,13,15
a)找出真值表中使函数值为1的输入变量取值；
b）每个输入变量取值都对应一个乘积项，变量取值为1，用 原变量表示，变量取值为0，用反变量表示。 c)将这些乘积项相加即可。

模拟电路研究的问题
基本电路元件: 基本模拟电路:
晶体三极管 场效应管 集成运算放大器
信号放大及运算 (信号放大、功率放大） 信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波）
信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、…）
数字电路研究的问题
基本电路元件
逻辑门电路
触发器
基本数字电路
组合逻辑电路
时序逻辑电路（寄存器、计数器、脉冲发生器、 脉冲整形电路）
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
数字技术的应用 计算机
智能仪器
数码相机
1.1.2、数字集成电路的分类及特点
1、数字集成电路的分类
数字电路
组合逻辑电路
按电路的结构特点及对
时序逻辑电路 输入信号的响应规则
数字电路
集成电路 分立电路
按电路的形式
TTL电路 数字电路
按器件不同
CMOS电路
按集成度不同
（Electronics Design Automation)
EDA技术以计算机为基本工具、借助于软 件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑 综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实 现系统功能。使硬件设计软件化。
1、EDA设计：
在计算机上利用软件 平台进行设计
设计方法
原理图设计 (Electrnics WorkBench) VerilogHDL语言设计 状态机设计
精选数字电子技术 讲解讲义(ppt)
1.1 数字电路与数字信号
1.1.1 数字技术的发展及其应用 1.1.2 数字集成电路的分类及特点 1.1.3 模拟信号与数字信号 1.1.4 数字信号的描述方法
1.1.1数字技术的发展及其应用

(1) AB AB A(B B) A
推广
(2) A AB A(1 B) A
A A(
) A
(3) A AB ( A A)( A B) A B
(4) AB AC BC AB AC
(5) AB AB A B AB
(6) AB AC ( A B)( A C ) A B A C
四、 输出三态门 –TSL门(Three - State Logic)
正常工作状态：0 或 1 高阻态
.精品课件.
29
应用举例：
(1) 用做多路开关 (2) 用于信号双向传输 (3) 构成数据总线
.精品课件.
30
第三章 组合逻辑电路
一、 概述
1. 逻辑功能特点 电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入 状态，而与原来的状态无关。 2. 电路结构特点 (1) 输出、输入之间没有反馈延迟电路
22
（三、） 具有约束的逻辑函数的化简
1.约束项：不会出现的变量取值所对应的最小项。 2. 约束条件的表示方法
(1) 在真值表和卡诺图上用叉号(╳)表示。 (2) 在逻辑表达式中，用等于 0 的条件等式表示。
3.化简步骤:
(1) 画函数的卡诺图，顺序 为：
(2) 合并最小项，画圈时 ╳ 当0 (3) 写出最简与或表达式
而任何组合逻辑函数都可以表示成为最小项之和 的形式，故可用数据选择器实现。
.精品课件.
37
2步骤 (1) 根据 n = k - 1 确定数据选择器的规模和型号
(n —选择器地址码，k —函数的变量个数)
(2) 写出函数的标准与或式和选择器输出信号表达式
(3) 对照比较确定选择器各个输入变量的表达式
.精品课件.

M
CI
例：试利用两片4位二进制并行加法器74LS283和必要的 门电路组成1位二-十进制加法器电路。
解：根据BCD码中8421码 的加法运算规则，当两数 之和小于、等于9（1001） 时，相加的结果和按二进 制数相加所得到的结果一 样。当两数之和大于9（即 等于1010~1111）时，则应 在按二进制数相加的结果 上加6（0110），这样就可 以给出进位信号，同时得 到一个小于9的和。
分离出多余变量，将余下的变量分别有序地加到数据选择器的数 据输入端。
3.对照比较所求逻辑函数式和数据选择器的输出表达式确定选择 器输入变量的表达式或取值。
4.按照求出的表达式或取值连接电路，画电路连线图。 注意：
一个数据选择器只能用来实现一个多输入变量的单输出逻辑函 数。
4.22.用8选1数据选择器设计一个函数发生器， S1S0 输出 00 Y=AB
S0
B0
CI
完成二进制数相加操作
完成和的修正操作
第六章：同步二进制计数器
74161具有异步清零和同步置数功能. 74163具有同步清零和同步置数功能.
74LS191具有异步置数功能. 74LS193具有异步清零和异步置数功能.
第十章：本节小结
555接成施密特触发器
555接成单稳态触发器
555接成多谐振荡器
tw＝1.1RC
振荡周期： T=0.69(R1+2R2)C
第十一章：本 章 小 结 学习本章，应能达到下列要求： （1）掌握下列概念：采样保持，量化编码，分辨率。 （2）掌握DAC的分类、组成原则、原理和特点。 （3）掌握ADC的分类和特点，掌握并联比较型、计数反馈型、逐
次渐近型ADC的组成原则，掌握双积分型ADC的原理和特点 （4）了解转换精度和转换速度的概念。

十进制数与 8421 码对照表
十进 制数 0 8421 码 0000 十进 制数 2 8421 码 0010 十进 制数 4 8421 码 0100 十进 制数 6 8421 码 0110 十进 制数 8 8421 码 1000
1
0001
3
0011
5
0101
7
0111
9
1001
采用可靠性代码能有效地提高设备的抗干扰
（3） (45.378)10
解： (45.378)10=(101101.01100)2 0.378 ×2 0.756 ×2 1.512 ×2 1.024 ×2 0.048 ×2 0.096 整数 0 1 1 0 0
一直乘到小数 读 为 0 为止。若 数 小数不为0， 顺 则按转换精度 要求保留到小
读 数 顺 序
+35=(100011)2 (100011)原= (100011)反=(100011)补=0100011
（3） －26 解： －26=(－11010)2 (－11010) 原=111010 (－11010)反=100101
对于正数，反码和原码 相同，为符号位加上原数值； 对于负数，反码为符号位加 上原数值按位取反。
卡诺图主要用于化简逻辑式。 逻辑图是分析和安装实际电路的依据。
真值表、逻辑式、卡诺图和逻辑图之间可相互转换。
逻辑式 真值表 (1)按 n 位二进制数递增的方式列出输入变量的各 种取值组合。 (2)分别求出各种组合对应的输出逻辑值，并填入 表格。 (1)找出函数值为 1 的项。 (2)将这些项中输入变量取值为 1 的用原变量代替， 取值为 0 的用反变量代替，则得到一系列与项。 (3)将这些与项相加即得逻辑式。 实用中通常先由真值表画卡诺图，然后 应用卡诺图化简法写出最简表达式。

27
第四章 组合逻辑电路
例题分析： 真值表: Y1=∑(1,2,4,7) , Y2=∑(3,5,6,7)
A0
00
一位全加器。其中，A、
00 1 01 0
10 10
B分别为两个一位二进 制数相加旳被加数、
01 1 10 0 10 1 11 0 11 1
0
1
1
0
01
0
1
1
1
加数， C为低位向本 位旳进位，Y1为本位 和，Y2是本位向高位 旳进位。
13
第二章 逻辑代数
例题讲解：
例4 化简F=(B+D)(B+C+D)(A+B+D)(A+C+D)为最简与 或式。
解.由原式得反函数：
F CD AB 00 01 11 10
F = BD ＋ BCD + ABD + ACD 00 0 1 0 0
01 1 1 1 1
填写卡诺图：
11 1 1 0 1
F=AB+CD+BD
0 0 00 0 0 011 0 0 0 10 1 0 0 0 110 1 0 1 00 1 0 0 1 01 0 1 0 1 10 0 1 0 1 11 1 1 1 0 00 1 0 1 0 01 0 1 1 0 10 0 1 1 0 11 1 1 1 1 00 0 1 1 1 01 1 1 1 1 10 1 1
A B
& ABC
C
A+B+C
≥1
≥1
Y1 & AB+AC+BC (A+B+C) +ABC
AB+AC+BC (A+B+C)

要求：会分析，会设计
触发器
一、触发器结构与动作特点
了解结构、原理、动作特点 基本RS：直接控制（无时钟）； 同步RS：选通控制； 主从触发器：间接控制； 边沿触发器：边沿触发。
二、触发器功能
描述方法：特性方程、特性表、状态图； RS触发器：Qn+1=S+RQn，约束条件：RS＝0 JK触发器： Qn+1=JQn+KQn D触发器： Qn+1=D T触发器： Qn+1=TQn+TQn T＇触发器： Qn+1=Qn
三、函数化简
公式法：以常用公式为基础
图形法：卡诺图、画圈方法 具有约束的函数化简：图形法 注意：不同方法的特点和适用范围。 要求：会运算，会转换，会化简。
门电路
一、半导体器件的开关特性 （二极管、三极管、MOS管） 导通条件与特点、截止条件与特点 了解动态特性：传输延时
二、典型门电路的结构与原理 1.TTL与非门 2.CMOS反相器
四、常用时序电路
1.功能特点、框图形式、应用
寄存器（移位寄存器） 计数器：同步，异步，二进制，十进制，任意进制； 序列信号发生器，顺序脉冲发生器
2.常用芯片：
熟练掌握： 74LS194，74LS290，74LS160， 74LS161（框图、信号、功能表） 一般理解：74LS190，74LS191，74LS192，74LS193
五、设计方法
1.特殊设计方法： 同步二进制计数器：T触发器，T’触发器； 异步二进制计数器：T’触发器； 任意进制计数器：复位法，置数法，多片连接， 暂态的判断（同步？异步？）； 序列信号发生器：计数器+数据选择器； 顺序脉冲发生器：环型计数器，同步计数器+译 码器，扭环型计数器+译码器

0.01μF
VCC
R1
8 5
43D
5G55 5
7 D1 6 TH
D2
R Rw 2
1 2 TL
vC
C
图8-4占空比可调多谐振荡器
第9页/共25页
（2）单稳态触发 器
➢单 稳 态 触 发 器 是 一 种 用 于 整 形 、 延 时 、 定 时 的 脉 冲电路。
➢ 整形：把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的矩形脉冲。 ➢ 延时：将输入信号延迟一定时间之后输出。 ➢ 定时：产生一定宽度的方波。
VC>2/3VCC 后 V0=0, 三 极 管 导通, C放电后VC=0, 输出处 于 稳 态 . 当 VI 负 脉 冲 到 来 时, ……
第13页/共25页
如果忽略三极管的饱和压
降，则电容C从零电平上升
到2VCC/3的时间为暂稳态时 间，即输出脉冲宽度Tw为：
Tw=RCln3=1.1RC 这种单稳态触发器电路要
第16页/共25页
➢将 5 G 5 5 5 定 时 器 的 高 触 发 端 T H 和 低 触 发 端 T L 连 接
起来就构成了施密特触发器。如图8-7所示。
VCC
vI
2VCC VT+
84
3
VCC
VT-
vI
TH 6 5G555 3
3
vO
0
t
TL 2 1
5
vO
0.01μF
t
图8-7施密特触发器
0 图8-8施密特触发器工作波形
第20页/共25页
vO（vI1） VOH
0
VOL
vO（1 vI2）
0 vO2
0 vI3
0