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数字电子技术讲义杨志忠版

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第1章绪论 1.1概述 学习目标： 了解数字电路的特点、应用概况； 熟悉逻辑电平、数字信号的概念; 了解数字电路的优点；了解脉冲波形的主要参数。

教学重点： 区分数字信号和模拟信号的区别 课时分配： 2学时 教学过程： 1.1.1数字信号和数字电路 信号分为两类：模拟信号、数字信号 模拟信号：指在时间上和数值上都是连续变化的信号。如电视图像和伴音信号。 数字信号：指在时间上和数值上都是断续变化的离散信号。如生产中自动记录零件个数 的计数信号。 模拟电路：对模拟信号进行传输和处理的电路 数字电路：对数字信号进行传输和处理的电路

1.1.2数字电路的分类 （1） 按集成度分类：数字电路可分为小规模（ SSI，每片数十器件）、中规模（MSI，每 片数百器件）、大规模（LSI，每片数千器件）和超大规模（ VLSI，每片器件数目大于 1万） 数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型和专用型两大类型。

（2） 按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（ TTL型）和单极型（MOS 型）两类。 （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。 数字电路的产生和发展是电子技术发展最重要的基础。由于数字电路相对于模拟电路有 一系列的优点，使它在通信、电子计算机、电视雷达、自动控制、电子测量仪器等科学领域 得到广泛的应用，对现代科学、工业、农业、医学、社会和人类的文明产生着越来越深刻地 影响。

1.1.3 数字电路的优点和特点 特点： （ 1）工作信号是二进制的数字信号， 在时间上和数值上是离散的（不连续） ，反映在电路 上就是低电平和高电平两种状态（即 0和 1两个逻辑值） 。

（ 2）在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态（ 0和 1）和 输出信号的状态（ 0 和 1）之间的关系。对于电路本身有分析电路和设计电路两部分。

（ 3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分 0和 1两 种状态即可。

（ 4）数字电路的分析方法主要用逻辑代数和卡诺图法等进行分析。 （ 5）数字电路能够对数字信号 0和 1进行各种逻辑运算和算术运算。 优点： （ 1）易集成化。 两个状态“ 0”和“ 1”，对元件精度要求低。 （ 2） 抗干扰能力强，可靠性高。 信号易辨别不易受噪声干扰。 （ 3）便于长期存贮。 软盘、硬盘、光盘。 （ 4）通用性强，成本低，系列多。 （国际标准） TTL 系例数字电路、门阵列、可编程逻辑 器件。 （ 5）保密性好。 容易进行加密处理。

知识拓展脉冲波形的主要参数 在数字电路中，加工和处理的都是脉冲波形，而应用最多的是矩形脉冲。 图1.1.2脉冲波形的参数 Di 1.2脉冲波形的参塾 （1）脉冲幅度。脉冲电压波形变化的最大值，单位为伏（ V）。 ⑵ 脉冲上升时间。 脉冲波形从O.IUm上升到0.9Um所需的时间。 （3） 脉冲下降时间。脉冲波形从0.9Um下降到O.IUm所需的时间。 （4） 脉冲上升时间tr和下降时间tf越短，越接近于理想的短形脉冲。单位为秒（ s）、毫 秒（ms）、微秒（us ）、纳秒（ns ）。 ⑸脉冲宽度。脉冲上升沿0.5Um到下降沿0.5Um所需的时间，单位和 tr、tf相同 （6） 脉冲周期T。在周期性脉冲中，相邻两个脉冲波形重复出现所需的时间，单位和 tr 、 tf相同。 （7） 脉冲频率f :每秒时间内，脉冲出现的次数。 单位为赫兹（Hz）、千赫兹（kHz）、兆 赫兹（MHZ , f = 1 / To （8）占空比q :脉冲宽度与脉冲重复周期T的比值。q = / T。

（9）它是描述脉冲波形疏密的参数。

(10)

本节小结: 数字信号的数值相对于时间的变化过程是跳变的、 间断性的。对数字信号进行传输、 处 理的电子线路称为数字电路。 模拟信号通过模数转换后变成数字信号， 即可用数字电路进行 传输、处理。

习题：P3 思考题4 1.2 数制和码制 教学目标： 理解进制的概念，二进制的表示方法。 掌握二进制数、十进制数、 八进制、十六进制数之间的相互转换方法。理解 BCD 码的含义，理 解 8421BCD 码，了解其他常用 BCD 码。

教学重点 ：掌握二进制数、 十进制数、 八进制数、十六进制数之间相互转换方法。 教学难点：掌握二进制数、 十进制数、八进制数、十六进制数之间相互转换方法。 课时分配： 4 学时 教学过程： 1.2 数制和码制 1.2.1 数制 所谓数制就是计数的方法。 在生产实践中， 人们经常采用位置计数法， 即将表示数字的数 码从左至右排列起来。常见的有十进制、二进制、十六进制。

1．进位制 ：表示数时， 仅用一位数码往往不够用， 必须用进位计数的方法组成多位数码。 多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。

2． 基 数 ：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。 3． 位 权(位的权数) ：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上 一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。

(1) 十进制 十进制数是日常生活中使用最广的计数制。组成十进制数的符号有 0，1，2，3，4，5，6， 7，8，9 等共十个符号，我们称这些符号为数码。

在十进制中，每一位有 0〜9共十个数码，所以计数的基数为 10。超过9就必须用多位数 来表示。十进制数的运算遵循加法时： “逢十进一”，减法时：“借一当十”。

十进制数中，数码的位置不同，所表示的值就不相同。如： 5555 表示 5*1000+5*100+5*10+5 3 2 10 也可表示成 5*10 +5*10 +5*10 +5*10

同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。 103、102、101、100称为十进制的权。 各数位的权是10的幕。任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的 乘积之和，称权展开式。如： 2 1 0 -1 -2 (209.04) 10= 2 X 10 + 0 X 10 + 9X 10 + 0 X 10 + 4 X 10

对于位一^进制数可表示为:

式中：ai为0〜9中的位一数码；10为进制的基数; 整数，n为整数部分的位数， m为小数部分的位数。

⑵二进制 二进制的数码K为0、1,基数R=2。 进/借位的规则为逢2进1,借1当2, 位权为2的整数幕。 n 1 其计算公式为： N 2 Ki 2i

i m

1 0 -1 + 0X 2 + 1 X 2 + 0 X 2 + 1

由于二进制数只有 0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实现， 且运算规则 简单，相应的运算电路也容易实现。

加法和乘法的运算规则 加法 乘法

0+0=0 0 X 0=0 0+1=1 0 X仁0

0+1=1 1 X 0=0

⑶十六进制(Hexadecimal Number) 二进制数在计算机系统中处理很方便， 但当位数较多时，比较难记忆，而且书写容易出错,

n 1 n 2 N10 an1 10 an2 10

n 1 ai 10i

m

a1 101 a。100 a 1 10 10 2 10

10的i次为第i位的权；m,n为正

如：(101.01) 为了减小位数，通常将二进制数用十六进制表示。 十六进制是计算机系统中除二进制数之外使用较多的进制，其遵循的两个规则为： 其有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E ，F等共十六个数码，其分别对应于十进制数 的0〜15进制之间的相互转换。

运算规则：逢16进1。 位权为16的整数幕。 其计算公式为： n 1 N 16 Ki 16

i m

1 0 — 1 如：(D8.A) 2= 13 X 16 + 8X 16 + 10 X 16 = (216.625) 10

二进制数和十六进制数广泛用于计算机内部的运算及表示， 但人们通常是与十进制数打交 道，这样在计算机的输入端就必须将十进制数转换为二进制数或十六进制数让计算机进行处 理，处理的结果计算机必须将二进制数或十六进制数转换为十进制数， 否则人们只能看天书 了。

数制的转换可分为两类： 十进制数与非十进数之间的相互转换； 非十进制数之间的相互转 换。

1.2.2不同数制间的转换 (1)各种数制转换成十进制 二进制、八进制、十六进制转换成十进制时，只要将它们按权展开，求出各加权系数的和, 便得到相应进制数对应的十进制数。 例： (10110110)讦(1X 2T+0 X X 2*41 x ^¥1 x 2J+0X 2B+1 x 2'+l x 20 二 孫)g

(172. 01)匚& (122.015625)1C. C4C2)x(4X16Z+12X16'+2X16°)戸(1218)尺

⑵十进制转换为二进制

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数字电子技术实验讲义

数字电子技术实验讲义

预备实验门电路逻辑功能及测试一、实验目的1.熟悉门电路逻辑功能。

2.熟悉示波器使用方法。

二、实验仪器及材料双踪示波器74LS00 四2输入与非门 2片74LS20 二4输入与非门 1片74LS86 四2输入异或门 1片三、预习要求1.复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。

2.熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。

3.了解双踪示波器使用方法。

实验前先检查电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按自己的实验接线图接好连线，特别注意Vcc及地线不能接错。

先接好后经实验指导教师检查无误后可通电实验。

实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。

1.测试门电路逻辑功能1)选用74LS20按图0-1接线输入端接S1-S4（电平开关输出插口），输出端接电平显示发光二极管（D1-D8任意一个）。

2)将电平开关按表0-1置位，分别测出电压及逻辑状态。

表0-12. 异或门逻辑功能测试1) 选74LS86按图0-2接线输入端1、2、4、5接电平开关，输出端A 、B 、Y 接电平显示发光二极管。

2) 将电平开关按表0-2置位，将结果填入表中。

表0-23.逻辑电路的逻辑关系1) 用74LS00按图 0-3，0-4接线，将输入输出逻辑关系分别填入表0-3，0-4中。

2) 写出上面两个电路逻辑表达式。

表0-3表0-4图0-2图 0-3图 0-44. 利用与非门控制输出用74LS00按图0-5接线，S 接任一电平开关用示波器观察S 对输出脉冲的控制作用。

5.用与非门组成其它门电路并测试验证1) 组成或非门：用一片四2输入与非门组成或非门，画出电路图，测试并填表0-5。

2) 组成异或门：将异或门表达式转化为与非门表达式后，画出逻辑电路图，测试并填表0-6。

表0-5五、 实验报告1. 按各步骤要求填表并画出逻辑图。

2.思考题1) 怎样判断门电路逻辑功能是否正常？2) 与非门的一个输入接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？ 3) 异或门又称可控反相门，为什么？表0-6图 0-5实验一TTL与非门主要参数测试一、实验目的掌握TTL与非门电路主要参数的意义及测试方法。

数电习题解答_杨志忠_第二章练习题_部分

数电习题解答_杨志忠_第二章练习题_部分

教材：数字电子技术基础（“十五”国家级规划教材） 杨志忠 卫桦林 郭顺华 编著高等教育出版社2009年7月第2版； 2010年1月 北京 第2次印刷；第二章 逻辑代数基础练习题P58【题2.2】用逻辑函数的基本公式和定律将下列逻辑函数式化简为最简与或表达式。

解题思路：要求熟练理解、运用逻辑代数的定理和公式。

（3）、(1)()Y A ABC ABC BC BC A BC BC C B B A C =++++=++++=+；（4）、()Y AB BD DCE AD AB D A B DCE AB D AB DCE AB D =+++=+++=++=+； （8）、()()()(())()Y A B C D E A B C DE A B C DE A B C DE DE =++++++=++++++=i i ； （9）、()()()Y A C BD A BD B C DE BC ABCD ABD BC BDE BC B =+++++=++++=； 【2.3】、证明下列恒等式（证明方法不限）。

解题思路：熟练使用逻辑函数公式和相关定理、真值表、卡诺图完成证明。

（9）、()A ABC ACD C D E A CD E ++++=++；证明：()A ABC ACD C D E A ACD CDE A CD CDE A CD E ++++=++=++=++； （10）、()()BC D D B C AD B B D ++++=+；证明：()()()())BC D D B C AD B BC D B C AD B BC D BC AD B BC D AD B B D++++=++++=+++=+++=+；【2.4】、根据对偶规则求出下列逻辑函数的对偶式。

解题思路：对任何表达式，将“·”和“+”互换，所有1、0互换，原变量和非变量保持不变、而且原运算顺序不变；可得到一个新的表达式，此式是原式的对偶式。

（1）、()()Y A B C A B C =+++；解：'()()Y A B C A BC =++i i（4）、()()()()Y A C A B C B C A B C =++++++；解：'Y AC ABC BC ABC =+++； 【2.5】、根据反演规则求下列逻辑函数的反函数；解题思路：对任何一个表达式，将“·”和“+” 、原变量和反变量互换，所有1、0互换，而且原运算顺序不变；所得表达式是原式的反。

1-1模拟信号和数字信号

1-1模拟信号和数字信号


制
个数 借一当八
+2×8─1
十六 进制
（0~9、 A~F）十六 个数
逢十六进 一
1A0.C=1×162+10 ×161+12×16─1
1.二、十六→十进制——方法：按“位权”展开，见表格内。 2.二→八、十六进制——
方法：二→八：从小数点开始左、右同时三位一分 组。最高、最低位不足用0补齐。再 把每组写成对应的八进制。
过程引导学生完成：
得到： (234)10＝(11101010)2 注意：余数要倒着写，高位在下面。
2）把小数部分用“乘2取整法”转换成二进制整数：
过程引导学生完成：
得到：(0.6875)10＝(0.1011)2 注意：整数要正着写，高位在上面 最终转换结果：(234.6875)10＝(11101010.1011)2。 学生练习：将0—15（十进制数）写成四位二进制数，并熟记结果
1-1-3 逻辑代数基础 1-1-4 码制简介 退出
绪论
1.本课程含概：低频、数字电路 2.课时安排：
本学期总学时——76学时（在两学期内完成） 理论——50学时 实验——22学时 课程设计——2学时（其余在课下完成） 机动——2学时 3.参考书： 胡晏如编《模拟电子技术》 杨志忠编《数字电子技术》
常用的码制有8421BCD码和余3码。 (1)8421BCD码——一种有权码（恒权码），从高位到低位的 权分别是8、4、2、1。例如1001按位权展 开即得到相应的十进制数9。 (2) 余3码——一种无权码，其特点是比8421码多余3(0011)。
课后小结——见黑板
思考题： 1.解释：（1）电信号，(2)模拟量，(3)数字量，(4)模拟 信号(5)数字信号，(6)模拟电路，(7)数字电路。 2.常用数字信号主要有哪两种形式?二者的区别是什么? 3.模拟信号的描述方法？
数字电子技术习题解答_杨志忠_第五章练习题_部分

数字电子技术习题解答_杨志忠_第五章练习题_部分

教材：数字电子技术基础（“十五”国家级规划教材） 杨志忠 卫桦林 郭顺华 编著高等教育出版社2009年7月第2版； 2010年1月 北京 第2次印刷；第五章 集成触发器(部分习题答案)练习题5解答：（P213页）【5.1】、由与非门构成的基本RS 触发器，S D 和R D 端输入如图P5.1所示波形，试画出Q 和Q 的输出波形。

设触发器的初始状态为“0”。

解题思路：根据基本RS 触发器功能分段画图，并要注意与非门的基本RS 触发器是低电平有效。

当D S 和D R 端同时为有效低电平时，出现强制1态，有效电平同时撤去后（无效高电平）会出现不定态。

（不确定的状态，具体的状态取决两个与非门的翻转速度快慢）DS D RQ【5.2】、由或非门构成的基本RS 触发器，S D 和R D 端输入如图P5.2所示波形信号，试画出Q 和Q 的输出波形。

（设触发器的初始状态为“1”）。

解题思路：根据基本RS 触发器功能分段画图，并要注意或非门的基本RS 触发器是高电平有效，功能与与非门组成的RS 触发器功能相同。

当R D 和S D 端同时为有效高电平时，出现强制0态，有效电平同时撤去后（无效低电平）会出现不定态。

（不确定的状态，具体的状态取决两个与非门的翻转速度快慢）DS D RQ1≥1≥【5.4】、已知同步RS 触发器的输入CP,R 和S 的电压波形如题P5-4图所示的波形，试画出Q 和Q 的输出波形。

（设触发器的初始状态nQ =0）解题思路：同步钟控RS 触发器是电位型触发器（高电平敏感CP=1），在CP 有效触发期间的状态随输入信号发生变化，n 1n Q R S Q+=+，约束条件：RS=0，R=S=1时出现1Q Q 1n 1n ==++。

CPSQR【5.5】、已知同步D 触发器CP 和D 端的输入电压波形如P5.5图所示，试画出Q 端的输出波形。

（设触发器的初始状态nQ =0）解题思路：同步式触发器是电位型触发器（假定高电平敏感CP=1），在CP 有效触发期间的状态随输入信号发生变化，D Q1n =+。