数字电路及其应用(一)
数字电路基本元件与逻辑门解析
数字电路基本元件与逻辑门解析数字电路是由基本电子元件和逻辑门组成的电路系统，用于处理和存储数字信号。
在本文中，我们将讨论数字电路的基本元件和逻辑门的工作原理和应用。
一、基本元件1. 电源：数字电路需要电源来提供电能。
常见的电源包括直流电源和交流电源。
直流电源用于提供稳定的电压和电流，而交流电源则通过波形调整来满足不同的电路需求。
2. 电阻：电阻是限制电流流动的元件。
它通过提供电阻来降低电流的强度，并将电能转化为热能。
电阻的电阻值以欧姆（Ω）为单位，可以通过调整电阻值来控制电路中的电流。
3. 电容：电容是能够存储电能的元件。
它由两个导体之间的绝缘介质构成，能够储存电荷，并在需要时释放电能。
电容的容量以法拉（F）为单位，可以通过调整其容量来控制电路的响应速度。
4. 感应元件：感应元件包括电感和变压器。
电感是由线圈构成的元件，能够储存磁能并阻碍电流的变化。
变压器是由两个或多个线圈构成的元件，可以改变电压的大小。
感应元件在数字电路中常用于滤波和电压变换等应用。
5. 开关：开关是控制电路通断的元件。
它可以将数字信号转换为电压信号，以便实现开闭电路的功能。
开关有多种类型，包括单刀双掷开关、双刀双掷开关等。
二、逻辑门逻辑门是将输入信号转换为输出信号的基本元件。
它根据输入信号的逻辑状态（0或1）确定输出信号的逻辑状态。
常见的逻辑门类型包括与门、或门、非门、异或门等。
1. 与门（AND gate）：与门有两个或多个输入端和一个输出端。
当所有输入端信号均为逻辑高电平（1），输出端的信号才为逻辑高电平；否则输出端的信号为逻辑低电平（0）。
与门主要用于逻辑运算和信号筛选等应用。
2. 或门（OR gate）：或门也有两个或多个输入端和一个输出端。
当任意输入端信号为逻辑高电平，输出端的信号即为逻辑高电平；只有所有输入端信号均为逻辑低电平，输出端的信号才为逻辑低电平。
或门主要用于逻辑运算和信号合并等应用。
3. 非门（NOT gate）：非门只有一个输入端和一个输出端。
数字电路TTL技术
数字电路TTL技术数字电路技术在现代电子设备和通信系统中起着至关重要的作用。
TTL（Transistor-Transistor Logic，双晶体管逻辑）技术是一种经典的数字电路技术，广泛应用于可靠性要求较高的电子系统中。
本文将介绍TTL技术的基本原理、应用领域以及其优势和不足之处，以帮助读者更好地理解和应用这项技术。
一、TTL技术的基本原理TTL技术是一种基于双晶体管的数字电路技术，由原始的DTL （Diode-Transistor Logic，二极管晶体管逻辑）发展而来。
TTL门电路由输入端、输出端和一个或多个晶体管组成。
当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
这种反向逻辑的设计使得TTL门电路在电路设计中具有很大的灵活性。
TTL技术主要通过两个晶体管来实现逻辑运算，即输入晶体管和输出晶体管。
输入晶体管接收外部输入信号，并通过对应的逻辑门电路进行运算；输出晶体管将运算结果传送到输出端。
这种简单而直接的电路结构使得TTL技术在电路设计和制造中更易于实现和维护。
二、TTL技术的应用领域TTL技术广泛应用于数字电子设备、通信系统、计算机和工控系统等领域。
以下是一些常见的应用领域：1. 逻辑门电路设计：TTL技术可以实现与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路的设计。
这些逻辑门电路是数字电子设备和计算机的基础组成部分，用于处理和控制数据的流动。
2. 计数器和寄存器：TTL技术在计数器和寄存器的设计中被广泛使用。
计数器用于计数和测量数字信号的个数，寄存器用于存储和传输数据。
3. 数字显示：TTL技术可用于数字显示器（如数码管）的控制电路。
数码管将数字信号转换为可见的数字形式，广泛应用于时钟、计时器、电子秤等设备中。
4. 通信系统：TTL技术可用于数字通信系统的中继、解码和编码电路。
这些电路用于数据的传输和解析，确保数据在通信过程中的可靠性和准确性。
三、TTL技术的优势和不足之处TTL技术具有许多优势，例如：1. 高速度：TTL技术具有较快的响应速度，适用于高速数据处理和传输。
数字电路(第一章逻辑代数基础)
东南大学计算机系
电话： 025-3792757 Email：qqliu@
刘其奇
1
第一章 逻辑代数基础
1-1 概述
1-1-1 数字量和模拟量
自然界中物理量分为两大类：
数字量：它们的变化在时间上和数量上都是离散的； 在时间上不连续。
模拟量：它们的变化在时间上或数值上是连续的。 数字信号：表示数字量的信号，是在两个稳定状态之 间作阶跃式变化的信号。 脉冲：是一个突然变化的电压或电流信号。
11
有权码
常用BCD码 十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
无权码
8421BCD
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
5421BCD
0000 0001 0010 0011 0100 1000 1001 1010 1011 1100
22
2）变量常量关系定律
0、 1律：A • 1 = A; (2 )
A • 0 = 0;（1）
A + 1 = 1; （11） A + 0 = A（12） ;
互补律：A • A = 0； ） A + A = 1;（14） （4
3）逻辑代数的特殊定律
重叠律：A • A = A； ） A + A = A; （13） （3
Y = A + A BC( A + BC + D) + BC = A + ( A + BC)( A + BC + D) + BC = A + A ( A + BC + D) + BC( A + BC + D) + BC = A + BC
数电应用实例及原理
数电应用实例及原理数电（数字电子）是指利用数字信号进行电子信息处理的一门学科。
它的应用非常广泛，几乎涵盖了现代电子设备的方方面面。
下面我将介绍一些数电的应用实例以及它们的原理。
1. 逻辑门电路逻辑门电路是数电中最基础的电路之一，用于实现逻辑运算。
其中最为常见的有与门、或门和非门。
与门电路的输入中只有所有输入都为高电平时，输出才会为高电平；或门电路在任意一个输入为高电平时，输出就会为高电平；非门电路将输入的电平进行取反。
逻辑门电路广泛应用于计算机的内部电路，逻辑电路的原理是根据输入信号的不同，通过开关的对应位置的导通与否而输出高电平或低电平。
2. 数字时钟数字时钟由数码管和时钟电路组成。
数码管是一种显示元件，可以通过控制不同的段亮或不亮来显示不同的数字。
时钟电路可以通过计时器、分频器等组成，利用时钟信号来驱动数码管的显示。
时钟电路通过计算时间信号，将时间数字转化为数字信号并显示在数码管上。
3. 计算机内存计算机内存是一种存储设备，用于存储和读取数据。
现代计算机内存主要分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
其中RAM主要用于存储中间结果和临时数据，ROM主要用于存储固定的程序和数据。
内存的原理是利用数电电路实现对数据的存取和驱动。
4. 电子计算机电子计算机是利用数电电路实现的高级计算设备。
它能够进行快速的算术运算、逻辑判断、存储和读取数据等操作。
电子计算机的核心是中央处理器（CPU），它由运算器、控制器和寄存器等部件组成。
中央处理器通过运算器对数据进行处理，通过控制器对程序进行控制，通过寄存器存储运算过程中的中间结果。
电子计算机采用二进制编码，利用数电原理来实现数据的存储和计算。
5. 数字音频设备数字音频设备是利用数电技术实现音频数据的录制、播放和处理。
如数字音频编解码器（CODEC）、数字音频处理器（DSP）等。
数字音频设备通过模数转换器将模拟音频信号转化为数字信号，再通过数模转换器将数字信号转化为模拟音频信号。
数字电路实验报告-4选1数据选择器及其应用
电学实验报告模板实验原理数据选择器的功能类似一个单刀多掷开关,如图1所示。
数据选择器在地址码的控制下，从多路数据输入中选择其中一个并将其送到一个公共的输出端。
图1 数据选择器示意图1. 4选1数据选择器图2 4选1数据选择器及其逻辑图2所示为4选1数据选择器及其逻辑。
该电路有4路输入数据和为地址输入。
为使能控制端，当时，数据选择器正常工作；当时，数据选择器的输出被锁定在“0”，不能选择。
由图2（b）可以得到该数据选择器的逻辑函数式为(1)2. 用4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器8选1数据选择器有8路数据输入，3位地址输入。
如果用4选1数据选择器实现8选1，需要2片4选1数据选择器，如图所示。
其中,是通过4选1数据选择器的使能控制端接入的。
由图5并根据式（1），可以得到显然实现了8选1的逻辑功能。
图5 用4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器实验仪器实验内容及步骤1. 测试和验证74HC153的逻辑功能（1）集成电路芯片74HC153引脚图74HC153是双4选1数据选择器，芯片内部包含两个独立的、完全相同的4选1数据选择器。
图7-5所示为引脚图。
每一个4选1数据选择器都设置了一个使能控制端。
两个4选1数据选择器共享地址输入端。
图6 74HC151引脚图（2）测试和验证74HC153的逻辑功能按图7连接电路。
实验数据记录在表7-1。
验证74HC153的逻辑功能。
图7 测试74HC151的逻辑功能实验电路表1（3）用一片74HC153扩展成8选1数据选择器图8 74HC153扩展成8选1数据选择器实验电路按图8连接电路。
实验数据记录在表2。
验证电路的逻辑功能。
表2实验结果及分析1.实验结果2.分析该实验结果表明74HC153元件实现了4选1的数据选择功能74HC153与74LS00两个4选1数据选择器拓展实现了8选1的逻辑功能实验结论1.74HC153具有4选1逻辑功能，能够实现数据选择，其有4路输入数据D0、D1、D2、D3，A0、A1为地址输入，为使能控制端，当时，数据选择器正常工作；当时，数据选择器的输出被锁定在“0”，不能选择。
数字电路第1章数字电路概述
导线连接起来的电路；
集成电路是将元器件及导线均采用半导体工艺 集成制作在同一硅片上，并封装于一个壳体内的 电路。一块芯片上集成的元器件数量的多少，称 为集成电路的集成度。
小规模集成电路(SSI， 数十器件/片) 中规模集成电路(MSI， 数百器件/片)
JHR
第1章 数字电子技术概述
一、本章主要介绍内容
1.数字电子技术与模拟电子技术的区别，数字 信号和数字电路的基本概念。
2.半导体器件（二极管、三极管、MOS管）在 数字电路中主要工作于开关状态，重点介绍它们的 开关运用特性。 3.数字系统中信息可分为数值和文字符号两大 类。数值的计数体制常用的有二进制、十进制、十 六进制，重点介绍它们的
方法二：按位、权值进行转换。 在十进制数中，小数点左侧第一位称为个位，其 权值为100，第二位称为十位，其权值为101，依
此类推。
例如：十进制数3954代表：
3 9 5 4
（3103）＋（9102）＋（5101）＋（4100） （31000）＋（9100）＋（510）＋（41） 3000 ＋ 900 ＋ 50 ＋ 4＝3954
3.八进制数
数码：0、1、2、3、4、5、6、7、八个数码。 基数：8 计数规律： 逢八进一、借一当八
n 1
一般表达式： N 8
im
K i 8i
如 .7 ) 8 3 8 2 2 81 5 8 0 7 8 1 (325 ( 213 .875 )10
（N）10＝（b2b1b0）2
则
（b2b1b0）2 ＝（b2×22＋b1×21＋b0×20）10
此式说明 （N）10÷2＝b2×21＋b1……余数b0
数字电路图的原理与应用
数字电路图的原理与应用1. 什么是数字电路图数字电路图是一种用来描述和设计数字电路的图形表示方法。
数字电路是基于二进制信号处理的电路，通过逻辑门和触发器等组合而成。
数字电路图通过图形符号和线连接来表示电路中的元件和信号传输路径，使得人们能够直观地理解和设计数字电路。
2. 数字电路图的基本符号在数字电路图中，使用了一些常见的符号来表示不同的电路元件。
下面是一些常见的数字电路图符号和其对应功能的列表：•逻辑门：逻辑门用来进行逻辑运算，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）等。
•多路选择器：多路选择器用来从多个输入信号中选择一个信号输出，常见的有2:1多路选择器和4:1多路选择器等。
•触发器：触发器是一种存储设备，用来存储一个比特的信息，包括D 触发器、JK触发器、T触发器等。
•计数器：计数器是一种用来实现数字计数的电路，包括二进制计数器和BCD计数器等。
•加法器：加法器是用来进行二进制加法运算的电路，包括半加器、全加器等。
•时钟：时钟是用来提供定时脉冲的信号源，常用的时钟信号包括方波和正弦波。
3. 数字电路图的应用数字电路图在数字系统设计和数字电路仿真中都扮演着重要的角色。
下面是数字电路图在不同领域的应用示例：3.1 电子计算机电子计算机中包含大量的数字电路，通过数字电路图的设计和实现，可以构建出中央处理器、存储器、输入输出设备等基本组件，从而实现各种复杂的计算和控制任务。
3.2 通信系统数字电路图在通信系统中的应用广泛。
例如，数字电路图可以用来设计数字调制解调器，实现数字信号的调制和解调，从而实现数字通信的目的。
3.3 控制系统数字电路图在控制系统中的应用也非常常见。
例如，数字电路图可以用来设计逻辑控制器，实现对各种设备和系统的自动控制，使得系统能够按照预先设定的规则和条件运行。
3.4 数字信号处理数字电路图在数字信号处理中也有着广泛的应用。
例如，数字电路图可以用来设计数字滤波器，对信号进行滤波和去噪处理；还可以用来设计数字变换器，实现信号的变换和频谱分析。
数字电路第一讲
数字信号和模拟信号
电 子 电 路 中 的 信 号
模拟信号
随时间连续变化的信号
数字信号
时间和幅度都是离散的
模拟信号：
正弦波信号 u t
锯齿波信号
u t
数字信号：
数字信号 产品数量的统计 数字表盘的读数 数字电路信号： u t
模拟电路与数字电路的区别：
工作任务不同：
模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、 失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入 间的逻辑关系（因果关系）。
四、八进制转换成二进制：
将每位八进制数展开成三位二进制数，排列顺序不变即可。
例 (752.1)O= (111 101 010.001)B
五、二进制转换成十六进制： 因为16进制的基数16=24 ，所以，可将四位二进制 数表示一位16进制数，即 0000～1111 表示 0-F。
六、十六进制转换成二进制： 将每位16进制数展开成四位二进制数，排列 顺序不变即可。
B C D E F 10 11 12 13 14
end
§1.3 不同数制间的转换
一、二进制数转换成十进制数： 常用方法是“按权展开相 加”。
二、十进制数转换成二进制数： 整数部分
小数部分
1. 整数部分
将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零， 所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数
例如: (63)D==( ? )B
工作奠定必要的基础。
本课程知识、能力要求
----熟悉数字电子技术的有关基本概念、术语；掌握逻辑代数基 本定律和逻函数的公式法化简及卡诺图化简。（第一、二章） ----掌握TTL和CMOS门电路及各种集成触发器的逻辑功能和外特性。 （第三章） ----掌握常用组合逻辑电路的功能及分析方法，学会一般的组合 逻辑电路的设计方法（用SSI和MSI器件） （第四章） ----掌握常用的时序电路的功能及分析方法，学会同步计数器的 设计方法。 （第五、六章） ----熟悉常用脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用。 （第十章） ----了解A/D，D/A电路及半导体存储器、可编程逻辑器件的原理 及其应用 （第七、十一章）
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数字电路及其应用(一)
编者的话当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。
本报将
在“电路与制作”栏里，刊登系列文章介绍数字电路的基本知识和应用实例。
在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS
两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。
介绍应用时，以实
用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。
这样可使刚入门的
电子爱好者尽快学会和使用数字电路。
一、基本逻辑电路 1.数字电路
的特点
在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模
拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者
涉及数字信号，即断续变化的物理量，如图1所示。
当把图1的开关K快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲(电压)，这就是数字信号。
人们把用来
传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。
数字电路工作
时通常只有两种状态：高电位(又称高电平)或低电位(又称低电平)。
通常把高电
位用代码“1”表示，称为逻辑“1”；低电位用代码“0”表示，称为逻辑“0”(按正逻
辑定义的)。
注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。
实际的数字
电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由具体的数字电
路来定。
例如一些TTL数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻
辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”(即电路技术指标)。
CMOS数字
电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。
讨论数字电路问
题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代
表“0”状态、接通代表“1”状态。
2.三种基本逻辑电路。