数字逻辑与电路设计-笔记
数字逻辑与电路设计-笔记
●第一章基础知识
●信号概念
●模拟信号：数值随时间连续变化
●数字信号：数值和时间均离散
●数字逻辑电路类型
●记忆功能
●组合逻辑电路
任何时刻的稳定输出仅取决于该时刻的输入，与过去的输入无关
●时序逻辑电路
输出不仅取决于该时刻的输入，也与过去的输入相关
●形式
●集成电路
●分立电路
●器件
●TTL
●CMOS
●数制与转换
●基本要素
●基数：用到的数字符号个数
●位权：用来表示不同数位上数值大小的固定常数值
●表示方法
●并列表示法
普通数字表示法，括号右下角的数字表示进制
●多项式表示法
表示为数位*位权的和的形式
●进制转换
●十进制 -> R进制
●整数部分：除2取1
●1. 短除法
●2. 从下到上为高位到低位
●小数部分：乘2取整
●1、将小数部分乘2
●2、若整数部分为0则0，为1则1
●3、取位数根据要求精度，未指定则求到第一次为0为止
●二进制 <=> 8/16进制
●八进制：3位 <-> 1位
●16进制：4位 <-> 1位
●带符号二进制数码
●真值
用+/-表示正负的二进制数称为真值
●机器码
●原码
最高位为符号位，0表示正，1表示负，其后为真值
●小数的原码：整数位表示正负
●反码
符号位不变，若为负数则真值部分按位取反
●小数反码：整数部分为符号位，正数不变，负数全部取反
●整数反码：需要添加符号位
●补码
符号位不变，真值部分操作与反码相同，若为负数在反码基础上+1（源自反码加法）
●特殊规则：补码的补码是原码
●加法时若符号位产生进位应该舍弃左溢出的位数
●十进制的二进制编码（BCD码）
●8421码
●4位二进制码从高到低权值为8，4，2，1
●后6个码为非法码
●加法运算：逢10进1，有进位或出现冗余码时+6调整
●2421码
●4位二进制码从高到低权值为2，4，2，1
●2421码不具备单值性：舍弃重复的更小的码
●2421码是对9的自补编码：m按位取反即可得到(9-m)
●余3码
●8421码+0011形成的无权码（不能通过权值展开表示），每个码都比8421码多3
●正在落在中间10位（相比8421前进3位）
●转为十进制：用8421码减3
●余3码时对9的自补编码
●加法运算：如果有进位，结果+3；如果无进位，结果-3
●可靠性编码
●格雷码
●奇偶校验码
●第二章逻辑代数基础
●电路门
●或门
●与门
●非门
●组合：同或门
A、B取值相同为1，相异为0，与异或门相对，通常用异或非门表示
●逻辑函数表示法
●逻辑表达式
由逻辑变量，与、或、非运算符构成的表达式
●运算规则
●两种逻辑表达式
●与-或表达式
若干与项进行或运算，表示为积相加
●最小项/标准与项 (mi)
●定义
●与项中包含了所有变量（变量或反变量）
●每个变量只出现一次
●i 的取值规则
●原变量用1表示，反变量用0表示
●依次排列为二进制串，转为十进制即为i
●性质
●任意最小项，有且仅有一种变量取值组合使该最小项的值为1，且不同最小
项对应取值不同
●n个变量的全部最小项相与为1
●相同变量构成的两个不同最小项相乘为0
●n个变量构成的最小项有n个相邻最小项
相邻最小项：只有一个变量相反的最小项
●或-与表达式
若干或项进行与运算，表示为和相乘
●最大项/标准或项 (Mi)
●定义：与最小项相同
●i 的取值规则：与最小项相同
●性质：
●任意最大项，有且仅有一种取值组合使该项取值为0，且不同项取值不同
●n个变量的全部最大项相与为0
●相同变量构成的两个不同最大项相或为1
●n个变量构成的最大项有n个相邻最大项
●表达式的转换
●代数转换法
●求标准与-或表达式
●将函数表达式变换为一般与-或表达式
●反复使用X=X(Y+~Y)
●求标准或-与表达式
●将函数表达式变换为一般或-与表达式
●反复使用A=(A+B)(A+~B)
●真值表转换法
●求标准与-或表达式：F=1的取值组合
●求标准或-与表达式：F=0的取值组合
●真值表
依次列出一个逻辑函数所有输入变量取值组合以及对应函数值的表格
●真值表 -> 逻辑表达式
●1、找出F=1的逻辑变量取值
●2、把每一组变量写成乘积，不同组相加
●逻辑图
●波形图
●卡诺图
表示逻辑变量所有取值组合的小方格所构成的平面图
●构成：n变量的全部最小项各用一个小方格表示
●二变量卡诺图
●n变量卡诺图
●每增加一个变量就在右侧/下侧作对称图形
●对称轴左边/上边的原数字前+0，右边/下边的原数字前+1
●卡诺图是上下、左右代码循环的闭合图形
●几何相邻
●相接：两方格有共同边
●相对：任意一行或一列的两端
●相重：对折起来位置重合
●性质：可以直观地找到相邻最小项进行合并，依据是并项法
●逻辑函数化简
以与或表达式化简为主
●代数化简法
●标准
●与项数最少
●满足上述条件下每个与项中变量数最少
●方法？
●并项法
●吸收法
●消去法
●配项法
●化为与或表达式
●1、对或-与表达式求对偶，得到与-或表达式
●2、求最简与-或表达式
●3、再次求对偶，得到最简或-与表达式
●卡诺图化简法
●卡诺圈：将相邻最小项的小方格圈在一起进行合并为一个与项
●卡诺圈中同时出现0/1的变量在新与项中被消去
●卡诺圈中的对象必须原变量和反变量成对出现
●质蕴含项（质项）
质蕴含项不是任何其他蕴含项的子集（最大的圈圈）
●必要质蕴含项
若一个质蕴含项包含不被其他任何蕴含项包含的最小项，则为必要质蕴含项
●化简步骤
●1、作出卡诺图
●2、圈出所有质蕴含项
●3、找出所有必要质蕴含项
●4、消除重复项，写出所有必要质蕴含项的和
●列表化简法
●第三章集成门电路和触发器
●电路半导体器件
●双极型集成电路
●晶体管-晶体管电路 TTL
●MOS集成电路
●PMOS
●NMOS
●CMOS
●电路门的构成
●晶体三极管
●结构
●NPN型
●PNP型
●三极
●e(Emitter)：发射极
●b(Base)：基极
●c(Collector)：集电极
●开关特性
●静态特性：三极管有截止、放大、饱和三种工作状态
●TTL集成逻辑门电路
●触发器
●定义
一种具有记忆功能的电子器件，由逻辑门加上适当反馈线组成
●现态：输入信号作用前的状态，记作Qn或Q
●次态：输入信号作用后的状态，记作Qn+1
●特点
●由两个互补的输出端Q和~Q
●有两个稳定状态，两个输出端输出相同是不是稳定状态
●在一定输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转移倒另一个稳定状态，输入信号不
变或消失后触发器状态稳定不变
●分类
●按结构分
●基本RS触发器
●钟控RS触发器
●主从触发器
●边沿触发器
●按功能分
●RS触发器
●JK触发器
●D触发器
●T触发器
●按触发方式分
●电平触发
●脉冲触发
●边沿触发
●描述方法
●功能表
反映了触发器在不同输入下对应的功能（如置0/1）
●状态表
反应在一定输入下，现态和次态之间的转移关系
●激励表
反应触发器从现态转移到某次态对输入信号的要求
●状态图
状态表画成有向图的形式
●卡诺图
状态表画成卡诺图的形式
●基本 R-S 触发器
直接复位置位触发器的简称
●与非门构成
●组成：由两个与非门交叉耦合构成
●封装
●R：置0端/复位端（RESET）
●S：置1端/置位端（SET）
●输入端小圆圈表明取非（低电平/负脉冲有效）
●功能表示
●功能表
●特性
●当输入端连续出现多个脉冲信号，仅第一个信号使触发器反转，可利用此特性消除
机械开关震动引起的尖脉冲信号
●或非门构成
●功能表
●钟控 R-S 触发器
●组成：由四个与非门，基本R-S触发器+控制门构成
●封装
●功能表
●钟控D触发器
●组成：修改钟控R-S的输入端，消除了状态不确定现象，解决了输入约束问题
●封装
●功能表
●钟控 J-K 触发器
●组成：钟控RS中添加两条反馈线，也可以解决状态不稳定问题
●封装
●功能表
●钟控T触发器
又称计数触发器
●组成：把J-K触发器的两个输入端JK连接起来，并把连接在一起的输入端用符号T表示
●封装
●功能表
●主从R-S触发器
●结构
●上面为从触发器，下面为主触发器
●主触发器的输出是从触发器的输入
●RD为直接置0端，SD为直接置1端
●注意：主从触发器的时钟反相
●封装
●功能：与R-S触发器一致
●第四章组合逻辑电路
●第五章同步时序逻辑电路
●概念
●定义
●电路中有统一的时钟信号
●存储器件采用钟控触发器
●电路状态的改变依赖于输入信号和时钟脉冲信号
●现态和次态是针对某个始终脉冲而言的
●现态：时钟作用前电路的状态
●次态：时钟作用后电路的状态
●按输出对输入关系的依从关系分类
●Mealy型：输出由状态和输入共同决定
●Moore型：输出只由状态决定
●自启动/自恢复：无效状态可以自己转换到有效状态
●挂起：无法自启动/恢复
●描述方法
●逻辑函数表达式
●输出函数表达式
反应电路输出与外部输入、触发器状态的关系
●次态函数表达式
触发器次态与激励函数、现态的关系（与触发器类型相关）
●激励函数表达式
电路输入与电路次态之间的关系
●状态表
状态转移表，表示输入+现态能导出什么样的输出+次态
●Mealy型
Mealy型输出与输入和现态相关，因此次态与输出绑定，一起与输入绑定
●Moore型
Moore型输出只与现态有关，状态由输入和现态决定，因此次态与输入绑定，输出点出成
一列
●状态图
●Mealy型
●输出写在表示输入的箭头上，格式为输入/输出
●Moore型
●输出写在表示状态的圈里，格式为状态/输出
●时间波形图
●作图步骤
●1、假设电路初始状态，拟定一输入序列
●2、做出状态和输出响应序列
●3、根据相应序列画出波形图
●时钟端加圈则使下降沿，不加圈则是上升沿
●分析方法
●表格分析法
●判断电路类型和触发器类型
●写出输出函数和激励函数表达式
●根据表达式列出次态真值表
●根据真值表写出状态表和状态图
●描述功能
●代数分析法
●判断电路类型和触发器类型
●写出输出函数和激励函数表达式
●写出次态方程组
●列出状态表和状态图
●描述功能
●常见功能
●模n计数器
●模n可逆计数器
●序列检测器
●可重复序列检测器
●设计方法
●一般步骤
●1、形成原始状态图和原始状态表
●确定电路模型
●Mealy型所需状态比Moore型少
●触发器数量可能一致
●设立初始状态
●根据需要记忆的信息增加新的状态
●确定各时刻电路的输出
●作出原始状态表
●2、状态化简，求得最小化状态表
●n个状态所需触发器数量为m，满足关系：2^m >= n > 2^(m-1)
●等效状态
●等效对（Si，Sj）
对于所有可能的输入序列，分别从状态Si和Sj出发，所得到的输出响应序列完全
相同，记作(Si,Sj)为等效对
●判断方法：在一位输入的各种取值组合满足
●输出相同
●次态满足下列情况之一
●相同
●交错或为各自的现态
●次态循环或为等效对
●等效类：若干彼此等效的状态构成的集合
等效类是一个广义的概念，两个状态或多个状态均可以组成一个等效类，甚至一个
状态也可以称为等效类，因为任何状态和它自身必然是等效的
●最大等效类：不被任何别的等效类所包含的等效类
●化简状态的过程就是寻找出所有最大等效类，每个最大等效类为一个状态
●化简方法：隐含表法
●隐含表定义
●形如对角线砍半的矩阵
●横向和纵向的网格数等于n-1
●横向从左到右依次标上原状态表中的前n-1个状态
●纵向从上到下依次标上原状态表中的后n-1个状态
●解题步骤
●1、作隐含表
●2、寻找等效对
●先顺序比较：从上到下，从左到右地比较
●直接判断：打√/×
●与其他状态相关：填上相关的状态对
●再关联比较：指对那些在顺序比较时尚未确定是否等效的状态对作进一步
检查。直到判别出状态对等效或不等效为止
●3、求出最大等效类
●3、状态编码，得到二进制状态表
●状态编码长度为m，最小状态表的状态数为N，满足关系：2^m >= N > 2^(m-1)
●分配方法：相邻分配法
●次态相同，现态相邻
●同一现态，次态相邻
●输出相同，现态相邻
●一般将初始状态分配为0
●上述规则优先级从高至低
数字逻辑电路基础知识整理
数字逻辑电路基础知识整理 数字逻辑电路是电子数字系统中的基础组成部分，用于处理和操作数字信号。它由基本的逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成，可以实现各种功能，例如加法、减法、乘法、除法、逻辑运算等。下面是数字逻辑电路的一些基础知识整理： 1. 逻辑门：逻辑门是数字逻辑电路的基本组成单元，它根据输入信号的逻辑值进行逻辑运算，并生成输出信号。常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。 2. 真值表：真值表是描述逻辑门输出信号与输入信号之间关系的表格，它列出了逻辑门的所有输入和输出可能的组合，以及对应的逻辑值。 3. 逻辑函数：逻辑函数是描述逻辑门输入和输出信号之间关系的数学表达式，可以用来表示逻辑门的操作规则。常见的逻辑函数有与函数、或函数、非函数、异或函数等。 4. 组合逻辑电路：组合逻辑电路由多个逻辑门组合而成，其输出信号仅取决于当前的输入信号。通过适当的连接和布线，可以实现各种逻辑操作，如加法器、多路选择器、比较器等。 5. 顺序逻辑电路：顺序逻辑电路由组合逻辑电路和触发器组成，其输出信号不仅取决于当前的输入信号，还取决于之前的输入信号和系统状态。顺序逻辑电路可用于存储和处理信息，并实现更复杂的功能，如计数器、移位寄存器、有限状态机等。
6. 编码器和解码器：编码器将多个输入信号转换成对应的二进制编码输出信号，解码器则将二进制编码输入信号转换成对应的输出信号。编码器和解码器可用于信号编码和解码，数据传输和控制等应用。 7. 数字信号表示：数字信号可以用二进制表示，其中0和1分别表示低电平和高电平。数字信号可以是一个比特（bit）， 表示一个二进制位；也可以是一个字（word），表示多个二 进制位。 8. 布尔代数：布尔代数是逻辑电路设计的数学基础，它通过符号和运算规则描述了逻辑门的操作。布尔代数包括与、或、非、异或等基本运算，以及与运算律、或运算律、分配律等运算规则。 总的来说，数字逻辑电路是由逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成的，它可以实现各种基本逻辑运算和数字信号处理。理解数字逻辑电路的基础知识对于电子数字系统的设计和开发非常重要。9. 二进制加法器：二进制加法器是一种组合逻辑电路，用于执行二进制数的加法运算。最简单的二进制加法器是半加器，它可以实现两个二进制位的相加运算，并生成一个和位和一个进位位。全加器是一种更复杂的加法器，它可以实现三个二进制位的相加运算，并生成一个和位和一个进位位。 10. 二进制减法器：二进制减法器是一种组合逻辑电路，用于 执行二进制数的减法运算。最简单的二进制减法器是半减法器，它可以实现两个二进制位的相减运算，并生成一个差位和一个
数字逻辑门电路的设计与分析
数字逻辑门电路的设计与分析数字逻辑门电路在现代电子领域中起着至关重要的作用，它是由逻辑门组成的，用于处理和操作二进制数字。本文将介绍数字逻辑门电路的设计原理及其分析方法，帮助读者更好地理解和应用数字逻辑门电路。 一、数字逻辑门电路的基本组成 数字逻辑门电路由逻辑门组成，逻辑门是基本逻辑运算的实现。常见的逻辑门包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）以及异或门（XOR）等。 1. 与门（AND门） 与门是实现逻辑“与”运算的基本逻辑门。它有两个或多个输入，只有当所有输入都为高电平时，与门的输出才为高电平；否则，输出为低电平。 2. 或门（OR门） 或门是实现逻辑“或”运算的基本逻辑门。它有两个或多个输入，只要有一个或多个输入为高电平时，或门的输出就为高电平；只有当所有输入都为低电平时，输出才为低电平。 3. 非门（NOT门）
非门是实现逻辑“非”运算的基本逻辑门。它只有一个输入，当输入为高电平时，非门的输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。 4. 与非门（NAND门） 与非门是在与门的基础上再加上一个非门组成的逻辑门。与非门的输出与与门相反，当所有输入都为高电平时，输出为低电平；否则，输出为高电平。 5. 或非门（NOR门） 或非门是在或门的基础上再加上一个非门组成的逻辑门。或非门的输出与或门相反，只有当所有输入都为低电平时，输出为高电平；否则，输出为低电平。 6. 异或门（XOR门） 异或门是实现逻辑“异或”运算的逻辑门。它有两个输入，当两个输入的电平不同时，输出为高电平；当两个输入的电平相同时，输出为低电平。 二、数字逻辑门电路的设计原理 数字逻辑门电路的设计需要根据具体的逻辑需求和功能来确定逻辑门的连接方式。以下是数字逻辑门电路设计的一般步骤： 1. 确定逻辑运算需求
数字电路基本原理与逻辑设计技术
数字电路基本原理与逻辑设计技术数字电路是现代电子技术中的重要组成部分，广泛应用于计算机、 通信、控制等各个领域。本文将介绍数字电路的基本原理和逻辑设计 技术，帮助读者对数字电路有更深入的了解。 一、数字电路的基本原理 数字电路是由数字电子元件（如晶体管、逻辑门）组成的电路，它 们能够处理离散的数字信号，通过逻辑运算实现信息的处理和传输。 数字电路的基本原理包括两个方面：数字信号的表示和数字逻辑运算。 1.数字信号的表示 数字信号是用离散的数值来表示信息的信号，它只有两种状态：高 电平（1）和低电平（0）。常见的数字信号源包括开关、传感器、计 数器等。数字信号可以通过数字电子元件进行逻辑运算和处理，从而 实现各种功能。 2.数字逻辑运算 数字逻辑运算是数字电路的核心，它通过逻辑门（如与门、或门、 非门）来实现逻辑运算。常见的逻辑运算有与运算、或运算、非运算等。这些逻辑运算可以组合成复杂的逻辑电路，实现各种功能，比如 算术运算、数据存储、时序控制等。 二、逻辑设计技术
逻辑设计技术是实现数字电路功能的基础，它包括逻辑门的设计和 逻辑电路的设计。 1.逻辑门的设计 逻辑门是实现逻辑运算的基本单元，常见的逻辑门有与门、或门、 非门等。逻辑门的设计需要根据逻辑运算的真值表和逻辑电路的要求 来确定。一个逻辑门的设计要考虑到输入输出的关系、布尔代数和逻 辑函数等。 2.逻辑电路的设计 逻辑电路是由逻辑门组成的复杂电路，它实现了更复杂的逻辑功能，如多位加法器、时钟电路等。逻辑电路的设计需要根据具体的功能要 求和逻辑门的特性进行，通过逻辑门的组合和级连来实现。 逻辑设计技术还包括逻辑分析和优化。逻辑分析是对逻辑电路进行 仿真和验证，通过逻辑分析仪等工具可以观察和分析电路的输入输出 关系，检测和修复错误。逻辑优化是对逻辑电路进行简化和优化，通 过布尔代数和逻辑函数的方法，可以减少逻辑门的数量、降低功耗和 提高速度。 三、应用实例 数字电路的基本原理和逻辑设计技术在各个领域都有广泛的应用。 比如在计算机中，CPU就是一个典型的数字电路，它通过逻辑门和时 序电路来实现各种运算和控制功能；在通信系统中，数字电路可以实
数字逻辑设计知识点
数字逻辑设计知识点 数字逻辑设计是计算机科学中非常重要的一门学科，它主要研究数字电子电路和逻辑电路的设计与实现。在计算机领域，数字逻辑设计是构建计算机硬件的基础，也是计算机组成与结构的重要组成部分。 本文将从基本原理、逻辑门、化简、时序逻辑等多个方面介绍数字逻辑设计的知识点。 一、基本原理 数字逻辑设计的基础是布尔代数和逻辑运算。布尔代数是由英国数学家乔治·布尔提出的算法，用于描述逻辑关系，是数字逻辑设计的重要数学基础。逻辑运算包括与、或、非、异或等运算，通过这些运算可以构建逻辑电路。 二、逻辑门 逻辑门是构成数字逻辑电路的基本组件，它们通过执行逻辑运算来实现特定的功能。常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。例如，与门的输出只有当所有输入都为1时才为1，否则为0；或门的输出只有当至少一个输入为1时才为1，否则为0。 逻辑门的电路图可以使用布尔代数表达式或者真值表来表示，以方便理解和分析逻辑电路的功能。逻辑门可以通过组合逻辑和时序逻辑的方式进行组合，实现更复杂的功能。 三、化简
在数字逻辑设计中，化简是一种常用的方法，用于简化逻辑电路的 结构和功能。通过化简可以减少逻辑门的使用数量，提高电路的运算 速度和节省成本。 常用的化简方法包括代数化简、卡诺图和映射方法等。代数化简通 过运用布尔代数的公式和规则，将复杂的逻辑表达式简化为更简单的 形式。卡诺图是一种图形化的工具，通过将逻辑函数转化为一个由矩 形方块组成的表格，从而帮助我们直观地找出简化逻辑表达式的方法。映射方法可以将逻辑电路直接映射为门电路或者转移函数。 四、时序逻辑 时序逻辑是数字逻辑设计中的重要概念，它描述了电路的状态和信 号随时间变化的关系。时序逻辑是处理时钟信号和状态转移的电路， 广泛用于计算机的处理器和存储器设计中。 时序逻辑电路通常包括寄存器、触发器、计数器等。寄存器是一种 用于存储数据的电路，以二进制形式存储；触发器是一种用于存储和 稳定电平信号的电路；计数器是一种用于计数和控制信号电路状态转 移的电路。 时序逻辑电路的设计需要考虑时钟信号的频率和稳定性、状态转移 的正确性和时序的误差等因素，在实际应用中有着重要的意义。 总结： 数字逻辑设计是计算机科学中非常重要的一门学科，它涉及到布尔 代数、逻辑运算、逻辑门、化简和时序逻辑等多个知识点。数字逻辑
数字逻辑电路基础知识整理
数字逻辑电路基础知识整理 数字逻辑电路是由离散的数字信号构成的电子电路系统，主要用于处理和操作数字信息。它是计算机和其他数字系统的基础。以下是一些数字逻辑电路的基础知识的整理： 1. 逻辑门：逻辑门是数字电路的基本构建单元。它们根据输入信号的逻辑关系生成输出信号。常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。其中，与门输出仅当所有输入都为1时才为1；或门输出仅当至少一个输入为1时才为1；非门将输入信 号取反；异或门输出仅当输入中的1的数量为奇数时才为1。 2. 逻辑运算：逻辑运算是对逻辑门的扩展，用于实现更复杂的逻辑功能。常见的逻辑运算包括与运算、或运算、非运算、异或运算等。与运算将多个输入信号进行AND操作，返回结果；或运算将多个输入信号进行OR操作，返回结果；非运算对输 入信号进行取反操作；异或运算将多个输入信号进行异或操作，返回结果。 3. 编码器和解码器：编码器将多个输入信号转换为较少数量的输出信号，用于压缩信息；解码器则将较少数量的输入信号转换为较多数量的输出信号，用于还原信息。常用的编码器有优先编码器和BCD编码器，常用的解码器有二进制-十进制解码 器和译码器。 4. 多路选择器：多路选择器根据选择输入信号从多个输入信号中选择一个信号输出。它通常有一个或多个选择输入信号和多个数据输入信号。选择输入信号决定了从哪个数据输入信号中
输出。多路选择器可用于实现多路复用、数据选择和信号路由等功能。 5. 触发器和寄存器：触发器是存储单元，用于存储和传输信号。常见的触发器有弗洛普触发器、D触发器、JK触发器等。寄 存器由多个触发器组成，用于存储和传输多个比特的数据。 6. 计数器和时序电路：计数器用于计数和生成递增或递减的序列。它通过触发器和逻辑门组成。时序电路在不同的时钟脉冲或控制信号下执行特定的操作。常见的时序电路有时钟发生器、定时器和计数器。 7. 存储器：存储器用于存储和读取数据。常见的存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM用于 临时存储数据，可读写；ROM用于存储程序和常量，只读。 以上是数字逻辑电路的一些基础知识整理，它们是构成数字电路的基本组件，广泛应用于计算机、通信、控制系统等多个领域。数字逻辑电路的设计和理解对于深入了解计算机和其他电子系统的运行原理至关重要。8. 组合逻辑电路：组合逻辑电路是由逻辑门和逻辑运算构成的，其输出完全依赖于输入的组合。组合逻辑电路一般没有存储元件，它的输出只与当前的输入有关，而与之前的输入无关。组合逻辑电路常用于实现布尔运算、算术运算和数码显示等功能。 9. 时钟信号：时钟信号是数字逻辑电路中非常重要的信号源，它提供了电路执行操作的时机和同步信号。时钟信号以特定频
数电模电读书笔记之数字逻辑电路
模电数电读书笔记——数字逻辑电路 物电113班尤明海 11223240 随着数字逻辑技术的发展，数字逻辑电路也逐步应用于我们生活的方方面面。在数字机顶盒，数字电冰箱，数字洗衣机等领域均有所体现。本文将大体介绍数字逻辑电路的发展历程、分类方法、数值、用途与特点，最后详细介绍数字逻辑电路的实际应用。 一．数字电路的发展历程与分类方法 数字电路的发展：数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。TTL逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展,TTL的主导地位受到了动摇，有被CMOS器件所取代的趋势。近年来,可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。 数字逻辑电路分类： 1、按功能来分： （1）组合逻辑电路：简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。 （2）时序逻辑电路：简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。 2、按电路有无集成元器件来可分为分立元件数字电路和集成数字电路。 3、按集成电路的集成度进行分类可分为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成数字电路(MSI)、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路(VLSI)。 4、按构成电路的半导体器件来分类可分为双极型数字电路和单极型数字电路。 二．数字逻辑电路的用途和特点 数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲，但这些脉冲是用来表示二进制数码的，例如用高电平表示“1”，低电平表示“0”。声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲，它们被称为数字信号。能处理数字信号的电路就称为数字电路。 这种电路同时又被叫做逻辑电路，那是因为电路中的“1”和“0”还具有逻辑意义，例如逻辑“1”和逻辑“0”可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力，所以才把它叫做逻辑电路。 由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。 数字逻辑电路的第一个特点是为了突出“逻辑”两个字，使用的是独特的图形符号。数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路，它们都是以晶体管和电阻等元件组成
数字逻辑与电路设计
数字逻辑与电路设计 数字逻辑与电路设计是计算机科学与工程领域中的重要基础学科， 它涉及到计算机中数字信号的处理与传输，以及数字电路的设计与实现。在如今信息技术高速发展的时代，数字逻辑与电路设计的知识变 得尤为重要。本文将介绍数字逻辑与电路设计的基本概念、应用领域 以及设计流程。 一、数字逻辑的基本概念 数字逻辑是计算机中用来处理和运算二进制信号的逻辑系统。它以 0和1来表示逻辑状态，通过与、或、非等逻辑门实现逻辑运算。这些 逻辑门可以组合成复杂的逻辑电路，实现各种数字运算、逻辑运算和 控制功能。 数字逻辑中的基本元素包括逻辑门、触发器、计数器等。逻辑门用 来进行逻辑运算，包括与门、或门、非门等；触发器用来存储和传输 数据，包括D触发器、JK触发器等；计数器用来计数和产生时序信号。 二、数字电路的应用领域 数字电路广泛应用于计算机、通信、控制等领域，它是现代电子设 备中的核心组成部分。以下是数字电路在不同领域的几个典型应用： 1. 计算机：数字电路在计算机中起到控制和运算的作用。计算机的 中央处理器、存储器、输入输出接口等都是由数字电路组成的。
2. 通信：数字电路在通信系统中负责信号的编码、解码和传输。例 如调制解调器、数字信号处理器等都是数字电路的应用。 3. 控制：数字电路用于各种自动控制系统。例如数字控制器、工业 自动化设备等都需要数字电路进行控制。 4. 显示：数字电路在显示技术中起到关键作用。例如数码管、液晶 显示屏等都是数字电路驱动的。 三、数字电路的设计流程 数字电路的设计包括设计规格、逻辑设计、电路设计和验证等步骤。下面是一个典型的数字电路设计流程： 1. 设计规格：明确设计的需求和规范，包括功能要求、性能要求等。 2. 逻辑设计：根据设计规格，利用逻辑门和触发器等基本元件进行 逻辑电路的设计。可以使用逻辑图、真值表、状态转换图等进行描述 和分析。 3. 电路设计：在逻辑设计的基础上，将逻辑电路转换为电路图。选 择适当的电子元件，进行连线和布局等。 4. 仿真验证：利用电子设计自动化工具进行电路的仿真验证。验证 电路的功能是否符合设计规格，并进行性能评估。 5. 原型制作：根据设计电路进行实物样品的制作。例如PCB制作、元件焊接等。 6. 产业化生产：根据原型进行批量生产，用于实际应用。
数字逻辑和数电
数字逻辑和数电 数字逻辑和数电（数位电子学）是现代电子技术的基础，广泛应用于计算机、通信、自动化等领域。本文将从数字逻辑和数电的概念、原理、设计方法和应用等方面进行介绍。 一、概念和原理 数字逻辑是研究数字信号在逻辑电路中的运算和转换规律的学科。它以二进制数和逻辑代数为基础，通过逻辑门电路的组合和连接来实现逻辑运算和逻辑功能。逻辑门电路包括与门、或门、非门等，通过它们的组合可以实现复杂的逻辑运算和逻辑功能。 数电是研究数字信号在电子器件和电路中的传输、处理和控制的学科。它主要研究数字电路和数字系统的设计和实现。数字电路是由数字逻辑门电路和其他电子器件组成的，它可以对数字信号进行处理和控制，实现各种功能。 数字逻辑和数电的基本原理是二进制数制和逻辑代数。二进制数制是一种以2为基数的数制，它只包含0和1两个数字。逻辑代数是一种用符号表示逻辑运算的代数，它包含与运算、或运算、非运算等。 二、设计方法
数字逻辑和数电的设计方法主要包括逻辑函数的化简和逻辑电路的设计。逻辑函数的化简是通过逻辑代数的方法将复杂的逻辑函数化简为简单的逻辑表达式，从而减少逻辑门的数量和电路的复杂度。逻辑电路的设计是根据逻辑功能的要求，选择适当的逻辑门电路和其他电子器件进行组合和连接，实现逻辑运算和逻辑功能。 三、应用 数字逻辑和数电广泛应用于计算机、通信、自动化等领域。在计算机中，数字逻辑和数电用于实现计算机的运算、存储和控制功能，包括算术逻辑单元（ALU）、存储器、控制器等。在通信中，数字逻辑和数电用于实现数字通信系统的编码、解码、调制、解调等功能。在自动化中，数字逻辑和数电用于实现自动控制系统的逻辑运算和逻辑控制。 总结： 数字逻辑和数电是现代电子技术的基础，它们通过逻辑门电路的组合和连接来实现逻辑运算和逻辑功能。数字逻辑和数电的设计方法包括逻辑函数的化简和逻辑电路的设计。数字逻辑和数电广泛应用于计算机、通信、自动化等领域，它们在这些领域中发挥着重要的作用。
《数字电路与逻辑设计》课程复习笔记
1. 2.用什么办法可以降低量化误差？ ①增加量化位数②提高采样频率 3. 模型机中指令流动的路径 存储器->指令寄存器->指令译码器 4. 模型机中4种数据流动的路径： 5.进制数转换 ①整数：A进制数->十进制数->B进制数（十进制数/基=商+余数，商/基=商+余数，……直到商为0，结果为余数从后往前排列组成的整数） ②小数：A进制数->十进制数->B进制数（十进制数×基=整数部分+小数部分，小数部分×基=整数+小数，……直到小数部分等于0或者整数个数达到题目规定位数+1，结果为整数从前往后排列组成的整数，需注意小数进位的情况）
10. 对偶规则和反演规则分别有什么用？ 对偶：只要考虑正逻辑或负逻辑，不用考虑两个。 反演：机械式求反函数。 11. 与运算和或运算均满足交换率有什么实际意义？或者说在实现电路时可以给我们带来什么方便？不需要区分逻辑门的输入端具体是哪一个输入。 12. 为什么要讨论函数标准形问题？为了方便，比如比较两个函数是否相同，用适当的逻辑门实现电路。 13. 代数法化简有何特点？适合任意规模、任意形式的表达式，但没有固定方法，也难以判断是否已经最简。 14. 为什么通常要对逻辑函数进行化简？因为逻辑函数是逻辑电路实现的依据，表达式越简单，通常电路成本就越低。 15. 请对比分析传输延迟模型与惯性延迟模型的优缺点。 传输：简单，但没有充分考虑完成充放电变化所需的时间问题。 惯性：比前者更接近实际情况，但比较复杂。 16. 写出可以降低成本的几种方式。 ①减小每个集成电路的面积②设计更简化更优化的电路③增大硅元面积 17. 为什么说代数优化（化简）是非常困难的？ 因为化简的过程没有系统而有效的方法，也很难判断是否已经化简到最简的形式。 18. 请说明”蕴涵项“、”主蕴涵项“和”质主蕴涵项“之间的关系。 主蕴涵项：移去任何1个变量则不是蕴涵项，即最大的卡诺圈； 质主蕴涵项：至少包含1个只被1个主蕴涵项覆盖的最小项的主蕴涵项/至少包含1个没有被其他主蕴涵项覆盖的方格。 19. 无关项代表哪两种情况？ ①某些输入变量取值组合不会出现； ②对于某些输入取值组合，人们不关心函数对应的取值为何值。 20. 事实上异或运算可以用与、或、非运算来表示，即异或运算可以用与、或、非门实现，那为什么还要有异或门？异或运算常见，而且用与、或、非门来实现成本太高。
数字逻辑知识点总结
ch1. 1、三极管的截止条件是V BE ＜，截止的特点是I b =I c ≈0；饱和条件是 I b ≥（E C -Vces ）/（β·R C ），饱和的特点是V BE ≈，V CE =V CES ≤。 2、逻辑常量运算公式 3、逻辑变量、常量运算公式 4、 逻辑代数的基本定律 根据逻辑变量和逻辑运算的基本定义，可得出逻辑代数的基本定律。 ①互非定律: A+A = l ，A ? A = 0 ；1=+A A ，0=?A A ； ②重叠定律（同一定律）：A? A=A ， A+A=A ； ③反演定律(摩根定律）：A? B=A+B 9 A+B=A ? B B A B A ?=+，B A B A +=?； ④还原定律: A A = ch2. 1、三种基本逻辑是与、或、非。 2、三态输出门的输出端可以出现高电平、底电平和高阻三种状态。 ch3. 1、组合电路的特点：电路任意时刻输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻前的电路状态无关。 2、编码器：实现编码的数字电路 3、译码器：实现译码的逻辑电路 4、数据分配器：在数据传输过程中，将某一路数据分配到不同的数据通道上。 5、数据选择器：逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号。 6、半加器：只考虑两个一位二进制数相加，而不考虑低位进位的运算电路。 7、全加器：实现两个一位二进制数相加的同时，再加上来自低位的进位信号。 8、在数字设备中，数据的传输是大量的，且传输的数据都是由若干位二进制代码0和1组合而成的。 9、奇偶校验电路：能自动检验数据信息传送过程中是否出现误传的逻辑电路。 10、竞争：逻辑门的两个输入信号从不同电平同时向相反电平跳变的现象。 11、公式简化时常用的的基本公式和常用公式有（要记住）： 1）()()C A B A BC A ++=+
模拟电路和数字电路的学习笔记(精华总结55条)
1、HC为COMS电平，HCT为TTL电平 2、LS输入开路为高电平，HC输入不允许开路，HC一般都要求有上下拉电阻来确定输入端无效时的电平。LS却没有这个要求 3、LS输出下拉强上拉弱，HC上拉下拉相同 4、工作电压：LS只能用5V，而HC一般为2V到6V 5、CMOS可以驱动TTL，但反过来是不行的。TTL电路驱动COMS电路时需要加上拉电阻，将2.4V~3.6V之间的电压上拉起来，让CMOS检测到高电平输入 6、驱动能力不同，LS一般高电平的驱动能力为5mA，低电平为20mA;而CMOS的高低电平均为5mA 7、RS232电平为+12V为逻辑负，-12为逻辑正 8、74系列为商用，54为军用 9、TTL高电平>2.4V,TTL低电平<0.4V,噪声容限0.4V 10、OC门，即集电极开路门电路(为什么会有OC门?因为要实现“线与”逻辑)，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。并且只能吸收电流，必须外界上拉电阻和电源才才能对外输出电流 11、COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS 12、当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻 13、在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平 14、如果电路中出现3.3V的COMS电路去驱动5VCMOS电路的情况，如3.3V单片机去驱动74HC,这种情况有以下几种方法解决，最简单的就是直接将74HC换成74HCT的芯片，因为3.3VCMOS可以直接驱动5V的TTL电路;或者加电压转换芯片;还有就是把单片机的I/O口设为开漏，然后加上拉电阻到5V，这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小，以保证信号的上升沿时间。 15、逻辑门输出为高电平时的负载电流(为拉电流)，逻辑门输出为低电平时的负载电流(为灌电流) 16、由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样漏极开路形式就可以连接不同电平的器件，用于电平转换。
数字逻辑与电路设计
数字逻辑与电路设计 主题：数字逻辑与电路设计 引言 作为一位优秀的知名教师，我深深理解数字逻辑与电路设计作为计算机科学和工程的基础课程的重要性。本教案将以深入浅出的方式介绍数字逻辑和电路设计的基本概念、原理和应用。通过案例分析和实际应用的演示，帮助学生掌握数字逻辑和电路设计的基本技能，并培养他们的创新思维和解决问题的能力。 第一节：数字逻辑的基本概念与原理 1. 数字系统和二进制表示 - 介绍十进制和二进制的关系及转换方法 - 讲解原码、反码和补码的概念和计算方法 2. 布尔代数和逻辑运算 - 引入布尔代数的基本概念和运算规则 - 解释逻辑门的实现和逻辑运算的符号表示 3. 组合逻辑电路 - 介绍组合逻辑电路的基本结构和功能 - 分析与设计常见的逻辑门电路，如与门、或门、非门等
4. 时序逻辑电路 - 解释时序逻辑电路的原理和应用 - 介绍触发器的工作原理与应用示例 小节一：逻辑门的实现与应用 1. 与门的实现与应用 - 讲解与门的基本原理和逻辑推导 - 通过案例分析和实际应用演示，说明与门的具体应用场景2. 或门的实现与应用 - 介绍或门的基本原理和逻辑表达式 - 分析或门在多输入逻辑运算中的应用案例 3. 非门的实现与应用 - 解释非门的功能和逻辑符号 - 分析非门在逻辑电路设计中的常见应用 4. 多路选择器的设计与应用 - 讲解多路选择器的原理和实现方式 - 通过案例分析，说明多路选择器在逻辑电路中的应用 小节二：触发器与时序逻辑设计
1. RS触发器的原理与设计 - 介绍RS触发器的结构和工作原理 - 分析RS触发器的真值表和状态转换图 2. D触发器的原理与设计 - 讲解D触发器的工作原理和逻辑功能 - 通过示例说明D触发器在时序逻辑设计中的应用 3. JK触发器的原理与设计 - 介绍JK触发器的特点和工作方式 - 分析JK触发器在时序逻辑电路设计中的应用场景 4. 计数器的设计与应用 - 解释计数器的原理和分类 - 通过案例分析，说明计数器在数字逻辑和电路设计中的实际应用小节三：组合逻辑电路设计与实现 1. 简化布尔表达式的方法与技巧 - 介绍卡诺图和奎因-麦克拉斯基方法简化布尔表达式 - 分析实际案例，演示简化布尔表达式的步骤和应用技巧 2. 组合逻辑电路的设计与实现
数字逻辑应用与设计知识点
数字逻辑应用与设计知识点数字逻辑应用与设计是计算机科学与工程领域的重要基础知识，它涉及到数字电路的设计、逻辑分析与应用等方面。本文将从以下几个方面对数字逻辑应用与设计的相关知识点进行探讨。 一、数字逻辑基础知识 1. 二进制与十进制：介绍二进制与十进制数制的互相转换方法，以及其在计算机中的应用。 2. 逻辑门与布尔代数：介绍逻辑门的种类与功能，并引出与逻辑门相关的布尔代数的基本规则。 3. 组合逻辑电路：讲解组合逻辑电路的设计原理、常用的逻辑门电路，以及组合逻辑电路的应用。 二、数字逻辑应用 1. 编码器与解码器：介绍编码器与解码器的基本原理、种类及其应用场景。 2. 多路选择器与复用器：讲解多路选择器与复用器的基本概念、操作方式及其在电路设计中的应用。 3. 加法器与减法器：讲解全加器和全减器的结构和实现方法，并介绍加法器和减法器的级联应用。 4. 移位寄存器与计数器：介绍移位寄存器和计数器的基本原理，以及它们在数字系统中的应用。
三、数字逻辑设计 1. Karnaugh图：简要介绍Karnaugh图及其在逻辑函数化简中的应用方法。 2. 时序逻辑与状态机：讲解时序逻辑电路的基本概念，引出状态机的概念和分类，并举例说明其应用。 3. 存储器与寄存器：介绍存储器的基本结构、存储方式，以及常用的寄存器类型。 4. 控制器设计：讲解控制器的设计原理与方法，引入基本的有限状态机的设计流程。 综上所述，数字逻辑应用与设计的知识点包括数字逻辑基础、数字逻辑应用和数字逻辑设计等方面。它们是计算机科学与工程领域中不可或缺的基础知识，对于深入理解计算机原理和设计具有重要意义。通过学习与应用这些知识点，我们可以更好地理解数字电路的工作原理，为计算机系统的设计与优化提供有力支持。
数字电路与逻辑设计
数字电路与逻辑设计 数字电路与逻辑设计是现代电子领域中至关重要的基础知识，它涵盖了数字信号处理、计算机组成原理、通讯系统等多个领域。本文将介绍数字电路与逻辑设计的基本概念、原理及应用。 **一、数字电路基本概念** 数字电路是由数字信号来进行控制和操作的电路。数字信号用“0”和“1”来表示低电平和高电平。而数字电路主要由数字逻辑门构成，包括与门、或门、非门、异或门等。数字逻辑门根据不同的输入信号产生相应的输出信号，实现了电路的逻辑功能。 数字电路的设计需要考虑的因素包括时序逻辑、组合逻辑、同步和异步电路等。时序逻辑是指电路中的元件按照一定的顺序工作，组合逻辑是指电路中的元件同时工作，同步电路是指通过时钟信号同步工作，异步电路是指无需时钟信号顺序工作。 **二、数字电路的应用** 数字电路广泛应用于计算机、通信、工业控制、数字信号处理等领域。在计算机中，CPU、存储器、控制器等都是由数字电路构成的。数字电路的高速、稳定性和精确性使得计算机能够进行高效的运算和处理大量数据。 在通信领域，数字电路通过将模拟信号转换为数字信号，实现了信息的高效传输和保存。数字电路还可以实现数字信号的编解码、差错控制等功能，提高了通信系统的可靠性和稳定性。
**三、逻辑设计原理** 逻辑设计是数字电路设计的关键，它通过逻辑图、真值表、卡诺图等方法实现电路功能的设计和优化。逻辑设计的目标是通过最少的逻辑门和线路来实现特定的逻辑功能，提高电路的效率和可靠性。 逻辑设计中常用的方法包括布尔代数、卡诺图法、数字仿真等。布尔代数通过逻辑运算符（与、或、非）表示逻辑表达式，简化逻辑函数的表达。卡诺图法通过画出真值表的逻辑图，找出最简化表达式。数字仿真可以通过计算机软件模拟电路的行为，验证设计的正确性。 **四、实例分析** 举例说明数字电路与逻辑设计在实际应用中的重要性。以数据加法器为例，数据加法器是一种基本的数字电路，可以实现两个二进制数的加法运算。通过逻辑设计可以实现加法器的功能，提高计算机的运算速度和准确性。 **五、结论** 数字电路与逻辑设计是现代电子领域中不可或缺的基础知识，它在计算机、通信、工业控制等领域都有重要的应用。通过学习数字电路与逻辑设计，我们可以更好地理解电子技术的原理和应用，提高电路设计的效率和可靠性。希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！
数字逻辑电路 《数字电路课程设计》学习指导
数字电路课程设计 学习指导 1．随着微电子技术的迅速发展，数字电路设计的对象、方法与手段发生了很大变化，设计对象从基本逻辑功能电路（计数器、寄存器等）的设计到数字逻辑系统（数字钟、数字测量、数据采集系统等）的设计再到大规模数据控制与处理系统（CPU、DSP等）的设计。设计方法也由采用真值表求逻辑表达式、画出逻辑电路图的方式到通过确定总体方案，采取从局部到整体，用各种中大规模集成电路来组成满足要求的逻辑电路系统的方式，再到通过硬件描述语言在一块超大规模集成电路上通过从上至下的方法设计所需的数字逻辑系统方式。 2．数字电路系统的设计与组合逻辑电路的设计有较大的区别。组合逻辑电路与一般时序逻辑电路的设计是根据设计任务要求，用真值表、状态表求出简化的逻辑表达式，画出逻辑图、逻辑电路，用一般的集成门电路或集成触发器电路来实现。而数字电路系统具有复杂的逻辑功能，难以用真值表、逻辑表达式来完整地描述其逻辑功能，而是利用现有的数字电路器件来设计与实现具有各种复杂逻辑关系的数字系统。 3．利用数字电路硬件描述语言来设计数字系统是目前最先进的方法，但不是本课程主要涉及的内容。 4．数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路、脉冲产生电路和电源等。 5．输入电路主要作用是将被控信号加工变换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如在设计制作的数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。有些模拟信号则通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。6．控制电路的功能是将信息加工运算并为系统各部分提供所需的各种控制。比如设计制作的多路可编程控制器，其定时器即为一控制电路，正是在它的作用下，计数脉冲才按一定的时间周期（定时器的定时时间）一组一组地送给地址计数器，形成时间控制。在数字频率计中，从JK触发器两个反相输出端输出的信号也是控制信号，它既控制了被测信号送至计数器的时间，同时又控制了锁存器在计数完毕后对数据进行锁存。产生这种信号输出的电路即为控制电路。数字电路系统中，各种逻辑运算、判别电路等，都是控制电路，它们是整个系统的核心。设计控制电路是数字系统设计的最重要的内容，必须充分注意不同信号之间的逻辑性与时序性。 7．输出电路是完成系统最后逻辑功能的重要部分。数字电路系统中存在各种各样的输出接口电路。其功能可能是发送一组经系统处理的数据，或显示一组数字，或将数字信号进行转换，变成模拟输出信号。比如数字频率计的显示译码与数码管电路，多路可编程控制器的并行移位寄存器及驱动电路等，都属于系统的输出电路。设计输出电路，必须注意与负载在电平、信号极性、拖动能力等方面进行匹配。 8．时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。
数字逻辑电路设计课程设计实验报告
数字逻辑电路设 计课程设计 ——多功能数字钟 学校 专业班级 姓名 学号
数字系统综合设计 ——多功能数字钟实验目的 1.学会将VHDL程序生成为自己的逻辑器件； 2.学会应用数字系统方法进行电路设计； 3.能够更加熟练得运用VHDL语言来编写、开发自己的数字电路； 4.进一步掌握Quartus Ⅱ软件的用法； 5.理解和实践编写较大型逻辑电路的步骤和方法，深入理解层 次化设计方法； 6.培养综合实验能力。 设计目的 1.拥有正常的时、分、秒及时功能。 2.能利用实验板上的按键实现校时、校分及秒清零。 3.能利用实验板上的扬声器做整点报时。 4.闹钟功能。 5.在MAXPLUS Ⅱ中采用层次化设计方法进行设计。 6.完成全部电路设计后在实验板上下载，验证设计课题的正确 性。
设计方案 根据图1-1的总体设计框图，可以将整个系统分为6个模块来实现，分别是计时模块、校时模块、整点报时模块、分频模块、动态显示模块及闹钟模块。 图1-1 多功能数字钟总体设计框图1 1.计时模块 该模块的设计相对简单，使用一个二十四进制和两个六十进制计数器级联，构成数字钟的基本框架。二十四进制计数器用于计时，六十进制计数器用于计分和计秒。只要给秒计数器一个 1Hz的时钟脉冲，则可以进行正常计时。分计数器以秒计数器的进位作为计数脉冲，小时计数器以分计数器的进位作为计数脉冲。 2.校时模块
校时模块设计要求实现校时、校分以及秒清零功能。 ✧按下校时键，小时计数器迅速递增以调至所需要的小时 位。 ✧按下校分键，分计数器迅速递增以调至所需要的分位。 ✧按下清零键，将秒计数器清零。 在设计此模块时要注意屏蔽校分时分计数器的进位信号，以防止小时计数器计数；利用D触发器消除校时校分是的按键抖动；计时采用1Hz的脉冲驱动计数器计数，而校对时间时应选用相对高频率的信号驱动计数器以达到快速校对时间的目的。 3.整点报时模块 该模块的功能要求是：计时到59分50秒时，每两秒一次低音报时，整点进行高音报时，可以将报时信号接到试验板上的扬声器输出。而不同频率的脉冲信号区分低音和高音报时。比如可用500Hz的信号进行低音报时信号，1kHz信号作为高音报时信号。 进行报时的条件是计数器计数到所要求的时间点，因而需要实现一个比较模块，将分计数器和秒计数器的输出连至比较模块输入端完成比较过程。 4.分频模块 在本系统中需要用到多种不同频率的脉冲信号，上至高音报时信号，下至计秒脉冲。所有这些脉冲信号均可以通过一个基准频率分频器生成。基准频率分频器就是一个进制很大的计数器，
数字电路与逻辑设计实验
数字电路与逻辑设计实验指导书 1. 数字电路与逻辑设计实验基本知识 在进行数字电路与逻辑设计实验之前，首先介绍一些基本知识。 1．1 数字集成电路 集成电路(Integrated Circuit)是相对分离元件而言的，简称IC。它将若干没有封装的电路元件(如晶体管、电阻等)不可分割地联在一起，并在电学上加以互连，以完成特定的功能。数字集成电路是指完成数字逻辑功能的集成电路。在数字电路与逻辑设计教学实验中，经常使用的是中、小规模数字集成电路。小规模数字集成电路主要是一些门电路，如四2输入与非门74LS00、六反相器74LS04等。中规模数字集成电路是指计数器、数据选择器等。综合实验中用到的是大规模数字集成电路，主要是CPLD和GAL。具体地说，根据集成度的大小,集成电路分成SSI、MSI、LSI和VLSI四种，早期的小规模集成电路SSI (Small—ScaleIntegration)中封装的是单门、双门、四门或多个门及双触发器、四触发器等。随着半导体集成工艺的进展及一些逻辑部件的标准化和系列化，出现了中规模集成器件MSI(Medium—SI)和大规模集成器件LSl(Large-SI)。一般MSI每片器件上集成的门数在100个以下，LSI每片器件集成的门数在100个以上，而当今超大规模集成器件VLSI(Very Large-SI)中的门数已可做到数百万个。通常VLSI是一些专门功能的电路、微处理机、存储器等器件。 组合电路设计方法，多数是以SSI器件为基础。目前在数字系统中均广泛地采用以LSI 及MSI为基础，辅以一些SSI。在设计过程中主要是理解和分析清楚设计要求，选择合适的LSI或MSI器件，辅以一些SSI器件将它们组成符合设计要求的电路。采用MSI器件为基础的设计，主要考虑的是所设计的电路能否满足功能要求、可靠性要求及价格要求，尽量减少集成器件的个数(而不是门数)。 目前LSI及MSI产品主要有两大系列：TTL逻辑系列及MOS逻辑系列(ECL系列仅在少数超高速电路中应用)。TTL系列用得较广泛，目前MOS工艺不断进展，其器件速度也已逐步赶上TTL系列．由于它功耗低、价格低，目前已应用得很广泛。从逻辑设计的方法上看，应用哪一系列并无大的差别。 目前国内外常用的TTL／SSI和TTL／MSI集成电路系列是SN54／74系列(或简称54／74系列)。54系列是军用产品，工作温度范围宽(-55℃～125℃)、功耗小、速度高，当然价格也很高。74系列是民用产品，上述指标均较54系列低，但价格相对低廉。SN54／74系列中又分四档，即SN54／74系列，SN54H／74H高速系列、SN54S／74S肖特基系列及SN54LS／74LS低功耗肖特基系列。 中、小规模数字IC中最常用的是TTL电路和CMOS电路。TTL是晶体管—晶体管逻辑的简称，CMOS是互补金属氧化物半导体工艺的简称。中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX／45XX(X代表0到9的数字)系列。TTL电路与CMOS电路各有优缺点。TTL 速度高，CMOS电路功耗小、电源范围大、抗干扰能力强。由于TTL在世界范围内应用极
数字电路知识点总结(精华版)
数字电路知识点总结(精华版)
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数字电路知识点汇总（东南大学） 第1章数字逻辑概论 一、进位计数制 1.十进制与二进制数的转换 2.二进制数与十进制数的转换 3.二进制数与16进制数的转换 二、基本逻辑门电路 第2章逻辑代数 表示逻辑函数的方法，归纳起来有：真值表，函数表达式，卡诺图，逻辑图及波形图等几种。 一、逻辑代数的基本公式和常用公式 1）常量与变量的关系Ａ+0＝Ａ与Ａ= ⋅1Ａ Ａ+1＝1与0 ⋅A 0= A⋅＝0 A A+＝1与A 2）与普通代数相运算规律 a.交换律：Ａ+Ｂ＝Ｂ+Ａ A⋅ ⋅ = A B B b.结合律：（Ａ+Ｂ）+Ｃ＝Ａ+（Ｂ+Ｃ） ⋅ A⋅ B ⋅ ⋅ = (C ) C ( ) A B c.分配律：) ⋅＝+ A⋅ B (C A⋅ ⋅B A C + A+ = +） B ⋅ ) (C )() C A B A 3）逻辑函数的特殊规律 a.同一律：Ａ+Ａ+Ａ
b.摩根定律：B B A+ = A ⋅ A +，B B A⋅ = b.关于否定的性质Ａ＝A 二、逻辑函数的基本规则 代入规则 在任何一个逻辑等式中，如果将等式两边同时出现某一变量Ａ的地方，都用一个函数Ｌ表示，则等式仍然成立，这个规则称为代入规则例如：C ⋅ + A⊕ ⊕ ⋅ B A C B 可令Ｌ＝C B⊕ 则上式变成L ⋅＝C + A A⋅ L ⊕ ⊕ = L A⊕ B A 三、逻辑函数的：——公式化简法 公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数，通常，我们将逻辑函数化简为最简的与—或表达式1）合并项法： 利用Ａ+1 A= ⋅ B ⋅,将二项合并为一项，合并时可消去 = +A = A或A B A 一个变量 例如：Ｌ＝B + B A= ( C +) = A C A C B B C A 2）吸收法 利用公式A A⋅可以是⋅ +，消去多余的积项，根据代入规则B A B A= 任何一个复杂的逻辑式 例如化简函数Ｌ＝E AB+ + D A B 解：先用摩根定理展开：AB＝B A+再用吸收法 Ｌ＝E + AB+ A D B