数字电路与数字逻辑
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1. 概述数字电路与逻辑设计指的是使用电子元件，如晶体管和集成电路，来设计电路，实现所需的数字电路逻辑功能。
这项技术是电路设计的基础，延伸到微处理器设计，功能实现以及控制系统的设计等领域。
它的核心目的是将某种逻辑功能模型所需的电路电路元件和元件组件，在尽可能小的控制要求下设计出来。
2. 技术和工具为了实现数字电路作为一种逻辑模型必须用到一系列的技术和工具，这类技术主要包括模拟信号处理、数字逻辑设计、多级逻辑组态设计、微程序控制、系统控制等，通过这些技术可以让电路系统更具功能、可靠性。
此外，在进行数字电路与逻辑设计时，还需要使用的设计工具，如电路设计工具、多级逻辑和控制系统设计工具、条件控制语言、功能描述语言等等。
3. 技术难点在实际的数字电路设计与逻辑设计中，面临着许多技术挑战。
在电路设计的时候，数字电路的设计者需要考虑仪器的数量、分布、功能、可靠性、保险设计以及可靠性测试等要素，而在进行多级逻辑组态的设计的过程中，还需要考虑项目组态、项目之间的关联性、信号的处理多样性等。
另外，在微程序控制、系统控制的设计过程中，有许多工程技术概念、技术原理和程序控制理论、工程武器思想和技术抽象原理要考虑，还有波形布局和数字运算，所以整个数字电路和应用的实现都非常复杂，里面的技术难点一大堆。
4. 应用数字电路与逻辑设计技术在电子工程和控制系统等多个应用领域中得到了深入应用，如家用电器、汽车系统、航空航天技术、信号处理技术、运动控制技术、智能仪表和自动制造等。
数字电路和逻辑设计技术日趋复杂，正逐步深入到计算机网络、信息处理、图像处理、自动化和网络安全等诸多领域，数字电路和逻辑设计的综合应用，极大地丰富了信息技术的应用领域，从而使国家才能得到提升。
数字电路和数字逻辑
1. 晶体二极管及其单方向导电特性
通常情况下，可把一些物体划分成导体（双向导电）和 绝 缘体（不导电）两大类。在这两类物体的两端有电压存在时， 会出现有电流流过或无电流流过物体的两种不同情形。
人们也可以制作出另外一类物体，使其同时具备导体和绝
缘体两种特性，其特性取决于在物体两端所施加电压的方向， 当在一个方向上有正的电压（例如 0.7V）存在时，可以允许电 流流过（如图所示），此时该物体表现出导体的特性；
计算机中常用的逻辑器件，包括组合逻辑和时序逻辑电路 两大类别；也可以划分为专用功能和通用功能电路两大类别。
组合逻辑电路的输出状态只取决于当前输入信号的状态， 与过去的输入信号的状态无关，例如加法器，译码器，编码器， 数据选择器等电路；
时序逻辑电路的输出状态不仅和当前的输入信号的状态有 关，还与以前的输入信号的状态有关，即时序逻辑电路有记忆 功能，最基本的记忆电路是触发器，包括电平触发器和边沿触 发器，由基本触发器可以构成寄存器，计数器等部件；
而在相反的方向上施加一定大小的电压时， +
-
该物体中不会产生电流，表现出绝缘体的
的特性，即该物体只能在单个方向上导电， 这样的物体被称为半导体。制作出的器件
电流 i
被称为二极管。
二极管的内部结构及其开关特性
绝缘体和导体不同的导电特性是由于它们不同的原子结构 特性造成的。
通过在绝缘材料中有控制地掺加进少量的导电物质，可以 使得到的材料有一定的导电特性。例如在 4价的硅材料（每个原 子核周围有 4个电子）中掺杂进少量 5价的金属材料形成 N型材 料，或者掺杂进少量 3价的金属材料形成 P型材料，使新得到的 材料中总的原子核数量与电子的数量不满足 1:4 的关系， N型 材料中形成有极少量的带负电荷的多余电子， P型材料中缺少 极少量的电子（反过来称为有极少量的带正电的空穴），这些 电子和空穴可以成为导电的载流子。当把这样的两种材料结合 在一起时，就表现出在单个方向导电的特性，这就是半导体， 做成器件就是二极管。当P型材料一端（称为二极管的正极）有 比N型材料一端（称为二极管的负极）高 0.7 伏的电压时，就会 产生从正极流向负极的电流，小的反向电压则不会产生电流。
数字电路与数字逻辑(高起专)
离线考核《数字电路与数字逻辑（高起专）》满分100分一、解答题（每小题10分，共30分。
）1、利用卡诺图法化简：)11,10()14,13,9,8,7,6,5,2,1,0(),,,(d m D C B A L 。
答：F=C B A BC A C AB ABC =m 3d 3+m 5d 5+m 6d 6+m 7d 7则d 3 d 5 d 6 d 7为1，其他为0，画图略。
2、用译码器74138和适当的逻辑门实现函数C B A F 。
答：F = Y 3 Y 4Y 5 Y 73、分析此组合逻辑电路的逻辑功能：答：)(BC A BD A D B D C D C B A 或Y Y Y Y F 7421•••B A F 异或操作二、画图题（每小题10分，共30分。
）1、 下降沿触发的主从RS 触发器输入信号波形如下图所示，请画出输出端Q 、的对应波形。
（设触发器初态为0）答：2、 上升沿触发的维持-阻塞D触发器输入信号波形如下图所示，请画出输出端Q、的对应波形。
（设触发器初态为0）答：3、如题下图所示的电路和波形，试画出Q端的波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
答：三、分析题（共10分）1、分析如下时序电路，写出驱动方程、输出方程、状态方程、列出状态转换表、画出状态转换图。
答：分析=D3=D2D= +1Z====+DZ10 0 0 1 0 0 1 00 0 1 0 0 1 0 00 1 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 1 1 10 1 1 0 1 1 0 01 1 0 0 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1四、设计题（每题15分，共30分。
）F ，1、设计一个带控制端的组合逻辑电路，控制端X=0时，实现F=A+B，控制端X=1时，实现AB请用74LS138 和必要的门电路实现。
答：（1）、真值表X A B F0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 11 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0（2）、代数式：，，，F，m51(，4)632（3）、画电路图：2、画出符合以下关系的010序列检测器的状态转换图，X为序列输入，Z为检测输出。
数字逻辑与数字电路课程设计
数字逻辑与数字电路课程设计一、设计背景数字逻辑与数字电路是计算机科学专业的基础课程之一，它主要涵盖了数字信号的表示和处理，是计算机设计和实现中必备的一部分。
本次课程设计旨在让学生通过实践掌握数字逻辑和数字电路的知识，以及设计数字电路的能力。
通过完成本课程设计，学生可以加深对数字逻辑和数字电路的理解，同时提升他们的实践能力和解决问题的能力。
二、设计任务本次课程设计主要分为两个部分：数字逻辑实验和数字电路设计。
学生需要独立完成以下设计任务：1. 数字逻辑实验在本部分任务中，学生需要通过实验掌握数字逻辑的知识，包括数字信号的表示和处理，数字电路的基本构成，以及逻辑门电路的设计和实现。
具体的实验内容包括：•数字信号的表示和传输实验•逻辑门电路的设计和实现实验•组合逻辑电路设计实验•时序逻辑电路设计实验以上实验的具体内容和要求将在教学过程中给出。
2. 数字电路设计在本部分任务中，学生需要独立设计一个数字电路，该电路需要包括以下要求：•设计一个数字电路，要求满足特定的功能需求（需在教学过程中给出）•独立完成电路设计和仿真•备注电路设计思路和设计注意点•编写实验报告三、设计要求在完成本次课程设计时，学生需要满足以下要求：1.学生需要独立完成任务，并且不得抄袭或参考他人作业。
2.课程设计需要使用具有仿真能力的数字电路软件，如Proteus、Multisim等。
3.设计的电路需要经过仿真验证，并且保证实验结果是正确的。
4.实验报告需要使用Markdown文本格式，并附上仿真截图和思路分析。
5.实验报告需要在规定时间内提交，逾期不予评分。
四、设计评分本次课程设计的评分主要从以下几个方面进行考核：1.实验报告的格式是否正确，是否能够清晰地表达设计思路和仿真结果。
2.数字逻辑实验的完成情况和实验结果是否正确。
3.数字电路设计的完成情况和电路的功能是否满足要求。
4.总体评价：包括实验的难度、完成质量和表现等。
五、结语数字逻辑和数字电路是计算机科学专业必修的一门课程，本次课程设计旨在通过实践提高学生的数字电路设计能力和解决问题的能力。
数字电路与数字逻辑.pdf
A.通用阵列逻辑 B.现场可编程门阵列 C.可编程逻辑阵列 D.可编程阵列逻辑 答案: D
10.余 3 码 01101001.01110011 转换为十进制数是：()
A.28.36 B.36.40 C.79.31 D.34.66 答案: B
11.将二进制数 1011110.0100101 转换为十六进制数是：()
A.8 B.8K#8000 C.8192 答案: B
60.时序逻辑电路必不可少的部分是()
A.存储电路 B.组合电路#内部电路 C.输入端 答案: A
61.将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续(离散)的模拟量
的过程称为()
A.采样 B.量化 C.保持 D.编码 答案: A
62.要构成容量为 4K*8 的 RAM，需要（）片容量为 256*4 的 RAM
41.一位 8421BCD 码计数器至少需要()个触发器
A.3 B.4 C.5 D.10 答案: B
42.八进制数 1452 转换为二进制数是：()
A.001100101010 B.110001110001 C.110011000101 D.110010110101 答案: A
43.逻辑代数由逻辑变量集、逻辑常量及其()构成.
A.固定连接 B.编程连接 C.不固定连接 D.不连接 答案: C
30.在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为().
A.寄存器 B.转发器 C.存储器 答案: A
31.8 位移位寄存器，串行输入时经（）个脉冲后，8 位数码全部移入寄
存器中
A.1 B.2 C.4 D.8 答案: D
32.555 定时器不可以组成( )
A.全局时钟结构 B.I/O 单元 C.输出使能结构 D.输出布线池结构 答案: A, B, C, D
《数字电路与数字逻辑》练习题
《数字电路与数字逻辑》练习题一一、填空1．将下列二进制数转为十进制数（1001011）B =（）D （11．011）B =（）D2．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码（+122）=（）真值=（）原码=（）反码=（）补码3．把下列4个不同数制的数(376.125)D 、(110000)B 、(17A)H 、(67)O （按从大到小的次序排列（）>（）>()>()。
将下列各式变换成最简与或式的形式=+B AB （）=+AB A （）=++BC C A AB （）4．将下列二进制数转为十进制数（101000）B =（）D （11．0101）B =（）D5．将下列十进制数转为二进制数，八进制数和十六进制数（0．8125）=（）B =（）O =（）H（254．25）=（）B =（）O =（）H6．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+125）=（）真值=（）原码=（）反码=（）补码（—42）=（）真值=（）原码=（）反码=（）补码7．逻辑函数C A CD AB F ++=的对偶函数F '是__________________________；其反函数F 是_________________________。
8．当j i ≠时，同一逻辑函数的最小项=⋅j i m m _________；两个最大项=+j i M M ___________。
9．（43.5）10=（_________）2=（_________）16。
10．n个输入端的二进制译码器，共有_________个输出端，对于每一组输入代码，将有_________个输出端具有有效电平。
11.将下列二进制数转为十进制数（1010001）B=（）D（11．101）B=（）D12.将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码（+254.25）=（）真值=（）原码=（）反码=（）补码13.把下列4个不同数制的数(76.125)D、(27A)H、(10110)B、(67)O按从大到小的次序排列（）>（）>()>()。
数字电路基础、数字逻辑电路
偶原理，或对偶规则。例如，已知乘对加的分配律成立，即
A(B+C)=AB+AC，根据对偶规则有，A+BC=(A+B)(A+C)，
即加对乘的分配律也成立。
3. 若干常用公式
（1） 消去律
AB AB A
在逻辑代数中，如果两个乘积项分别包含了互补
9 二进制:
1 10 11 100 101 110 111 1000 1001
0
(四) 十进制 →二进制 1、 整数转换——除2取余法。 例如，将(57)10转换 为二进制数：
2、 小数转换——乘2取整法。 例如，将(0.724)10转换成二进制小数。
二、逻辑代数基础
逻辑是指事物因果之间所遵循的规律。为了避免用冗 繁的文字来描述逻辑问题，逻辑代数采用逻辑变量和一套 运算符组成逻辑函数表达式来描述事物的因果关系。
一、计数制
(一) 十进制数 Decimal Number 586 995 1253 6874
特点:1. 基数为10(0--9) 2. 数码处于不同位置，权不同 (权以10为底)
权
如 586（右起） 第1位(个 ) 6 6×100
100
2
( 十 ) 8 8×101
101
3
( 百 ) 5 5×102
102
例如在上图所示的并联开关电路中，只要开关A或B闭
合的条件下，灯F就亮，这种灯亮与开关闭合的关系就
称为或逻辑。 如果设开关A、B闭合为1，断开为0， 设灯F亮为1，灭为0， 则F与A、B的与逻辑关系也可
以用真值表来描述。
（2） 或逻辑运算真值表
AB
数字逻辑与电路设计的基本原理
数字逻辑与电路设计的基本原理数字逻辑与电路设计是现代电子技术中最基础、最重要的学科之一，它涉及到数字电路的设计、分析和优化，常用于计算机系统、数字通信系统、无线电系统、嵌入式系统等领域。
数字逻辑与电路设计的基本原理是理解和掌握数字电路的关键，下面将详细介绍。
一、数字逻辑的基本概念数字逻辑是研究数字信号的运算规律和推理规则的一门学科，它主要关注信号的离散性质和逻辑运算。
在数字逻辑中，使用二进制的位表示数据和信号，通过逻辑运算来实现数字信号的处理和控制。
数字逻辑的基本概念包括逻辑门、真值表、逻辑代数等。
1. 逻辑门逻辑门是数字电路的基本组成部分，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
它们通过控制输入信号的组合，来实现不同的逻辑运算功能，如与、或、非、异或等。
2. 真值表真值表是用来表示逻辑函数的表格，它列举了所有可能的输入组合和相应的输出结果。
通过真值表，可以清晰地了解逻辑函数的逻辑关系和运算规律，从而进行数字电路的设计和分析。
3. 逻辑代数逻辑代数是研究逻辑运算的代数系统，它涉及到逻辑函数、逻辑表达式、逻辑运算规则等内容。
逻辑代数通过逻辑运算符和逻辑变量的组合，构造逻辑表达式来描述逻辑运算。
二、数字电路的设计方法数字电路的设计方法包括组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计两种基本方法。
1. 组合逻辑电路设计组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，其中输出仅依赖于当前的输入。
组合逻辑电路的设计主要包括三个步骤：（1）确定逻辑功能：根据问题要求，确定所需的逻辑函数和逻辑运算关系。
（2）绘制真值表：通过真值表列举所有输入组合及对应的输出结果。
（3）逻辑门电路实现：根据真值表，选用逻辑门并进行适当的连接，设计电路。
2. 时序逻辑电路设计时序逻辑电路是由组合逻辑电路和触发器等时序元件组成的电路，其中输出不仅依赖于当前的输入，还受到过去的输入和存储状态的影响。
时序逻辑电路的设计主要包括以下几个步骤：（1）确定状态图：根据问题要求，确定电路的状态集和状态转移规则。
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上海电力学院
数字电路与数字逻辑
院（系）：电子与信息工程学院学院
实验题目：计数器的功能验证
专业年级：
学生姓名：学号：
指导教师姓名：
实验五：计数器的功能验证
实验目的和要求：
1、了解并掌握计数器的工作原理。
2、使用EDA软件验证计数器的功能。
实验内容：
1.4位可逆计数器74193的功能测试。
1）通过仿真分析计数器的置数和复位是同步还是异步完成的，并说明原因或用仿真波形证明。
电路图
波形图
2）将计数器的模修改为7，必须至少2种方法，画出其原理图及仿真波形。
电路图：（1）
波形图：(1)
电路图(2):
波形图（2）：
2.4位加法计数器74160的功能测试。
1）通过仿真分析该计数器的置数和复位是同步还是异步完成的，并说明原因或用仿真波形证明。
电路图：
波形图：
2）同样将计数器的模修改为7，分别用置数端和复位端实现。
根据以下原理图，并在输出端加上一片7段显示译码器（74248），再下载到电路板上进行验证。
置数端：
电路图1：
波形图1：
（2）复位端：电路图：
波形图：
实验心得：
1、了解并掌握触发器的使用方法。
2、了解并掌握计数器的工作原理。
3、通过实验对于触发器有了进一步的了解和对其在实际应用有了一定的认识。