数字电路与逻辑设计
数字电路与逻辑设计教程-第1章
1.2 数制和码制
【例1-4】求十进制数(26)10所对应的二进制数。
因此(26)10=(11010)2。
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1.2 数制和码制
【例1-5】求十进制数(357 ) 10所对应的八进制数。 解
因此(357 )10=(545)8。
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1.2 数制和码制
上一节介绍了数字信号的两种取值，实际生活中的数字表示 大多采用进位计数制。
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1.2 数制和码制
1.2.1 进位计数制与常用计数制
用数字量表示物理量大小时，仅用一位数码往往不够用，经 常需要用进位计数的方法组成多位数码表示。把多位数码中 每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为计数制 。在生产实践中除了人们最熟悉的十进制以外，还大量使用 各种不同的进位计数制，如八进制、十六进制等。在数字设 备中，机器只认识二进制代码，由于二进制代码书写长，所 以在数字设备中又常采用八进制代码或十六进制代码。
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1.2 数制和码制
任何进制数的值都可以表示为该进制数中各位数字符号值与 相应权乘积的累加和形式，该形式称为按权展开的多项式之 和。一个J进制数(N为按权展开的多项式的普遍形式可表示为 :
式中，K为任意进制数中第i位的系数，可以为0~ (J-1)数码中 的任何一个;i是数字符号所处位置的序号;m和n为整数，m为 小数部分位数(取负整数)，n为整数部分位数(取正整数);.J为 进位基数，Ji为第i位的权值。例如，十进制数(123.75 )10表示 为:
第1章 微型计算机系统概述
1.1 数字电路概述 1.2 数制和码制 1.3 逻辑代数基础 本章小结
1.1 数字电路概述
数字电路与逻辑设计实验
加强团队协作
在未来的实验中，希望能够加强 团队协作，提高解决实际问题的 能力。同时，加强与其他同学的 交流与合作，共同进步。
THANKS
感谢观看
问题一
逻辑门电路搭建困难
• 解决方案
通过查阅相关资料和请教老师，我们掌握了正确的搭建 方法，确保了电路连接的准确性和稳定性。
问题二
测试结果不准确
• 解决方案
检查实验设备是否正常工作，确保测试仪器连接正确。 同时，我们采用了多次测量取平均值的方法，提高了测 试结果的准确性。
问题三
实验操作中存在安全隐患
总结词
考虑时钟信号和控制信号的作用。
详细描述
在时序逻辑设计中，需要考虑时钟信号和控制信号的作用 。时钟信号用于同步电路中的各个操作，而控制信号则用 于控制状态转移的条件和方向。
可编程逻辑设计（PLD）
总结词
通过编程实现特定功能的电路设计。
详细描述
可编程逻辑设计（PLD）是一种通过编程实现特定功能的电路设计方法。PLD使用 可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD等）来实现数字电路设计，具有高度的灵活性和 可重构性。
01
通过本次实验，我们成功地实现了逻辑门电路的搭建和测试，
验证了逻辑门的功能和性能。
实验原理掌握情况
02
通过实验操作，我们深入理解了数字电路的基本原理，掌握了
逻辑门电路的工作原理和应用。
实验技能提升
03
在实验过程中，我们提高了实际操作能力，学会了使用数字电
路实验箱和相关测试仪器。
实验中遇到的问题及解决方案
• 解决方案
在实验前认真学习安全操作规程，注意遵守实验室规定 。在实验过程中，我们互相监督，确保实验操作的安全 性。
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计算机科学与工程领域中非常重要的基础知识之一。
它涉及到数字信号的处理和转换，以及逻辑门电路和数字系统的设计。
本文将为您介绍数字电路与逻辑设计的基本概念、原理和设计方法。
一、数字电路的基本概念数字电路是由数字信号驱动的电路，它能够对输入信号进行处理和转换，并输出相应的数字信号。
数字信号是以离散的形式表示的信号，它只能取0和1两个值，分别代表逻辑假和逻辑真。
数字电路通常由逻辑门电路组成，逻辑门电路是由逻辑门和逻辑元件构成的电路。
1.1 逻辑门逻辑门是数字电路最基本的组成元件，它能够根据输入信号的逻辑关系，产生相应的输出信号。
常见的逻辑门有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。
例如，与门的输出信号仅在两个输入信号均为1时为1，否则为0。
1.2 逻辑元件逻辑元件是由逻辑门组成的电路，它可以实现更加复杂的逻辑功能。
常见的逻辑元件有多路选择器、译码器、加法器等。
例如，多路选择器可以根据控制信号的不同，将多个输入信号中的某一个传递到输出端。
二、数字电路的设计原理数字电路的设计原理包括布尔代数、卡诺图和编码器原理。
这些原理为数字电路的设计提供了理论基础和方法。
2.1 布尔代数布尔代数是一种用于描述逻辑关系和逻辑运算的数学方法。
它使用逻辑运算符号（如与、或、非）和变量来表示逻辑关系。
布尔代数可以用来简化逻辑表达式，减少逻辑门的数量和实现复杂逻辑功能。
2.2 卡诺图卡诺图是一种用于优化逻辑表达式的图形工具。
它将逻辑函数的输入和输出关系以表格形式表示，然后通过对表格中的1进行合并、提取和简化，得到最简化的逻辑表达式。
卡诺图可以减少逻辑门的数量和简化电路的复杂性。
2.3 编码器原理编码器是一种将多个输入信号转换为相应输出信号的逻辑电路。
它具有将多个输入信号映射到唯一输出信号的功能。
常见的编码器有优先编码器、十进制到二进制编码器等。
编码器可以在数字系统中实现数据的压缩和传输。
数字电路与逻辑设计微课版(第一章数字电路与逻辑设计基础)教案
第一章数字电路与逻辑设计基础本章的主要知识点包括数制及其转换、二进制的算术运算、BCD码和可靠性编码等。
1.参考学时2学时（总学时32课时，课时为48课时可分配4学时）。
2.教学目标（能力要求）●系统梳理半导体与微电子技术发展的历史，激发学生专业热情，结合我国计算机发展面临的卡脖子现状，鼓励学生积极投身信息成业自主可控；●学生可解释数字系统的概念、类型及研究方法；●学生能阐述数制的基本特点，可在不同数制之间进行数字的转换；●学生能理解带符号二进制数的代码表示，能将真值和原码、反码、补码的进行转换；●学生能熟记几种常用的编码（8421码、2421码、5421码、余三码），说明有权码和无权码的区别，能阐述不同编码的特点和特性；●学生能阐述奇偶校验码和格雷码的工作原理与主要特征，并能利用相关原理进行二进制和格雷码的转换，能根据信息码生成校验码，并能根据信息码和校验码辨别数据是否可靠。
3.教学重点●BCD码●奇偶校验码●格雷码4.教学难点●理解不同BCD码的编码方案及相关特征●理解可靠性编码方案、验证的原理以及使用方法。
5.教学主要内容（1）课程概述（15分钟）➢科技革命促生互联网时代➢半导体与微电子技术发展历程➢课程性质、内容与学习方法（2）芯片与数字电路（20分钟）➢数字信号和模拟信号➢数字逻辑电路的特点➢数字逻辑电路的分类➢数字逻辑电路的研究方法（3）数制及其转换（5分钟）➢进位计数值的概念和基本要素➢二进制和十进制的相互转换➢二进制和八进制数的相互转换➢二进制和十六进制数的相互转换（4）二进制数的算术运算（5分钟）➢无符号二进制数的算术运算➢带符号二进制数的机器码表示➢带符号二进制数的算术运算（5）BCD码（20分钟）➢有权码和无权码的区别➢8421码的编码规律及和十进制数的转换➢2421码的编码规律及和十进制数的转换➢5421码的编码规律及和十进制数的转换➢余三码的编码规律及和十进制数的转换（6）奇偶校验码（15分钟）➢奇校验和偶校验的概念➢奇校验和偶校验校验位的生成方法和校验方法➢奇校验和偶校验的特点（7）格雷码（10分钟）➢格雷码的特点和用途➢格雷码和二进制数的相互转换6.教学过程与方法（1）课程概述（15分钟）➢科技革命促生互联网时代以习总书记的讲话作为整个课程的导入，说明科技发展是强国必有之路，穿插不同国家崛起的历史，结合第一次工业革命、第二次工业革命，推出目前进入的互联网时代，结合中美贸易战事件，引导学生积极投身国产IT生态的建设。
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。
电子信息工程专业电子电路课程数字电路与逻辑设计
电子信息工程专业电子电路课程数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计是电子信息工程专业中的一门重要课程。
在现代科技快速发展的背景下，数字电路与逻辑设计的基本概念和原理成为电子工程师必备的知识。
本文将从数字电路的基本概念、逻辑门电路设计以及应用实例等方面进行探讨。
一、数字电路的基本概念数字电路是指由数字信号控制或处理信息的电路系统。
它由数字电子元件（如逻辑门）和数字电子元件之间的相互连接组成。
数字电路采用的是离散的信号状态，通常用0和1表示，0代表逻辑低电平，1代表逻辑高电平。
数字电路是电子信息领域中最基础也是最重要的内容之一，广泛应用于计算机、通信、仪器仪表等领域。
二、逻辑门电路设计逻辑门是构建数字电路的基本元件，它根据特定的逻辑关系对输入信号进行处理，产生相应的输出信号。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
逻辑门的设计是数字电路与逻辑设计的核心内容之一。
1. 与门的设计与门是逻辑运算中最基础的逻辑门之一，其输出信号仅当所有输入信号为高电平时才为高电平，否则为低电平。
与门的设计需要根据实际需求确定输入端的数量，并合理选择逻辑门的输入和输出端口。
2. 或门的设计或门是逻辑运算中另一个重要的逻辑门，其输出信号仅当任意一个输入信号为高电平时即为高电平，否则为低电平。
与门的设计同样需要根据实际需求确定输入端的数量，并选择合适的逻辑门。
3. 非门的设计非门是逻辑运算中最简单的逻辑门，它只有一个输入信号，输出信号与输入信号正好相反。
非门的设计相对简单，仅需要一个逻辑门即可满足基本要求。
4. 异或门的设计异或门是逻辑运算中常用的逻辑门之一，其输出信号仅当输入信号相异（一个为高电平，一个为低电平）时为高电平，否则为低电平。
异或门的设计需要根据实际需求确定输入端的数量，并合理选择逻辑门的输入和输出端口。
三、应用实例数字电路与逻辑设计的应用非常广泛，涵盖了各个领域。
以下是一些典型的应用实例：1. 计算机CPU计算机的中央处理器（CPU）是由大量的数字电路与逻辑门构成的。
数字电路与逻辑设计-
卡诺图化简
卡诺图化简是通过填涂卡诺图来化简 逻辑函数，通过圈并和圈乘的方法来 合并最小项。
04
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路简介
组合逻辑电路
由门电路组成的数字电路，用于执行逻辑运算。
特点
输入和输出之间没有存储功能，仅根据当前输入 产生输出。
应用
如编码器、译码器、多路选择器等。
组合逻辑电路的分析
分析步骤 列出逻辑表达式；
强、精度高等优点。
逻辑运算和存储功能
02
数字电路具有逻辑运算和存储功能，可以实现各种复杂的逻辑
函数和数据存储。
高集成度和高性能
03
随着微电子技术的发展，数字电路的集成度越来越高，性能越
来越强大，可以实现高速、高可靠性的信息处理。
03
逻辑设计基础
逻辑代数简介
01
逻辑代数定义
逻辑代数是一种用于描述逻辑关 系的数学系统，它使用二进制变 量来表示逻辑值。
物联网技术的发展将推动数字电路在智能感 知和数据处理方面的应融合，实现 更加智能化的应用。
绿色环保
随着环保意识的提高，低功耗、低污染的数 字电路将成为未来的重要发展方向。
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波形图
波形图是一种用于表示逻辑函数时间变化的图形方法，它通过波 形的形状和幅度来表示逻辑值。
逻辑函数的化简
公式化简
波形图化简
公式化简是通过代数方法对逻辑表达 式进行化简，常用的化简方法有合并 律、分配律、吸收律等。
波形图化简是通过观察波形图的形状 和幅度来化简逻辑函数，通过调整波 形的相位和幅度来简化函数。
02
03
基本逻辑运算
真值表
逻辑代数包括与、或、非三种基 本逻辑运算，以及一些复合逻辑 运算。
电子信息专业优质课数字电路与逻辑设计
电子信息专业优质课数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计是电子信息专业中的一门重要课程，它是电子技术和计算机科学的基础。
本文将从数字电路基础、逻辑门电路设计、组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计四个方面进行论述。
一、数字电路基础数字电路是用于处理数字信号的电路，数字信号只有两个状态，即0和1。
数字电路以逻辑门为基本单元，通过逻辑门的组合和连接形成各种功能的数字电路。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
数字电路有许多重要概念，如真值表、卡诺图、布尔代数等。
二、逻辑门电路设计逻辑门电路是由多个逻辑门组成的电路，在实际应用中用于完成某种特定的逻辑功能。
逻辑门电路设计是数字电路设计的关键环节之一。
在逻辑门电路设计中，需要根据所需的逻辑功能，选择适当的逻辑门类型，并合理地连接它们。
逻辑门电路设计要求我们掌握逻辑代数的基本原理和设计的方法。
三、组合逻辑电路设计组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，在给定输入条件下，通过逻辑操作得出输出结果。
组合逻辑电路不含有时钟信号，输出只与输入有关，不受先后顺序的影响。
组合逻辑电路设计的关键在于确定输入信号和输出信号之间的逻辑关系，并选择适当的逻辑门进行连接。
四、时序逻辑电路设计时序逻辑电路是在组合逻辑电路基础上加入时钟信号，使得输出不仅与输入有关，还与时间有关。
时序逻辑电路设计需要考虑信号的时序关系和状态的转换条件。
常见的时序逻辑电路有触发器、计数器等。
时序逻辑电路设计的关键是确定状态转换条件和时钟频率，并合理地选择适当的触发器进行设计。
综上所述，数字电路与逻辑设计是电子信息专业中一门重要的课程，它涵盖了数字电路的基础知识、逻辑门电路设计、组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计等内容。
通过学习这门课程，我们可以深入了解数字电路原理和设计方法，为今后的电子技术和计算机科学相关工作打下坚实的基础。
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专升本《数字电路与逻辑设计》作业练习题6 解析与答案
一、单选题（选择最合适的答案）
1. 哪种逻辑门“只有在所有输入均为0时，输出才是1”? （）
A．或非门B．与非门C．异或门D．与或非门
答案：A
解析: 或非门
2．设两输入“与非”门的输入为x和y，输出为z，当z＝1时，x和y的取值一定是（）
A. 至少有一个为1
B. 同时为1
C. 同时为0
D. 至少有一个为0
答案：D
解析: 与非逻辑
3. 两输入与非门输出为0时，输入应满足（）。
A．两个同时为1 B．两个同时为0
C．两个互为相反D．两个中至少有一个为0
答案：A
解析:输入全为1
4. 异或门的两个输入为下列哪—种时，其输出为1？
A．1，l B．0，1 C．0，0 D．以上都正确
答案：B
解析: 输入不同
5. 下列逻辑门中哪一种门的输出在任何条件下都可以并联使用？（）A．具有推拉式输出的TTL与非门B．TTL集电级开路门(OC门)
C．普通CMOS与非门D．CMOS三态输出门
答案：B
解析: A,C普通与非门不能并联使用；
D三态输出门并联使用是有条件的：它们的使能端(控制端)必须反向，即只能有一个门处于非高阻态
ADABB
二、多选题（选择所有合适的答案）
用TTL 与非门、或非门实现反相器功能时，多余输入端应该( ) A ．与非门的多余输入端应接低电平 B. 或非门的多余输入端应接低电平 C. 与非门的多余输入端应接高电平 D. 或非门的多余输入端应接低高平 答案：BC
解析: 多余输入端对与逻辑要接1，对或逻辑要接0
三、简答题
1. 分析如下两个由或非门、异或门、非门以及与非门构成的逻辑电路，请你：①写出F1和F2的逻辑表达式；②当输入变量A ，B 取何值时，两个电路等效?
答案:{
① 根据图可写出两个电路的输出函数表达式分别为：
12()F A A B A A B A A B A A B A AB AB A A B F AB A B
=⊕+=⋅++⋅+=⋅⋅+++=+==+ =
②列出两个电路的真值表：
可见，无论A,B 取任何值，两个电路都等效。
}。