逻辑原理设计
同步和异步时序逻辑电路的原理
同步和异步时序逻辑电路的原理
同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路是数字电路中常见的两种
设计方式。
同步时序逻辑电路的设计原理是基于时钟信号，即在设计电路中
需要引入一个时钟信号作为同步时序电路的控制信号。
同步电路中各
个逻辑门的输入信号只能在时钟上升沿之前稳定，而在时钟上升沿后，所有逻辑门输出信号也都会变成稳定的。
同步电路的时钟控制能够确
保电路的正确性，并且在同步时序电路中，设计师只需要考虑时序问题，简化了设计流程。
异步时序逻辑电路则没有时钟信号控制。
其设计原理是基于信号
的时序间隔，该电路中每一个逻辑门的输入信号在数学“连续性”的
要求下改变其状态，没有同步电路中严格的时钟同步。
异步电路跨越
时序间隔的时间存在一定的延迟，需要设计者考虑信号传播的速度和
稳定性等问题，所以相对来说设计复杂度较高。
综上所述，同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路分别适用于不
同的应用场景，设计时需要根据具体情况进行选择。
电路设计中的逻辑电路设计逻辑电路设计的原理和应用
电路设计中的逻辑电路设计逻辑电路设计的原理和应用逻辑电路是电路设计中的重要组成部分，用于实现数字信号的处理和控制功能。
逻辑电路设计主要涉及逻辑门电路、布尔代数、编码器、解码器和触发器等基本元件的设计和组合应用。
本文将介绍逻辑电路设计的原理和应用，并探讨其在电路设计中的重要性。
一、逻辑电路设计的原理逻辑电路设计的原理基于布尔代数，布尔代数是一种数学分支，用于描述逻辑运算和关系。
逻辑电路的设计中，通常使用逻辑门作为基本构件，逻辑门由多个晶体管或其他电子元件组成，用于实现各种逻辑运算。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等，它们通过逻辑运算来实现不同的功能。
二、逻辑电路设计的应用逻辑电路设计在电子工程领域中有着广泛的应用。
下面我们将介绍其中几个重要的应用领域。
1. 数字电子系统逻辑电路设计在数字电子系统中扮演着至关重要的角色。
数字电子系统由逻辑电路和存储单元组成，用于实现数据的处理和控制。
常见的数字电子系统包括计算机、微处理器、数字信号处理器等。
在这些系统中，逻辑电路设计决定了系统的功能和性能。
2. 通信系统逻辑电路设计在通信系统中也有重要的应用。
通信系统中的数位信号需要经过各种逻辑电路的处理和控制，以实现信号的传输和解码。
常见的逻辑电路设计在通信系统中的应用包括编码器和解码器的设计、时钟控制电路的设计等。
3. 控制系统逻辑电路设计在控制系统中起着关键的作用。
控制系统用于监测和调节工业生产和自动化设备的运行。
逻辑电路设计可以实现控制信号的生成和处理，以实现对设备的控制和调节。
例如，逻辑电路设计可以用于设计控制器、时序电路和触发器等。
4. 智能系统逻辑电路设计在智能系统中也有重要的应用。
智能系统是基于逻辑电路设计和人工智能技术开发的一种智能化的系统。
逻辑电路设计可以用于实现智能控制和决策，以实现自动化和智能化的功能。
例如，逻辑电路设计可以用于设计智能家居系统、机器人控制系统等。
总结：逻辑电路设计是电路设计中的重要组成部分，它基于布尔代数原理，通过逻辑门电路的设计和组合应用，实现数字信号的处理和控制功能。
实验一 简单逻辑电路的原理图设计
实验一简单逻辑电路的原理图设计实验目的（1）学习并掌握QuartusⅡ开发系统的基本操作。
（2）学习并掌握在QuartusⅡ中原理图设计电路的方法。
（3）掌握在QuartusⅡ中设计简单逻辑电路的方法。
（4）掌握CPLD/FPGA的开发流程。
（5）掌握EDA实验开发系统的使用。
实验仪器设备（1）PC一台。
（2）QuartusⅡ开发软件一套。
（3） EDA技术实验开发系统一套。
实验要求（1）预习教材中的相关内容。
（2）阅读并熟悉本次实验的内容。
（3）用图形输入方式完成电路设计。
（4）分析功能仿真与时序仿真的差别。
（5）下载电路到EDA实验系统验证结果。
实验任务设计一个２－４线译码器并进行仿真、下载验证。
（１）２－４线译码器的逻辑线路图，在QuartusⅡ软件中完成的２－４线原理图，如下图一所示。
（２）原理图设计，编译和仿真方法与步骤。
１） 建立工程，主要包括建立工程文件，选择需要加入的文件和库，选择目标器件，选择第三方EDA 工具，结束设置。
２） 建立原理图文件，主要包括建立原理图／图表模块文件，放置元件符号，连接各元器件并命名，保存文件。
３） 对设计进行编译。
４） 仿真，主要过程包括建立矢量波形文件，添加端口或结点，编辑输入信号并保存文件，仿真。
（３） 引脚图分配。
引脚分配是为了对所涉及的工程进行硬件测试，将输入输出信号锁定在器件确定的引脚上，选择Assignment|Pins 菜单命令，确定本项目所有的输入输出引脚名，然后重新编译工程。
（４） 下载编程／配置步骤。
当连接好实验系统的下载电缆后，打开Quartus Ⅱ７．２软件，Quartus Ⅱ软件主界面中选择Tools |Programer 菜单命令，打开编程器对话框，查看左上角的Hardware 栏中硬件是否已经安装。
VCCAINPUTVCCBINPUT OUT1OUTPUT OUT2OUTPUT OUT3OUTPUT OUT4OUTPUT AND2instAND2inst1AND2inst2AND2inst3NOTinst4NOTinst5图一 实验原理图实验报告与总结实验仿真结果与分析。
CMOS逻辑电路设计
CMOS逻辑电路设计CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）逻辑电路是现代集成电路中广泛应用的一种电路结构。
它由N沟道MOS（NMOS）和P沟道MOS（PMOS）互补组成，具有低功耗、高噪声抑制和高速运算等优势。
在本文中，我们将探讨CMOS逻辑电路的设计原理和方法。
一、CMOS逻辑门的基本结构CMOS逻辑门是由一对互补的MOS管组成的。
其中，NMOS管是由N沟道与P+掺杂的互补金属氧化物半导体（CMOS）结构形成，而PMOS管是由P沟道与N+掺杂的CMOS结构形成。
CMOS逻辑电路通过控制这些NMOS管和PMOS管的某些管子通断来实现逻辑运算。
二、CMOS逻辑门的基本原理CMOS逻辑门的基本原理是利用MOS管在开关状态时流过的电流来实现信号的逻辑运算。
当NMOS管的门极接收到高电平信号（逻辑1）时，通常情况下，NMOS管导通，PMOS管截止。
相反，当NMOS 管的门极接收到低电平信号（逻辑0）时，NMOS管截止，PMOS管导通。
通过这种控制逻辑，CMOS逻辑门可以实现与门、或门、非门等基本逻辑运算。
三、CMOS逻辑电路的设计方法在进行CMOS逻辑电路设计时，需要遵循以下步骤：1. 确定逻辑功能：根据所需的逻辑运算，确定需要设计的CMOS逻辑门类型。
2. 绘制逻辑图：根据所需的逻辑功能，用逻辑符号绘制电路的逻辑图。
3. 分析逻辑功能：根据逻辑图，分析逻辑门输入和输出之间的关系，确定每个逻辑门的输入和输出真值表。
4. 选择器件尺寸：根据所需的逻辑门延迟、功耗和面积等要求，选择合适的管子尺寸。
5. 进行布线：根据所选用的管子尺寸，进行电路的布线设计。
6. 进行模拟仿真：使用电路设计软件，进行CMOS逻辑电路的仿真，验证其功能和性能。
7. 进行物理实现：根据设计结果，进行CMOS逻辑电路的物理实现，包括掩膜制作、晶圆制作和封装测试等过程。
四、CMOS逻辑电路的优势与应用CMOS逻辑电路具有以下优势：1. 低功耗：由于CMOS逻辑电路的特殊结构，只有在发生信号变换时才会有较大电流流过。
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。
数理逻辑的基本原理与构建方法
数理逻辑的基本原理与构建方法数理逻辑是一门研究数学推理与逻辑推理的学科，它探究了思维活动和命题推理的本质。
在这篇文章中，我们将介绍数理逻辑的基本原理和构建方法，以帮助读者更好地理解和运用数理逻辑。
一、数理逻辑的基本原理1. 命题逻辑命题逻辑是数理逻辑中的基础，它研究命题之间的逻辑关系。
在命题逻辑中，命题是指可以判断真假的陈述句。
它有以下几种基本运算：（1）合取：表示“且”的关系，记作∧；（2）析取：表示“或”的关系，记作∨；（3）非：表示“非”的关系，记作 ¬；（4）蕴含：表示“如果...那么...”的关系，记作→。
2. 谓词逻辑谓词逻辑是对命题逻辑的扩展和推广，它引入了谓词和量词的概念。
谓词是指含有变量的陈述句，而量词则用来表示命题的范围。
谓词逻辑有以下几种基本运算：（1）全称量词：表示“对于所有”的关系，记作∀；（2）存在量词：表示“存在某个”的关系，记作∃。
二、数理逻辑的构建方法1. 具体化问题在进行数理逻辑推理时，首先要将问题具体化，将含糊不清的概念和语句转化为明确的命题和符号。
通过具体化问题，我们可以清晰地定义问题，从而进行逻辑推理。
2. 构建命题和谓词在数理逻辑中，我们需要构建命题和谓词来对问题进行描述。
命题可以是真假判断的陈述句，而谓词则包含有变量的陈述句。
通过构建命题和谓词，我们可以形成具体的逻辑表达式。
3. 表示逻辑关系数理逻辑的关键在于表示逻辑关系，即通过逻辑运算符和量词来表达不同的逻辑关系。
我们可以利用逻辑符号来表示合取、析取、非、蕴含等关系，以及利用量词来表示全称量词和存在量词等关系。
4. 进行推理一旦我们构建了命题和谓词，并表示了逻辑关系，就可以进行逻辑推理了。
逻辑推理是基于已知条件和逻辑规则，通过演绎或归纳的方式得出结论。
通过合理运用数理逻辑的原理和方法，我们可以推理出符合逻辑规律的结论。
总结：数理逻辑是一门研究数学推理与逻辑推理的学科，通过命题逻辑和谓词逻辑的基本原理与构建方法，我们可以更好地理解和应用数理逻辑。
时序逻辑设计原理
第7章时序逻辑设计原理
39
另一种商用的边沿JK触发器
74LS109
第7章时序逻辑设计原理
40
T(Toggle)触发器
T触发器：在每一个时钟脉冲的有效边沿都会
改变状态。 常用在计数器和分频器。 具有使能端的T触发器
由D触发器构成
由JK触发器构成
第7章时序逻辑设计原理
41
JK触发器 Vs D触发器
存器。
动态输入指示符
CLK 主锁存器 从锁存器
L
写入
不变
上升沿 锁存
开始写入
H
不变
写入
第7章时序逻辑设计原理
26
边沿D触发器功能特性
CLK为0的区间，QM发生变化； CLK为1后，QM的值传给Q。
第7章时序逻辑设计原理
27
边沿D触发器时间特性
传播延迟 (from CLK) 建立时间 (D before CLK) 保持时间 (D after CLK)
RS锁存器及典型操作
或非门构成的RS锁存器，有两个输入R、S，两个输出Q、QN。
S进行置位set， 使得Q输出1 R进行复位 reset，使得Q 输出0
(1)
(3)
(2)
(5) (4)
(6)
(7) (8)
(9)
(11) (10) (12)
RS正常输入
RS同时起作用
第7章时序逻辑设计原理
R和S不能同时取消， 否则会导致震荡状态或亚稳态。
史信息。
时序电路的状态个数有限：
有限状态机 状态的流转反映了电路的特性。
第7章时序逻辑设计原理
3
时序电路导读
状态变化的驱动方式：
时钟clock 有效电平：通常在时钟的触发沿内状态发生改变。 时钟周期tper、时钟频率、时钟触发沿、占空比
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路设计组合逻辑电路是数字电路中的一种基本电路类型，它由逻辑门组合而成，能够实现特定的逻辑功能。
本文将探讨组合逻辑电路设计的基本原理和方法，介绍一些常见的设计技巧。
一、组合逻辑电路的基本原理组合逻辑电路是由逻辑门（如与门、或门、非门等）按照特定的逻辑关系组成的。
它的输入信号经过逻辑门的运算后，得到输出信号。
组合逻辑电路的输出完全取决于当前的输入信号，与之前的输入信号或状态无关。
因此，它是一种无记忆性的电路。
组合逻辑电路的设计需要确定输入和输出之间的逻辑关系，即真值表。
通过真值表，我们可以得到逻辑门的布尔代数表达式，进而确定电路的结构和连接方式。
常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
二、组合逻辑电路的设计方法1. 确定逻辑功能：根据需求确定电路应该实现的逻辑功能。
可以通过文字描述或真值表的形式进行规定。
2. 按照真值表确定布尔代数表达式：通过真值表，我们可以得到电路的逻辑关系，进而推导出逻辑门的布尔代数表达式。
例如，一个与门的真值表为：| 输入A | 输入B | 输出 ||------|------|-----|| 0 | 0 | 0 || 0 | 1 | 0 || 1 | 0 | 0 || 1 | 1 | 1 |由此可得与门的布尔代数表达式为：输出 = A·B。
3. 设计逻辑门电路：根据上一步得到的布尔代数表达式，选择适当的逻辑门进行组合设计。
将逻辑门按照表达式和电路的连接关系进行布局。
4. 优化电路结构：对电路进行优化，以减少逻辑门的数量和延迟。
常见的优化技术包括代数化简、费诺定理、卡诺图等。
5. 进行验证和仿真：使用逻辑仿真软件对设计的电路进行验证和调试。
通过输入不同的信号组合，检查输出是否符合预期结果。
三、组合逻辑电路的设计技巧1. 使用多级逻辑门：为了减少电路的延迟和功耗，可以使用多级逻辑门的方式来实现复杂的逻辑功能。
将多个逻辑门级联，形成一个级性结构。
2. 使用寄存器：当需要存储中间结果时，可以使用寄存器来保存数据。
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基于单片机在非接触电梯按纽中智能识别逻辑设计应用
任相根
目前，电梯的使用必须用手指直接按压按纽开关，在公共场所，如医院、地铁、写字楼等人员密集地，频繁使用电梯按纽十分不卫生，容易传染病毒，近期新冠病毒、流感等传染性病毒肆虐之时，我们将原电梯按纽，改进成实用新型电梯非接触按纽系统，具有创新意义。
非接触按纽包括电梯的“选层”按纽、“楼道外呼”按纽、“开关”门按纽，这些电梯按纽在使用中容易受到不正确操作、人员拥挤误触碰产生错误操纵，为解决这个问题，我们探索应用单片机达到防误触碰智能识别功能。
下面论述运用单片机在非接触电梯按纽智能操作中逻辑设计思路。
（一）非接触按纽防误触碰智能识别技术功能
1）非接触按纽正确操作标准；当手正确操作按纽时，只要手指一点（时间2s之内），指头离按纽面18mm——20mm即可。
2）当操作按纽不正确时，防误触碰智系统识别为不正确操作，此时，系统不向电梯控制装置发送选层信号（即操作无效）。
如较长时间不正确操作按纽开关，系统马上警示音提示；请勿不正确操作，手指离开后，系统识别为不正常操作，选层信号不输出，示为无操作，恢复原状。
3）当人员无意将身体贴近电梯按纽面板，误触碰按纽开关后，系统即刻发出“滴、滴、滴”提示音，告示人们勿贴近按纽面板，人员离开，而后按纽恢复原状（不留误触碰痕迹）。
4）当手指操作按纽时其他手指误触碰面板，智能识别其为“误触”，智能系统判定其不正常操作不送选层信号输出。
保证正常手指操作输出。
（二）防误触碰智能识别逻辑思路设计。
我们将非接触按纽产生的操作信号以脉宽信号形式输送给单片机emp78p153识别，构成防误触碰控制电路。
设计逻辑思路；根据人们正常操作按纽的习惯，在时间上进行细化、量化，我们将非接触按纽操作按下产生的脉冲时间分为以下几段；
1）设计在2s 之内为一段的正常操作时段。
当正常操作产生脉冲在2s 之内，设计单片机检测到的最小为1/4秒（小于1/4秒不识别）最大2s 脉宽为正常按纽操作，单片机emp78p153控制输出为“+”脉冲，允许按纽产生的操作信号脉宽输出，此为正常操作按纽。
2）设计大于2s （不含2s）到12s（不含12s）时段脉宽为不正常操作时段。
当人员贴近按纽面板一般按纽脉冲大于2s（不含2s）到12s （不含12s）时，单片机emp78p153识别并控制输出端；一路输出“-”不允许按纽产生的操作脉冲输出（不正常操作）；另一路输出“+”脉冲使报警“滴”“滴”“滴”声响，提醒人们勿贴近按纽面板。
3）设计同时按下按纽操纵逻辑识别。
当手指操作按纽时其他手指误触碰其他按纽面板，单片机emp78p153根据几个按纽操作产生脉宽时速前后自动选择最前脉宽为正常操作，其他脉宽为不正常操作，不输出操作，为无效操作，防止了误操作。
通过检测非接触按纽操作输出的脉冲宽度，从时段、量化鉴测其
正确的按纽操作脉宽信息，达到智能识别的目的。
不正常的操作，输出报警声或提示音，完成智能控制，保证非接触电梯按纽的正常工作。
任相根。