数字电子技术基础课件清华数电第五版第六章

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课件数字电技术基础第五版教学课件清华大学阎石王红.ppt

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D Q Q*
0 0
1 1
0 1
0 1
0 0
1 1
2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能: 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 (RS, JK, D, T)
电路结构形式: 具有不同的动作特点(转换状态的动态过程) (同步,主从,边沿)
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1,置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿(或下降沿) , Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态,而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同(单端,双端输入)、次态( Q * )随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时,
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0,“主” 1
Q* 1,“主” 0 * Q 0,“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时,“主”按 S , R翻转,“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时,“主” 保持, “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期,输出状态只可能 改变一次
0
1
1 1
1 0
0
1*
1
1 1
1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下, Q * 也是确定的

第六章清华93607

第六章清华93607

同步时序电路分析
《数字电子技术基础》第五版
例:请分析以下同步时序电路:
FF0 1J
Q0
C1 1K
Q0 &
FF1
Q1
1J
C1
Q1
1K
CP
(1)写出驱动方程:

J
0

Q
n 2
Q
n 1
K 0 1
J 1

Q
n 0

K 1

Q
n 0
Q
n 2
FF2 & 1J
Q2
&
1
Y
C1
Q2
1K

(2)状态 方 Q2*程 QA 1* : Q D 11Q2 (3 )输出方程: Y[A (Q 1 Q 2)(A Q 1 Q 2 )]A Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
《数字电子技术基础》第五版
(4)列状态转换表:
Q2*Q1 *Y 00 Q2Q1 A
0
01/0
一、状态转换表
Q 3 Q 2 Q 1 Q 3 * Q 2 * Q 1 *Y
000001 0 001 01 00 01 001 1 0 01 1 1 000 1 001 01 0 1 01 1 1 00 1 1 00001 1 1 1 0001
QQ2*1*Q(1QQ22Q3
)Q1 Q1Q3Q2
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》(第五版)教学课件
清华大学 阎石 王红
联系地址:清华大学 自动化系 邮政编码:100084 电子信箱:wang_ 联系电话:(010)62792973
《数字电子技术基础》第五版
第六章 时序逻辑电路

数字电子技术基础第五版

数字电子技术基础第五版

(1000 1111 1010 1100 0110 )2
《数字电子技术基础》第五版
五、八进制数与二进制数的转换
例:将(011110.010111)2化为八进制
(011 110. 010 111 )2
(3 6 . 2 7)8
例:将(52.43)8化为二进制
(5
2 . 4
3)8
(101 010 . 100 011 )2
《数字电子技术基础》第五版
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《数字电子技术基础》第五版
第一章
数制和码制
《数字电子技术基础》第五版
1 2 3 4 7
k n 2 n1 k n1 2 n 2 k1 2( k n 2 n 2 k n1 2 n3 k 2 ) k1
0
故 (173)10 (10101101 )2
5 6
《数字电子技术基础》第五版
二、十-二转换
1 2 m ( S ) k 2 k 2 k 2 10 1 2 m 小数部分: 左右同乘以 2
1.1 概述 数字量和模拟量
• 数字量:变化在时间上和数量上都是不连 续的。(存在一个最小数量单位△) • 模拟量:数字量以外的物理量。 • 数字电路和模拟电路:工作信号,研究的 对象,分析/设计方法以及所用的数学工具 都有显著的不同
《数字电子技术基础》第五版
数字量和模拟量
• 电流值来表示信息
《数字电子技术基础》第五版
1.4二进制数运算
1.4.2 反码、补码和补码运算

《数字电子技术》课件第六章

《数字电子技术》课件第六章

Q1nQ2n Q3n
C Q3n
根据方程可得出状态迁移表, 如表 6-1 所示, 再由 表得状态迁移图, 如图 6-2 所示。 由此得出该计数器为 五进制递增计数器, 具有自校正能力(又称自启动能力)。
所谓自启动能力, 指当电源合上后, 无论处于何种状 态, 均能自动进入有效计数循环; 否则称其无自启动能力。
J 3 Q1nQ2n
___ ___
次态方程和时钟方程为 Q1n1 Q3n Q1n
___
Q2n1 Q2n
K3 1 CP1 CP CP2 CP1
___
Q3n1 Q1nQ2n Q3n
CP3 CP
由于各触发器仅在其时钟脉冲的下降沿动作,其余 时刻均处于保持状态,故在列电路的状态真值表时必须 注意。
(1) 当现态为000时,代入Q1和Q3的次态方程中,可
知在CP作用下Qn+1=1,
Q n 1 3
0

由于此时CP2=Q1,
Q1由
0→1 产生一个上升沿,用符号↑表示,故Q2处于保持状
态, 即 Q2n1 Q2n 0 。 其次态为 001。
(2)
当现态为
001
时,
Q n1 1
0,
Q n1 3
0
,此
z Q1n
(2) 列出状态真值表。 假定一个现态, 代入上述次态方程中得相应的次态, 逐个假定列表表示即得相应的状态真值表, 如表 6-3 所示。
(3) 画出状态迁移图。 由状态真值表可得出相应的状态图, 如图 6-8 所示。
图 6-8 例 3 状态迁移图
(4) 画出给定输入x序列的时序图。 根据给出的x序列, 由状态迁移关系可得出相应的次 态和输出。 如现态为 00, 当x=1 时, 其次态为 01, 输出 为0; 然后将该节拍的次态作为下一节拍的现态, 根据输 入x和状态迁移关系得出相应的次态和输出, 即 01 作为第 二节拍的现态。 当x=0 时, 次态为 11, 输出为 0, 如此 作出给定x序列的全部状态迁移关系, 如下所示, 其箭头 表明将该节拍的次态作为下一节拍的现态。

数字电路技术基础全清华大学出版社PPT课件

数字电路技术基础全清华大学出版社PPT课件
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形,图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码,基数为8,它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F,其中符号0~9与十进制符 号相同,字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”,一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 (16) 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码(Binary Coded Decimal)
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换,例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小,而表示两 种不同的逻辑状态,如,电平的高、低;晶 体管的导通、截止;事件的真、假等等。

《数字电子技术基础》(第五版)教学课件

《数字电子技术基础》(第五版)教学课件

与(AND)
或(OR)
非(NOT)
以A=1表示开关A合上,A=0表示开关A断开; 以Y=1表示灯亮,Y=0表示灯不亮; 三种电路的因果关系不同:
《数字电子技术基础》(第五版) 教学课件

❖ 条件同时具备,结果发生 ❖ Y=A AND B = A&B=A·B=AB
AB Y 0 00 0 10 1 00 1 11
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❖ 条件之一具备,结果发生 ❖ Y= A OR B = A+B
AB 00 01 10 11
Y 0 1 1 1
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❖ 条件不具备,结果发生
❖ YANOT A
A
Y
0
1
1
0
《数字电子技术基础》(第五版) 教学课件
几种常用的复合逻辑运算
公式(17)的证明(真值表法):
ABC BC 000 0 001 0 010 0 011 1 100 0 101 0 110 0 111 1
A+BC 0 0 0 1 1 1 1 1
A+B A+C (A+B)(A+C)
0
0
0
0
1
0
1
00
1
1
1
1
1
1
1
11
1
1
1
1
1
1
《数字电子技术基础》(第五版) 教学课件
ACBCADBCD
《数字电子技术基础》(第五版) 教学课件
2.5 逻辑函数及其表示方法
❖ 2.5.1 逻辑函数 ❖ Y=F(A,B,C,······)

数电课件康华光电子技术基础-数字部分(第五版)完全

数电课件康华光电子技术基础-数字部分(第五版)完全

只读存储器是一种只能写入一次数据的存储器,写入后数据无法修改或删除。
ROM的优点是可靠性高、集成度高、功耗低等。
ROM的分类:根据编程方式的不同,可以分为掩膜编程ROM和紫外线擦除编程ROM。
RAM的分类
根据存储单元的连接方式不同,可以分为静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。
门电路的定义
门电路的分类
门电路的作用
根据工作原理和应用领域,门电路可分为与门、或门、非门、与非门、或非门等。
门电路在数字电路中起到信号传输、逻辑控制和状态转换等作用。
03
02
01
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)门电路采用互补晶体管实现逻辑运算,具有低功耗和高可靠性的特点。
发展趋势
随着微电子技术和计算机技术的不断发展,数字电路正朝着高速、高可靠性、低功耗、微型化的方向发展。同时,随着物联网、云计算、大数据等新兴技术的兴起,数字电路的应用领域将进一步拓展。
PART
02
数字逻辑基础
REPORTING
逻辑变量只有0和1两种取值,表示真和假、开和关等对立的概念。
逻辑变量
包括逻辑与、逻辑或、逻辑非等基本逻辑运算,以及与非、或非、异或等常用逻辑运算。
详细描述
THANKS
感谢观看
REPORTING
公式化简法
利用卡诺图的特点,通过圈0和填1的方式对逻辑函数进行化简。
卡诺图化简法
利用吸收律对逻辑函数进行化简,如A+A↛B=A+B。
吸收法
将多个相同或相似的项合并为一个项,如A+AB=A。
合并法
PART
03

《数字电子技术基础》第五版教学课件清华大学阎石王红.pdf

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8.7 现场可编程门阵列FPGA
一、基本结构
1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
1. IOB
《数字电子技术基础》第五版
可以设置为输入/输出; 输入时可设置为:同步(经触发器)
异步(不经触发器)
2. CLB
《数字电子技术基础》第五版
本身包含了组合电路和触发器,可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来,可形成大系统
8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
GAL输出缓冲级
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “不-或”阵列(PAL) + OLMC
二、采用EPROM工艺 集成度提高
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
isp器件的编程接口(Lattice)
开发 环境
• 使用ispPLD的优点:
• *丌再需要与用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
3. “装载”结束后,进入编程设定的 工作状态
!!每次停电后,SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
《数字电子技术基础》第五版
8.8 在系统可编程通用数字开关(ispGDS)
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作,使用开发系统
3. 互连资源
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点
二、编程数据的装载
《数字电子技术基础》第五版
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CLK2 CLKU Q1Q0 CLK DQ1Q0
《数字电子技术基础》第五版
2. 同步十进制计数 器
①加法计数器 基本原理:在四位 二进制计数器基础 上修改,当计到 1001时,则下一个 CLK电路状态回到 0000。
T3 Q2Q1Q0 Q2Q1Q0 Q3Q0
T0 1
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》(第五版)教学课件
清华大学 阎石 王红
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《数字电子技术基础》第五版
第六章 时序逻辑电路
6.1 概述 一、时序逻辑电路的特点
《数字电子技术基础》第五版
②异步二进制减法 计数器 在末位-1时,从低 位到高位逐位借 位方式工作。 原则:每1位从“0” 变“1”时,向高 位发出进位,使 高位翻转
《数字电子技术基础》第五版
2、异步十进制加法计数器 原理: 在4位二进制异步加法计数器 上修改而成,
要跳过 1010 ~ 1111这六个状态
数据依次右移 1位
《数字电子技术基础》第五版
应用: 代码转换,串 并 数据运算
器件实例:74LS 194A,左/右移,并行输入,保 持,异步置零等功能
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
D2Βιβλιοθήκη S1 SQ1 S1 S0 Q1 S1 S0 Q0 S1 S0Q2 S1 S0 D1 RQ1 SQ1 Q1* SQ1
X X 1 0 1
《数字电子技术基础》第五版
②减法计数器 基本原理:对二进 T0 1 制减法计数器进 行修改,在0000 时减“1”后跳变 T1 Q0 Q0 (Q3Q2Q1) 为1001,然后按 二进制减法计数 就行了。 QQ QQ (QQQ ) T
状态方程 Q* H ( Z , Q )
《数字电子技术基础》第五版
三、时序电路的分类
1. 同步时序电路与异步时序电路 同步:存储电路中所有触发器的时钟使用统一的clk,状态变 化发生在同一时刻 异步:没有统一的clk,触发器状态的变化有先有后 2. Mealy型和Moore型 Mealy型: Y F ( X , Q ) Moore型:Y F (Q )
《数字电子技术基础》第五版
四、时序图
《数字电子技术基础》第五版
例:
D1 Q1 (1)驱动方程: D2 A Q1 Q2
Q1* D1 ( 2)状态方程: Q2 * A Q1 Q2
(3)输出方程: Y [( AQ1Q2 ) ( AQ1Q2 )] AQ1Q2 AQ1Q2
《数字电子技术基础》第五版
一、同步计数器 1. 同步二进制计数器 ①同步二进制加法计数器 原理:根据二进制加法运算 规则可知:在多位二进 制数末位加1,若第i位以 下皆为1时,则第i位应翻 转。 由此得出规律,若用T触发 器构成计数器,则第i位 触发器输入端Ti的逻辑 式应为: i Qi 1Qi 2 ...Q0 T
q1* h1 ( z1 , z 2 , , z i , q1 , q2 , , ql ) q h ( z , z , , z , q , q , , q ) l 1 2 i 1 2 l l
输出方程 Y F ( X , Q )
驱动方程 Y F ( X , Q )
TTL电路
Q1* Q3Q1 clk1
《数字电子技术基础》第五版
6.3 若干常用的时序逻辑电路
6.3.1 寄存器和移位寄存器 一、寄存器 ①用于寄存一组二值代码,N位寄存器由N个触发器组成, 可存放一组N位二值代码。 ②只要求其中每个触发器可置1,置0。 例1:
74 LS75 clk高电平期间 Q随D改变
《数字电子技术基础》第五版
(4)列状态转换表:
Q2 * Q1 * Y A
Q2 Q1
00 01/0 11/1
01 10/0
10 11/0
11 00/1 10/0
0 1
00/0 01/0
(5)状态转换图
《数字电子技术基础》第五版
*6.2.3 异步时序逻辑电路的分析方法
各触发器的时钟不同时发生 例:
Q2 * Q2 clk2
《数字电子技术基础》第五版
1. 功能上:任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,还 与电路原来的状态有关。 例:串行加法器,两个多位数从低位到高位逐位相加
2. 电路结构上 ①包含存储电路和组合电路
②存储器状态和输入变量共同决定输出
《数字电子技术基础》第五版
二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法
《数字电子技术基础》第五版
S1 S0 S0
通过控制 S1 S 0 就可以选择 194的工作状态
R’D S1 S0 工作状态
0
1 1 1 1
X
0 0 1 1
X
0 1 0 1
置零
保持 右移 左移 并行输入
《数字电子技术基础》第五版
扩展应用(4位
8位)
《数字电子技术基础》第五版
6.3.2 计数器
• • 用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲等 分类:按时钟分,同步、异步 按计数过程中数字增减分,加、减和可逆 按计数器中的数字编码分,二进制、二-十进制和 循环码… 按计数容量分,十进制,六十进制…
T0 1
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
器件实例:74161
CLK
R LD D
EP ET
工作状态 置 0(异步) 预置数(同步) 保持(包括C) 保持(C=0) 计数
X X X
0 1 1 1 1
X 0 1 1 1
X X 0 X 1
X X 1 0 1
《数字电子技术基础》第五版
T1 Q0 Q0Q3
T2 Q1Q2
《数字电子技术基础》第五版
能自启动
《数字电子技术基础》第五版
器件实例:74 160
CLK
R LD D
EP ET
工作状态 置 0(异步) 预置数(同步) 保持(包括C) 保持(C=0) 计数
X X X
0 1 1 1 1
X 0 1 1 1
X X 0 X 1
2 1 0 1 0 1 2 3
T3 Q2Q1Q0
《数字电子技术基础》第五版
能自启动
《数字电子技术基础》第五版
③十进制可逆计数器 基本原理一致,电路只用到0000~1001的十个状态 实例器件 单时钟:74190,168 双时钟:74192
《数字电子技术基础》第五版
二. 异步计数器
1. 二进制计数器 ①异步二进制加法 计数器 在末位+1时,从低 位到高位逐位进 位方式工作。 原则:每1位从“1” 变“0”时,向高 位发出进位,使 高位翻转
CLKI S LD U D
工作状态 保持 预置数(异步) 加计数 减计数
X X
1 X 0 0
1 0 1 1
X X 0 1
b.双时钟方式 器件实例:74LS193(采用T’触发器,即T=1)
《数字电子技术基础》第五版
i 1 i 1 CLK i CLKU Q j CLK D Qj j 0 j 0 CLK 0 CLKU CLK D
可以用三个方程组来描述:
y1 f1 ( x1 , x2 ,, xi , q1 , q2 ,, ql ) y f ( x , x ,, x , q , q ,, q ) 1 1 2 i 1 2 l j
z1 g1 ( x1 , x 2 , , x i , q1 , q2 , , ql ) z g ( x , x , , x , q , q , , q ) 1 1 2 i 1 2 l k
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
J=K=1 J=1 J=0
J=0
J=1
J=0
《数字电子技术基础》第五版
器件实例:二-五-十进制异步计数器74LS290
《数字电子技术基础》第五版
三、任意进制计数器的构成方法
用已有的N进制芯片,组成M进制计数器,是常用 的方法。
N进制
M进制
N M N M
3.输出方程 Y Q2Q3
2.代入 JK触发器的特性方程( Q* JQ K Q,得状态方程:
《数字电子技术基础》第五版 6.2.2 时序电路的状态转换表、状态转换图、状态 机流程图和时序图
一、状态转换表
Q3 Q2 Q1
* * Q3 Q2 Q1* Y
CLK Q3 Q2 Q1
Y
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1
1 1 1 1
X
0 1 1 1
X
X 0 X 1
X
X 1 0 1
置 0(异步)
预置数(同步) 保持(包括C) 保持(C=0) 计数 异步置零法
《数字电子技术基础》第五版
例:将十进制的74160接成六进制计数器
异步置零法
Q1* (Q2Q3 ) Q1 Q2 * Q1Q2 Q1Q3Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
Y Q2Q3
1
0 0 0 0
《数字电子技术基础》第五版
二、状态转换图
《数字电子技术基础》第五版
三、状态机流程图(State Machine Chart)
②同步二进制减法计数器 原理:根据二进制减法运算 规则可知:在多位二进 制数末位减1,若第i位以 下皆为0时,则第i位应翻 转。 由此得出规律,若用T触发 器构成计数器,则第i位 触发器输入端Ti的逻辑 式应为:
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