数字电路基础 -阎石第五版-第7章
《数字电子技术基础》-阎石编著-数字电路教案
数字电路教案本课程理论课学时数为70,实验24学时。
各章学时分配见下表：第一章逻辑代数基础【本周学时分配】本周5学时。
周二1~2节,周四3～5节。
【教学目的与基本要求】1、掌握二进制数、二-十进制数(主要是8421 BCD码）2、熟练掌握逻辑代数的若干基本公式和常用公式。
3、熟练掌握逻辑函数的几种表达形式.【教学重点与教学难点】本周教学重点：1、绪论：重点讲述数字电路的基本特点、应用状况和课程主要内容。
2、逻辑代数的基本运算：重点讲述各种运算的运算规则、符号和表达式.3、逻辑代数的基本公式和常用公式:重点讲述逻辑代数的基本公式与普通代数公式的区别，常用公式的应用背景.4、逻辑函数的表示方法：重点讲述各种表示方法的特点和相互转换方法。
本周教学难点：反演定理和对偶定理：注意两者之间的区别、应用背景和变换时应注意的问题。
【教学内容与时间安排】一、绪论（约0.5学时）1、电子电路的分类。
2、数字电路的基本特点.3、数字电路的基本应用。
4、本课程的主要内容；5、本课程的学习方法和对学生的基本要求。
二、数制与码制（约1.5学时）（若前置课程已学，可作简单复习0。
5学时）1、几种不同进制（二、八、十、十六进制）。
2、几种不同进制相互转换。
3、码制（BCD码）。
三、逻辑代数1、基本逻辑运算和复合逻辑运算：与、或、非运算是逻辑代数的基本运算；还可以形成其他复合运算，常用的是与非、或非、与或非、异或、同或运算。
（约0。
5学时）2、常用公式(18个）（约0。
5学时）3、基本定理(代入定理、反演定理、对偶定理)（约0。
5学时)4、逻辑函数的概念及表示方法（约0。
5学时）5、逻辑函数各种表示方法间的转换：常用的转换包括：函数式←→真值表；函数式←→逻辑图（约1学时）【教学方法与教学手段】采用课堂讲授的方法,可组织学生讨论逻辑代数公式和普通代数公式的相同和不同之处,讨论逻辑函数各种表示方法的特点和相互转换方法。
【作业】P38 1。
数字电子技术基础习题册答案
第7章 时序逻辑电路【7-1】已知时序逻辑电路如图所示，假设触发器的初始状态均为0。
(1 )写出电路的状态方程和输出方程。
(2) 分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，说明其逻辑功能。
(3) 画出X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形。
1J 1KC11J 1KC1Q 1Q 2CPXZ1图解：1．电路的状态方程和输出方程n 1n2n 11n 1Q Q Q X Q +=+n 2n 11n 2Q Q Q ⊕=+ CP Q Q Z 21=2．分别列出X =0和X =1两种情况下的状态转换表，见题表所示。
逻辑功能为 当X =0时，为2位二进制减法计数器；当X =1时，为3进制减法计数器。
3．X =1时，在CP 脉冲作用下的Q 1、Q 2和输出Z 的波形如图(b)所示。
题表Q Q Z图(b)【7-2】电路如图所示，假设初始状态Q a Q b Q c =000。
(1) 写出驱动方程、列出状态转换表、画出完整的状态转换图。
(2) 试分析该电路构成的是几进制的计数器。
Q c图解：1．写出驱动方程1a a ==K J ncn a b b Q Q K J ⋅== n b n a c Q Q J = n a c Q K = 2．写出状态方程n a 1n a Q Q =+ n a n a n a n a n c n a 1n b Q Q Q QQ Q Q +=+ nc n a n c n b n a 1n b Q Q Q Q Q Q +=+3．列出状态转换表见题表，状态转换图如图(b)所示。
图7.2(b)表7.2状态转换表CP na nbc Q Q Q 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 16 0 0 0n4．由FF a 、FF b 和FF c 构成的是六进制的计数器。
【7-3】在二进制异步计数器中，请将正确的进位端或借位端（Q 或Q ）填入下表解：题表7-3下降沿触发 由 Q 端引出进位 由Q 端引出借位触发方式 加法计数器 减法计数器上升沿触发 由Q 端引出进位 由Q 端引出借位【7-4】电路如图(a)所示，假设初始状态Q 2Q 1Q 0=000。
数字电路基础
2021/2/4
2
这里的0和1不是十进制数中的数字，而是逻辑0和逻辑1。
产生和处理这类数字信号的电路称为数字电路或逻辑电路。数字电 路的任务是对数字信号进行运算（算术运算和逻辑运算）、计数、存贮、 传递和控制。
2．脉冲信号
t
t
所谓脉冲，是指脉动、短促和不连续的意思。
在数字电子技术中，把作用时间很短的、突变的电压或 电流称为脉冲。 数字信号实质上是一种脉冲信号。
解： ( 10 ) 2 1 1 2 5 1 1 2 3 1 1 2 2 1 1 2 1 1 2 0 ( 4 ) 1 (5 F )1D 65 12 6 1 1 5 1 6 1 1 3 0 6 ( 15 )10 33
（2）十进制数转换成二、十六进制数 十进制数转换成二进制数或十六 进制数，要分整数和小数两部分分别进行转换，这里只介绍整数部分的转 换。通常采取除2或除16取余法，直到商为0止。读数方向由下而上。
1·0=0；1·1=1
Y=A+B 0+0=0；0+1=1；
1+0=1；1+1=1
Y= A
0 1 10
2021/2/4
21
能实现与、或、非三种基本逻辑运算关系的单元电路分别叫做与门、 或门、非门（也称反相器），其对应的逻辑符号如图6.2.2所示。
2021/2/4
22
2．复合逻辑运算
与、或、非是三种最基本的逻辑关系，任何其他的复杂逻辑关系都可 由这三种基本逻辑关系组合而成。
2021/2/4
11
例6.1.5 将十进制数(58)10 分别
转换成二进制数和十六进制数。
先将(58)10转换成二进制数，
采取“除2取余法”，过程如下
数字电路基础课件ppt
详细描述
首先，需要明确数字逻辑功能，并选择合适的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写程序。然后，使用EDA工具进行综合和布局布线，生成可编程的配置文件。最后，将配置文件下载到FPGA或CPLD中实现设计的逻辑功能。
05
数字电路的测试与调试
输入输出测试
时序测试
负载测试
仿真测试
01
02
03
04
检查电路的输入和输出是否符合设计要求，验证电路的功能是否正常。
测试电路中各个逻辑门之间的信号传输是否符合时序要求，确保电路的时序逻辑正确。
测试电路在不同负载条件下的性能表现，验证电路的稳定性和可靠性。
利用仿真软件模拟电路的工作过程，发现潜在的设计缺陷和错误。
将电路划分为若干个部分，分别进行调试，逐步排查问题所在。
总结词
应用领域与趋势
详细描述
数字电路广泛应用于计算机、通信、控制等领域。随着技术的发展，数字电路的设计和制造工艺不断进步，集成电路的规模越来越大，数字电路的应用前景十分广阔。
总结词：差异比较
详细描述：数字电路和模拟电路在处理信号的方式、电路结构和功能等方面存在显著差异。模拟电路处理的是连续变化的信号，而数字电路处理的是离散的二进制信号。此外，数字电路具有更高的抗干扰能力和稳定性。
数字电路设计基础
总结词
详细描述
总结词ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
组合逻辑电路是数字电路中最基本的电路，其设计主要基于逻辑代数和真值表。
组合逻辑电路由逻辑门电路组成，其输出仅取决于当前输入，不涉及任何记忆元件。常见的组合逻辑电路有加法器、比较器、编码器、译码器等。
组合逻辑电路的设计步骤包括定义逻辑问题、列出真值表、化简表达式、选择合适的门电路实现等。
数字电路基础概述
数字电路基础概述数字电路是计算机科学和电子工程领域的基础知识之一。
本文将对数字电路的概念、基本组成部分和应用进行简要介绍。
一、概述数字电路是处理离散信号的电路系统。
与模拟电路不同，数字电路中的信号仅能表示两种状态，通常用0和1表示，分别代表低电平和高电平。
数字电路主要用于实现逻辑运算、数据存储和信号处理等功能。
二、基本组成部分1. 逻辑门逻辑门是数字电路中最基本的构建单元，可以实现基本的布尔逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
通过逻辑门的组合和连接，可以构建出复杂的数字电路。
2. 编码器和解码器编码器和解码器是数字电路中的重要组件，用于将一种表示方式转换为另一种表示方式。
编码器将多个输入信号转换为较少的输出信号，解码器则将少量的输入信号转换为多个输出信号。
3. 多路选择器和复用器多路选择器和复用器也是数字电路中常见的组件，用于在多个输入信号中选择一个或多个进行处理。
多路选择器根据选择信号的不同，将相应的输入信号输出，而复用器则根据控制信号的不同，将一个或多个输入信号发送到相应的输出端口。
4. 触发器和寄存器触发器和寄存器是数字电路中的存储元件，用于存储和传输数据。
触发器可以存储一个位（0或1），而寄存器可以存储多个位，通常用于实现数据缓存和暂存器等功能。
三、应用数字电路广泛应用于各个领域，尤其是计算机科学和电子工程领域。
以下是数字电路的几个典型应用：1. 计算机内部数字电路在计算机内部发挥着重要作用。
例如，中央处理器（CPU）中的算术逻辑单元（ALU）利用数字电路实现各种算术和逻辑运算，存储器中的存储单元（比特）利用触发器和寄存器来存储数据。
2. 数据通信数字电路在数据通信领域具有重要作用。
数字通信系统中，数字电路用于编码和解码信号，保证数据的正确传输。
调制解调器（调制解调器）就是一个典型的数字电路设备，它将数字数据转换为模拟信号以在传输过程中传播。
3. 控制系统数字电路在控制系统中发挥关键作用。
阎石《数字电子技术基础》(第5版)(名校考研真题 时序逻辑电路)【圣才出品】
第6章 时序逻辑电路一、选择题1．一个六位二进制减法计数器，初始状态为000000，问经过203个输入脉冲后，此计数器的状态为（）。
[电子科技大学2008研]A．110011B．110101C．111000D．110110【答案】B【解析】六位减法器的计数周期为；203%64＝11，即从000000经过11个6264计数周期，输出状态变为110101。
2．为了把串行输入的数据转换为并行输出的数据，可以使用（）。
[北京科技大学2010研]A．寄存器B．移位寄存器C．计数器D．存储器【答案】B【解析】移位寄存器能能够串行输入串行输出，并行输入并行输出，串行输入并行输出。
3．一个四位二进制码加法计数器的起始值为1001，经过100个时钟脉冲后的值为（ ）。
[北京邮电大学2010研]A ．1110B ．1111C ．1101D ．1100【答案】C【解析】1001经过16的倍数个周期后仍为1001，即96个时钟脉冲后计数器显示1001，再经历4个时钟脉冲，即100个时钟脉冲时，计数为1001＋0100（4）＝11014．某计数器的状态转换图如下图所示，该计数器的模为（ ）。
[电子科技大学2010研]A ．三B ．四C ．五D ．八图6-1【答案】C【解析】循环状态的有5个，也就是说当计数器使用的过程中只有这5个状态才能保持一直计数。
二、填空题1．8级扭环计数器的状态转换圈中，无效状态有______个。
[电子科技大学2008研]【答案】240【解析】n 级扭环计数器的无效状态共有：个。
22n n 2．用移位寄存器产生1101010序列，至少需要______位的移位寄存器。
[电子科技大学2010研]【答案】6【解析】共七位序列数，由于采用移位寄存器，而且状态在序列中没有循环，移位寄存器在传输过程中数据是一次传递的，所以需要至少6位移位寄存器。
表6-13．一个三级环形计数器的初始状态是Q2Q1Q0＝001（Q2为高位），则经过40个时钟周期后的状态Q2Q1Q0＝______。
数字电路基础(全部课件)
则该数的权展开式为： (M)2 ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0
＋a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m ③由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。
事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽 象地表示为 0 和 1 ，称为逻辑0状态和逻辑1状态。
逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。 逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1，0 和 1 称为 逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻 辑状态。
1.3.1 基本逻辑运算
1、与逻辑（与运算）
2、二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2
－2 ＝(5.25)10
各数位的权是２的幂
二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元 件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。
（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高， 只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可。
2、数字电路的分类
（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每 片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模 （LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数 目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可 分为通用型和专用型两大类型。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
A、B都接通，灯亮。
《数字电路技术基础》课件
逻辑函数的化简
总结词
逻辑函数的化简是数字电路设计中重要的一 步，它能够减少电路的复杂性和成本。
详细描述
逻辑函数的化简是指将一个复杂的逻辑函数 表达式简化为更简单或更紧凑的形式。通过 化简，可以减少所需的逻辑门数量，降低电 路的功耗和延迟，提高电路的性能和可靠性 。常用的化简方法包括代数法、卡诺图法和 布尔代数法等。
CHAPTER 06
数字电路的实践应用
数字钟的设计与实现
数字钟简介
数字钟的组成
数字钟是一种利用数字电路技术实现时间 显示的电子设备，通常由石英晶体振荡器 提供稳定的时钟信号。
数字钟一般由秒、分、时计数器、译码显 示电路以及校时电路等部分组成。
数字钟的设计步骤
数字钟的实现方式
首先确定设计方案，然后选择合适的芯片 和元件，接着设计电路原理图，最后进行 调试和测试。
自顶向下设计和自底向上设计等。
CHAPTER 04
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析与设计
组合逻辑电路的分析
通过真值表、逻辑表达式、逻辑图等 工具，对给定的组合逻辑电路进行分 析，了解其逻辑功能。
组合逻辑电路的设计
根据实际需求，利用基本逻辑门电路 （如AND、OR、NOT等）设计组合 逻辑电路。
编码器与译码器
要点一
编码器
将输入的多个信号转换为二进制代码，常用于数据传输和 存储。
要点二
译码器
将输入的二进制代码转换为多个输出信号，常用于地址解 码和数据选择。
加法器与比较器
加法器
实现二进制数的加法运算，输出结果为相加后的和。
比较器
比较两个二进制数的大小，输出结果为比较结果（大于 、小于或等于）。
多路选择器与多路分配器
数字电路基础—数字电路的分类(电子技术课件)
• 根据电路结构不同分 分立元件电路
将晶体管、电阻、电容等元器件用导线 在线路板上连接起来的电路。
• 根据半导体的导电类型不同分 双极型数字集成电路
以双极型晶体管作为基本器件 例如 TTL
集成电路
将上述元器件和导线通过半导体制造工 艺做在一块硅片上而成为一个不可分割 的整体电路。
单极型数字集成电路
高集成度的数字逻辑系统 例如：各种型号的单片机，即在一片硅片上集成一 个完整的微型计算机
逻辑部件 包括：计数器、 译码器、编码器、数据选择器、 寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等
大规模集成电路 100 ~ 1000 门/片或 1000 数字逻辑系统
LSI
~100000 个元件/片
包括：中央控制器、存储器门/片或大于
VLSI
10 万个元件/片
以单极型晶体管作为基本器件 例如 CMOS
三、数字电路的分类
• 根据集成密度不同分
集成电路分类
集成度
电路规模与范围
小规模集成电路 1 ~ 10 门/片或10 ~ 100 逻辑单元电路
SSI
个元件/片
包括：逻辑门电路、集成触发器
中规模集成电路 MSI
10 ~ 100 门/片或 100 ~ 1000 个元件/片
数字电路基础
6.1.1 脉冲的概念及主要参数
数字电子电路
➢ 脉冲信号：指在短暂的时间内出现的电压和电流信号，常见的脉冲信号有矩形波、锯齿波等，
如图6-1所示。波形不同，描述它们的参数也不同，现以数字电路中最常用的矩形脉冲电压为例说 明脉冲波形的参数。
图6-1
➢ 脉冲幅度：脉冲电压的最大值与最小值之差。也称逻辑摆幅。用Um表示，单位数是字V。电子电路
Q tw /T
6.1.2 数制与代码
数字电子电路
➢ 数制：二进制是数字电路中应用最广泛的一种数值表示法，在逻辑代数中也经常使用。为了能更容
易的理解有关概念，先简单介绍一下人们十分熟悉的十进制表示法。
• 十进制
基本数码0、1、2、3、…、9，权为10i,任意十进制数用(R)10或十进制数后加英文字母D表示。 十进制的任意数可以按权12 1.624 1.228 0.456
2 15……1
2 7……1
0
110
2 3……1
0
顺排
2 1……1
所以123.456D=(1111011.011)2
➢ 几种常见的编码
数字电子电路
在数字设备中，任何数据和信息都是用代码来表示的。在二进制中只有两个符号，如有n位二进制，
它可有2n种不同的组合，即可以代表2n种不同的信息。指定某一组去代表某个给定的信息，这一过
小数部分转换方法：乘2取余倒排法。即将待转换的十进制的纯小数，逐次乘以二进制基数2，取乘积的整数 部分顺排。
例6-1-3 将123.456D转换为二进制数。
解 取整数部分除以2
取小数部分乘以2
2 123……1
0.456 0.812 0.614 0.228倒排
2 61……1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
只读存储器分类：
掩膜ROM：出厂后内部存储的数据不能改动，只 能读出。 PROM：可编程，只能写一次。 EPROM:用紫外线擦除，擦除和编程时间较慢，次 数也不宜多。 E2PROM:电信号擦除，擦除和写入时需要加高电 压脉冲，擦、写时间仍较长。 快闪存储器(Flash Memory)：吸收了EPROM结 构简单，编程可靠的优点，又保留了E2PROM用 隧道效应擦除的快捷特性，集成度可作得很高。
概述
半导体存储器是一种能存储大量二 值信息的半导体器件。
按存储 功能分 只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM） 双极性 MOS型
按制造 工艺分
7.2
只读存储器（ROM)
Read Only Memory
优点：电路结构简单，断电后数据不丢失，具
有非易失性。
缺点：只适用于存储固定数据的场合。
电 路 结 构
解：化为最小项之和的形式：
ห้องสมุดไป่ตู้
Y1 ABCD ABCD ABCD ABCD Y ABCD ABCD ABCD ABCD 2 Y3 ABCD ABC D Y4 ABCD ABCD
BC B C B Y BC C BCD Y1 D A BCD A D A CD YA AD BC A D ABC D B A B ABC D A D Y A C D ABCD 2 3 4
7.3
随机存储器（RAM)
Random Access Memory . . . 优点：读、写方便,使用灵活。 缺点：一旦停电所存储的数据将随之丢失（易
失性）。
基本结构：地址译码器、存储矩阵和读\写控
制电路构成。 P368图7.3.2
7.4 存储容量的扩展
存储容量＝ 字数×位数
地址输入端
位线
字线
数 据 输 出 端
存储容量＝ 22×4＝4×4
位扩展
8片1024×1位RAM接成1024×8位的RAM。
字扩展
4片256×8位的RAM接成1024 ×8位的RAM。
7.5 用存储器实现组合逻辑函数
例7.5.2 试用ROM产生如下一组多输出逻辑函数
Y1 ABC ABC Y ABCD BCD ABCD 2 Y3 ABCD ABC D Y4 ABCD ABCD
第七章
半导体存储器
教学内容
§7.1 概述 §7.2 只读存储器 §7.3 随机存储器
§7.4 存储容量的扩展
§7.5 用存储器实现组合逻辑函数
教学要求
1.了解二极管、晶体管ROM的基本结构 和存储单元结构；会用ROM实现组合逻 辑函数。 2.熟悉RAM的结构和操作过程；了解 RAM的扩展方式。
7.1