数电课件 第一章 数字逻辑基础
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精品课件-数字电子技术-第1章
(3) 重复做第（2）步，直到商为0 (4) 将各个余数按照和运算过程相反的顺序排列起来， 即为所求的R
第1章 数字逻辑基础
【例1.3】 (47)10=(?)2
即
(47)10=(101111)2
第1章 数字逻辑基础
【例1.4】 (435)10=(?)16 解
即
(435)10=(1B3)16
第1章 数字逻辑基础
Y=F（A，B，C，…）
第1章 数字逻辑基础
在逻辑函数中，不管是变量还是函数，它们都只有两个 取值，即逻辑0和逻辑1。0和1称为逻辑常量，并不表示数值 的大小，而是表示某一种事物两种对立的逻辑状态。这一点 从事件发生的因果关系去想很容易理解。因为决定事件是否 发生的条件相当于变量，尽管条件可能很多，但对于一个条 件来说，都只有具备和不具备两种可能，而事件相当于函数，
由于在实际工作中人们大都习惯于使用正逻辑体系，因此 在本教材及以后的实际工作中，如无特殊说明，所遇到的逻辑
第1章 数字逻辑基础
1.2.3 基本逻辑运算有与、或、非三种。为了便于理解，我们
用开关控制电路为例来说明这三种运算。将开关作为条件，
在图1.1（a）所示电路中，只有当两个开关同时闭合时， 指示灯才会亮，即决定事物结果的全部条件同时具备时，结 果才会发生。这种因果关系叫做逻辑与， 用符号“·”表示 与运算，
第1章 数字逻辑基础
图1.2 (a) 与门；(b) 或门；(c)
第1章 数字逻辑基础
1.2.4 实际的逻辑问题往往比与、或、非逻辑要复杂得多，不
过它们都可以用与、或、非的逻辑组合来实现。最常见的组 合逻辑运算有与非、或非、与或非、异或、同或等。实现组
第1章 数字逻辑基础
3) 十六进制数的每一位有十六个不同的数码，分别用0~9、 A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15) 表示。计 数基数为16。其计数规则是“逢16进1”，各位的权值是16i。
第1章 数字逻辑基础
【例1.3】 (47)10=(?)2
即
(47)10=(101111)2
第1章 数字逻辑基础
【例1.4】 (435)10=(?)16 解
即
(435)10=(1B3)16
第1章 数字逻辑基础
Y=F（A，B，C，…）
第1章 数字逻辑基础
在逻辑函数中，不管是变量还是函数，它们都只有两个 取值，即逻辑0和逻辑1。0和1称为逻辑常量，并不表示数值 的大小，而是表示某一种事物两种对立的逻辑状态。这一点 从事件发生的因果关系去想很容易理解。因为决定事件是否 发生的条件相当于变量，尽管条件可能很多，但对于一个条 件来说，都只有具备和不具备两种可能，而事件相当于函数，
由于在实际工作中人们大都习惯于使用正逻辑体系，因此 在本教材及以后的实际工作中，如无特殊说明，所遇到的逻辑
第1章 数字逻辑基础
1.2.3 基本逻辑运算有与、或、非三种。为了便于理解，我们
用开关控制电路为例来说明这三种运算。将开关作为条件，
在图1.1（a）所示电路中，只有当两个开关同时闭合时， 指示灯才会亮，即决定事物结果的全部条件同时具备时，结 果才会发生。这种因果关系叫做逻辑与， 用符号“·”表示 与运算，
第1章 数字逻辑基础
图1.2 (a) 与门；(b) 或门；(c)
第1章 数字逻辑基础
1.2.4 实际的逻辑问题往往比与、或、非逻辑要复杂得多，不
过它们都可以用与、或、非的逻辑组合来实现。最常见的组 合逻辑运算有与非、或非、与或非、异或、同或等。实现组
第1章 数字逻辑基础
3) 十六进制数的每一位有十六个不同的数码，分别用0~9、 A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15) 表示。计 数基数为16。其计数规则是“逢16进1”，各位的权值是16i。
《数字逻辑基础》课件
公式化简法
使用逻辑代数公式对逻辑函数进行化简，通过消去多余的项和简化 表达式来得到最简结果。
卡诺图化简法
使用卡诺图对逻辑函数进行化简，通过填1、圈1、划圈和填0的方 法来得到最简结果。
03
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析
组合逻辑电路的输入和输出
分析组合逻辑电路的输入和输出信号，了解它们之间的关系。
交通信号灯控制系统的设计与实现
交通信号灯简介
交通信号灯是一种用于控制交通流量的电子设备，通常设置在路口或 交叉口处。
设计原理
交通信号灯控制系统的设计基于数字逻辑电路和计算机技术，通过检 测交通流量和车流方向来实现信号灯的自动控制。
实现步骤
首先确定系统架构和功能需求，然后选择合适的元件和芯片，接着进 行电路设计和搭建，最后进行测试和调整。
真值表
通过列出输入和输出信号的所有可能组合，构建组合逻辑电路的真值表，以确定输出信 号与输入信号的逻辑关系。
逻辑表达式
根据真值表，推导出组合逻辑电路的逻辑表达式，表示输入和输出信号之间的逻辑关系 。
组合逻辑电路的设计
确定逻辑功能
根据实际需求，确定所需的逻辑功能，如与、或、非等。
设计逻辑表达式
根据确定的逻辑功能，设计相应的逻辑表达式，用于描述输入和 输出信号之间的逻辑关系。
实现电路
根据逻辑表达式，选择合适的门电路实现组合逻辑电路，并完成 电路的物理设计。
常用组合逻辑电路
01
02
03
04
编码器
将输入信号转换为二进制码的 电路，用于信息处理和控制系
统。
译码器
将二进制码转换为输出信号的 电路，用于数据分配和显示系
统。
多路选择器
使用逻辑代数公式对逻辑函数进行化简，通过消去多余的项和简化 表达式来得到最简结果。
卡诺图化简法
使用卡诺图对逻辑函数进行化简，通过填1、圈1、划圈和填0的方 法来得到最简结果。
03
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析
组合逻辑电路的输入和输出
分析组合逻辑电路的输入和输出信号，了解它们之间的关系。
交通信号灯控制系统的设计与实现
交通信号灯简介
交通信号灯是一种用于控制交通流量的电子设备，通常设置在路口或 交叉口处。
设计原理
交通信号灯控制系统的设计基于数字逻辑电路和计算机技术，通过检 测交通流量和车流方向来实现信号灯的自动控制。
实现步骤
首先确定系统架构和功能需求，然后选择合适的元件和芯片，接着进 行电路设计和搭建，最后进行测试和调整。
真值表
通过列出输入和输出信号的所有可能组合，构建组合逻辑电路的真值表，以确定输出信 号与输入信号的逻辑关系。
逻辑表达式
根据真值表，推导出组合逻辑电路的逻辑表达式，表示输入和输出信号之间的逻辑关系 。
组合逻辑电路的设计
确定逻辑功能
根据实际需求，确定所需的逻辑功能，如与、或、非等。
设计逻辑表达式
根据确定的逻辑功能，设计相应的逻辑表达式，用于描述输入和 输出信号之间的逻辑关系。
实现电路
根据逻辑表达式，选择合适的门电路实现组合逻辑电路，并完成 电路的物理设计。
常用组合逻辑电路
01
02
03
04
编码器
将输入信号转换为二进制码的 电路，用于信息处理和控制系
统。
译码器
将二进制码转换为输出信号的 电路，用于数据分配和显示系
统。
多路选择器
《数字电子技术基础》——数字逻辑基础.ppt
（1）进位制：多位数码每一位的构成以及从低位 到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。
（2）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可 能用到的数码个数。
（3） 位 权：在某一进位制的数中，每一位的大小 都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固 定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。
1、十进制
2、十进制数转换为其他进制数 采用方法 —将整数部分和小数部分分别进行转换。 整数部分采用连除基数取余法。 小数部分采用连乘基数取整法。 转换后再合并。
例： (44.375)D＝( ？ )B 解：整数部分
2 44
余数
2 22 ……… 0=K0 2 11 ……… 0=K1 2 5 ……… 1=K2 2 2 ……… 1=K3 2 1 ……… 0=K4
(N ) B Ki 2i i
(101.01)B＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10 乘法规则：0·0=0， 0·1=0 ，1·0=0，1·1=1
3、十六进制
数码为：0～9、A～F；基数是16。 运算规律：逢十六进一。 十六进制数的权展开式：
0 ……… 1=K5
低位 高位
小数部分
0.375
×2
整数
0.750 ……… 0=K－1
0.750
×2
1.500 ……… 1=K－2
0.500
×2
1.000 ……… 1=K－3
高位 低位
所以：(44.375)D＝(101100.011)B
3、二进制数与十六进制数的相互转换 每4位二进制数对应一位十六进制数进行转换。
1
（2）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可 能用到的数码个数。
（3） 位 权：在某一进位制的数中，每一位的大小 都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固 定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。
1、十进制
2、十进制数转换为其他进制数 采用方法 —将整数部分和小数部分分别进行转换。 整数部分采用连除基数取余法。 小数部分采用连乘基数取整法。 转换后再合并。
例： (44.375)D＝( ？ )B 解：整数部分
2 44
余数
2 22 ……… 0=K0 2 11 ……… 0=K1 2 5 ……… 1=K2 2 2 ……… 1=K3 2 1 ……… 0=K4
(N ) B Ki 2i i
(101.01)B＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10 乘法规则：0·0=0， 0·1=0 ，1·0=0，1·1=1
3、十六进制
数码为：0～9、A～F；基数是16。 运算规律：逢十六进一。 十六进制数的权展开式：
0 ……… 1=K5
低位 高位
小数部分
0.375
×2
整数
0.750 ……… 0=K－1
0.750
×2
1.500 ……… 1=K－2
0.500
×2
1.000 ……… 1=K－3
高位 低位
所以：(44.375)D＝(101100.011)B
3、二进制数与十六进制数的相互转换 每4位二进制数对应一位十六进制数进行转换。
1
《数字电子技术基础》——数字逻辑基础.ppt
（3）由数字电路组成的数字系统，抗干扰能力强， 可靠性高， 精确性和稳定性好，便于使用、维护 和进行故障诊断，容易完成实时处理任务。
（4）高速度，低功耗，可编程。
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）、中规模（MSI）、大规模（LSI）和超 大规模（VLSI）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。
数字信号：在时间上和数值上不连续的 （即离散的）信号。
u
t
数字信号波形
对数字信号进行传输、处理的电子线路称 为数字电路。
1.1.2 数字电路的特点与分类
1、数字电路的特点
（1）数字技术能够完成许多复杂的信号处理工作。
（2）数字电路不仅能够完成算术运算，而且能够完 成逻辑运算， 具有逻辑推理和逻辑判断的能力。
约束条件反映了逻辑函数中各逻辑变量之间的制约关系约束条件所含的最小项称为约束项它表示输入变量某些取值组合不允许出现或者不影响逻辑函数的输出因此也被称为无关项任意项一般用d表示i仍为最小项序号填入卡诺图时用表示
数字电子技术基础
国防科技大学出版社
第1章 数字逻辑基础
1.1 概述 1.2 数制及二进制代码 1.3 逻辑代数基础 1.4 逻辑函数及其化简
交换律：
A A
B B BB
A
A
结合律：
( (
A A
B) B)
C
C
A
(B A
C) (B
C)
分配律：
A A
(B B
C) C
A (A
B B)
A (A
C
C)
反演律（摩根定律）：
A
.B
数字电子技术基础-第一章PPT课件
•15
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
《数字逻辑基础》课件
《数字逻Hale Waihona Puke 基础》课件CONTENTS
• 数字逻辑概述 • 数字逻辑基础概念 • 组合逻辑电路 • 时序逻辑电路 • 数字逻辑电路的实现
01
数字逻辑概述
数字逻辑的定义
01
数字逻辑是研究数字电路和数字 系统设计的理论基础，它涉及到 逻辑代数、逻辑门电路、组合逻 辑和时序逻辑等方面的知识。
02
数字逻辑是计算机科学和电子工 程学科的重要分支，为数字系统 的设计和分析提供了基本的理论 和方法。
详细描述
布尔代数是逻辑代数的一个分支，它研究的是逻辑变量和逻辑运算的规律。布尔代数包括基本的逻辑 运算，如与、或、非等，以及一些复合运算，如异或、同或等。布尔代数在数字电路设计中有广泛应 用。
逻辑函数的表示方法
总结词
逻辑函数是指一种特定的函数，它将输 入的逻辑值映射到输出的逻辑值。
VS
详细描述
逻辑函数是指一种特定的函数，它将输入 的逻辑值映射到输出的逻辑值。在数字电 路中，逻辑函数通常用真值表、逻辑表达 式、波形图等形式来表示。理解逻辑函数 的表示方法对于数字电路设计和分析非常 重要。
数字逻辑电路的测试与验证
测试目的
确保电路功能正确、性能稳定。
测试方法
采用仿真测试和实际测试两种方法。
验证手段
逻辑仿真、时序仿真和布局布线仿真等。
谢谢您的聆听
THANKS
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路，它是数字电路的基本单 元。
详细描述
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路，它是数字电路的基本单 元。常见的逻辑门电路有与门、或门、非门等。这些门电路 可以实现基本的逻辑运算，并能够组合起来实现更复杂的逻 辑功能。
• 数字逻辑概述 • 数字逻辑基础概念 • 组合逻辑电路 • 时序逻辑电路 • 数字逻辑电路的实现
01
数字逻辑概述
数字逻辑的定义
01
数字逻辑是研究数字电路和数字 系统设计的理论基础，它涉及到 逻辑代数、逻辑门电路、组合逻 辑和时序逻辑等方面的知识。
02
数字逻辑是计算机科学和电子工 程学科的重要分支，为数字系统 的设计和分析提供了基本的理论 和方法。
详细描述
布尔代数是逻辑代数的一个分支，它研究的是逻辑变量和逻辑运算的规律。布尔代数包括基本的逻辑 运算，如与、或、非等，以及一些复合运算，如异或、同或等。布尔代数在数字电路设计中有广泛应 用。
逻辑函数的表示方法
总结词
逻辑函数是指一种特定的函数，它将输 入的逻辑值映射到输出的逻辑值。
VS
详细描述
逻辑函数是指一种特定的函数，它将输入 的逻辑值映射到输出的逻辑值。在数字电 路中，逻辑函数通常用真值表、逻辑表达 式、波形图等形式来表示。理解逻辑函数 的表示方法对于数字电路设计和分析非常 重要。
数字逻辑电路的测试与验证
测试目的
确保电路功能正确、性能稳定。
测试方法
采用仿真测试和实际测试两种方法。
验证手段
逻辑仿真、时序仿真和布局布线仿真等。
谢谢您的聆听
THANKS
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路，它是数字电路的基本单 元。
详细描述
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路，它是数字电路的基本单 元。常见的逻辑门电路有与门、或门、非门等。这些门电路 可以实现基本的逻辑运算，并能够组合起来实现更复杂的逻 辑功能。
数字电子技术第一章.ppt
1 0001 1
1
2 0010 2
2
3 0011 3
3
4 0100 4
4
5 0101 5
5
6 0110 6
6
7 0111 7
7
8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F
20
+
3
23
第一节 数制与编码
十进制（Decimal）
按权展开式
(652.5)D = 6 102 + 5 101 + 2 100 + 5 10-1
位置计数法 下标D表权示十进制权
权
权
任意一个十进制数，都可按其权位展成多项式的形式。
(N)D=(Kn-1 K1 K0. K-1 K-m)D
=Kn-1 10n-1 + +K1101 + K0100 + K-1 10-1 + + K-m 10-m
二进制原码、补码及反码
各种数制都有原码和补码之分。
二进制数N 的基数的补码又称为2的补码， 常简称上为一节补介码绍，的其十定进义制和为二进制数都属于原码。
补码分为两种N：补基数2 n的补N码和降基数的补码。
n是二进制数N整数部分的位数。
例：[1010]补=24-1010=10000-1010=0110 [1010.101]补=24-1010.101=10000.000- 1010.101 =0101.011
例：（11010111.0100111）B = （?3）27Q.234 ）Q
第1章数字逻辑基础
➢一个二进制数M2可以写成：
M2
n1
ai
2i
im
精品课件
7
1.1.2二进制数
➢一个二进制数的最右边一位称为最低有效 位 ， 常 表 示 为 LSB(Least Significant Bit)，
➢最左边一位称为最高有效位，常表示为 MSB(Most Significant Bit)。
➢例：试标出二进制数11011.011的LSB，MSB 位，写出各位的权和按权展开式，求出其 等值的十进制数。
M10 ai 10i
im
10i是第i位的权，
n是整数位位数
10是基数。
m是小数位位数
精品课件
5
1.1.1十进制数
➢任意进制数的按权展开式
MR
n1
ai
Ri
im
ai为0～(R－1)中任
意一个数字符号
R为基数
Ri 为 第 i 位 的 权 值 。
精品课件
6
1.1.2二进制数
➢组成：0、1 ➢进位规则：逢二进一
➢
=2×162+10×161+15×160=68710
精品课件
13
1.1.4二进制数和其它进制之间的转换
⒈十进制数转换成二进制数
➢将十进制数M10转换为二进制数，一般采用 将M10的整数部分和小数部分分别转换，然
后把其结果相加。
➢设 M10 的 整 数 部 分 转 换 成 的 二 进 制 数 为 an-1an-2…a1a0
➢将上式两边同除以2，两边的商和余数相等。
所 得 商 为 an-12n-2+an-22n-3+…+a221+a1 ， 余 数 为a0，经整理后有：
M2
n1
ai
2i
im
精品课件
7
1.1.2二进制数
➢一个二进制数的最右边一位称为最低有效 位 ， 常 表 示 为 LSB(Least Significant Bit)，
➢最左边一位称为最高有效位，常表示为 MSB(Most Significant Bit)。
➢例：试标出二进制数11011.011的LSB，MSB 位，写出各位的权和按权展开式，求出其 等值的十进制数。
M10 ai 10i
im
10i是第i位的权，
n是整数位位数
10是基数。
m是小数位位数
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5
1.1.1十进制数
➢任意进制数的按权展开式
MR
n1
ai
Ri
im
ai为0～(R－1)中任
意一个数字符号
R为基数
Ri 为 第 i 位 的 权 值 。
精品课件
6
1.1.2二进制数
➢组成：0、1 ➢进位规则：逢二进一
➢
=2×162+10×161+15×160=68710
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13
1.1.4二进制数和其它进制之间的转换
⒈十进制数转换成二进制数
➢将十进制数M10转换为二进制数，一般采用 将M10的整数部分和小数部分分别转换，然
后把其结果相加。
➢设 M10 的 整 数 部 分 转 换 成 的 二 进 制 数 为 an-1an-2…a1a0
➢将上式两边同除以2，两边的商和余数相等。
所 得 商 为 an-12n-2+an-22n-3+…+a221+a1 ， 余 数 为a0，经整理后有：
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实际数字波形往往是非理想的，有上升及下降沿 (3)上升时间t r 和下降时间t f ----从脉冲幅值的10%到90% 所 经历的时间 。典型值为几十个纳秒（ns） (4)脉冲宽度－脉冲赋值50％的两个相邻时间点间隔。
5.0V 4.5V 4.5V
幅值=5.0V 2.5V
tw
脉冲宽度
2.5V
0.5V 0.0V
郑州航院
1.1 模拟信号与数字信号
1.2 数字电路 1.3 数制
1.4 二进制码
1.5 基本逻辑运算 1.6 逻辑函数与逻辑问题的描述
郑州航院
教学基本要求
1、掌握数字信号的概念、特点及表示方法； 2、了解数字电路的概念及特点； 3、掌握常用数制(二/十/十六进制)的表示及相互转换。 4、了解常用二进制码，特别是BCD码 5、掌握基本逻辑运算及逻辑问题的描述方法。
动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下
载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。
(1)设计：
在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 设计方法
VerlogHDL语言设计
状态机设计
郑州航院
(2)仿真
(3)下载
下载线
(4)验证结果
实验板
郑州航院
*电子工作平台EWB简介 EWB(Electronics Workbench，现称为MultiSim) 软 件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十 年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作 台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模 仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路 仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件 仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时 显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库， 提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同 其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5） EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚 拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿 真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。
三、二进制的优点：
1、易于电路实现---每一位数只有两个值，可以用管子 的导通或截止，灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来 表示。
end
1.2 数字电路
郑州航院
现代数字电路使用半导体工艺制成的若干数字集成器件 构造而成，逻辑门是其基本单元。 1、数字电路的分类 从电路的形式不同—可分为集成电路和分立电路 根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，
--可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
从器件不同--可分为TTL 和 CMOS电路 从集成度不同--可分为小规模、中规模、大规模、超大规 模和甚大规模五类。
修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。
b)现代的设计方法：
现代EDA(Electronic Design Automation)技术实现硬件设 计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、 分析、仿 真 、修订主要通过计算机完成。
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*EDA技术简介 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自
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(a)正弦波 (b)三角波 (c)调幅波(d)阻尼振荡波 (e)指数衰减波
图1.1.1
几种模拟信号波形
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1.1.2 数字信号
相比模拟电路，数字电路在信号的存储、分析、传输等 方面更具有优越性。在数字电路中，常用二进制数来量化连 续变化的的模拟信号，而二进制数是建立在二值数字逻辑基 础上的。 1 二值数字逻辑和逻辑电平
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•二值数字逻辑可以用电子器件的开关特性来实现，产生离散 信号电压或数字电压。 •离散信号电压或数字电压通常用逻辑电平来表示。例如，逻 辑电平与电压值的关系可用下表来描述： 电压(V)
二值逻辑 1 0
电平 H(高电平) L(低电平)
+5 0
数字波形与脉冲波形：前者用逻辑电平表示，而后者用两个 离散的电压值表示，本质统一，表现形式不同而已。
5)高速度 低功耗
6)加密性好 4、数字电路和模拟电路的关系 数字电子技术是在模拟电子技术的基础上发展而来； 数字电路器件仍由分立器件组成，其内部工作原理仍然是 模拟电路；任何数字电路不能脱离模拟电路而存在，两者 往往混合存在。
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5、数字电路的设计方法—从传统走向现代 a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、
例1.1.3 某通信系统每秒种传输1 544 000位数据，求每位 数据的时间。
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1 s 648 ns 解：每位数据时间为 6 1.544 10
时序图：表明相互时间关系的多重数字波形图，时序图中 每一波形常称为时间信号。
图1.1.9 数字时序图
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3 模拟量的数字表示 模拟量可以用数字0、1的编码来表示，这里的编码所 指的是数字0、1的字符串，这种编码就是二进制码 , 数字0、 1的字符串是由模数转换器得来。 /v 取样—量化—编码
ULSI ，1 0 亿个晶体管/片、ASIC 制作技术成熟 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。
目前-芯片内部布线细微到亚微米(0.13~0.09m)甚至纳米(45~32nm)量级 微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz） 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路
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3、数字集成电路的特点 1)电路简单,便于大规模集成,批量生产 2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 3)体积小,通用性好,成本低. 4)具可编程性,可实现硬件设计软件化
器件，设计出符合要求的逻辑电路。
设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。 (3)测试设备：数字万用表、电子示波器等。
end
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1.3 数
1.3.1 十进制 1.3.2 二进制
制
1.3.3 十～二进制之间的转换
1.3.4 八进制 1.3.5 十六进制
1.3.1 十进制数(Decimal)
1.1 模拟信号与数字信号
1.1.1模拟信号 数等，
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---时间和数值均连续变化的信号，如正弦波、指数函 自然界中大部分物理量都是模拟量，在工程技术上，常 用传感器将模拟量转换为电流、电压或电阻等电学模拟信号，
并常用图形表示。
周期性模拟信号的基本参数为频率/周期。 典型的模拟信号包括工频信号(中欧50Hz，美60Hz)、 射频信号(AM:530kHz~1600KHz,FM:87.5MHz~108MHz)、视 频信号(VHF/UHF:>6GHz)，均有各自不同的频率范围。
二、二进制数的一般表达式为:
( N )2
i
K 2 , K [0,1]
i i i
位权
系数
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例1.3.2 试将二进制数(01010110)B转换为十进制数。 解法：将每一位二进制数乘以位权然后相加便得相应的十 进制数。 (01010110)B= 26 + 24 + 22 + 21 = （86)D
一、特点：
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1、任何一位数可以而且只可以用 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 这十 个数码表示。 2、进位规律是“逢十进一”。即 9+1=10=1×101 + 0×100 例如： 2 1 0
(234)10 2 10 3 10 4 10
(3.14)10 3 100 1101 4 102
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2、数字电路的发展：电子管—半导体分立器件—集成电路
18000只电真空管，占地180平方米 1946年 第一台电子计算机：
重30吨，耗电150千瓦 运算能力：每秒5000次加/减法运 算，性能低于目前最简单的计算机
( ENIAC,美国宾夕法尼亚大学)
60~70代80年代后90年代后-
IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。10万个晶体管/片。
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集成度:每一芯片所包含的晶体管(逻辑门)个数 分类 晶体管数量 典型器件/电路
小规模(SSI)
中规模(MSI)
几十以内
几百
逻辑门
加法器、计数器
大规模(LSI)
超大规模(VLSI) 甚大规模(ULSI)
几万
几十万 几百万
存储器、门阵列
大型存储器、PLD 微处理器、PLD
SSI: Small-Scale Integration MSI:Medium-Scale Integration LSI: Large-Scale Integration VLSI:Very-large-scale integration ULSI:Ultra-Large Scale Integration
式中，102 、101、10－1 …是根据每一个数码所在的位置而 定的，称之为“位权”,10则被称为为十进制的基数。
3、在十进制中，各位的权都是10的整次幂，而每个权的系 数只能是0～9这十个数码中的一个。
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二、一般表达式:
( D)10
i
K 10 , K [0 ~ 9]
数字信号---在时间上和数值上均离散的物理量称为数 字量，表示数字量的信号叫数字信号，又常用数字“0”和 “1”来表示。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。逻辑“0”和逻辑“1”表示彼此相 关又互相对立的两种状态。例如，“是”与“非”、“真” 与“假”、“开”与“关”、“低”与“高”等等。因而常 称为二值数字逻辑(简称数字逻辑)。
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2 数字波形 数字波形----是数字信号逻辑电平对时间的图形表示.
(a) 用逻辑电平描述的数字波形
5.0V 4.5V 4.5V
幅值=5.0V 2.5V
tw
脉冲宽度
2.5V
0.5V 0.0V
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1.1 模拟信号与数字信号
1.2 数字电路 1.3 数制
1.4 二进制码
1.5 基本逻辑运算 1.6 逻辑函数与逻辑问题的描述
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教学基本要求
1、掌握数字信号的概念、特点及表示方法； 2、了解数字电路的概念及特点； 3、掌握常用数制(二/十/十六进制)的表示及相互转换。 4、了解常用二进制码，特别是BCD码 5、掌握基本逻辑运算及逻辑问题的描述方法。
动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下
载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。
(1)设计：
在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 设计方法
VerlogHDL语言设计
状态机设计
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(2)仿真
(3)下载
下载线
(4)验证结果
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*电子工作平台EWB简介 EWB(Electronics Workbench，现称为MultiSim) 软 件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十 年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作 台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模 仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路 仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件 仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时 显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库， 提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同 其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5） EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚 拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿 真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。
三、二进制的优点：
1、易于电路实现---每一位数只有两个值，可以用管子 的导通或截止，灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来 表示。
end
1.2 数字电路
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现代数字电路使用半导体工艺制成的若干数字集成器件 构造而成，逻辑门是其基本单元。 1、数字电路的分类 从电路的形式不同—可分为集成电路和分立电路 根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，
--可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
从器件不同--可分为TTL 和 CMOS电路 从集成度不同--可分为小规模、中规模、大规模、超大规 模和甚大规模五类。
修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。
b)现代的设计方法：
现代EDA(Electronic Design Automation)技术实现硬件设 计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、 分析、仿 真 、修订主要通过计算机完成。
郑州航院
*EDA技术简介 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自
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(a)正弦波 (b)三角波 (c)调幅波(d)阻尼振荡波 (e)指数衰减波
图1.1.1
几种模拟信号波形
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1.1.2 数字信号
相比模拟电路，数字电路在信号的存储、分析、传输等 方面更具有优越性。在数字电路中，常用二进制数来量化连 续变化的的模拟信号，而二进制数是建立在二值数字逻辑基 础上的。 1 二值数字逻辑和逻辑电平
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•二值数字逻辑可以用电子器件的开关特性来实现，产生离散 信号电压或数字电压。 •离散信号电压或数字电压通常用逻辑电平来表示。例如，逻 辑电平与电压值的关系可用下表来描述： 电压(V)
二值逻辑 1 0
电平 H(高电平) L(低电平)
+5 0
数字波形与脉冲波形：前者用逻辑电平表示，而后者用两个 离散的电压值表示，本质统一，表现形式不同而已。
5)高速度 低功耗
6)加密性好 4、数字电路和模拟电路的关系 数字电子技术是在模拟电子技术的基础上发展而来； 数字电路器件仍由分立器件组成，其内部工作原理仍然是 模拟电路；任何数字电路不能脱离模拟电路而存在，两者 往往混合存在。
郑州航院
5、数字电路的设计方法—从传统走向现代 a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、
例1.1.3 某通信系统每秒种传输1 544 000位数据，求每位 数据的时间。
郑州航院
1 s 648 ns 解：每位数据时间为 6 1.544 10
时序图：表明相互时间关系的多重数字波形图，时序图中 每一波形常称为时间信号。
图1.1.9 数字时序图
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3 模拟量的数字表示 模拟量可以用数字0、1的编码来表示，这里的编码所 指的是数字0、1的字符串，这种编码就是二进制码 , 数字0、 1的字符串是由模数转换器得来。 /v 取样—量化—编码
ULSI ，1 0 亿个晶体管/片、ASIC 制作技术成熟 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。
目前-芯片内部布线细微到亚微米(0.13~0.09m)甚至纳米(45~32nm)量级 微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz） 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路
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3、数字集成电路的特点 1)电路简单,便于大规模集成,批量生产 2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 3)体积小,通用性好,成本低. 4)具可编程性,可实现硬件设计软件化
器件，设计出符合要求的逻辑电路。
设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。 (3)测试设备：数字万用表、电子示波器等。
end
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1.3 数
1.3.1 十进制 1.3.2 二进制
制
1.3.3 十～二进制之间的转换
1.3.4 八进制 1.3.5 十六进制
1.3.1 十进制数(Decimal)
1.1 模拟信号与数字信号
1.1.1模拟信号 数等，
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---时间和数值均连续变化的信号，如正弦波、指数函 自然界中大部分物理量都是模拟量，在工程技术上，常 用传感器将模拟量转换为电流、电压或电阻等电学模拟信号，
并常用图形表示。
周期性模拟信号的基本参数为频率/周期。 典型的模拟信号包括工频信号(中欧50Hz，美60Hz)、 射频信号(AM:530kHz~1600KHz,FM:87.5MHz~108MHz)、视 频信号(VHF/UHF:>6GHz)，均有各自不同的频率范围。
二、二进制数的一般表达式为:
( N )2
i
K 2 , K [0,1]
i i i
位权
系数
郑州航院
例1.3.2 试将二进制数(01010110)B转换为十进制数。 解法：将每一位二进制数乘以位权然后相加便得相应的十 进制数。 (01010110)B= 26 + 24 + 22 + 21 = （86)D
一、特点：
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1、任何一位数可以而且只可以用 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 这十 个数码表示。 2、进位规律是“逢十进一”。即 9+1=10=1×101 + 0×100 例如： 2 1 0
(234)10 2 10 3 10 4 10
(3.14)10 3 100 1101 4 102
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2、数字电路的发展：电子管—半导体分立器件—集成电路
18000只电真空管，占地180平方米 1946年 第一台电子计算机：
重30吨，耗电150千瓦 运算能力：每秒5000次加/减法运 算，性能低于目前最简单的计算机
( ENIAC,美国宾夕法尼亚大学)
60~70代80年代后90年代后-
IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。10万个晶体管/片。
郑州航院
集成度:每一芯片所包含的晶体管(逻辑门)个数 分类 晶体管数量 典型器件/电路
小规模(SSI)
中规模(MSI)
几十以内
几百
逻辑门
加法器、计数器
大规模(LSI)
超大规模(VLSI) 甚大规模(ULSI)
几万
几十万 几百万
存储器、门阵列
大型存储器、PLD 微处理器、PLD
SSI: Small-Scale Integration MSI:Medium-Scale Integration LSI: Large-Scale Integration VLSI:Very-large-scale integration ULSI:Ultra-Large Scale Integration
式中，102 、101、10－1 …是根据每一个数码所在的位置而 定的，称之为“位权”,10则被称为为十进制的基数。
3、在十进制中，各位的权都是10的整次幂，而每个权的系 数只能是0～9这十个数码中的一个。
郑州航院
二、一般表达式:
( D)10
i
K 10 , K [0 ~ 9]
数字信号---在时间上和数值上均离散的物理量称为数 字量，表示数字量的信号叫数字信号，又常用数字“0”和 “1”来表示。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。逻辑“0”和逻辑“1”表示彼此相 关又互相对立的两种状态。例如，“是”与“非”、“真” 与“假”、“开”与“关”、“低”与“高”等等。因而常 称为二值数字逻辑(简称数字逻辑)。
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2 数字波形 数字波形----是数字信号逻辑电平对时间的图形表示.
(a) 用逻辑电平描述的数字波形