數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)的課件

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 復(fù)習(xí)1第一章 數(shù)制 碼制數(shù)字量 模擬量數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換計算 (2,8,16,10) 21.3不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換一、二十轉(zhuǎn)換例：3二、十二轉(zhuǎn)換整數(shù)部分:例：4二、十二轉(zhuǎn)換小數(shù)部分:例：5三、二十六轉(zhuǎn)換例：將(01011110.10110010)2化為十六進(jìn)制四、十六二轉(zhuǎn)換例：將(8FAC6)16化為二進(jìn)制6五、八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換例：將(011110.010111)2化為八進(jìn)制例：將(52.43)8化為二進(jìn)制7六、十六進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制：通過二進(jìn)制轉(zhuǎn)化 81.4二進(jìn)制運算1.4.1 二進(jìn)制算術(shù)運算的特點算術(shù)運算：1：和十進(jìn)制算數(shù)運

2、算的規(guī)則相同 2：逢二進(jìn)一 特 點：加、減、乘、除 全部可以用移位和相 加這兩種操作實現(xiàn)。簡化了電路結(jié)構(gòu)數(shù)字電路中普遍采用二進(jìn)制算數(shù)運算 91.4二進(jìn)制數(shù)運算1.4.2 反碼、補碼和補碼運算 二進(jìn)制數(shù)的正、負(fù)號也是用0/1表示的。在定點運算中，最高位為符號位（0為正，1為負(fù)）如 +89 = （0 1011001） -89 = （1 ） 原碼10二進(jìn)制數(shù)的補碼：最高位為符號位（0為正，1為負(fù)）正數(shù)的補碼和它的原碼相同負(fù)數(shù)的補碼 = 數(shù)值位逐位求反(反碼) + 1如 +5 = （0 0101） -5 = （1 1011）通過補碼，將減一個數(shù)用加上該數(shù)的補碼來實現(xiàn)11 10 5 = 5 10 + 7

3、 12= 5 （舍棄進(jìn)位） 7+5=12 產(chǎn)生進(jìn)位的模 7是-5對模數(shù)12的補碼 121011 0111 = 0100 （11 - 7 = 4）1011 + 1001 = 10100 =0100（舍棄進(jìn)位） （11 + 916 = 4）0111 + 1001 =240111是- 1001對模24 （16） 的補碼13兩個補碼表示的二進(jìn)制數(shù)相加時的符號位討論例：用二進(jìn)制補碼運算求出1310 、1310 、1310 、1310結(jié)論：將兩個加數(shù)的符號位和來自最高位數(shù)字位的進(jìn)位相加，結(jié)果就是和的符號 解：141.5幾種常用的編碼一、十進(jìn)制代碼 幾種常用的十進(jìn)制代碼十進(jìn)制數(shù)8421碼余3碼2421碼52

4、11碼余3循環(huán)碼00000001100000000001010001010000010001011020010010100100100011130011011000110101010140100011101000111010050101100010111000110060110100111001001110170111101011011100111181000101111101101111091001110011111111101015第二章 基本運算 ： 與 或 非 常見：與非 或非 與或非 異或 同或 p22基本公式與常用公式 p24 P26 例題 p62 2.15基本定理 代入 反演 對

5、偶 表示方法及其轉(zhuǎn)換 p30卡諾圖 最小項162.3.1 基本公式根據(jù)與、或、非的定義，得表2.3.1的布爾恒等式序號公 式序號公 式10 1 = 0; 0= 110 A = 0111 + A= 121 A = A120 + A = A3A A = A13A + A = A4A A= 014A + A = 15A B = B A15A +B = B + A6A (B C) = (A B) C16A + (B +C) = (A + B) + C7A (B +C) = A B + A C17A + B C = (A +B)(A +C)8(A B) = A + B18(A+ B) = AB9(A )

6、 = A172.3.2 若干常用公式序 號公 式21A + A B = A22A +A B = A + B23A B + A B = A24A ( A + B) = A25A B + A C + B C = A B + A CA B A C + B CD = A B + A C26A (AB) = A B ; A (AB) = A 182.4 邏輯代數(shù)的基本定理2.4.1 代入定理 -在任何一個包含A的邏輯等式中，若以另外一個邏輯式代入式中A的位置，則等式依然成立。192.4.1 代入定理應(yīng)用舉例： 式（17） A+BC = (A+B)(A+C) A+B(CD) = (A+B)(A+CD)=

7、(A+B)(A+C)(A+D)202.4.1 代入定理應(yīng)用舉例： 式 （8）212.4 邏輯代數(shù)的基本定理2.4.2 反演定理 -對任一邏輯式 變換順序 先括號，然后乘，最后加不屬于單個變量的上的反號保留不變222.4.2 反演定理應(yīng)用舉例：232.5.2 邏輯函數(shù)的表示方法真值表邏輯式邏輯圖波形圖卡諾圖計算機軟件中的描述方式各種表示方法之間可以相互轉(zhuǎn)換24各種表現(xiàn)形式的相互轉(zhuǎn)換：真值表 邏輯式例：奇偶判別函數(shù)的真值表A=0,B=1,C=1使 ABC=1A=1,B=0,C=1使 ABC=1A=1,B=1,C=0使 ABC =1這三種取值的任何一種都使Y=1,所以 Y= ? ABCY000000

8、1001000111100010111101111025真值表 邏輯式：找出真值表中使 Y=1 的輸入變量取值組合。每組輸入變量取值對應(yīng)一個乘積項，其中取值為1的寫原變量，取值為0的寫反變量。將這些變量相加即得 Y。把輸入變量取值的所有組合逐個代入邏輯式中求出Y，列表26邏輯式 邏輯圖1. 用圖形符號代替邏輯式中的邏輯運算符。27邏輯式 邏輯圖1. 用圖形符號代替邏輯式中的邏輯運算符。2. 從輸入到輸出逐級寫出每個圖形符號對應(yīng)的邏輯運算式。 28最小項 m：m是乘積項包含n個因子n個變量均以原變量和反變量的形式在m中出現(xiàn)一次對于n變量函數(shù)有2n個最小項2.5.3 邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式 最小項

9、之和 最大項之積29最小項舉例：兩變量A, B的最小項三變量A,B,C的最小項30最小項的編號：最小項取值對應(yīng)編號A B C十進(jìn)制數(shù)0 0 00m00 0 11m10 1 02m20 1 13m31 0 04m41 0 15m51 1 06m61 1 17m731最小項的性質(zhì)在輸入變量任一取值下，有且僅有一個最小項的值為1。全體最小項之和為1 。任何兩個最小項之積為0 。兩個相鄰的最小項之和可以合并，消去一對因子，只留下公共因子。 -相鄰：僅一個變量不同的最小項 如 32邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：利用公式可將任何一個函數(shù)化為33邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：利用公式可將任何一個函數(shù)化為34

10、邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：利用公式可將任何一個函數(shù)化為35邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：36邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：37邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：38邏輯函數(shù)最小項之和的形式：例：392.6 邏輯函數(shù)的化簡法邏輯函數(shù)的最簡形式 最簡與或 -包含的乘積項已經(jīng)最少，每個乘積項的因子也最少，稱為最簡的與-或邏輯式。402.6.1公式化簡法反復(fù)應(yīng)用基本公式和常用公式，消去多余的乘積項和多余的因子。 例： 412.6.1公式化簡法反復(fù)應(yīng)用基本公式和常用公式，消去多余的乘積項和多余的因子。 例： 422.6.1公式化簡法反復(fù)應(yīng)用基本公式和常用公式，消去多余的乘積項和多余的因子。 例： 432

11、.6.1公式化簡法反復(fù)應(yīng)用基本公式和常用公式，消去多余的乘積項和多余的因子。 例： 442.6.1公式化簡法反復(fù)應(yīng)用基本公式和常用公式，消去多余的乘積項和多余的因子。 例： 452.6.2 卡諾圖化簡法 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法實質(zhì)：將邏輯函數(shù)的最小項之和的以圖形的方式表示出來以2n個小方塊分別代表 n 變量的所有最小項，并將它們排列成矩陣，而且使幾何位置相鄰的兩個最小項在邏輯上也是相鄰的（只有一個變量不同），就得到表示n變量全部最小項的卡諾圖。 46表示最小項的卡諾圖二變量卡諾圖 三變量的卡諾圖4變量的卡諾圖47表示最小項的卡諾圖二變量卡諾圖 三變量的卡諾圖4變量的卡諾圖48表示最小項的卡諾圖

12、二變量卡諾圖 三變量的卡諾圖4變量的卡諾圖49五變量的卡諾圖50用卡諾圖表示邏輯函數(shù)將函數(shù)表示為最小項之和的形式 。在卡諾圖上與這些最小項對應(yīng)的位置上添入1，其余地方添0。51用卡諾圖表示邏輯函數(shù)例：52用卡諾圖表示邏輯函數(shù)53 用卡諾圖化簡函數(shù)依據(jù)：具有相鄰性的最小項可合并，消去不同因子。 在卡諾圖中，最小項的相鄰性可以從圖形中直觀地反映出來。54合并最小項的原則：兩個相鄰最小項可合并為一項，消去一對因子四個排成矩形的相鄰最小項可合并為一項，消去兩對因子八個相鄰最小項可合并為一項，消去三對因子55兩個相鄰最小項可合并為一項，消去一對因子56化簡步驟： -用卡諾圖表示邏輯函數(shù) -找出可合并的最

13、小項 -化簡后的乘積項相加（項數(shù)最少，每項因子最少） 用卡諾圖化簡函數(shù)57卡諾圖化簡的原則化簡后的乘積項應(yīng)包含函數(shù)式的所有最小項，即覆蓋圖中所有的1。乘積項的數(shù)目最少，即圈成的矩形最少。每個乘積項因子最少，即圈成的矩形最大。58例： 00 01 1 1 1 001ABC59例： 00 01 1 1 1 00011111101ABC60例： 00 01 1 1 1 00011111101ABC61例：化 簡 結(jié) 果 不 唯 一62例：0001111000011110ABCD63例：00011110001001011001111111101111ABCD64約束項任意項邏輯函數(shù)中的無關(guān)項：約束項和

14、任意項可以寫入函數(shù)式，也可不包含在函數(shù)式中，因此統(tǒng)稱為無關(guān)項。在邏輯函數(shù)中，對輸入變量取值的限制，在這些取值下為1的最小項稱為約束項在輸入變量某些取值下，函數(shù)值為1或為0不影響邏輯電路的功能，在這些取值下為1的最小項稱為任意項2.7具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡2.7.1 約束項、任意項和邏輯函數(shù)式中的無關(guān)項652.7.2 無關(guān)項在化簡邏輯函數(shù)中的應(yīng)用合理地利用無關(guān)項，可得更簡單的化簡結(jié)果。加入（或去掉）無關(guān)項，應(yīng)使化簡后的項數(shù)最少，每項因子最少 從卡諾圖上直觀地看，加入無關(guān)項的目的是為矩形圈最大，矩形組合數(shù)最少。660001111000101111101ABCD67000111100001x0

15、010 x1011x0 xx101x0 xABCD68000111100001x0010 x1011x0 xx101x0 xABCD69例：00011110000001011x0111xxxx1010 xxABCD70第三章門電路：指實現(xiàn)基本邏輯運算和復(fù)合邏輯運算的單元電路。是數(shù)字電路的基本單元電路。常用的門電路有：與門、與非門、或門 門電路中以高/低電平表示邏輯狀態(tài)的1/071二極管門電路CMOS門電路開關(guān)特性TTL門電路72獲得高、低電平的基本原理（a）單開關(guān)電路 （b）互補開關(guān)電路73正邏輯：高電平表示1，低電平表示0負(fù)邏輯：高電平表示0，低電平表示1高/低電平都允許有一定的變化范圍,不

16、是一個固定值本書采用正邏輯74分類邏輯功能：與門、或門、非門、與非門，或非門、與或非門、異或門。按制造工藝：雙極型：采用雙極型半導(dǎo)體器件作為元件,速度快、負(fù)載能力強，但功耗較大、集成度較低。TTL單極型：采用金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOS)作為元件。結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。CMOS混合型。75按集成度高低：小規(guī)模集成電路（SSI）：僅包含VGS (th), D-S間形成導(dǎo)電溝道（N型層）開啟電壓86二、輸入特性和輸出特性輸入特性：直流電流為0，看進(jìn)去有一個輸入電容CI，對動態(tài)有影響。輸出特性：iD = f (VDS) 對應(yīng)不同的VGS下得一族曲線 。87漏極特性曲

17、線（分三個區(qū)域）截止區(qū) 恒流區(qū) 可變電阻區(qū)88漏極特性曲線（分三個區(qū)域）截止區(qū)：VGS 10989漏極特性曲線（分三個區(qū)域）恒流區(qū)： iD 基本上由VGS決定，與VDS 關(guān)系不大90漏極特性曲線（分三個區(qū)域）可變電阻區(qū)：當(dāng)VDS 較低（近似為0）， VGS 一定時， 這個電阻受VGS 控制、可變。91三、MOS管的基本開關(guān)電路92四、等效電路OFF ，截止?fàn)顟B(tài) ON，導(dǎo)通狀態(tài)CI：柵極的輸入電容，指柵、源之間存在很小的寄生電容，其數(shù)值約為幾皮法。在動態(tài)工作情況下（即vI在高低電平間跳變時） ，iD、vDS的變化將滯后于輸入電壓。93五、MOS管的四種類型增強型耗盡型大量正離子導(dǎo)電溝道94CMO

18、S反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理一、電路結(jié)構(gòu)CMOS電路最突出的優(yōu)點：靜態(tài)功耗極小。原因：靜態(tài)下，T1、T2總有一個截止，而截止內(nèi)阻極高，故流過T1、T2的靜態(tài)電流極小。95二、電壓傳輸特性96二 電流傳輸特性9798三、雙極型三極管的基本開關(guān)電路只要參數(shù)合理：VI=VIL時，T截止，VO=VOHVI=VIH時，T導(dǎo)通，VO=VOL99工作狀態(tài)分析：100圖解分析法：101四、三極管的開關(guān)等效電路截止?fàn)顟B(tài)飽和導(dǎo)通狀態(tài)102基本電路模塊103TTL集成門電路中的幾種基本電路模塊a與結(jié)構(gòu) b 或非結(jié)構(gòu)104TTL集成門電路中的幾種基本電路模塊c倒相結(jié)構(gòu) d電平偏移結(jié)構(gòu)105TTL集成門電路中的幾種基本

19、電路模塊e推拉式輸出結(jié)構(gòu) f OC輸出結(jié)構(gòu)106CMOS集成門電路中的幾種基本電路模塊a 反相結(jié)構(gòu) b 與非結(jié)構(gòu)107CMOS集成門電路中的幾種基本電路模塊 c或非結(jié)構(gòu) d 傳輸門結(jié)構(gòu)108CMOS集成門電路中的幾種基本電路模塊 e OD輸出結(jié)構(gòu)109P 151 3.7110第四章111編碼器74HC148 p171 4.3.1譯碼器 74HC138 p177 4.3.2 p186 4.3.3數(shù)據(jù)選擇器74HC153 74HC151 P189 4.3.4 P190 4.3.6 過程 簡圖112加法器 p 197 4.3.7數(shù)值比較器 p199 4.3.8課后作業(yè)題113例4.3.1：試用兩片7

20、4LS148（74HC148）組成16線4線優(yōu)先編碼器。優(yōu)先權(quán)最高 均無信號時，才允許對 輸入信號編碼。11400101111111001111101(1)片處于編碼狀態(tài),(2)片被封鎖。1151111111110(2)片處于編碼狀態(tài)111010010101110101116例4.3.2：試用兩片3線8線譯碼器74HC138組成4線16線譯碼器。117(1)片工作，(2)片禁止。若輸入D3D2D1D0=0100時，譯碼器_輸出_。000（1）118(2)片工作，(1)片禁止。若輸入D3D2D1D0=1101時，譯碼器_輸出_。111（2）119例4.3.3：試用3線8線譯碼器74HC138設(shè)計

21、一個多輸出的組合邏輯電路。輸出邏輯函數(shù)式為120解：化為最小項之和的形式：121當(dāng)S1=1, S2=S3=0時,令A(yù)2=A, A1=B, A0=C ,則122畫電路圖123例4.3.4用雙4選1數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成8選1數(shù)據(jù)選擇器.A2=0時，上邊一半數(shù)據(jù)選擇器工作，數(shù)據(jù)D0D3選擇一路輸出；A2=1時，下邊一半數(shù)據(jù)選擇器工作，數(shù)據(jù)D4D7選擇一路輸出。124解：例4.3.6對照74HC151輸出表達(dá)式，求Di寫出最小項表達(dá)式 選用8選1數(shù)據(jù)選擇器74HC151，當(dāng)S=0時， 令A(yù)2=A、A1=B 、A0=C,代入上式得：125比較L和Y，得：畫連線圖126另解:寫出最小項表達(dá)式選用雙4選1數(shù)據(jù)選擇

22、器74HC153其中的一半，當(dāng)S1=0時，令A(yù)1=A、A0=B,代入上式得：對照74HC153輸出表達(dá)式，求Di可得：D10C D11C D12=C D13=C 127畫連線圖128例4.3.7解：BCD碼+0011=余3碼設(shè)輸入8421碼用變量DCBA表示，輸出余三碼用變量Y3Y2Y1Y0表示。則有Y3Y2Y1Y0 DCBA+0011129解：設(shè)輸入余三碼用變量DCBA表示，輸出8421碼用變量Y3Y2Y1Y0表示。則有Y3Y2Y1Y0 DCBA+0011補DCBA+1101用一片74LS283將余三碼轉(zhuǎn)換成8421BCD碼。余3碼0011=BCD碼130例4.3.8 試用兩片74LS85組

23、成一個8位數(shù)值比較器。131132第五章1 觸發(fā)器 的分類 2 SR JK D T觸發(fā)器的狀態(tài)圖和特性方程5.6小節(jié)例題 5.2.1；5.3.1；5.3.2；5.4.1；5.4.2；5.4.3作業(yè)133一、SR觸發(fā)器1. 定義，凡在時鐘信號作用下，具有如下功能的觸發(fā)器稱為SR觸發(fā)器0000001110011011010001101101*1111*134135二、JK觸發(fā)器1.定義00000011100110110100011011011110136三、T觸發(fā)器1. 定義：凡在時鐘信號作用下，具有如下功能的觸發(fā)器000010101110下降沿137四、D觸發(fā)器1. 定義：凡在時鐘信號作用下，具

24、有如下功能的觸發(fā)器000010101111。上升沿138邏輯功能：是 與輸入及 在CLK作用后穩(wěn)態(tài)之間的關(guān)系 （RS, JK, D, T） 電路結(jié)構(gòu)形式：具有不同的動作特點（轉(zhuǎn)換狀態(tài)的動態(tài)過程）（同步，主從，邊沿）139例5.2.100111001110101101001110101100011140例：5.3.1141例：5.3.2特性方程： Q*=D142例5.4.1下降沿143例5.4.2下降沿144例5.4.301第二個CLK1期間，Q=1,J=0,K=1,主觸發(fā)器被置0；雖然CLK下降沿到達(dá)時又回到K=0,但從觸發(fā)器輸出Q*=0.011第三個CLK=1期間，Q=0，J=K=1,主觸發(fā)

25、器被置1，雖然CLK下降沿到達(dá)時又回到J=0,從觸發(fā)器保持輸出Q*=1。145一、SR觸發(fā)器下降沿觸發(fā)二、JK觸發(fā)器下降沿觸發(fā)三、T觸發(fā)器下降沿觸發(fā)146四、D觸發(fā)器上升沿觸發(fā)147第六章1時序邏輯電路分析方法2 寄存器和移位寄存器3 計數(shù)器 (重點)4 狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖 n進(jìn)制的接法和分析1486.1 概述 一、組合電路與時序電路的區(qū)別1. 組合電路：電路的輸出只與電路的輸入有關(guān)，與電路的前一時刻的狀態(tài)無關(guān)。2. 時序電路：電路在某一給定時刻的輸出取決于該時刻電路的輸入還取決于前一時刻電路的狀態(tài)由觸發(fā)器保存時序電路：組合電路+觸發(fā)器電路的狀態(tài)與時間順序有關(guān)149電路圖時鐘方程、驅(qū)動方程(和輸出方程

26、)狀態(tài)方程 和輸出方程狀態(tài)圖、狀態(tài)表時序圖15時序電路的分析步驟：46.2 時序邏輯電路的分析方法2將驅(qū)動方程代入特性方程判斷電路邏輯功能,檢查自啟動3計算150幾個概念有效狀態(tài)：在時序電路中，凡是被利用了的狀態(tài)。有效循環(huán)：有效狀態(tài)構(gòu)成的循環(huán)。無效狀態(tài)：在時序電路中，凡是沒有被利用的狀態(tài)。無效循環(huán)：無效狀態(tài)若形成循環(huán)，則稱為無效循環(huán)。自啟動：在CLK作用下，無效狀態(tài)能自動地進(jìn)入到有效循環(huán)中，則稱電路能自啟動，否則稱不能自啟動。151例6.2.1解:寫方程組驅(qū)動方程152同步時序電路，時鐘方程省去。輸出方程求狀態(tài)方程將驅(qū)動方程代入JK觸發(fā)器的特性方程 中得電路的狀態(tài)方程:153計算、列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

27、154畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000001010011100101110111/0/0/0/0/0/0/1/1Q3Q2Q1/Y155作時序圖 說明電路功能這是一個同步七進(jìn)制加法計數(shù)器，能自啟動。000001001011001011011000156例6.2.3解:寫方程式驅(qū)動方程157代入D觸發(fā)器的特性方程，得到電路的狀態(tài)方程輸出方程求狀態(tài)方程158輸入 現(xiàn) 態(tài) 次 態(tài)輸出AY0 001 010 110 00001 01 1110 11 11 0011 11 000 0111 000 100 010 0計算、列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表00011011001/010/011/000/1111/100/001/010/01

28、59輸入 現(xiàn) 態(tài) 次 態(tài)輸出AY0 001 010 110 00001 01 1111 10 11 0011 11 000 0111 000 110 000 0畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換方向00011011轉(zhuǎn)換條件0/0A/YQ2Q10/10/00/01/01/01/11/0160作時序圖 說明電路功能A=0時是二位二進(jìn)制加法計數(shù)器；A=1時是二位二進(jìn)制減法計數(shù)器。011110011001161寄存器單向雙向P275-276 74LS194A 及擴展162計數(shù)器同步 74LS161 與74LS163 （表6.3.4） p28274LS191 p28674LS160 p291異步163M進(jìn)制的構(gòu)成 p298 重點MN置零法，置數(shù)法 p299以160為例子 ：置零 LD=1 置數(shù)Rd=1例題6.3.2 6.3.3 6.3.41644位同步二進(jìn)制計數(shù)器74161功能表74161具有異步清零和同步置數(shù)功能.165例6.3.2解：置零法 74LS160具有異步清零功能Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110當(dāng)M1/3VCC） vC2=1若通電后Q=0TD導(dǎo)通vC0Q=0 保持若通電后Q=1TD截止C充電至vC=2/3VCCQ=0TD導(dǎo)通Q=0 保持穩(wěn)態(tài)：vI=1，vO=0， Q=0，TD導(dǎo)通1. 穩(wěn)態(tài)C放電vC=2/3VCC1992. 暫態(tài)觸發(fā)