北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 數(shù)字邏輯第一章

數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)2014-2015學(xué)年第1學(xué)期

主講:

高荔●專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課●為組成原理的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備課程安排課程安排●考試方法：卷面筆答+作業(yè)+期中+實(shí)驗(yàn)●

評(píng)分方法：卷面

60%考試

（作業(yè)、期中）

20%

+實(shí)驗(yàn)20%●上課時(shí)間：周三1-2節(jié)周五1-2節(jié)(單周)●

地點(diǎn)：教三--537教室教學(xué)●

答疑時(shí)間：待定●

地點(diǎn)：教三--1017gaoliksk@學(xué)時(shí)安排課時(shí)安排●

課程講授(1)第一章開(kāi)關(guān)理論基礎(chǔ)

(2)第二章組合邏輯

第三章時(shí)序邏輯第四章存儲(chǔ)邏輯器件第五章可編程邏輯第六章數(shù)字系統(tǒng)●

學(xué)時(shí)數(shù)7學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)12學(xué)時(shí)

6學(xué)時(shí)

7學(xué)時(shí)

6學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)(1)基本邏輯門(mén)實(shí)驗(yàn)(2)三態(tài)門(mén)實(shí)驗(yàn)(3)數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器……●

課程實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)●

學(xué)時(shí)數(shù)《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》

(電子工業(yè)出版社)

王永軍李景華編著

《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》(人民郵電出版社)

李仁發(fā)主編

《數(shù)字電子技術(shù)》(電子工業(yè)出版社)

[美]ThomasL.Floyd編

《數(shù)字邏輯實(shí)用教程》

(清華大學(xué)出版社)

王玉龍主編

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)教程》(清華大學(xué)出版社)

謝聲斌主編

參考書(shū)籍參考書(shū)籍參考書(shū)籍參考書(shū)籍參考書(shū)籍http://www.datasheet///所用軟件所用軟件WorkbenchMultisimLatticeispDesignEXPERTQuartusII9.0演示設(shè)備P301、2、3、作業(yè)第1章第

1章第一節(jié)二進(jìn)制系統(tǒng)第二節(jié)數(shù)制與碼制第三節(jié)邏輯函數(shù)及描述方式第四節(jié)布爾代數(shù)第五節(jié)卡諾圖第六節(jié)數(shù)字集成電路開(kāi)關(guān)理論基礎(chǔ)二進(jìn)制系統(tǒng)第一節(jié)二進(jìn)制系統(tǒng)●

一、連續(xù)量和離散量連續(xù)量數(shù)字量的取值只有0、1離散量的取值可以很多1,3,5,42,…模擬量是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量數(shù)字量是不隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量離散量的一種u0tu0t0t數(shù)字量模擬量應(yīng)用模擬電子系統(tǒng)數(shù)字及模擬電子系統(tǒng)原始聲音波形麥克風(fēng)音頻信號(hào)線性放大器重現(xiàn)聲音波形放大的音頻信號(hào)原始聲音波形揚(yáng)聲器音頻信號(hào)線性放大器重現(xiàn)聲音波形放大的音頻信號(hào)CD盤(pán)音樂(lè)聲音信號(hào)的模擬再現(xiàn)線性放大器聲音波形放大的音頻信號(hào)D/A101011101數(shù)字信號(hào)揚(yáng)聲器●

二、開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量數(shù)字量的兩個(gè)數(shù)字狀態(tài)1和0信號(hào)的有與無(wú)電平的高與低開(kāi)關(guān)的通與斷事情的真與假實(shí)際生活中相互對(duì)立的兩種狀態(tài)，例如：都可以用1和0來(lái)表示。開(kāi)關(guān)量用來(lái)表示1和0的電平邏輯電平VVH(max)VH(min)VL(min)VL(max)00.852邏輯0區(qū)邏輯1區(qū)禁止區(qū)TTL電路VVH(max)VH(min)VL(min)VL(max)00.83.32禁止區(qū)邏輯0區(qū)邏輯1區(qū)CMOS電路Transistor-TransistorLogic晶體管晶體管邏輯電路Complementarymetal-oxide-semiconductor互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體●

三、數(shù)字波形數(shù)字波形將數(shù)字量的兩個(gè)狀態(tài)1和0用波形表示數(shù)字波形10110000101111正脈沖負(fù)脈沖上升沿下降沿上升沿下降沿理想脈沖波形非理想脈沖波形脈沖幅度脈沖寬度tW上升沿tftr下降沿非線性部分90%10%從低電平到高電平需要過(guò)程ARbRcVccF數(shù)字波形周期T=T1=T2=T3=T4=T5周期性波形非周期性波形T1T2T3T4T5三個(gè)重要參數(shù)脈沖周期T脈沖頻率f頻寬比DTtW（占空比）P4例1特點(diǎn)：波形不在固定的時(shí)間間隔內(nèi)重復(fù)。特點(diǎn)：波形在固定的時(shí)間間隔內(nèi)重復(fù)。數(shù)制與碼制第二節(jié)數(shù)制與碼制●

一、數(shù)制數(shù)制人們對(duì)數(shù)量計(jì)數(shù)的一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律計(jì)數(shù)制中所用到的數(shù)碼個(gè)數(shù)R一個(gè)數(shù)的大小與什么有關(guān)？進(jìn)位計(jì)數(shù)的兩個(gè)基本因素基數(shù)位權(quán)數(shù)碼所處的位置逢R進(jìn)一●

1、十進(jìn)制（Decimalnotation）逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十有十個(gè)數(shù)碼0，1，2，…96342是多少？(6342)8=(3298)103298101是多少？5(101)2=(5)10表達(dá)式：特點(diǎn)：K是任意進(jìn)制數(shù)碼所允許數(shù)中的一個(gè)。進(jìn)制表示●

2、二進(jìn)制(Binarynotation)●

3、八進(jìn)制(Octalnotation)逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二有兩個(gè)數(shù)碼0，1表達(dá)式：特點(diǎn)：逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八有八個(gè)數(shù)碼0，1，…7表達(dá)式：特點(diǎn)：進(jìn)制表示●

4、十六進(jìn)制(Hexadecimalnotation)逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六有十六個(gè)數(shù)碼0，1，…9，A,B,C,D,E,F表達(dá)式：特點(diǎn)：●

二、進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換小結(jié)公式展開(kāi)計(jì)算整數(shù)：除小數(shù)：乘28162816取余法取整法三位并一位四位并一位一位拆三位一位拆四位二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制轉(zhuǎn)換類(lèi)型轉(zhuǎn)換方法例題CDAF例11466571100110110101111將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)例2例3在不同進(jìn)制的四個(gè)數(shù)中最小的一個(gè)數(shù)是_____。a)(11011001)2b)(75)10c)(37)8d)(A7)16a)217b)75c)31d)167c)(77.25)10=(1)(_____)2=(2)(_____)8=(3)(_____)16(1)(a)10101011.1(b)1001101.01

(c)

11010101.01(d)

10001110.11(2)(a)120.4(b)107.5

(c)115.2

(d)

141.2(3)(a)4D.4(b)

5B.4(c)

39.8(d)5A.C

(a)(c)(b)八進(jìn)制十六進(jìn)制例題與11010101.1101B相等的數(shù)有（）。A、325.64OB、B5.DHC、213.8125DD、223.14E、355.61OA、C3AF.EH=（）B。3AF.EH=1110101111.1110

B。OctalnotationDecimalnotationBinarynotationHexadecimalnotation例4例5盤(pán)點(diǎn)全球最潮最酷的30款手表例題設(shè)計(jì)一個(gè)鐘表，用二進(jìn)制表示時(shí)鐘的時(shí)，二進(jìn)制表示時(shí)鐘的分，請(qǐng)問(wèn)各需要幾位二進(jìn)制數(shù)。例6碼制●

二、碼制可以表示不同大小的數(shù)值信息。以特定二進(jìn)制代碼表示十進(jìn)制數(shù)值、字母、符號(hào)的過(guò)程。為了表示文字符號(hào)(包括控制符)等被處理的信息，需用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼與每一項(xiàng)信息建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這些數(shù)碼稱(chēng)為代碼。數(shù)字系統(tǒng)包括兩類(lèi)信息數(shù)碼代碼若對(duì)N項(xiàng)信息進(jìn)行編碼，要求二進(jìn)制代碼的位數(shù)n應(yīng)滿足二進(jìn)制編碼●

1、二進(jìn)制碼*

有權(quán)碼*無(wú)權(quán)碼P8表1-1任何相鄰的碼字中，僅有一位代碼不同，其他相同。循環(huán)碼自然碼●

2、二-十進(jìn)制碼BCD碼（BinaryCodedDecimal）用4位二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示1位十進(jìn)制數(shù)的0~9這10個(gè)狀態(tài)，這種關(guān)系稱(chēng)為二—十進(jìn)制編碼。實(shí)質(zhì)班級(jí)

20132113012013211201學(xué)號(hào)：2013211166常用BCD碼十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼2421BCD碼5121BCD碼余3碼格雷碼000000000000000110000100010001000101000001200100010001001010011300110011011001100010401000100011101110110501011011100010001110601101100100110011010701111101101010101000810001110101110111100910011111111111001101常用BCD碼BCD碼*8421碼*2421碼*5211碼*余3碼*格雷碼P8表1-2有權(quán)碼無(wú)權(quán)碼“9”1001=8+1“9”1111=2+4+2+1“9”1111=5+2+1+1“9”1100=8421碼+0011“9”1101循環(huán)碼字符編碼用7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼ASCII碼例1用8421BCD碼和余3碼分別表示十進(jìn)制數(shù)276.8。(276.8)10=(001001110110.1000)8421BCD(276.8)10=(010110101001.1011)余3ASCII碼表“T”“54”128種狀態(tài)來(lái)表示128個(gè)字符，其中包括96個(gè)圖形字符(大小寫(xiě)英文字母各26個(gè)，數(shù)字符l0個(gè)，專(zhuān)用符號(hào)34個(gè))和控制字符32個(gè)。ASCII1、交作業(yè)2、本周作業(yè)第一章P304、5、6、7P318、9、10[除(4)]

作業(yè)提問(wèn)1、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十二進(jìn)制的方法是什么？問(wèn)題3、BCD碼的實(shí)質(zhì)是什么？有幾種編碼方式？用5121碼表示“6”4、西文字符在機(jī)器內(nèi)部存儲(chǔ)并處理時(shí)采用的編碼是什么嗎？輸出顯示是什么編碼？5、漢字從輸入到輸出用到幾部分編碼？2、自己隨便說(shuō)出一個(gè)大于50的十進(jìn)制數(shù)，再將其表示為十六進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制。代碼存儲(chǔ)并處理漢字（漢字內(nèi)碼）輸入漢字（漢字輸入碼）輸出漢字（漢字字型碼）7FH08H08H08H08H●●●●●●●●●●●●●●●西文字符在計(jì)算機(jī)中的處理過(guò)程存儲(chǔ)并處理字符（ASCII碼）輸入字符（鍵盤(pán)直接敲入）輸出字符（點(diǎn)陣編碼）T54H08H08H08H08H7×9點(diǎn)陣漢字字符在計(jì)算機(jī)中的處理過(guò)程011111110000100000001000000010000000100000001000000010000000100000001000占用9個(gè)字節(jié)漢字編碼存儲(chǔ)并處理漢字（漢字內(nèi)碼）輸入漢字（漢字外碼）輸出漢字（漢字字型碼）全拼智能ABC五筆……區(qū)位GB2312-80“麻”區(qū)位碼：3473區(qū)位34→“4”73→“s”11b7b6……b0b7b6……b0…………高字節(jié)低字節(jié)(34)10(73)10漢字內(nèi)碼：C2EA16×16點(diǎn)陣字節(jié)0：03H字節(jié)1：00H字節(jié)2：03H字節(jié)3：00H字節(jié)4：03H字節(jié)5：00H字節(jié)6：03H字節(jié)7：04H字節(jié)8：FFH字節(jié)9：FEHHZ（香港新加坡）BIG5（臺(tái)灣）GB（大陸）顯示“大”字點(diǎn)陣.bmp存放16×16點(diǎn)陣，用32字節(jié)存放24×24點(diǎn)陣，用72字節(jié)存放64×64點(diǎn)陣，用512字節(jié)……=(00100010)2=(01001001)2區(qū)碼位碼分別加上A0H微軟搜狗區(qū)位碼查詢助手演示_區(qū)位碼表邏輯函數(shù)第三節(jié)邏輯函數(shù)

輸入的邏輯變量A、B、…的取值確定之后，邏輯結(jié)果Y的取值也就唯一地被確定了，其函數(shù)關(guān)系為在數(shù)字電路中，所謂邏輯是指一定因果關(guān)系的規(guī)律性。注意：它與數(shù)字1和數(shù)字0的含意完全不同。信號(hào)的有與無(wú)電平的高與低開(kāi)關(guān)的通與斷事情的真與假●

一、基本概念相互對(duì)立的邏輯狀態(tài)，例如：兩種可能取值，分別稱(chēng)為邏輯1和邏輯0，即所謂的二值邏輯。與邏輯運(yùn)算●

二、基本邏輯運(yùn)算●

1、與運(yùn)算決定一件事情的所有條件都具備之后，該事件才會(huì)發(fā)生。與邏輯設(shè)：開(kāi)關(guān)閉合=1，開(kāi)關(guān)打開(kāi)=0；燈亮=1，燈不亮=0輸入輸出ABF000110110001與運(yùn)算真值表與運(yùn)算表達(dá)式邏輯乘ABAB與門(mén)符號(hào)BAFF<=AandBVHDL語(yǔ)言P11仿真邏輯函數(shù)的表達(dá)方式與邏輯運(yùn)算波形BAFCDAFBC多輸入與門(mén)與門(mén)的波形ABFBAF與邏輯運(yùn)算應(yīng)用與門(mén)的應(yīng)用選通A計(jì)數(shù)器解碼及頻率顯示1s1s清零信號(hào)頻率計(jì)或邏輯運(yùn)算●

2、或運(yùn)算

當(dāng)決定一件事情的各條件中，只要具備一個(gè)條件，該事件就會(huì)發(fā)生?；蜻壿嬢斎胼敵鯝BF000110110111或運(yùn)算真值表或運(yùn)算表達(dá)式邏輯加或門(mén)符號(hào)BAFF<=AorBVHDL語(yǔ)言ABAB或邏輯運(yùn)算多輸入或門(mén)或門(mén)的波形ABFBAFBAFCDAFBC非邏輯運(yùn)算●

3、非運(yùn)算就是否定。求反。非邏輯輸入輸出AF0110非運(yùn)算真值表非運(yùn)算表達(dá)式ARAR非門(mén)符號(hào)AFF<=notAVHDL語(yǔ)言AF非門(mén)的波形AFAF非門(mén)方向畫(huà)反應(yīng)用中的問(wèn)題異或邏輯運(yùn)算●

4、異或運(yùn)算

只有當(dāng)輸入兩變量相異時(shí)輸出=1，否則輸出=0。異或邏輯輸入輸出ABF000110110110異或運(yùn)算真值表異或運(yùn)算表達(dá)式異或門(mén)符號(hào)BAF實(shí)質(zhì)按位加無(wú)進(jìn)位F<=AxorBVHDL語(yǔ)言同或運(yùn)算表達(dá)式=A⊙B異或邏輯波形異或門(mén)的波形BAABXORXNOR異或運(yùn)算應(yīng)用14H、02H、6AH、44H發(fā)送方接收方00010100000000100001011016H7CH38H0H全部數(shù)據(jù)的異或值=38H

發(fā)送方將要發(fā)數(shù)據(jù)及全部數(shù)據(jù)的異或值送出，接收方將全部數(shù)據(jù)進(jìn)行異或后結(jié)果為0，則接收成功。異或運(yùn)算的應(yīng)用單片機(jī)計(jì)算機(jī)通訊通訊協(xié)議格式為：TLV+校驗(yàn)值。其中T為命令字，L為數(shù)據(jù)V的長(zhǎng)度，校驗(yàn)值是TLV所有數(shù)據(jù)的異或。TLV與或非邏輯運(yùn)算●

5、與或非運(yùn)算

將與、或、非三種邏輯綜合起來(lái)。與或非運(yùn)算真值表與或非運(yùn)算表達(dá)式與或非門(mén)符號(hào)BAFDCF<=not(AandBorCandD)VHDL語(yǔ)言輸入輸出ABCDF10001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111101110111000000000識(shí)別邏輯符號(hào)BAP1CBCAP2P3P4FP5P6識(shí)別電路中的邏輯符號(hào)邏輯門(mén)符號(hào)BAFBAFAFBAF與門(mén)或門(mén)非門(mén)異或門(mén)BAF&BAF≥1BAF=1與非門(mén)邏輯門(mén)對(duì)照BAFBAF&AF1ANSI/IEEE(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織/電氣和電子工程師協(xié)會(huì))GB/T4728（國(guó)標(biāo)）符號(hào)舉例BAFDC與或非運(yùn)算？例題如圖，此電路為研究生論文評(píng)審表決電路。有3人參加評(píng)審，在每人面前設(shè)置一個(gè)按鈕，其中主審握著按鈕A，兩名副審分別握著按鈕B和C。若以按鈕按下為1，沒(méi)有按下為0；燈亮為1，燈不亮為0。寫(xiě)出邏輯關(guān)系真值表；并畫(huà)出邏輯圖。例1輸入輸出ABCF000001010011100101110111真值表表達(dá)式AFBC邏輯圖ACB00000111例題例2某電路的輸入、輸出波形如圖。該電路實(shí)現(xiàn)的邏輯運(yùn)算是（）。輸入C輸入D輸出Y0110A、或非邏輯B、同或邏輯C、異或邏輯D、與非邏輯C真值表CDY00011011正邏輯、負(fù)邏輯的概念●

6、正邏輯、負(fù)邏輯高電平賦為邏輯“1”，低電平賦為邏輯“0”。正邏輯通常的思維方式高電平賦為邏輯“0”，低電平賦為邏輯“1”。負(fù)邏輯TTL電平采用正邏輯邏輯“1”：2~5V邏輯“0”：0~0.8V主機(jī)(SN75150)TTL主機(jī)(SN75154)TTLRS232EIARS232EIA148814893CG53DK4B3K3K2.4K輸出RS232輸入TTL+12V-12V1488“1”低電平“1”高電平通通標(biāo)準(zhǔn)串行接口RS232采用負(fù)邏輯邏輯“1”：-15V~-5V邏輯“0”：+5V~+15V正邏輯、負(fù)邏輯的概念輸入輸出ABF000110110001正邏輯與門(mén)負(fù)邏輯輸入輸出ABF111001001110或門(mén)P15表1.5正負(fù)邏輯對(duì)應(yīng)高電平賦為邏輯“0”，低電平賦為邏輯“1”。負(fù)邏輯正邏輯、負(fù)邏輯的概念輸入輸出ABF000110110110正邏輯異或門(mén)負(fù)邏輯同或門(mén)輸入輸出ABF111001001001分析時(shí)用高低電平概念三態(tài)門(mén)物理上連接，電氣上不定。三種狀態(tài)邏輯0邏輯1高阻此狀態(tài)時(shí)，輸出與電路斷開(kāi)ABFFA使能端F=高阻ABFFA低電平使能高電平使能F=高阻三態(tài)門(mén)作為接口電路應(yīng)用于數(shù)據(jù)總線。三態(tài)門(mén)tri-staterlogicEWB演示_三態(tài)門(mén)F=高阻●7、三態(tài)門(mén)74LS134布爾代數(shù)基本定律第四節(jié)布爾代數(shù)●

一、基本定律P16表1.6基本定律1律0律重疊律非律A·=0A+0=AA·0=0A+1=1A·1=AA·A=AA+A=AA+=1互補(bǔ)律結(jié)合律交換律分配律摩根定律反演律(A+B)+C=A+(B+C)(AB)C=A(BC)AB=BAA+B=B+AA+BC=(A+B)(A+C)A(B+C)=AB+AC布爾代數(shù)基本定律吸收律A(A+B)=AA+A·B=A(A+B)(A+C)=A+BC多余項(xiàng)定律例1(C+B)(A+C)=_______A、BA+ACB、AB+CC、A+BCD、BC+AB吸收律交換律例2下列邏輯中正確的表達(dá)式_______A、A+AB=BB、C(D+C)=CDC、E+CE=ED、BC+A=A吸收律C布爾代數(shù)基本定律例1(C+B)(A+C)=_______A、BA+ACB、AB+CC、A+BCD、BC+AB吸收律交換律例2下列邏輯中正確的表達(dá)式_______A、A+AB=BB、C(D+C)=CDC、E+CE=ED、BC+A=A吸收律C例題例3摩根定律吸收律例4與相等的表達(dá)式_______。A、EFCD、EB、C、D互補(bǔ)律證明布爾代數(shù)基本規(guī)則●

二、基本規(guī)則代入規(guī)則反演規(guī)則等式兩邊同一變量處用相同邏輯表達(dá)式代替等式不變。ABABAB求一個(gè)邏輯函數(shù)的非函數(shù)。原變量→非變量非變量→原變量例1例2證明：布爾代數(shù)對(duì)偶規(guī)則對(duì)原式遵守先與后或的運(yùn)算順序。不是單個(gè)邏輯變量上的非號(hào)，均應(yīng)保持不變。結(jié)論對(duì)偶規(guī)則求一個(gè)邏輯函數(shù)的對(duì)偶式。例3例4證明例5其對(duì)偶式不考慮順序的其對(duì)偶式=A≠A某個(gè)邏輯恒等式成立時(shí)，則其對(duì)偶式也成立。P17例2反演、對(duì)偶規(guī)則比較邏輯變量不變運(yùn)算順序不變兩變量以上的非號(hào)不動(dòng)原式對(duì)偶式邏輯變量取反運(yùn)算順序不變兩變量以上的非號(hào)不動(dòng)原式反演式原式二次反演轉(zhuǎn)換、二次對(duì)偶轉(zhuǎn)換后均為原式邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)●

三、邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)與-或表達(dá)式或-與表達(dá)式與非-與非表達(dá)式或非-或非表達(dá)式化簡(jiǎn)目標(biāo)與-或表達(dá)式化簡(jiǎn)的方法代數(shù)法卡諾圖法例1并項(xiàng)法=1=1布爾代數(shù)化簡(jiǎn)舉例例2吸收法A+AB=A例3消去法例4A+A=A配項(xiàng)法最簡(jiǎn)“與或”表達(dá)式的條件“與”項(xiàng)的個(gè)數(shù)最少“與”項(xiàng)內(nèi)的變量數(shù)最少布爾代數(shù)化簡(jiǎn)舉例例4求:(1)畫(huà)出原始邏輯表達(dá)式的邏輯圖(2)布爾代數(shù)簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式

(3)畫(huà)出簡(jiǎn)化后邏輯表達(dá)式的邏輯圖解：(1)BAYC(2)(3)AA=0BB=BACYB通知1、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)從第8周開(kāi)始，希望同學(xué)們認(rèn)真對(duì)待，獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)成績(jī)記入期末考試成績(jī)！

2、小班學(xué)委到主樓七層723找張潔老師聯(lián)系實(shí)驗(yàn)時(shí)間。提問(wèn)1、最基本的三種邏輯運(yùn)算是什么？問(wèn)題2、異或運(yùn)算包括哪幾種基本邏輯運(yùn)算？3、畫(huà)出邏輯函數(shù)的電路結(jié)構(gòu)4、描述電路

卡諾圖化簡(jiǎn)第五節(jié)卡諾圖●

一、卡諾圖的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)●

1、邏輯函數(shù)最小項(xiàng)的概念定義設(shè)有n個(gè)變量，它們所組成的具有n個(gè)變量的“與”項(xiàng)中，每個(gè)變量或者以原變量或者以反變量的形式出現(xiàn)一次，且僅出現(xiàn)一次，這個(gè)乘積項(xiàng)稱(chēng)為最小項(xiàng)。n個(gè)變量具有2n個(gè)最小項(xiàng)變量組合ABC對(duì)應(yīng)十進(jìn)制最小項(xiàng)最小項(xiàng)代表符號(hào)mn0000m00011m10102m20113m31004m41015m51106m61117m7●每個(gè)最小項(xiàng)都有三個(gè)因子?！衩總€(gè)變量都是它的因子?！衩總€(gè)變量都以原變量A、B、C或非變量出現(xiàn)?！衩總€(gè)乘積項(xiàng)的組合僅出現(xiàn)一次。任何一個(gè)邏輯函數(shù)可以寫(xiě)成一組最小項(xiàng)之和。最小項(xiàng)表達(dá)式例1邏輯或運(yùn)算三變量的最小項(xiàng)例3例2的最小項(xiàng)表達(dá)式。的最小項(xiàng)表達(dá)式。A+A=1的函數(shù)表達(dá)式?？ㄖZ圖結(jié)構(gòu)●

2、卡諾圖將n變量的全部最小項(xiàng)各用一個(gè)小方格表示，并按循環(huán)碼排列變量取值組合，使幾何相鄰的小方格具有邏輯相鄰性?？ㄖZ圖三變量0001111000000101101001001011111101ABC000111100m0m2m6m41m1m3m7m5ABC每格標(biāo)最小項(xiàng)每格標(biāo)變量取值每格標(biāo)最小項(xiàng)編號(hào)ABC卡諾圖結(jié)構(gòu)000111100026411375ABC00011110000412801151391137151110261410ABCD三變量卡諾圖四變量卡諾圖BABADCC卡諾圖結(jié)構(gòu)00000101101011011110110000041282428201601151392529211711371511273123191026141026302218ABCDE五變量卡諾圖BDEA任意幾何相鄰的小方格所代表的最小項(xiàng)具有邏輯相鄰性CC卡諾圖化簡(jiǎn)2●

3、卡諾圖化簡(jiǎn)實(shí)質(zhì)合并最小項(xiàng)以消去相應(yīng)的變量。合并規(guī)則僅有一個(gè)變量取值不同的兩個(gè)最小項(xiàng)，合并成一項(xiàng)就可消去一個(gè)變量。000111100026411375BABCACm6+m7=ABm1+m5=BC*兩個(gè)相鄰小方格合并1111為何相鄰的最小項(xiàng)才可合并？卡諾圖化簡(jiǎn)4最小項(xiàng)為1的四個(gè)小方格合并成一項(xiàng)，就可消去兩個(gè)變量。*四個(gè)相鄰小方格合并00011110000412801151391137151110261410ABCD00011110000412801151391137151110261410ABCD00011110000412801151391137151110261410ABCD00011110000412801151391137151110261410ABCD11111111AC11111111ABADBD用代數(shù)式驗(yàn)證卡諾圖化簡(jiǎn)8最小項(xiàng)為1的八個(gè)小方格合并成一項(xiàng)，就可消去三個(gè)變量。*八個(gè)相鄰小方格合并00011110000412801151391137151110261410ABCD00011110000412801151391137151110261410ABCDB1111111111111111D卡諾圖化簡(jiǎn)步驟●

4、卡諾圖化簡(jiǎn)步驟例1試用卡諾圖化簡(jiǎn)法求邏輯表達(dá)式的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。00011110000412801151391137151110261410ABCD111111111卡諾圖化簡(jiǎn)步驟例2試用卡諾圖化簡(jiǎn)法求邏輯表達(dá)式的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。0001111000011110ABCD111111解：1111卡諾圖化簡(jiǎn)步驟(1)若給出的邏輯函數(shù)是一般表達(dá)式，則先將函數(shù)變換為一般的“與或”表達(dá)式或者變換為最小項(xiàng)之和的形式。(2)畫(huà)出需要化簡(jiǎn)函數(shù)的卡諾圖。(3)按照合并最小項(xiàng)的規(guī)則，合并最小項(xiàng)。首先，圈為1的沒(méi)有相鄰的孤立小方格；其次，找出只有一種合并可能的小方格，并從這個(gè)小方格出發(fā)，把為1的相鄰小方格圈起來(lái)；最后，圈4個(gè)、…、2k個(gè)為1的相鄰小方格。一個(gè)方格可被包圍多次，但每個(gè)包圍圈必須有新的方格?？ㄖZ圖化簡(jiǎn)步驟邏輯變量不超過(guò)五個(gè)時(shí)用卡諾圖化簡(jiǎn)(4)寫(xiě)出合并后的最簡(jiǎn)“與或”表達(dá)式。0001111000011110ABCD1111111111例題例1的正確最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為_(kāi)_______。0001111000011110ABCD111解：11111111A、B、C、D、CA和D也是正確的但不是最簡(jiǎn)。0001111000011110D000111100001111011111111111ABCD11111111111ABCD邏輯化簡(jiǎn)例題1在函數(shù)F=AB+CD的真值表中，F(xiàn)=1的狀態(tài)共有_________個(gè)。a、2b、4c、7d、16例2解：00011110000412801151391137151110261410ABCD1111111ABCDc邏輯化簡(jiǎn)例題2例3已知某電路的真值表如下，該電路的邏輯表達(dá)式是_______。輸入輸出ABCF00000011010001111000101111011111a、F=AB+Cb、F=A+B+Cc、F=Cd、F=AB+C000111100026411375ABC1111解：1ABCa卡諾圖化簡(jiǎn)布爾代數(shù)化簡(jiǎn)……代數(shù)法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技巧，不容易確定化簡(jiǎn)結(jié)果是否為最簡(jiǎn)。無(wú)關(guān)項(xiàng)化簡(jiǎn)●

5、具有無(wú)關(guān)項(xiàng)邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)n變量的邏輯函數(shù)中，不可能存在，或不允許存在，或即使存在也無(wú)關(guān)緊要的最小項(xiàng)。無(wú)關(guān)項(xiàng)例化簡(jiǎn)函數(shù)，且無(wú)關(guān)項(xiàng)為0001111000011110ABCD11×××1解：×××F=1項(xiàng)無(wú)關(guān)項(xiàng)1、交作業(yè)2、本周作業(yè)P3110(4).12.13.14

作業(yè)提問(wèn)1、邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的目標(biāo)是什么？最簡(jiǎn)的含義是什么?問(wèn)題2、布爾代數(shù)化簡(jiǎn)和卡諾圖化簡(jiǎn)的區(qū)別？3、布爾代數(shù)化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)4、卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)無(wú)關(guān)項(xiàng)化簡(jiǎn)例化簡(jiǎn)函數(shù)，且無(wú)關(guān)項(xiàng)為0001111000011110ABCD11×××1解：×××11邏輯函數(shù)的描述工具邏輯函數(shù)的描述工具布爾代數(shù)法真值表法邏輯圖法卡諾圖法波形圖法硬件描述語(yǔ)言法輸入輸出ABF00011011011001001110ABBAFABFF<=(notAandB)or(AandnotB)集成技術(shù)制造類(lèi)型●

一、集成電路的制造技術(shù)類(lèi)型第六節(jié)數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路SLE66CL160集成技術(shù)制造類(lèi)型供電電壓集成電路型號(hào)特點(diǎn)CMOS5V74HC、74CT、74HCT、74ACT、74AHC、74AHCT功耗小集成度高3.3V74LV、74LVC、74ALVCTTL5V74S、74AS、74LS、74ALS、74F(高速TTL)、54(軍用)速度快BiCMOS3.6V74BCT、74ABT、74LVT、74ALB低噪聲高密度●

一、集成電路的制造技術(shù)類(lèi)型第六節(jié)數(shù)字集成電路P26三極管非門(mén)●

（1）三極管非門(mén)電路數(shù)字電路利用三極管的開(kāi)關(guān)特性--------截止及飽和導(dǎo)通狀態(tài)。AFARbRcVccF三極管的開(kāi)關(guān)電路bce當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)，三極管截止，輸出為高電平。開(kāi)關(guān)打開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平。反相器ebc截止等效電路導(dǎo)通等效電路●

1、TTL門(mén)電路的基本結(jié)構(gòu)TTL門(mén)晶體管-晶體管邏輯（電路）Transistor-TransistorLogic與非門(mén)電路當(dāng)有一個(gè)(或幾個(gè))輸入端接低電平Ui(+0.3V)時(shí)，T1導(dǎo)通，C1為低電位T2截止、T5截止，C2為高電位，T3T4導(dǎo)通，F(xiàn)高電位，F(xiàn)=1。(1)有一個(gè)(或幾個(gè))輸入端接低電平的情況●

(2)、三極管與非門(mén)電路多發(fā)射極晶體管與非門(mén)電路當(dāng)輸入端A、B、C全部接高電平UiH(+3.6V)時(shí)，T1管處于截止?fàn)顟B(tài)，C1為高電位T2導(dǎo)通、T5導(dǎo)通，C2為低電位，T3T4截止，F(xiàn)低電位，F(xiàn)=0。(2)所有輸入端都接高電平的情況MOS管門(mén)電路●

2、MOS管電路T1對(duì)信號(hào)起反相作用Vi=1，VO=0Vi=0，VO=1MOS金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管Metal_Oxide_SemiconductortypeFieldEffectTransistorg柵極d漏極S源極B襯底MOS管電路的類(lèi)型PMOSNMOSCMOSP溝道管N溝道管同時(shí)使用PMOS和NMOS(互補(bǔ)MOS)●

(1)、MOS管非門(mén)電路ViVOMOS管門(mén)電路●

（2）、CMOS管與非門(mén)電路輸出為低電平。AB輸入均為低電平時(shí)，T1T2截止。AB輸入均為高電平時(shí)，T1T2導(dǎo)通。輸出為高電平。AB輸入有一個(gè)為低電平時(shí)，T1或T2截止。輸出為高電平。實(shí)現(xiàn)與非邏輯集成技術(shù)封裝類(lèi)型封裝形式外觀DIP雙列直插SOIC表面貼PLCC嵌入式LCCC●

二、集成電路的封裝類(lèi)型門(mén)電路封裝●

標(biāo)準(zhǔn)封裝與管腳GNDVCC12345671615121110981413WEB演示：74系列芯片74LS00查手冊(cè)練習(xí)P28圖1.28集成技術(shù)規(guī)模類(lèi)型分類(lèi)定義片內(nèi)門(mén)數(shù)SSISmallScaleIntegration

小規(guī)模集成電路12個(gè)門(mén)以下/片MSIMediumScaleIntegration中規(guī)模集成電路12~99門(mén)/片LSILargeSealeIntegration

大規(guī)模集成電路100~9999門(mén)/片VLSIVerylargescaleintegration超大規(guī)模集成電路1萬(wàn)~99999門(mén)/片ULSIUltraLargeScaleintegration

巨大規(guī)模集成電路10萬(wàn)門(mén)以上/片●

三、集成電路的規(guī)模類(lèi)型集成電路的使用特性●

四、集成電路的使用特性●

1、負(fù)載能力門(mén)電路輸出端允許連接下一級(jí)門(mén)輸入端的數(shù)目。扇出系數(shù)驅(qū)動(dòng)門(mén)負(fù)載門(mén)一般邏輯門(mén)的負(fù)載能力為8。功率邏輯門(mén)的負(fù)載能力為25。集成電路的延遲特性VIVO三極管截止與飽和兩種狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程，需要一定的時(shí)間。VOiCVI●

2、延遲特性RbRcVccic集成電路的延遲特性●

2、延遲特性AF平均傳輸延遲時(shí)間tyHLtyLHAFttUIMUIM/2UOM/2UOM平均時(shí)延TTL低速器件tyd>40nsTTL中速器件tyd15~40nsTTL高速器件tyd8~15nsTTL超高速器件tyd<8nsCMOS高速器件tyd≈9ns查手冊(cè)74LS02二輸入或非門(mén)的延遲時(shí)間延遲特性例題tttt如下圖所示，將三個(gè)非門(mén)首尾相接，加電壓后為何會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩？試畫(huà)出波形加以解釋?zhuān)绻總€(gè)門(mén)的延遲時(shí)間是tyd=20ns，試求振蕩頻率。20ns例TABCFFBCA解：集成電路的功耗特性●

3、功耗特性空載導(dǎo)通功耗Pon平均功耗集成電路的功耗與集成密度有關(guān)，功耗大的器件集成度不能很高。74H系列TTL門(mén)電路平均功耗≈22mW當(dāng)輸出端空載，門(mén)電路輸出端為低電平時(shí)電路的功耗空載截止功耗Poff當(dāng)輸出端空載，門(mén)電路輸出端為高電平時(shí)電路的功耗CMOS門(mén)電路平均功耗為微瓦集成電路的空腳處理●

4、空腳處理為了保證門(mén)電路可靠工作，未使用的輸入端要接入一個(gè)固定邏輯電平。與門(mén)——將不用端接邏輯“1”（VCC）或門(mén)——

將不用端接邏輯“0”(GND)現(xiàn)有三輸入與門(mén)若干，要求輸入變量有六個(gè)，電路如何連接?“1”例空腳處理例題在如下圖中，四輸入集成門(mén)的輸入端1、2、3為多余輸入端。問(wèn)下列八種接法中，哪些是正確的，為什么?a,b,e,g例(e)OC門(mén)補(bǔ)充：集電極開(kāi)路OC門(mén)OC門(mén)輸出只有接一個(gè)合適的上拉電阻R，才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能。OC“1”O(jiān)C+VccRR看《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》P1、《10184335》P272上拉電阻第1章掌握內(nèi)容●

1、數(shù)制的表示及轉(zhuǎn)換●

2、BCD碼的常用編碼方案●

3、邏輯函數(shù)的幾種表示方法●

5、利用代數(shù)方法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)●

6、利用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)●

7、將邏輯圖符轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式●

8、將邏輯表達(dá)式用邏輯圖符表示●

9、了解VHDL語(yǔ)言表達(dá)邏輯函數(shù)●

10、了解TTL門(mén)電路的基本內(nèi)部結(jié)構(gòu)●

11、集成電路的使用特性●

4、布爾代數(shù)的基本定律及規(guī)則1、交作業(yè)2、本周作業(yè)：

P562、3、

6、7作業(yè)邏輯化簡(jiǎn)例題3例3化簡(jiǎn)函數(shù)為最簡(jiǎn)與或式。解：超過(guò)五變量，卡諾圖化簡(jiǎn)較困難采用代數(shù)化簡(jiǎn)：多余項(xiàng)是CDE

9月24號(hào)作業(yè)報(bào)告第1，2題出錯(cuò)不多，有很少一部分同學(xué)小數(shù)部分出現(xiàn)錯(cuò)誤。第3題沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤的。第4題問(wèn)題出現(xiàn)：一、寫(xiě)真值表時(shí)沒(méi)有按從小到大或者從大到小的順序?qū)?，顯得比較混亂二、有部分同學(xué)ABC輸入001時(shí)輸出1三、有部分同學(xué)ABC輸入111時(shí)輸出0，有部分輸出1，我覺(jué)的題目本身有點(diǎn)歧義，兩種理解都可以，所以我都給批的正確四、表達(dá)式?jīng)]有根據(jù)真值表寫(xiě)出，表達(dá)式顯得很復(fù)雜，但都正確第5題出現(xiàn)問(wèn)題不多第8題（1）很大一部分同學(xué)結(jié)果為A,原因是出現(xiàn)CB+/C/B=1的錯(cuò)