數(shù)字電子技術(shù)期末復習

數(shù)電課程總結(jié)及實驗指導2011.11.301、課程特點：數(shù)字電路是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是學習微機原理、接口技術(shù)等計算機課程的基礎(chǔ)課程。它既有豐富的理論體系，又有極強的實踐性。2、學習重點：在具體電路和分析設(shè)計方法之間，以分析和設(shè)計方法為主。在具體設(shè)計步驟和所涉及的概念原理之間，以概念原理為主。在集成電路的內(nèi)部工作原理與外部特性之間，以外部特性為主。課程總結(jié)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識：數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)門電路：二極管門電路、CMOS門電路、TTL門電路組合邏輯：分析與設(shè)計、組合邏輯器件、競爭-冒險時序邏輯：觸發(fā)器、分析與設(shè)計、時序邏輯器件波形產(chǎn)生與整形：施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、555定時器半導體存儲器：ROM、RAM可編程邏輯器件：PAL、GAL、EPLD、CPLD、FPGAD/A、A/D轉(zhuǎn)換課程總結(jié)重點：二進制、八進制、十六進制、余3碼、格雷碼、十進制代碼及8421BCD的相互轉(zhuǎn)換。難點：補碼運算習題類型：不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換；原碼、反碼、補碼間的轉(zhuǎn)換；二進制數(shù)的補碼運算課程總結(jié)第一章數(shù)制和碼制1.5幾種常用的編碼1.常用十進代碼的二進制編碼十進制數(shù)8421碼2421碼余3碼00000000000111000100010100200100010010130011001101104010001000111501011011100060110110010017011111011010810001110101191001111111001.5幾種常用的編碼2.格雷碼（GrayCode）十進制數(shù)格雷碼十進制數(shù)格雷碼00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000四位格雷碼的編碼表相鄰格雷碼僅一位數(shù)不同前四位和后四位互為鏡像1.4二進制算術(shù)運算由補碼實現(xiàn)二進制的減法運算二進制數(shù)的減法運算可以通過加上減數(shù)的補碼實現(xiàn)。所以，二進制數(shù)的加、減運算：[X1+X2]COMP=[X1]COMP+[X2]COMP十進制數(shù)（+36）

+（－38）－2

原碼

0100100+1100110

？補碼

0100100+1011010

1111110[1100110

]COMP=

[1100110

]INV+1=

1011001+1

=1011010[1111110]COMP=[1111110]INV+1=1000001+1=1000010計算完成？完成？第二章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)重點：邏輯代數(shù)中的三種基本運算；基本公式、若干常用公式；邏輯函數(shù)及其表示方法；邏輯函數(shù)的化簡方法：重點是卡諾圖化簡法、具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡。難點：公式的靈活應用?？ㄖZ圖化簡法，具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)卡諾圖化簡法。習題類型：邏輯函數(shù)化簡課程總結(jié)在卡諾圖中，凡是幾何位置相鄰的最小項均可以合并。①任何一個合并圈(即卡諾圈)所含的方格數(shù)為2n個。②必須按照相鄰規(guī)則畫卡諾圈，幾何位置相鄰包括三種情況：一是相接，即緊挨著的方格相鄰；二是相對，即一行(或一列)的兩頭、兩邊、四角相鄰；三是相重，即以對稱軸為中心對折起來重合的位置相鄰。③2n個方格合并，消去n個變量。一、卡諾圖中最小項合并規(guī)律C01111AB10001111011BCABACABC+ABC=BCABC+ABC=ACABC+ABC=AB2.6邏輯代數(shù)的化簡方法3、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)第三章門電路

隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS器件已經(jīng)走上數(shù)字電路的舞臺，擔任起主角。因此，門電路將以前的以TTL門電路為重點發(fā)展成以CMOS器件為重點。1.重點掌握CMOS門和TTL門電路的外部特性；2.外部特性包括兩個方面：難點：CMOS和TTL電路的內(nèi)電路工作原理，兩種器件外特性的比較

邏輯功能和外部電氣特性電壓傳輸特性輸入特性輸出特性動態(tài)特性課程總結(jié)第三章門電路習題類型：TTL三極管工作狀態(tài)的計算(判斷電路參數(shù)是否合理)；如：，題3.11集成門電路邏輯功能分析；如：題3.13OD門和OC門外接上拉電阻計算如：題3.10課程總結(jié)第四章組合邏輯電路

重點：方法的培養(yǎng)。組合邏輯電路的分析方法。組合邏輯電路的設(shè)計方法。常用的組合邏輯電路：編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器，加法器。組合邏輯電路中的競爭－冒險現(xiàn)象：由于在時序邏輯電路的應用中（例如計數(shù)器）競爭冒險常常造成錯誤的結(jié)果，因此，競爭冒險現(xiàn)象要知道如何判斷及克服。難點：組合邏輯電路的設(shè)計步驟：變量定義、變量賦值、根據(jù)實際問題畫出真值表。中規(guī)模集成電路的應用：擴展應用，實現(xiàn)邏輯函數(shù)。課程總結(jié)1.組合電路的分析步驟

（1）由已知的邏輯圖，寫出相應的邏輯函數(shù)式；（2）對函數(shù)式進行化簡；（3）根據(jù)化簡后的函數(shù)式列真值表，（4）描述邏輯功能。所謂組合邏輯電路的分析，就是根據(jù)給定的邏輯電路圖，求出電路的邏輯功能。課程總結(jié)

設(shè)計步驟：

(1)進行邏輯抽象：分析設(shè)計要求，設(shè)置輸入輸出變量并邏輯賦值,列真值表；

(2)寫出邏輯表達式，并化簡；

(3)選定器件的類型：①門電路②組合邏輯電路

(4)根據(jù)所選定的器件將邏輯函數(shù)變成適當?shù)男问健?/p>

(5)根據(jù)化簡或變換后的邏輯函數(shù)式，畫出邏輯電路圖2.組合邏輯電路的設(shè)計方法

與分析過程相反，組合邏輯電路的設(shè)計是根據(jù)給定的實際邏輯問題，求出實現(xiàn)其邏輯功能的最簡單的邏輯電路。課程總結(jié)1、組合邏輯電路的分析方法及步驟

2、組合邏輯電路的設(shè)計方法及步驟

3、什么是半加器？什么是全加器？

4、什么是競爭？什么是冒險？消除競爭冒

險有哪些方法？

5、用74HC138，75HC151,74HC154實現(xiàn)邏輯函數(shù)第四章考點：課程總結(jié)第五章觸發(fā)器課程總結(jié)重點：JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器、SR觸發(fā)器

1、學會用特性表（功能表）、特性方程式、和狀態(tài)翻轉(zhuǎn)圖來描述上述觸發(fā)器的邏輯功能；2、理解電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)和邊緣觸發(fā)的不同動作特點,能夠根據(jù)觸發(fā)器類型畫出輸入輸出波形圖；3、了解觸發(fā)器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)；

習題類型：給定觸發(fā)器輸入信號波形，要求畫輸出波形；利用觸發(fā)器設(shè)計實現(xiàn)某一功能的邏輯電路；特性方程課程總結(jié)Qn+1JK功能Qn0101置000011010置11101111101100000保持0101Qn+1=Qn特性表(JK)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(JK)⑴邏輯符號

“∧”表示邊沿觸發(fā)方式,

“┐”表示主從觸發(fā)方式,

非號“－”：表示低電平有效,

加小圓圈“ο”：表示低電平有效觸發(fā)或下降沿有效觸發(fā),

不加小圓圈“ο”：表示高電平有效觸發(fā)或上升沿有效觸發(fā)?？偨Y(jié)：觸發(fā)器的兩要素1．邏輯功能描述方法：邏輯符號、特性表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特性方程

課程總結(jié)(1)基本RS觸發(fā)器直接電平觸發(fā)（低電平有效/高電平有效），無CP2.觸發(fā)方式(2)脈沖觸發(fā)

CP的（高/低）電平期間觸發(fā)，在整個電平期間接收信號RS/JK/D/T，在整個電平期間狀態(tài)相應更新，所以存在空翻。(3)邊沿觸發(fā)只在CP的↑或↓邊沿觸發(fā)，只在CP的↑或↓邊沿接收信號RS/JK/D/T，只在CP的↑或↓邊沿狀態(tài)更新，克服了空翻。課程總結(jié)第六章時序邏輯電路重點：方法的培養(yǎng)。同步時序邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法：特性方程(狀態(tài)方程)驅(qū)動方程，輸出方程，狀態(tài)表，狀態(tài)圖，時序圖，次態(tài)卡諾圖。若干常用的時序邏輯電路：寄存器和移位寄存器。難點：同步時序電路的分析：由邏輯圖產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。同步時序邏輯電路的設(shè)計：由實際問題設(shè)計出邏輯電路的步驟。課程總結(jié)1．要求一般了解、理解與掌握的內(nèi)容：

(1)了解時序邏輯電路的特點及和組合邏輯電路的區(qū)別。

(2)了解寄存器和計數(shù)器的特點和分類。

(3)中規(guī)模集成電路計數(shù)器和移位寄存器的應用。2．要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容：

(1)理解常用時序電路，尤其是計數(shù)器、移位寄存器組成及工作原理。

(2)重點掌握同步時序邏輯電路的分析與設(shè)計方法。

(3)中規(guī)模集成電路74160和74161的應用。

3．難點：時序邏輯電路的設(shè)計方法及異步邏輯電路的分析方法。課程總結(jié)1.時序邏輯電路的分析方法

同步時序邏輯電路的分析是已知同步時序邏輯電路的邏輯圖，找出其邏輯功能。分析步驟：

1.寫驅(qū)動方程；

2.寫狀態(tài)方程；

3.寫輸出方程；

4.建立狀態(tài)/輸出表；

5.畫狀態(tài)圖；

6.據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖說明時序邏輯電路的功能。課程總結(jié)2、同步時序邏輯電路的設(shè)計方法設(shè)計的一般步驟一、邏輯抽象，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表1.確定輸入/輸出變量、電路狀態(tài)數(shù)。2.定義輸入/輸出邏輯狀態(tài)以及每個電路狀態(tài)的含意，并對電路狀態(tài)進行編號。3.按設(shè)計要求列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。二、狀態(tài)化簡若兩個狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并轉(zhuǎn)換到同一個次態(tài)，則稱為等價狀態(tài)；等價狀態(tài)可以合并。課程總結(jié)三、狀態(tài)分配（編碼）1.確定觸發(fā)器數(shù)目。2.給每個狀態(tài)規(guī)定一個代碼。（通常編碼的取法、排列順序都依照一定的規(guī)律）四、選定觸發(fā)器類型求出狀態(tài)方程，驅(qū)動方程，輸出方程。五、畫出邏輯圖六、檢查自啟動課程總結(jié)本章要點：1.只讀存儲器(ROM)電路結(jié)構(gòu)及特點。2.隨機存取存儲器(RAM)的電路結(jié)構(gòu)及特點。3.多片RAM的字和位同時擴展。4.存儲器的存儲容量、地址線、數(shù)據(jù)線的算法。習題類型：存儲器容量擴展(字擴展和位擴展)；用存儲器設(shè)計組合邏輯電路；第七章半導體存儲器課程總結(jié)小結(jié)：位擴展方式N=目標存儲器容量已有存儲器容量需要片數(shù)N=8例：用1024字×1位RAM構(gòu)成1024字×8位RAM.

方法：所有輸入信號都并聯(lián)（地址信號、片選信號和讀寫信號）。I/O并列。7.4存儲器容量的擴展

方法：片內(nèi)地址信號并聯(lián)；多余地址端通過譯碼器接至各片的片選端；I/O同名端并聯(lián)。7.4存儲器容量的擴展小結(jié)、字擴展方式例：用256字×8位RAM組成1024字×8位存儲器。二、舉例7.5用存儲器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)存儲矩陣點陣圖第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形重點：簡單介紹介紹數(shù)字電路中使用的脈沖整形電路：施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的作用和特性，多諧振蕩器的作用。

重點介紹555定時器及其應用：555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能，用555定時器接成的施密特觸發(fā)器，用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用555定時器接成的多諧振蕩器。時間常數(shù)計算。難點：555定時器的應用脈沖發(fā)生電路的分析方法課程總結(jié)習題類型：施密特觸發(fā)器的VT+、VT-計算；方法：分別找出輸入電壓上升或下降時，輸出電壓狀態(tài)發(fā)生改變的點，分別計算，如題10.4。單穩(wěn)態(tài)電路的分析計算(tW,VOm,tre)；方法：畫出充放電等效電路，代入公式。多諧振蕩器的分析計算；方法：電路狀態(tài)分析555定時器的應用；方法：首先分析555工作在施、單穩(wěn)還多諧振蕩狀態(tài)，再按前面的方法計算。課程總結(jié)第十一章數(shù)－模和模－數(shù)轉(zhuǎn)換重點：D∕A轉(zhuǎn)換器和A∕D轉(zhuǎn)換器的工作原理和電路結(jié)構(gòu)。D∕A轉(zhuǎn)換器和A∕D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度難點：各種轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度。習題類型：D/A、A/D轉(zhuǎn)換的基本概念(電壓定量計算)；D/A轉(zhuǎn)換器應用題D/A和A/D轉(zhuǎn)換器中參考電壓的計算。課程總結(jié)數(shù)字電子技術(shù)

DigitalElectronicsTechnology課程實驗課程實驗實驗一（2學時）基本邏輯門邏輯實驗實驗二（2學時）TTL、HC和HCT器件的參數(shù)測試實驗三（2學時三態(tài)門實驗實驗四（2學時）全加器構(gòu)成及測試實驗五（2學時）觸發(fā)器實驗實驗六（2學時）簡單時序電路實驗七（2學時）計數(shù)器實驗八（2學時）555時基電路及其應用時間安排：12月2日至12月30日(數(shù)電上課時間或晚上)實驗場所：金工坊202室（原模電實驗室）每3個同學一組，請自行分組后，報給學習委員，未報組的人，統(tǒng)一安排分組一請同學們注意如下問題：1．請大家先在門口處簽到（不簽到視為缺席）2．檢查座位抽屜內(nèi)是否有萬用表一塊，及導線若干，如有缺少，請及時向老師反映；實驗時，不要和其他同學抽屜里的東西混在一起。3．保持室內(nèi)衛(wèi)生，不要亂扔紙屑和廢棄物；4．做實驗時，要做到“聽、看、摸、聞”。所謂“聽”，即聽是否有異常的聲音；“看”，即看是否有冒煙、起火的