数字电路 第 0 章 引言.ppt

课程名称 数字逻辑电路教材名称 数字电路逻辑设计 数字信号 数字电路与数字系统为什么要用数字系统 数字技术的由来数字电路的发展趋势本课程的地位和作用课程学习要求 教学安排和如何学好这门课 引言 数字信号 数字电路与数字系统 模拟量 在时间和数值上都是连续变化的物理量叫模拟量 模拟信号 表示模拟量的信号 如电压 电流 温度 声音等 优点 用精确的值表示事物 缺点 很难度量 容易受噪声干扰 难以保存 模拟电路 工作在模拟信号的电路 例 热电偶 电压信号 模拟量 模拟信号 模拟电路 数字信号 数字电路与数字系统 模拟量 模拟信号 模拟电路 例 热电偶 电压信号 温度 电压 温控系统 数字信号 数字电路与数字系统 数字量 在时间和数值上是不连续的 它们的数值大小和每次的增减变化都是某一个最小单位的整数倍而小于这个最小量单位的数值是没有物理意义的 例如 学生人数统计 数字信号 表示数字量的信号 多采用0 1二种数值组成 又称为二进制信号 0 1表示两种对立的状态如 高与低 真与假 是与否等等 数字量 数字信号 数字电路 数字系统 数字信号 数字电路与数字系统 数字电路 工作在数字信号的电路 由于数字电路的各种功能是通过逻辑运算和逻辑判断来实现 所以又称数字逻辑电路或逻辑电路 例 记录零件数目的电路 零件数目 数字信号 数字电路与数字系统 记录自动生产线上输出的零件数目 数字信号 数字电路与数字系统 数字系统 一个能对数字信号进行加工 传输和存储的实体 由实现各种功能的数字电路相互连接而成 数字系统与数字电路的区别在于是否包含控制器 不以规模大小区分 数字系统框图 例 自动计数和药片装瓶系统 数字信号 数字电路与数字系统 数字系统中处理的是数字信号 当数字系统要与模拟信号发生联系时 必须经过模 数 A D 转换和数 模 D A 转换电路 对信号类型进行变换 数字电路的特点 易集成化 两种状态 0 和 1 对元件精度要求低 均制作成数字集成电路 2 精度高 抗干扰能力强 信号易辨别不易受噪声干扰3 便于长期存储4 通用性强 成本低 系列多5 保密性好 容易进行加密处理 数字集成电路的分类 1 按半导体的导电类型2 按集成度3 按电路结构 数字集成电路的分类 双极型电路 TTL 单极型电路 MOS 按半导体的导电类型分 数字集成电路的分类 按集成度分 集成度 每块集成电路芯片中包含的元器件数目 小规模集成电路 SmallScaleIC SSI 中规模集成电路 MediumScaleIC MSI 大规模集成电路 LargeScaleIC LSI 超大规模集成电路 VeryLargeScaleIC VLSI 特大规模集成电路 UltraLargeScaleIC ULSI 巨大规模集成电路 GiganticScaleIC GSI 划分集成电路规模的标准 数字集成电路的分类 组合逻辑电路 输出只与当时的输入有关 如编码器 比较器等 时序逻辑电路 输出不仅与当时的输入有关 还与电路原来的状态有关 如 触发器 计数器 寄存器等 按电路结构分 为什么要用数字系统 例如 音乐 CD MP3 电影 MPEG RM DVD 数字电视 数字照相机 数字摄影机 手机 数控系统 智能机器人等 数字系统完全能够满足实时系统要求低成本 标准化 通用性和灵活性信息化时代完成数字信息加工需要满足数值的科学计算数字系统在国民经济各个领域中的广泛应用 为什么要用数字系统 数码相机 移动电话 WAP电话 电视机 智能电话 双向寻呼机 机顶盒 MP3 PDA 数码摄像机 数字技术的由来 数字技术数学基础的产生 1 布尔代数 1849英国乔治 布尔GeorgeBoole 将逻辑表述映射到符号采用数学的方法处理逻辑推理 离散数学 2 开关代数 1938克劳德 香农ClaudeE Shannon 将布尔代数和开关相联系第一次提出bit 比特 数字技术的由来 计算机历史仅仅只有60多年吗 不正确 数字电子计算机的历史只有60多年计算机革命发生在过去的60多年中 而且还正在进行 计算和计算机的历史源远流长 计算和器件的历史发展 计算和器件的历史发展 1 计算和计算机2 数字的出现数字在各个古代文明中都独立的存在数字都采用十进制数 阿拉伯数字 3 早期的计算用具 最早的 计算机 算盘 计算尺 可实现对数 数字技术的由来 早期的计算用具机械计算器具加法机 差分机 齿轮 机电式计算机使用继电器设计自动计算器 计算和器件的历史发展 数字技术的由来 第一代 约1946 1957电子真空管 第二代 约1957 1964晶体管 第三代 约1965 1972中小规模集成电路 第四代 约1972 1980大规模 超大规模集成电路 第五代 约1981 日本智能计算机 数字技术的由来 数字电子计算机 数字电路的发展趋势 数字电路的发展趋势 cpu发展历史一览表 大规模 低功耗mW级 高速度 个人计算机 超级计算机 几十万 1000万亿次 秒 中国曙光信息产业有限公司TC4000A达10万亿次 秒 可编程 PLD ISP可测试 故障诊断 数字电路的发展趋势 本课程的地位和作用 重要的专业基础课先修课程 大学物理 电路分析基础 信号与系统 电子线路基础后续课程 微机原理 可编程逻辑器件 硬件描述语言 单片机原理及其应用 计算机接口与控制 等等 课程学习要求 1 深入掌握数字电路领域的基本概念和基本理论 2 熟练掌握数字电路的分析和设计方法 分析和设计方法是贯串本课程的主线 3 逐步提高阅读集成电路产品手册的能力 以便从中获取更多的信息 如何学好这门课 1 这门课的特点 既抽象又具体 逻辑设计方法非常灵活 这门课理论知识与实际应用的结合是非常紧密的2 怎样学好这门课 课前预习 适当自学 认真听课 积极思考问题 课后复习 完成作业 重视实验 理论联系实际 课程考核 作业和课程参与情况 必须完成作业 期末考试成绩参与实验课程 必须完成实验报告 教学安排 1 总学时56 实验单独设课 3 5个学分 2 选用的教材 数字电路逻辑设计 第二版 王毓银主编高等教育出版社实验教材 数字电路和数字系统实验与课程设计实训教程 杨萍主编人民邮电出版社3 参考资料 数字电子技术基础 第五版 阎石 清华大学出版社 电子技术基础 数字部分 第五版 康华光 华中科技大学出版社 DigitalDesignPrinciple Practices ThirdEdition JohnF