数字逻辑课程复习解析PPT课件

.,1,数字逻辑课程复习,讯飞教育2013年12月,.,2,课程整体回顾,.,3,问题？,为什么要学习数字逻辑？“知其然，知其所以然”一种正确的学习态度培养一种严谨的逻辑理念以上都是“务虚”的意义，“务实”的意义是理解并掌握数字电路的设计与分析方法该课程的重点是什么？数制的转换与运算基于真值表的逻辑函数的实现与化简，进而实现电路设计的方法与流程。时序相关的概念以及基于触发器的时序电路的分析与设计流程该课程的核心是什么？逻辑函数及其化简,.,4,第一章数制与码制,1.数制的基本概念2.数制的转换3.二进制数的运算4.编码的概念,.,5,1.数制的基本概念,数制多位数码中每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则其它概念,D=KiNi,基数,权,系数,.,6,2.数制的转换,二十转换十二转换整数部分（除2取余）小数部分（乘2取整）二十六互转四位二进制数表示一位十六进制数,D=KiNi（N=2）,.,7,3.二进制数的运算,二进制的四则运算基本上依靠两种操作实现的加法移位（左移、右移）其中，通过加法操作可以实现加法和减法（依赖补码机制）通过左移和加法操作可以实现乘法通过右移和减法操作可以实现除法,.,8,3.二进制数的运算,什么是补码？为什么引入补码？怎么获得有符号或无符号数的补码？简单的说，就是对一个数进行“取模”运算引入补码的目的是为了实现：通过加法操作实现减法运算。补码=反码+1切记，有符号数的补码运算不包含符号位切记，有符号数的运算，运算结果的符号位是如何得到的？两个加数的符号位和来自最高有效数字位的进位相加，得到的结果（舍弃产生的进位）就是和的符号！,.,9,4.编码的概念,码制为了便于记忆和查找，在编制代码时总要遵循一定的规则。常用编码8421BCD格雷码,.,10,第二章逻辑代数,1.基本门电路2.逻辑公式及逻辑定理3.逻辑函数及其化简,.,11,1.基本门电路,基本门电路及其真值表与门或门非门衍生门电路及其真值表与非门或非门与或非门异或门同或门（异或非门）基本以及其衍生门电路是后续一切数字电路的基础逻辑函数给出了门电路的逻辑关系组合电路、触发器、时序电路的最本质的构成,.,12,2.逻辑公式及逻辑定理,基本逻辑公式无需推导，只能使用真值表验证。需要记住少量常用的基本公式，其它的可以查阅。衍生逻辑公式逻辑定理代入定理反演定理对偶定理,.,13,3.逻辑函数及其化简,“最小项”的概念在n个变量的逻辑函数中，若m表示包含n个乘积因子的乘积项，而且这n个变量均以原变量或反变量的形式在m中出现一次。称m为该组变量的最小项！理解最小项概念是掌握卡诺图化简逻辑函数的基础！逻辑函数的标准形式最小项之和最大项之积基于最小项的重要性质输入变量的所有组合，有且仅有一个最小项的值为1；所有的最小项之和，值为1；任意两个最小项之积，值为0；具有相邻性的两个最小项之和可以合并并消去一对因子。,.,14,3.逻辑函数及其化简,逻辑函数的化简方式公式化简卡诺图化简其它卡诺图化简当输入逻辑变量小于5个的时候，适合采用卡诺图化简基本概念逻辑相邻两个最小项只有一个乘积因子不同，称这两个最小项具有逻辑相邻性几何相邻每一个小的矩形方格代表一个最小项基本原则（两个“圈”）最大的圈最少的圈适当利用无关项适当选择最小项为“1”或者“0”进行化简，区别仅是结果是相反的逻辑函数及其化简是“数字逻辑”课程的核心，无论是电路的分析还是设计，最终都是以逻辑函数的形式给出电路的功能与实现！,.,15,第三章门电路,.,16,第四章组合逻辑电路,1.组合电路的特点2.组合电路逻辑功能的分析方法3.组合电路的设计方法及设计流程4.常用的几种组合逻辑器件,.,17,1.组合电路的特点,组合逻辑电路的特点任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关！换句话来说，“无记忆”特点。逻辑功能的描述形式逻辑函数逻辑真值表逻辑电路图,.,18,2.组合逻辑电路的分析方法,所谓分析？给定逻辑电路，找出逻辑功能。,根据给定的逻辑原理电路图，由输入到输出逐级推导出输出逻辑函数表达式。对所得到的表达式进行化简和变换，得到最简式。依据简化的逻辑函数表达式列出真值表，根据真值表分析、确定电路所完成的逻辑功能。,.,19,3.组合逻辑电路的设计方法,逻辑设计的一般步骤,逻辑抽象。,将文字描述的逻辑命题转换成真值表叫逻辑抽象。首先要分析逻辑命题，确定输入、输出变量；然后用二值逻辑的0、1两种状态分别对输入、输出变量进行逻辑赋值，即确定0、1的具体含义；最后根据输出与输入之间的逻辑关系列出真值表。,根据真值表，写出相应的逻辑函数表达式。选定器件类型。根据所选器件对逻辑式进行化简与变换。根据化简的逻辑函数表达式画出逻辑电路图。工艺设计。,.,20,4.常见组合逻辑器件,编码器译码器7段数码管译码器,.,21,第五章触发器,1.触发器的基本特点2.SR锁存器3.电平、脉冲、边沿触发器（SR、主从SR、主从JK）4.触发器的特性表及特性方程,.,22,1.触发器的特点,概念能够记忆或保存一位二值信号的电路单元两个基本特点具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的“0”或“1”；在触发信号的操作下，根据不同的输入信号可以置成“0”或“1”按照触发方式的分类电平脉冲边沿,.,23,2.SR锁存器,SR锁存器是构成触发器的基本电路单元锁存器的逻辑状态逻辑“1”Q=1，Q=0逻辑“0”Q=0，Q=1基于或非门和基于与非门的锁存器电路特点输出到输入的反馈电路状态的概念初态锁存器电路的初始状态Q次态基于锁存器当前输入信号和初态产生的新的电路状态Q*锁存器的特性表置位/置1操作（Set）复位/置0操作（Reset）S=R=0/1（或非/与非），状态保持S=R=1/0（或非/与非），状态不定,.,24,3.触发器,电平触发SR触发器特性表等同于SR锁存器因为是电平触发，在电平信号有效期间等同于组合逻辑电路，输出状态会随输入信号的变化而翻转！抗干扰能力差脉冲触发主从SR触发器部分解决了触发信号有效期间的状态翻转问题。实现了一个脉冲周期，输出状态只能翻转一次！当S=R=1时，输出状态依然不能确定！主从JK触发器继承了主从SR的优点同时解决了S=R=1时主从SR的缺点：Q*=Q边沿触发要求能够根据触发器电路符号给出的触发信号的特点能够区分触发信号的类型：上升沿、下降沿“”表示边沿触发“”表示下降沿触发，不带“”表示上升沿触发触发器的特性表及特性方程,.,25,第六章时序逻辑电路,1.时序电路的基本电路结构及其逻辑方程2.时序电路的分类及其分析方法3.常见的时序逻辑器件4.时序电路的设计流程,.,26,1概述,时序电路的一般结构形式与功能描述方法,输入信号,输出信号,存储电路的输入,输出状态,*电路由组合电路和存储电路组成。,结构特征:,*电路存在反馈。,必不可少,.,27,1概述,时序逻辑电路可以用三个方程组来描述：,驱动方程：,状态方程：,输出方程：,切记，还有触发器的特性方程。不要忘了吆！,.,28,2时序电路的分析方法,时序电路分析步骤,6.2.1同步时序逻辑电路的分析方法,写出各触发器的驱动方程,写出各触发器的特性方程,根据逻辑图得出输出方程,把驱动方程代入特性方程写出各触发器的状态方程,得到电路的逻辑功能,输入端的表达式，如T、J、K、D,得出状态转换表,输出端Qn+1的表达式,.,29,2时序电路的分析方法,6.2.3异步时序逻辑电路的分析方法,与同步时序逻辑电路分析方法相似，但要特别注意各触发器时钟信号的状态，具体步骤如下：,1.了解电路的组成：,.确定电路的逻辑功能。,.列出状态转换表或画出状态图和波形图；,2.写出下列各逻辑方程式：,b)触发器的激励方程；c)输出方程d)状态方程,a)时钟方程,.,30,2时序电路的分析方法,【例6.2.4】分析如下时序逻辑电路的逻辑功能，画出电路的状态转换图和时序图。,TTL电路,解：（1）驱动方程：,.,31,4时序逻辑电路的设计方法,6.4.1同步时序逻辑电路的设计方法,设计目的：时序电路逻辑功能(Y,Q*),设计步骤：,？,一、逻辑抽象得到状态图或状态表,1、分析逻辑问题，确定输入变量X、输出变量Y以及状态数S；,原因（条件）输入变量结果输出变量,2、定义输入输出变量及电路状态的含意，并将电路状态顺序编号Si；,3、按题意列出电路的状态表或状态图。,.,32,4时序逻辑电路的设计方法,二、状态化简,1、等价状态,2、等价状态的可以合并为一个，得到M个状态。,同输入同输出同次态,三、状态分配（状态编码）,时序电路的状态用触发器状态的不同组合表示的。,1、确定触发器的数目n；,2、给Si规定对应的触发器状态组合,.,33,4时序逻辑电路的设计方法,四、确定触发器类型,求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程,五、根据方程式画出逻辑图,六、检查电路能否自启动,1、预置数预置一个有效状态2、修改逻辑设计,若不能自启动，采用：,.,34,4时序逻辑电路的设计方法,设计步骤总结：,方程式,逻辑图,触发器和门电路的个数最少，输入端最少；,MSI个数最少，种类最少，连线最少,.,35,6.4时序逻辑电路的设计方法,【例6.4.1】设计一个带有进位输出的13进制计数器,逻辑抽象,A、无输入信号；B、有进位输出信号；C=1有进位，C