数字逻辑电路基础入门第一章

数字逻辑电路基础入门第一章 数字逻辑电路（电子技术基础数字部分）数字逻辑电路（电子技术基础数字部分）课程性质专业基础课考试课课程特点强逻辑性强强实践性强独立性强电子技术的应用领域4个CCCommunicationCControlCComputerCCulture Life数字系统的优点1。 通信抗干扰能力强，保密好2。 音像、电视保真好、便于存储3。 仪表比模拟仪表精度高，功能强，易于自动化、智能化、可靠性高、体积小。 仪表比模拟仪表精度高，功能强，易于自动化、智能化、可靠性高、体积小第一章数字逻辑基础第一章数字逻辑基础11模拟信号与数字信号1.1.1模拟信号（Analog Signal)模拟量时间和数值连续的物理量，如速度、温度、声音tu正弦波信号锯齿波信号tuFrequency，Period，Amplitude，Phase模拟电路分析输出信号输入信号在频率、幅度、相位等方面的不同，如交、直流放大器（AC、DC Amplifier）、信号发生器（Signal Generator）、滤波器（Filter)等。 在模拟电路中，Transistor、Diode工作在放大状态。 1.1.2数字信号（Digital Signal,pulse）数字量时间和幅度都是离散的大多数数字信号都是由模拟信号变换而来数字电路信号时间和幅度都是离散的大多数数字信号都是由模拟信号变换而来数字电路信号tu11模拟信号与数字信号1.1.2数字信号bit、bit time、bit rate比特率比特率数字信号周期性数字信号周期性Duty Frequency、Period、Pulse Width脉宽、Ratio占空比、Amplitude非周期性正逻辑1001111100Bit time=50msBit rate=20bpsFrequency=?Period=?Amplitude=?Pulse width(t w)=?Duty ratio(q)=?实际数字信号t rt ft w第1章数字逻辑基础12数字电路常见逻辑电路逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、PLD、存储器、PLD二值逻辑（数字逻辑）用彼此相关又对立的两种状态来代表逻辑变量二值逻辑（数字逻辑）用彼此相关又对立的两种状态来代表逻辑变量1和0，在数字电路中常用开关的闭合与断开、指示灯的亮灭、，在数字电路中常用开关的闭合与断开、指示灯的亮灭、特别是电平的高低特别是电平的高低（正逻辑、负逻辑）数字电路研究输入与输出的逻辑关系第1章数字逻辑基础12数字电路1.2.1数字电路的发展与分类电子管甚大规模半导体分离元件甚大规模半导体分离元件resistor,capacitor,inductor,transistor,diode etc.小规模集成电路SSIC中规模集成电路MSIC大规模集成电路LSIC超大规模VLSIC1.2.2数字电路的分析方法与测试技术1.数字电路的分析方法基本分析方法功能表、真值表、逻辑表达式、波形图2.数字电路的测试技术数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪仿真软件数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪仿真软件EWB(Electronics Workbench)PLD设计软件ISP Synario、MAX+PLUSII13数制(Number system) 一、N进制数N进制以以N为基数的记数体制1.有N个数码(Digit)0（N1）2.逢N进1第第i位的权(The ithpower ofN)3.第第i位的数值基数(Base)二进制Binary如(1001.001)B八进制Octonary orOctal如(75.2)OHexadecimal如(9E.0A)H十六进制十进制Decimal orDenary如(19.2)D1.BD二进制数按位（权）展开相加例(11010.011)2=124+123+022+121+020+02?1+12?2+12?3=(26.375)10 二、 十、二进制数之间的转换2.DB整数和小数部分分别转换，最后相加整数除二，取出余数再除二，直到商为零小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求整数和小数部分分别转换，最后相加整数除二，取出余数再除二，直到商为零小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求例 (25)D D=225余余1122余余062余余032余余112余余10 (11001)B Bb0b1b2b3b4整数除二，取出余数再除二，直到商为零除二取余0.706X2=1.4121b-10.412X2=0.8240b-20.824X2=1.6481b-3(0.706)D=(0.1011)B例(0.375)D=(?)B B0.648X2=1.2961b-40.375X2=0.7500b-10.750X2=1.5001b-20.500X2=1.0001b-3=(0.011)B小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求例(0.706)D转换为二进制数，要求其误差不大于2-4。 乘二取整2.BH以小数点为基准，分别向左、右每四位分为一组，转换为相应的十六进制数以小数点为基准，分别向左、右每四位分为一组，转换为相应的十六进制数(4E6)H=4162+14161+6160= (1254)D 三、各种制数之间的转换1.H（或O）D按位（权）展开BH (01011001)B=027+126+025+124+123+022+021+120D=(023+122+021+120)161+(123+022+021+120)160D= (59)H每四位2进制数对应一位进制数对应一位16进制数进制数(11101.011000111)B=(00011101.011000111000)B=()H836D1=(1D.638)H.BH以小数点为基准，分别向左、右每四位分为一组，转换为相应的十六进制数以小数点为基准，分别向左、右每四位分为一组，转换为相应的十六进制数(10101011110.100000111)B=(010101011110.100000111)B=()O70463=(2536.407)O52.3.BO以小数点为基准，向左、右每三位分为一组，转换为相应的八进制数以小数点为基准，向左、右每三位分为一组，转换为相应的八进制数4.HB将每一位16进制数转换为4位二进制数5.OB将每一位8进制数转换为3位二进制数 (567)O=(？)B (567)H=(？)B1011101110101011001116.DO7.DH8.HO(BE.29D)H=(？)O=(10111110.001010011101)B=(276.1235)O9.OH整数除8取余，小数乘8取整；D-B-O整数除16取余，小数乘16取整；D-B-HH-B-OO-B-H数字系统的信息数值文字符号文字符号二进制代码如ASCII14二进制码编码自然二进制码BCD码格雷码码格雷码编码Encode编码基本规则2n=N（N为需编码信息的项数，n为编码bit数） 一、BCD码是Binary-Coded-Decimal的缩写，即二进制编码的十进制数。 用来表示十进制数。 一、BCD码是Binary-Coded-Decimal的缩写，即二进制编码的十进制数。 用来表示十进制数。 在BCD码中，用四位二进制数表示0-9十个数码。 四位二进制数最多可以表示16个字符，因此0-9十个字符与这16中组合之间可以有多种情况，不同的对应便形成了一种编码。 在BCD码中，用四位二进制数表示0-9十个数码。 四位二进制数最多可以表示16个字符，因此0-9十个字符与这16中组合之间可以有多种情况，不同的对应便形成了一种编码。 无权码有权码 二、格雷码（循环码）4.采用格雷码，位数变化小，可大大减少错码的可能性4.采用格雷码，位数变化小，可大大减少错码的可能性请观察如下格雷码的特点？1.每两个相邻代码中的数码仅有一位不同，其余各位均相同每两个相邻代码中的数码仅有一位不同，其余各位均相同2.首尾(0和15)两个代码也仅有一位不同，构成“循环”首尾(0和15)两个代码也仅有一位不同，构成“循环”3.无权码15逻辑代数基本知识逻辑代数（布尔代数），是用来研究数字电路中的输入、输出之间逻辑关系的工具。 在逻辑代数中，逻辑变量只能取两个值（二值变量），即逻辑代数（布尔代数），是用来研究数字电路中的输入、输出之间逻辑关系的工具。 在逻辑代数中，逻辑变量只能取两个值（二值变量），即0和1，中间值没有意义，这里的0和1只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、开关的开合等。 基本逻辑运算与、或、非逻辑代数基本表达方式逻辑表达式，真值表，逻辑符号（逻辑电路）表示高电位）、开关的开合等。 基本逻辑运算与、或、非逻辑代数基本表达方式逻辑表达式，真值表，逻辑符号（逻辑电路）1.“与”逻辑E FAB C&ABCF逻辑符号逻辑式F=A?B?CA FB C00001000010011000010101001101111条件都具备时，事件F才发生。 条件都具备时，事件F才发生。 真值表 一、基本逻辑运算真值表 一、基本逻辑运算2.“或”逻辑1ABCF逻辑符号AEFBC当有一个具备时，事件F就会发生。 当有一个具备时，事件F就会发生。 逻辑式F=A+B+CA FB C00001001010111010011101101111111真值表3.“非”逻辑A具备时，事件F不发生；A不具备时，事件不具备时，事件F发生。 逻辑符号逻辑式A F=A F0110真值表AEFR (1)为国家标准规定的符号； (2)为过去沿用的图形符号； (3)为部分国外资料中常用的图形符号。 (1)为国家标准规定的符号； (2)为过去沿用的图形符号； (3)为部分国外资料中常用的图形符号。 常见符号 二、复合逻辑运算与非逻辑 二、复合逻辑运算与非逻辑先与再非ABP或非逻辑先或再非ABP与或非逻辑先与再或最后非ABCDPPABABAB当两个输入相同时，输出为当两个输入相同时，输出为1；当两输入不同时，输出为；当两输入不同时，输出为0。 当两个输入不同时，输出为当两个输入不同时，输出为1；当两输入相同时，输出为；当两输入相同时，输出为0。 异或逻辑同或逻辑16逻辑函数与逻辑问题的描述实际问题逻辑变量含义及状态定义逻辑变量含义及状态定义真值表逻辑表达式PABABAB例1111&1ABABY Y逻辑电路图:ABABB AABB AB A+练习与作业1.写出逻辑表达式YA（ACBC）的真值表。 2.A，B，C三个输入信号，当其中出现奇数个1时，输出Z1，其余情况下，输出Z0。 写出真值表和逻辑表达式。 作业。 写出真值表和逻辑表达式。 作业1.1.4 (2)1.3.1 (2) (3) (4)1.3.2 (1)1.3.3 (2)1.3.5 (1)1.3.6 (2)实训1信号灯的逻辑控制1实训目的(1）了解逻辑控制的概念。 (2)掌握表示逻辑控制的基本方法。 2实训设备和器件实训设备和器件:直流电源、发光二极管、限流电阻、继电器两个、导线若干。 3实训电路图图1.1为实训电路图。 这是一个楼房照明灯的控制电路。 设A、B分别代表上、下楼层的两个开关，发光二极管代表照明灯。 在楼上闭合开关A，可以将照明灯打开，在楼下闭合开关B，又可以将灯关掉；反过来，也可以在楼下开灯，楼上关灯。 FJA K1JA K2JB K2JB K1JAJBAB图1.1照明灯的逻辑控制电路4实训步骤与要求1）连接电路按图1.1连接好电路，注意不要将两个继电器接错。 2）试验开关和发光二极管的逻辑关系接通电源，分别将开关A、B按表1.1的要求闭合或者断开，观察发光二极管F的亮、灭情况，并填入表1.1中。 断开A断开B发光二极管F断开断开闭合闭合断开闭合断开闭合5实训总结与分析通过上述实训，可做如下总结 (1)实训图中，JA和JB分别代表继电器的