标准化作业2010(数字电子)

1、数字电子技术标准化作业 1 数字逻辑概论基本内容： 1、数字系统的特点：数字通信系统：抗干扰能力强，保密性好，容量大；数字化测量： 精度高，功能完备，具有数控测试功能，数字设备：精度高、功能完备、智能化。 计算机： 最具代表性的数字系统，具有极强的信息处理和控制能力。2、模拟信号：时间和数值上都是连续变化的物理量。例如温度信号、工频电压信号，三角波、正弦波等。3、数字信号：时间和数值上都是离散的信号。4、数制及其之间的转换5、二进制数的运算与二进制代码6、逻辑函数及其表示方法重点与难点：1、十六进制与二进制间的转换转换方法： (N)B(N)O ,(N)H将二进制数从小数点开始，分别向左、右按3

2、位或4位分组，不足3位或4位的则需在最高位或最低位补0，最后将每组用对应的八进制数或十六进制数代替。 2、二进制数与十进制数间的转换 (N)B (N)D：将(N)B写成按权展开的多项式，按十进制规则求各乘积项的积并相加。(N)D (N)B：需将整数部分和小数部分分别转换，然后合成。整数部分：除2取余；小数部分：乘2取整。 3、二进制代码真值：就是数据的实际值原码：构成方式：首位为符号位，“0”“+”、“1”“-”，其余各位为数值位反码：首位为符号位：“0”正数、“1”负数；数值部分：正数反码的数值与原码的数值相同，负数反码的数值是原码的数值按位求反。补码：首位为符号位：“0”正数、“1”负；数

3、数值部分：正数的补码与原码、反码相同，负数的补码是原码的数值按位求反再加1。4、逻辑函数：各种事物逻辑关系的数学描述，值为0 或1。作业：一、简答：1、数字电路从整体上来看可分为几大类？2、试列举几种常用的BCD码。3、逻辑函数有哪些表示方法？4、实际数字波形和理想的数字波形有什么不同？5、当前两种主要的逻辑门电路是什么？二、填表：十进制数01234567二进制数八进制数十六进制数十进制数89101112131415二进制数八进制数十六进制数三、综合练习：1、(198)10( )2( )16( )82、(101011)2( )10( )16( )83、(101.101)2( )10( )16(

4、 )84、(3ABF)16( )2( )10( )85、（43）10（ ）8421BCD6、（127）10（ ）8421BCD7、（10010111）8421BCD=( )108、（100010010011）8421BCD=( )10 2 逻辑代数基本内容：1、三种基本运算：与或非 真值表、逻辑表达式、逻辑符号 2、逻辑代数的基本定律和规则 （1）基本定律 0-1律： A·0 =0 A+1 =1 自等律： A·1=A A+0=A 重叠律： A·A=A A+A=A 互补律： A·A=0 A+A=1 交换律： A·B=B·A A+B=B+

5、A 结合律： (A·B)·C=A·(B·C) (A+B)+C=A+(B+C) 分配律： A·(B+C)=AB+AC A+BC=(A+B)(A+C) 反演律： 还原律： （2）三个重要规则 1)、 代入规则 任何一个逻辑等式，如果将等式两边所出现的某一变量都代之以同一逻辑函数，则等式仍然成立。 2)、反演规则 如果将逻辑函数式F，中所有的算符“·”换成“+”，“+”换成“·”，常量“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，则所得到的就是F。F 称为原函数F的反函数，或称为补函数。3)、对偶规则 如

6、果将逻辑函数表达式F中所有的算符“·”换成“+”, “+”换成“·”，常量“0”换成“1”,“1”换成“0”，而变量保持不变，则得出的逻辑函数式就是F的对偶式。 若原等式成立，则对偶式也一定成立。 （3）若干常用公式 合并律 : 吸收律: A+AB=A A+AB=A+B AB+AC+BC=AB+AC AB+AC+BCD=AB+AC （4）复合逻辑运算和复合门 A、与非、 或非、 与或非逻辑运算、 B、异或和同或逻辑运算 （5）逻辑函数式的五种形式： A、与或式 B、或与式 C、与非与非式 D、或非或非式 E、与或非式 4、逻辑函数的标准形式最小项和最小项表达式 1)、n变量

7、的全部最小项的逻辑和恒为1。 2)、任意两个不同的最小项的逻辑乘恒为0。 3)、n变量的每一个最小项有n个相邻项。 4)、任一逻辑函数都可以表示为最小项之和的形式，只要将真值表中使函数值为1的各个最小项相或。5、 逻辑函数的代数法化简 A、逻辑函数化简的原则 1)、 逻辑电路所用的门最少； 2)、 各个门的输入端要少； 3)、 逻辑电路所用的级数要少； 4)、 逻辑电路能可靠地工作。 B、逻辑函数代数化简的方法. 消元法、并项法、吸收法、配项法 6、逻辑函数的卡诺图化简 圈圈时应注意：根据重叠律(A+A=A)，任何一个1格可以多次被圈用，但如果在某个K圈中所有的1格均已被别的圈圈过，则该圈为多

8、余圈。为了避免出现多余圈，应保证每个圈内至少有一个1格只被圈一次；可充分利用这些无关项来化简逻辑函数，即采卡诺图化简函数时， 可以利用Ø (或×)来扩大卡诺圈。 重点与难点:1、逻辑函数的化简2、逻辑函数表达式的相互转换作业填空题：1、逻辑函数，它的与或表达式为F= ，或与表达式为F= ，与或非-与或表达式为F= ，或非-或非表达式为F= 。2、 逻辑函数= 。3、 逻辑函数= 。4、 逻辑函数的最简与或表达式为F= 。5、 已知函数F的对偶式，则它的原函数F= 。二、用代数法求的最简与或式。 三、求的最简与或式。四、卡诺图法求的最简与或式。五、求的最简与或式。六、求最简与

9、或式。七、已知某二变量输入逻辑门的输入 A、B及输出Y的波形如下，试判断为何种逻辑门的功能。Y4 组合逻辑电路基本内容：1、组合逻辑电路的分析步骤： A、根据给定的逻辑电路，从输入端开始，逐级推导 出输出端的逻辑函数表达式。 B、根据输出函数表达式列出真值表。 C、用文字概括出电路的逻辑功能。 2、组合逻辑电路的设计步骤： A、将文字描述的逻辑命题转换成真值表。 B、选择器件类型 C、写出相应的逻辑函数表达式 D、画出逻辑电路图。3、常用MSI组合逻辑器件及应用 A、编码器二进制编码器 二十进制(BCD)编码器 优先编码器 B、译码器二进制译码器 二十进制译码器 显示译码器 C、数据选择器 4

10、选1数据选择器 8选1数据选择器 D、数据分配器 E、数码比较器 F、加法器 4、组合逻辑电路中的竞争与冒险 重点与难点：1、 组合逻辑电路的分析与设计2、 常用组合逻辑电路集成芯片的应用作业：一、分析下面逻辑电路图，写出函数的表达式，并列出真值表。二、分析题图所示逻辑电路，已知S1S0为功能控制输入，AB为输入信号，L为输出，求电路所具有的功能。三、用红、黄、绿三个指示灯表示三台设备的工作状况，绿灯亮表示设备全部正常；黄灯亮表示一台设备不正常；红、黄灯都亮表示三台设备都不正常。试列出控制电路的真值表，并选用合适的门电路来实现。四、试用中规模器件设计一并行数据监测器，当输入4位二进码中，有奇数

11、个1时，输出F1为1；当输入的这4位二进码是非8421BCD码时，F2为1，其余情况F1、F2均为0。五、某编码器的真值表如下，试分析其工作情况： (1) 是？/？线编码器？ (2) 编码信号高电平还是低电平有效？(3) 编码信号K0 K7间有何约束条件？(4) 当 K5 信号请求编码时，Y2 Y1 Y0 = ？ Y2 Y1 Y0六、利用3线 8线译码器74LS138 和门电路实现下面的函数。（74LS138的译码工作条件为STA = 1，STB = STC = 0。）Y = A B C + A B C + A B C + A B C七、下图所示的译码显示电路中，输入为8421BCD码。设控制

12、显示信号高电平有效，则La Lb Lc Ld Le Lf Lg 输出什么？八、用74151数据选择器实现下列函数：九、四选一数据选择器CT4253组成的电路如图所示，写出输出Y1 ，Y2的表达式，CT4253的功能表如下表。ABW1高阻000D0 001D1010D2011D3十、适用半加器和门电路构成一个全加器。对于四位数值比较器（74LS85）比较大小结果时，下面不正确的说法是哪个？A、当A3A2A1A0B3B2B1B0时，取决于两数本身B、当A3A2A1A0B3B2B1B0时，取决于级联输入端的状态C、当A3A2A1A0=B3B2B1B0时，取决于级联输入端的状态 3 逻辑门电路基本内容

13、：一、MOS逻辑门 1数字集成电路简介 1）CMOS集成电路 广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路 2）TTL集成电路广泛应用于中大规模集成电路 2逻辑门电路的一般特性 1）输入和输出的高、低电平 VIL(max): 输入低电平上限值 VIH(min): 输入高电平下限值 VOH(min): 输出高电平下限值 VOL(max): 输出低电平上限值2）噪声容限 输入高电平噪声容限：VNH=VOH(min)VIH(min)； 输入低电平噪声容限：VNL=VIL(max)VOL(max)3）扇入与扇出数扇入数：取决于逻辑门输入端的个数扇出数：带同类门电路的最大数目 有带灌电流负载和拉电流负载两种情况

14、：带拉电流负载：驱动门输出端为高电平 NOH=带灌电流负载：驱动门输出端为低电平 NOL= 3CMOS漏极开路门(OD门)和三态输出门(TSL)及传输门（TG）电路a) OD门 b)TSL门 c)TG门 4CMOS反向器的工作原理及传输特性二、TTL逻辑门1集电极开路门(OC门)及三态与非门(TSL门)电路a) OC门 b)三态门2TTL与非门结构、功能和电气特性三、TTL门与CMOS门的比较重点与难点：1 TTL电路的外特性的理解、掌握和运用及各种门的逻辑功能2CMOS门电路的工作原理与外特性的理解作业填空题：1、由TTL门组成的电路如下图所示，已知它们的输入短路电流为Iis1.6mA，高电

15、平输入漏电流IiH40A。试问：当A=B=1时，G1的 电流（拉，灌）为 ；A=0时，G1的 电流（拉，灌）为 。 图3-12TTL门电路输入端悬空时，应视为 ；（高电平，低电平，不定）此时如用万用表测量其电压，读数约为 （3.5V，0V，1.4V）。3OC门称为 门，多个OC门输出端并联到一起可实现 功能4集电极开路门（OC门）在使用时须在 之间接一电阻（输出与地，输出与输入，输出与电源）。5TTL与非门电压传输特性曲线分为 区、 区、 区、 区。二、简答：1如图所示各门电路均为 74 系列 TTL 电路，分别指出电路的输出状态（高电平、低电平或高阻态） 图3-22图中各电路中那些能实现非功

16、能？实现的要打对号。图3-3为TTL门电路，图3-4为CMOS门电路。图3-3图3-43图所示各门电路均为 CC4000 系列的 CMOS 电路，分别指出电路的输出状态是高电平还是低电平。7 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列基本内容：一、只读存储器（ROM）1ROM的定义与基本结构1）ROM:在正常工作状态只能读出信息。断电后信息不会丢失，常用于存放固定信息（如程序、常数等）2）基本结构：2二维译码字线与位线的交点都是一个存储单元存储容量：存储单元数目=字数×位数（字长） 交点处有MOS管相当存0，无MOS管相当存1。3. ROM的分类固定ROM：厂家装入数据，永不改变PRO

17、M：用户装入，只可装一次，永不改变按写入方式分EPROM：用户装入，紫外线擦除E2PROM：用户装入，电可擦除Flash Memary：高集成度，大容量，低成本，使用方便4. ROM的简单应用用ROM实现逻辑函数二、随机存取存储器（RAM）1RAM的定义与基本结构1）RAM:在运行状态可以随时进行读或写操作。 存储的数据必须有电源供应才能保存, 一旦掉电, 数据全部丢失2）基本结构：2存储容量的扩展a) 位数（字长）的扩展b) 字数的扩展c) 字数、位数同时扩展重点与难点：只读存储器的电路结构和工作原理及只读存储器的应用举例随机存取存储器的电路结构和工作原理及随机存取存储器的容量扩展一、填空题1、在图7.1所示ROM，其Y的表达式为Y1 = ，Y2 = ，Y3 = 。    2、1024×8位RAM应当有 根地址线、 数据线，每个地址有 个存储元。3、从逻辑电路的角度看，ROM是由