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1、的基础知识数字电子技术之主讲教师：学习导入本次课主要内容第一点数字信号和模拟信号第二点第三点数制和码制数字电路的基本概念一、数字信号和模拟信号主题数字电子电路的基础知识数字信号举例：自动点钞机，每通过一张钞票便给控制电路一个信号，使之计1；没钞票通过时，给控制电路的信号为0，所以不计数。数字信号：在时间上和幅度上都是断续变化的。模拟信号：在时间上和幅度上都是连续变化的。模拟信号举例：蓄电池在充电过程中，其正、负极两端的电压信号就属于模拟信号，因为其两端的电压不能突变，所以在时间和幅值上都是连续变化的。二、数字电路的基本概念主题数字电子电路的基础知识数字电子电路与模拟电路相比，数字电路的优点：结

2、构简单，便于集成化、系列化生产，成本低，使用方便；抗干扰性强，可靠性高，集成度高；处理功能强，能实现数值运算和逻辑运算；可编程数字电路可容易地实现各种算法，具有很大的灵活性；数字信号更易于存储、加密、压缩、传输和再现。三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制：计数的规律。常用的数制有二、八、十和十六进制。码制：用二进制数去表示数、字母和符号时所遵守的规则。常用的码制有BCD码、字符码等。表示的是数值或者数值的大小。表示的是一种信号，或文字、或图像。三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制十进制1特点：十个数码 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9进位： 逢十进一所谓十进制就是以10为

3、基数的计数体制。写法：NDDecimal 或N10，如十进制数2136可表示为（2136）D。 三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制二进制1特点：两个数码 0、1进位： 逢二进一写法：NBBinary 或N2，如二进制数1011可表示为（1011）B。 所以： （1011）B=（11）D。三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制八进制1特点：八个数码 0、1、2、3、4、5、6、7进位： 逢八进一写法：NOOctal 或N8，如八进制数16可表示为（16）O。 所以： （16）O=（14）D。三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制十六进制1特点：十六个数码 0、1、2、3、4

4、、5、6、7、9、A 、B 、C 、D 、E 、 F进位： 逢十六进一写法：NHHexadecimal 或N16，如八进制数16可表示为（7E6B）O。 所以： （7E6B）H=（32363）D。三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制各种数制之间的转换1十进制数转换成二进制数： 除2取余法三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制各种数制之间的转换1各种数制之间的转换：三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识数制各种数制之间的转换1十进制数转换成二进制数：三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识码制2码制：用二进制数去表示数、字母和符号等信号时所遵守的规则。码制举例：美国标准信息交换码

5、（ASCII码）：计算机将输入的信息符号按照一定的规则编成由“0”和“1”组成的代码，再对二进制码进行处理，最后还原成可以识别的信息。标准ASCII码由7位二进制数组成，用来表示26个英文大小写字母以及一些特殊符号。三、数制和码制主题数字电子电路的基础知识码制2码制举例：十进制数的二进制编码（BCD码）：计算机除了将十进制转换成二进制进行运算外，还可以直接将十进制数以二进制的形式进行输入与运算。方法：用四位二进制代码表示一位十进制数。有权码无权码（69）D=（01101001）8421BCD谢谢观看逻辑代数中的三种基本逻辑运算数字电子技术之主讲教师：学习导入模拟电子电路数字电子电路uouiXi

6、Yo输出与输入之间的关系uo=f(ui)是一种函数关系，可以用+、 、等数学运算将其表示出来。Yo=F(Xi)是一种逻辑关系，可以用与、 或 、非等逻辑运算关系将其表示出来。uo、ui的值可以取（-，+）中的任意实数。Yo、Xi称为逻辑变量，值只能取0和1，且0和1 表示的是两种不同的逻辑状态。变量的取值本次课主要内容第一点与逻辑关系第二点第三点非逻辑关系或逻辑关系一、与逻辑关系主题逻辑代数中的三种基本逻辑运算1）与逻辑：决定事件发生的各条件中，所有条件都具备，事件才会发生（成立）。规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0” 2）真值表 A B Y 0

7、0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1真值表特点: 有0 则0, 全1则1一、与逻辑关系主题逻辑代数中的三种基本逻辑运算4）与逻辑运算规则 逻辑乘3）与逻辑关系表示式Y= AB = AB 5）与门符号0 0=0 0 1=01 0=0 1 1=1二、或逻辑关系主题逻辑代数中的三种基本逻辑运算1）或逻辑：决定事件发生的各条件中，只要一个条件具备，事件就会发生（成立）。规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0” 2）真值表 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1真值表特点: 有1 则1, 全0则0二、或逻辑关系主题逻辑代数中的三种基本逻

8、辑运算4）或逻辑运算规则 逻辑或3）或逻辑关系表示式Y= A+B5）或门符号0 + 0=0 0 + 1=11 + 0=1 1 + 1=1三、非逻辑关系主题逻辑代数中的三种基本逻辑运算1）非逻辑：决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时事件发生（成立），条件具备时事件不发生。规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0” 真值表特点: 0 则1, 全1则02）真值表0 11 0A Y三、非逻辑关系主题逻辑代数中的三种基本逻辑运算4）非逻辑运算规则 逻辑非3）非逻辑关系表示式5）非门符号 0 1 1 0 谢谢观看逻辑代数运算法则数字电子技术之主讲教师：学习导入逻

9、辑代数有什么法则呢？本次课主要内容第一点逻辑代数基本运算规则第二点第三点逻辑代数的基本定理逻辑代数的基本定律一、逻辑代数的运算规则主题逻辑代数运算法则（1）1=0 ；0=1（2）11=1；0+0=0（3）10=01=0 ；1+0=0+1=1（4）00=0 ；1+1=1（5）如果A0 则A=1； 如果A1 则A=0。1.基本公理：2.基本定律 ：（1）交换律 AB = BA； A+B = B+A（2）结合律 A（BC）=（AB）C；A+（B+C）=（A+B）C（3）分配律 A（B+C）=AB+AC； A+BC=（A+B）A+C）一、逻辑代数的运算规则主题逻辑代数运算法则（4）0 1 律（5）互补

10、律（6）重叠律（8）反演律摩根定律（7）还原律AB0011011110111100证明：反演律摩根定律A A = A ； A + A =A1A=A ；A+0=A ；0A=0 ；A+1=1二、逻辑代数的基本定律主题逻辑代数运算法则（1）原变量吸收公式（2）反变量吸收公式（3）冗余律证明：三、逻辑代数的基本定理主题逻辑代数运算法则1.代入定理：在任何一个包含逻辑变量A的逻辑等式中，若以另外一个逻辑表达式代入 式中所有A的位置，则等式依然成立。将摩根定理推广为三变量的应用情况：现将 代入等式左边B的位置，于是得到三、逻辑代数的基本定理主题逻辑代数运算法则2.反演定理：对于任意一逻辑式Y，若将其中所有

11、的“”换成“+”，“+”换成 “”， 0换成1,1换成0，原变量换成反变量，反变量变成原变量，得到的结果就是 。【例1.3.3】已知 ，求 。3.对偶定理：若两个逻辑表达式相等，则他们的对偶式也相等。对偶式就是指：对于任何一个表达式Y，若将其中的“”换成“+”， “+”换成“”，0换成1,1换成0，得到一个新的表达式 。谢谢观看逻辑函数及表示方法数字电子技术之主讲教师：学习导入数字电子电路XiYiY与A、B、C之间是逻辑关系，没错！但是怎么来表示两者之间的关系呢？本次课主要内容第一点逻辑函数的定义第二点第三点逻辑函数表示方法之间的互换逻辑函数的表示方法一、逻辑函数的定义主题逻辑函数及表示方法逻

12、辑函数：输入逻辑变量和输出逻辑变量之间的函数关系称为逻辑函数。表示为 Y = F(A、B、C、D) 式中：A、B、C、D 输入逻辑变量，Y为输出逻辑变量。例如：图1.4.1是一个三人裁判电路，竞赛规则为主裁和两名副裁中，除主裁外至少有一个副裁判是，结果有效，否则结果无效。主裁控制开关A，两名副裁控制B、C，当裁判判定有效时，合上开关，否则不合。显然，灯泡Y的状态是开关A、B、C状态的逻辑函数。 Y=F（A，B，C）二、逻辑函数的表示方法主题逻辑函数及表示方法常用的逻辑函数表示方法有真值表、逻辑函数式、逻辑图、波形图和卡诺图等。其中任何一个逻辑函数其真值表和卡诺图的表现形式是唯一的。1、逻辑真值

13、表：用0、1表示输入逻辑变量各种可能取值的组合和对应的输出值排列成的表格。二、逻辑函数的表示方法主题逻辑函数及表示方法2、逻辑函数式：用把输出和输入之间的逻辑关系写出与、或、非等运算的组合式，即逻辑函数式。根据竞赛规则、与和或的逻辑定义，“B、C中至少有一个等于1”可表示为（B+C），“同时还要求A=1”，则应写作A （B+C）， Y= A （B+C）3、逻辑图：将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系用逻辑门电路来实现，就可以画出表示函数关系的逻辑图。二、逻辑函数的表示方法主题逻辑函数及表示方法4、波形图：用将逻辑函数输入变量每一种可能的取值与对应的输出值按时间顺序依次排列起来，就得到了

14、表示该逻辑函数的波形图，也称时序图。5、卡诺图：将表示逻辑变量的所有可能组合的小方格组成的平面图，它是一种用图形描述逻辑函数的方法。三、逻辑函数表示方法之间的互换主题逻辑函数及表示方法1、根据逻辑真值表写逻辑表达式：【例1.4.1】写出表1.4.2某逻辑电路的真值表所对应的逻辑表达式。由表可知：只有当A、B、C中两个同时为1时，Y才为1。当A=0、B=1、C=1时，使得 当A=1、B=0、C=1时，使得当A=1、B=1、C=0时，使得最小项三、逻辑函数表示方法之间的互换主题逻辑函数及表示方法2、根据逻辑表达式写逻辑真值表：将输入逻辑变量所有的取值组合逐一代入逻辑表达式进行逻辑运算，求出输出逻辑

15、变量，列成表。【例1.4.2】已知逻辑表达式 求所对应的逻辑真值表。三、逻辑函数表示方法之间的互换主题逻辑函数及表示方法3、根据逻辑表达式画逻辑电路图：用逻辑门电路的符号代替逻辑表达式中的运算符号，就可以得到相应的逻辑电路图。【例1.4.3】已知逻辑表达式 画出所对应的逻辑电路图。三、逻辑函数表示方法之间的互换主题逻辑函数及表示方法4、根据逻辑电路图写逻辑表达式：从输入端到输出端逐级写出每个门电路对应的表达式，就可以得到对应的逻辑函数式。【例1.4.4】已知函数的逻辑图如图1.4.5所示，求所对应的逻辑表达式。谢谢观看逻辑函数的公式法化简数字电子技术之主讲教师：学习导入那可以少用很多门电路哎！

16、想想都划算！但是为什么呢？本次课主要内容第一点逻辑函数的最简表达式第二点常用的公式法化简举例一、逻辑函数的最简表达式主题逻辑函数的公式法化简一个逻辑函数可能有很多种不同的表达式，表达式越简单，则与之相对应的逻辑图越简单。通常都是使用最简与-或式。最简与-或式的标准：表达式中所含与项的个数最少；每个与项中变量的个数最少。二、常用的公式法化简举例主题逻辑函数的公式法化简1、并项法：利用公式 和 将两项合并，消除一个变量。二、常用的公式法化简举例主题逻辑函数的公式法化简2、吸收法：利用吸收律吸收（消除）多余的与项或多余的因子。三大吸收律：二、常用的公式法化简举例主题逻辑函数的公式法化简3、并项法：利

17、用重叠律、互补律和吸收律，先配项或添加冗余项，然后在逐步化简。吸收律：互补律：重叠律：谢谢观看半导体元器件的开关特性数字电子技术之主讲教师：学习导入 门电路是构成数字电路的基本逻辑单元，常用的基本门电路在逻辑功能上有与门、或门和非门。还有实现复合逻辑运算的与非门、或非门、与或非门、异或门和同或门等。门电路的输入和输出都只有两种状态，即高电平和低电平。获得高、低电平的基本原理可以用下图所示的电路实现。当开关S闭合时，输出电压VO为低电平；当开关S断开时，输出电压VO等于电压电压Vcc，则为高电平。开关S可以用半导体二极管、三极管和MOS管等半导体开关器件代替。本次课主要内容第一点二极管的开关特性

18、第二点第三点MOS管的开关特性晶体管的开关特性一、二极管的开关特性主题半导体元器件的开关特性半导体二极管的单向导电性：即外加正向电压时导通，外加反向电压时截止，所以它就相当于一个受外加电压极性控制的开关。当输入信号为高电平，即VI=VCC时，D截止，VO=VCC为高电平；当输入信号为低电平，即VI=0时，D导通，VO=0.7V为低电平。二、晶体管的开关特性主题半导体元器件的开关特性当半导体三极管工作在饱和状态时，三极管的集电极与发射极之间的压降近似等于0.3V，相当于开关闭合；当半导体三极管工作在截止状态时，三极管的集电极与发射极之间的电阻近似等于无穷大，相当于开关断开。当输入信号为高电平，即

19、VI=3V时，三极管工作在饱和状态，这时三极管c和e间相当于一个闭合的开关，VO0.3V为低电平；当输入信号为低电平，即VI=0V时，三极管工作在截止状态，这时三极管c和e间相当于一个断开的开关，VO=5V为高电平。三、MOS管的开关特性主题半导体元器件的开关特性当 时，MOS管工作在截止区，这时MOS管D和S间相当于一个断开的开关，只要负载电阻 （MOS管截止内阻）， ，输出为高电平；当 ，且 持续升高以后，MOS管的导通内阻 变得很小（在1千欧以内），只要 ，则开关电路的输出端将变为低电平，这时MOS管D和S间相当于一个闭合的开关。谢谢观看分立元件逻辑门电路数字电子技术之主讲教师：学习导入

20、都具有开关特性！但是！我更需要门电路！能接受高、低电平的输入信号和能输出高、低电平的输出信号的门电路！怎么办？本次课主要内容第一点二极管与门第二点第三点三极管非门二极管或门一、二极管与门主题分立元件逻辑门电路下是用二极管构成的最简单的有两个输入端与门电路，其中A、B为输入信号，Y表示输出信号。假定二极管D1、D2的正向导通压降VF=0.7V。利用二极管的开关特性分析图中电路，可得出可能的三种输入、输出对应关系。当A、B全为0V时，D1、D2都导通，Y=0.7V，电路输出低电平；当A、B中任意一个为0V，假定B为0V，A为3V时。显然，D2优先导通，输出Y的电位被钳制在0.7V，D1截止，则Y=

21、0.7V，电路输出低电平。当A、B全为3V时，A、B都导通，Y=3.7V，电路输出高电平。一、二极管与门主题分立元件逻辑门电路将输入与输出逻辑电平的关系列表，即得表2.3.1。电路点评：输出的高、低电平数值和输入的高、低电平数值不相等，相差一个二极管的导通压降。如果把这个门的输出作为下一级门电路的输入，将产生信号高、低电平的偏移。当输出端对地接上负载电阻时，负载电阻的改变有时会影响输出的高电平。如果规定3V以上为高电平，用逻辑1状态表示；0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，即可将表2.3.1改写成真值表2.3.2。显然Y和A、B是与逻辑关系。二、二极管或门主题分立元件逻辑门电路用二极管构成

22、的最简单的有两个输入端或门电路，其中A、B为输入信号，Y表示输出信号。假定二极管D1、D2的正向导通压降VF=0.7V。当A、B全为0V时，D1、D2都截止，Y=0V，电路输出低电平。当A、B中任意一个为0V，假定B为0V，A为3V时。显然，D1优先导通，输出Y的电位被钳制在2.3V，D2截止，则Y=2.3V，电路输出高电平。当A、B全为3V时，A、B都导通，Y=2.3V，电路输出高电平。二、二极管或门主题分立元件逻辑门电路将输入与输出逻辑电平的关系列表，即得表2.3.3。电路点评：二极管或门电路同样存在着输出电平偏移的问题，所以这种电路结构也只适用于作集成电路内部的逻辑单元。如果规定3V以上

23、为高电平，用逻辑1状态表示；0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，即可将表2.3.3改写成真值表2.3.4。显然Y和A、B是或逻辑关系。三、三极管非门主题分立元件逻辑门电路用三极管构成的非门电路,电路中输入变量为A，输出变量为Y。电路实际上是一个反相器：当输入变量为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为0V；当输入变量为低电平时，三极管截止，输出近似为5V。电路点评：用1表示高电平，用0表示低电平，显而易见，电路利用三极管的开关特性，在输入量作高低电平跳变时，输出量呈现与输入量相反的变化。电路满足非逻辑运算功能，简称非门。谢谢观看常用的复合逻辑及其门电路数字电子技术之主讲教师：学习导入实现逻辑

24、关系的电路是门电路！基本的门电路有与门、或门、非门！如果任何逻辑函数都只能用与门、或门和非门实现！会不会很痛苦？还有其他的门电路吗？本次课主要内容第一点与非门第二点第三点异或门与或非门第四点第五点或非门同或门一、与非门主题常用的复合逻辑及其门电路与非门为先与后非，其逻辑电路如图所示。门电路符号：与非门的表达式：与非门的真值表：“有0出1，全1出0”二、或非门主题常用的复合逻辑及其门电路或非门为先或后非，其逻辑电路如图所示。门电路符号：或非门的表达式：或非门的真值表：“有1出0，全0出1”三、与或非门主题常用的复合逻辑及其门电路与或非门的逻辑电路如图所示。门电路符号：或非门的表达式：或非门的真值

25、表：若将A、B和C、D各视为一组，则与或非门的关系可简述为“一组全1出0，各组有0出1”。四、异或门主题常用的复合逻辑及其门电路异或门的逻辑电路如图所示。门电路符号：异或门的表达式：异或门的真值表：“同出0，异0出1”五、同或门主题常用的复合逻辑及其门电路同或门的逻辑电路如图所示。门电路符号：同或门的表达式：同或门的真值表：“同出1，异0出0”一个结论：谢谢观看集成逻辑门电路数字电子技术之主讲教师：学习导入不同封装工艺的集成芯片把用半导体元件组成的分立门电路经过一定的工艺集成在一块硅片上即可制成集成门电路。集成门电路按集成度大小分为：小规模集成电路中规模集成电路大规模集成电路超大规模集成电路集

26、成门电路按内部有源器件的不同可以分为双极型电路和单极型电路：双极型电路主要有 TTL、ECL、等类型；单极型电路主要有NMOS、 PMOS和CMOS等类型。本次课主要内容第一点TTL集成门电路第二点CMOS集成门电路TTL与CMOS集成电路性能比较第三点一、TTL集成门电路主题集成逻辑门电路174系列为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。274L系列为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。374H系列为高速TTL系列。474S系列为肖特基TTL系列，进一 步提高了速度。如图示574LS系列为低功耗肖特基系列。674AS系列为先进肖特基系列， 它是74S系列的后继产品。774ALS系列为先

27、进低功耗肖特基 系列，是74LS系列的后继产品。TTL集成逻辑门电路系列简介01一、TTL集成门电路主题集成逻辑门电路TTL集成与非门02输入级：由一个多发射极晶体管V1和电阻R1组成，相当于一个与门。中间级：由晶体V1和电阻R2、R3组成，起倒相作用，在V2的集电极和发射极各提供一个电压信号，两者相位相反，供给推拉式结构的输出级。输出级：由晶体管V3、V4、V5和电阻R4、R5组成推拉式结构的输出电路，其作用实现反相，并降低输出电阻，提高带负载能力。输入级中间级输出级四2输入的与非门芯片一、TTL集成门电路主题集成逻辑门电路TTL集成与非门OC门02将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称

28、为线与。&ABCD问题：当两个门并接时，若一个门输出为高电平，另一个门输出低电平，就会有一个很大的电流经VCC、 V3 V4管流到V5管。这个电流不仅会使V5的输出低电平抬高， 而且会使它因功耗过大而损坏。普通的TTL门电路不能进行线与。 解决办法： 集电极开路门（OC门） 一、TTL集成门电路主题集成逻辑门电路TTL集成与非门OC门02集电极开路与非门（ OC门Open Collector ）OC门电路OC门符号用OC门直接驱动负载电压高于5V的继电器用OC门实现线与一、TTL集成门电路主题集成逻辑门电路TTL集成与非门三态门02功能说明：普通TTL门的输出只有两种状态逻辑0和逻辑1，这两种

29、状态都是低阻输出。三态逻辑(TSL)输出门除了具有这两个状态外，还具有高阻输出的第三状态(或称禁止状态)，这时输出端相当于悬空。用三态门构成单向总线一、TTL集成门电路主题集成逻辑门电路TTL集成与、或、非、与或非门03二、CMOS集成门电路主题集成逻辑门电路TTL系列CMOS系列CMOS集成门电路是当前应用十分广泛的逻辑电路之一。CMOS电路便于集成，集成度可以非常高，功耗几乎为0。CMOS集成逻辑门电路有两个大的系列，CMOS4000系列和高速CMOS系列（称HCMOS）。三、TTL与CMOS集成电路性能比较主题集成逻辑门电路性能指标CMOS 电路TTL电路输入阻抗大带负载能力强工作速度快

30、电源电压范围广功耗小集成度高稳定性能好抗辐射能力强多余输入端不能悬空可以悬空谢谢观看组合逻辑电路概述与分析数字电子技术之主讲教师：学习导入=1=1&1什么是组合逻辑电路？组合逻辑电路的特点？怎么分析组合逻辑电路？ABCSCO本次课主要内容第一点组合逻辑电路概述第二点组合逻辑电路分析一、组合逻辑电路概述主题组合逻辑电路概述与分析组合逻辑电路特点01构成组合逻辑电路的基本单元是门电路；在电路连接上，没有从输出端到输入端的反馈回路；在逻辑功能上，任意时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，与电路原来的状态无关。主题组合逻辑电路的功能描述02组合逻辑电路概述与分析图中有m个输入端，n个输出端，输出与输

31、入间的逻辑关系则可用下列逻辑函数描述。一、组合逻辑电路概述二、组合逻辑电路的分析主题组合逻辑电路的分析方法01组合逻辑电路概述与分析从逻辑函数表达式或真值表，概括出给定组合逻辑电路的逻辑功能。根据给定组合逻辑电路的逻辑图，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式；化简输出函数表达式；由输出函数表达式，列出它的真值表（该步骤依据具体情况而定）；二、组合逻辑电路的分析主题组合逻辑电路的分析举例02组合逻辑电路概述与分析【例3.2.1】分析图3.2.1电路的逻辑功能（1）写出逻辑函数表达式（2）化简函逻辑函数表达式（3）分析逻辑功能从逻辑函数表达式中可以看出，该电路具有“同或”功能。二、组合逻

32、辑电路的分析主题组合逻辑电路的分析举例02组合逻辑电路概述与分析【例3.2.2】分析图3.2.2电路的逻辑功能（1）写出逻辑函数表达式（2）化简函逻辑函数表达式二、组合逻辑电路的分析主题组合逻辑电路的分析举例02组合逻辑电路概述与分析（3）列逻辑真值表（4）分析逻辑功能当A、B、C 三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。谢谢观看组合逻辑电路的设计数字电子技术之主讲教师：学习导入=1=1&1怎么设计组合逻辑电路？ABCSCO本次课主要内容第一点组合逻辑电路设计方法第二点组合逻辑电路设计举例一、组合逻辑电路的设计方法主题组合逻辑电路的设计1、进行逻辑抽象：将给定的实际

33、逻辑问题通过抽象用一个逻辑函数表达式来描述。2、选择器件种类：根据对电路的具体要求和器件资源情况决定采用哪种类型的器件。3、将逻辑函数表达式进行化简或进行适当的形式变换对逻辑函数进行化简得到最简的函数表达式。4、根据化简或变换后的逻辑函数表达式画出逻辑图。二、组合逻辑电路的设计举例主题组合逻辑电路的设计【例3.3.1】 设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过。用与非门实现。解：（1）进行逻辑抽象：确定输入变量、输出变量，并赋值。分析命题，设三个人为输入变量，分别用A、B、C表示，且为1时表示同意，为0时表示不同意。表决的结果为输出变量，用Y表示，且为1

34、时表示通过，为0时表示不通过。二、组合逻辑电路的设计举例主题组合逻辑电路的设计【例3.3.1】 设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过。用与非门实现。解：（2）选定逻辑器件 用与非门集成器件。（3）化简、变换逻辑函数。（4）根据逻辑函数式画出逻辑图二、组合逻辑电路的设计举例主题组合逻辑电路的设计【例3.3.2】试设计一个3输入、3输出灯光控制电路，当A=1，B=C=0时，红、绿灯亮；B=1，A=C=0时，黄、绿灯亮；C=1，A=B=0时，红、黄灯亮；当A=B=C时，3个灯全亮。解：（1）进行逻辑抽象：确定输入变量、输出变量，并赋值。分析命题，三个输入变

35、量，分别用A、B、C表示。三个输出变量，分别用R、G、Y表示，其中红灯为R、绿灯为G、黄灯为Y；灯亮各输出变量位1，灯灭各输出变量位1。二、组合逻辑电路的设计举例主题组合逻辑电路的设计【例3.3.1】 设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过。用与非门实现。解：（2）选定逻辑器件 用与、或、非门集成器件。（3）化简、变换逻辑函数。（4）根据逻辑函数式画出逻辑图谢谢观看常用的组合逻辑电路 数字电子技术之主讲教师：学习导入常用的组合 逻辑电路本次课主要内容第一点编码器和译码器第二点半加器和全加器数据分配器和数据选择器第三点一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑

36、电路所谓编码就是将具有特定含义的信息（如数字、文字、符号等）用二进制代码来表示的过程。能实现编码功能的电路称为编码器。编码器01编码器A0A1Am-1Y0Y1Yn-1m个n位一位二进制数，可表示输入的2 种特定意义；二位二进制数，可表示输入的22种特定意义；n 位二进制数，可表示输入的2n种特定意义。若输入信号m=2n个，将它编为二进制数时，需n位二进制数。一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑电路编码器二进制普通编码器01（1）逻辑电路图（2） 逻辑表达式：（3） 逻辑功能表一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑电路编码器优先编码器01当输入端有多个编码请求时，编码器只对其中优先级别最高的输入信

37、号进行编码，而不考虑其它优先级别比较低的输入信号。优先编码器74LS148一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑电路译码器02译码器是将代表特定信息的二进制代码翻译成对应的输出信号，以表示其原来含意的电路。是编码器的逆过程。输入为二进制数据输出的状态n位二进制数据输入最多有2n种不同输出状态（1）二进制译码器：输出控制信号 2线4线；3线8线；4线16线（2）二十进制译码器：输出十个数码，可直接通过辉光数码管显示 ；（3）显示译码器：输出若干个（如七个）信号，可通过字段显示器显示。一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑电路译码器七段数码显示器及其工作原理02常见数码管外观数码管的7段一、编码器和译

38、码器主题常用的组合逻辑电路译码器3线-8线译码器74LS1380274LS138功能表74LS138引脚图一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑电路译码器显示译码器C451102C4511/CD4511功能：是一个用于驱动共阴极数码显示器的 BCD 码七段码译码器。 C4511逻辑符号与引脚图一、编码器和译码器主题常用的组合逻辑电路译码器显示译码器C451102其它输出同LEHHH消隐LLLLLLLHL8HHHHHHHL9HHLLHHH1001HHL8HHHHHHH0001HHL7LLLLHHH1110HHL6HHHHHLL0110HHL5HHLHHLH1010HHL4HHLLHHL0010HH

39、L3HLLHHHH1100HHL2HLHHLHH0100HHL1LLLLHHL1000HHL0LHHHHHH0000HHLgfedcbaABCDLTBILE显示输出输入功能表识读要求1.明确输入变量、输出变量、控制变量；2.分析芯片正常工作的输入条件、控制条件及输出状态；3.分析控制信号的作用。功能状态分析1. 译码2. 测试3. 保持4. 空白二、半加器和全加器主题常用的组合逻辑电路半加器01半加器是指只有被加数（A）和加数（B）输入的一位二进制加法电路。加法电路有两个输出，一个是两数相加的和（S），另一个是相加后向高位的进位（CO）。二、半加器和全加器主题常用的组合逻辑电路全加器02全加器

40、不仅有被加数A和加数B，还有低位来的进位CI作为输入；三个输入相加产生全加器两个输出，和S及向高位进位CO。三、数据分配器和数据选择器主题常用的组合逻辑电路数据分配器01数据分配是指信号源输入的二进制数据按需要分配到不同的输出通道，实现这种逻辑功能的组合逻辑器件称为数据分配器，M（=2N）输出通道需要N位二进制信号来选择输出通道，称为N位地址（信号）。 741LS38用作为数据分配器二、半加器和全加器主题常用的组合逻辑电路数据选择器02从一组输入数据选出其中需要的一个数据作为输出的过程叫做数据选择，具有数据选择功能的电路称为数据选择器。谢谢观看555定时器的电路结构和工作原理数字电子技术之主讲

41、教师：学习导入555定时器本次课主要内容第一点555定时器的电路结构第二点第三点555定时器的逻辑功能555定时器的工作原理一、555定时器的电路结构主题555定时器的电路结构与工作原理引脚说明：脚Vss为接地端脚为触发端（低触发端）脚OUT为输出端；脚为复位端（低电平有效）脚C-V为电压控制端；脚TH为阈值端（高触发端）脚D为放电端脚VDD为电源端一、555定时器的电路结构主题555定时器的电路结构与工作原理模块电路：分压电路电压比较器电路基本RS触发器电路复位电路放电管主题555定时器的电路结构与工作原理分压电路二、555定时器的工作原理分压器由三个等值的电阻（R1、R2、R3）串联而成，

42、将电源电压VDD分为三等份，作用是为比较器提供两个参考电压，一个是6脚A1反相输入端电压U6 ，一个是2脚A2同相输入端电压U2 ：5脚电压控制端悬空或者通过电容接地5脚控制端外接电源USU6=US，U2US/2U6U2主题555定时器的电路结构与工作原理电压比较器电路二、555定时器的工作原理A1和A2接成电压比较器：当U+ U-时，比较器的输出为高电平1当U+ U-时，比较器的输出为低电平0当6脚的电位大于5脚时，比较器A1的输出R为1，当6脚的电位小于5脚时，比较器A1的输出R为0。当2脚的电位大于A2同相输入端时，比较器A2的输出S为0，当2脚的电位小于A2同相输入端时， 比较器A2的

43、输出S为1。主题555定时器的电路结构与工作原理基本RS触发器电路二、555定时器的工作原理S=0、R=1：由于R=1，不论原来S为0还是1，都有Q=0；再由S=0、Q=0可得Q1，触发器的置0。S=1、R=0：显然与S=0、R=1相反，触发器置1。S=0、 R=0：根据或非门的逻辑功能不难推知，触发器保持原有状态不变.S =1、 R=1: Q=Q=0，不符合触发器的 逻辑关系。主题555定时器的电路结构与工作原理复位电路放电管二、555定时器的工作原理R是复位端，低电平有效。当R为低电平时，输出端OUT（脚）为0。NMOS放电管主要构成放电回路。若栅极电位=0，则放电管V截止；若栅极电位=1

44、，则放电管V导通，通过放电端D（脚）与外接电路形成放电回路。主题555定时器的电路结构与工作原理三、555定时器的逻辑功能同低出高，同高出低，不同保持谢谢观看触发器及触发器的基本形式数字电子技术之主讲教师：学习导入组合逻辑电路时序逻辑电路其基本单元门电路；输出与原状态无关。其基本单元触发器输出与原状态有关，。本次课主要内容第一点触发器概述第二点第三点基本RS触发器一、触发器概述主题触发器及触发器的基本形式触发器是时序逻辑电路的基本单元，它能存储一位二进制信息，即0和1，且具有记忆能力，在输入信号消失后，能将获得的新状态保存下来。触发器有0和1两个稳定的工作状态。在没有外加信号作用时，触发器维持

45、原来的稳定状态不变。在一定外加信号的作用下，可以从一个稳态转换到另一个状态，称为触发器的状态翻转。二、基本RS触发器电路结构主题触发器及触发器的基本形式基本RS 触发器是各种触发器中最简单却是最基本的触发器，也是构成其它类型触发器的基本单元。基本RS触发器的电路结构及逻辑符号Q=1、Q=0的状态称1状态，置位状态； Q=0、Q=1的状态称0状态，复位状态二、基本RS触发器逻辑功能分析主题触发器及触发器的基本形式R SQ10010 10 R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成0状态，这种情况称将触发器置0或

46、复位。R端称为触发器的置0端或复位端。二、基本RS触发器逻辑功能分析主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式0110R SQ0 10R=1、S=0时：由于S=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成1状态，这种情况称将触发器置1或置位。S端称为触发器的置1端或置位端。1 01二、基本RS触发器逻辑功能分析主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式11R SQ0 101 01R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。101 1

47、不变10二、基本RS触发器逻辑功能分析主题触发器及触发器的基本形式00R SQ0 101 011 1不变不定R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的0同时撤除后，将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本RS触发器的约束条件。11？0 0二、基本RS触发器逻辑功能的描述方法主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式（1）状态转换真值表R SnQ1+nQ功能0 0 00 0 1不定0 1 00 1 10001=+nQ置01 0 01 0 11111=+nQ置11 1 01 1 101n

48、nQQ=+1保持现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。二、基本RS触发器逻辑功能的描述方法主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式特性方程:触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态Qn之间的逻辑关系式（2）特性方程：（状态方程 特征方程 次态Qn+1的卡诺图） R SnQ1+nQ功能0 0 00 0 1不定0 1 00 1 10001=+nQ置01 0 01 0 11111=+nQ置11 1 01 1 101nnQQ=+1保持Qn00011110000111 10 R SSS二、基本RS触发器逻辑功

49、能的描述方法主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号 01或11，触发器仍为0状态；RSRS若 10，触发器就会翻转成为1状态。当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号 10或11，触发器仍为1状态；RSRS 若 01，触发器就会翻转成为0状态。（3）状态图转换图：描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图011/1/10/01/R SR SnQ1+nQ功能0 0 00 0 1不定0 1 00 1 10001=+nQ置01 0 01 0 11111=+nQ置11 1 01 1 101nnQQ=+1保持二、基本RS触发器逻辑功能

50、的描述方法主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式RSQQ置1置0置1置1置1保持不允许（4）波形图：反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图二、基本RS触发器基本RS触发器的特点主题触发器及触发器的基本形式触发器及触发器的基本形式触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。在稳定状态下两个输出端的状态必须是互补关系，即有约束条件。在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。用

51、或非门也可构成基本RS触发器 (输入端为高电平有效)谢谢观看施密特触发器数字电子技术之主讲教师：学习导入波形变换幅度鉴别脉冲整形本次课主要内容第一点施密特触发器的电路结构第二点第三点施密特触发器的应用施密特触发器的工作原理一、施密特触发器的电路结构主题施密特触发器及其应用将555定时器的高触发端TH（脚）与低触发端TR（脚）接在一起，作为信号的输入端，即可构成施密特触发器。uiuo二、施密特触发器的工作原理主题施密特触发器及其应用uoui当ui 时，对应图输入信号中的0到t1段，此时， 为“同低出高”，uo为1；当ui升高到 时，对应输入信号的t1到t2段,为“不同保持”，触发器保持原来状态，

52、uo仍为1。二、施密特触发器的工作原理主题施密特触发器及其应用uoui当 时，对应输入信号t2t3段，为“同高出低”，uo为0，触发器处于复位状态。当输入ui减小到 以下，尚未达到 的这段时间t3t4，为“不同保持”，触发器保持原来状态，维持uo为0。二、施密特触发器的工作原理主题施密特触发器及其应用uoui当输入电压ui继续下降到 时，对应图中t4t5段，为“同低出高”，输出uo=1。二、施密特触发器的工作原理主题施密特触发器及其应用根据以上分析和波形图可见，施密特触发器可以将输入的三角波整形为矩形波。从波形上看出，矩形波的翻转变化转折点要从两个过程加以分析：ui上升阶段，输出的矩形波由高电

53、平跳变到低电平时对应的输入电压U+是 ；ui下降阶段，输出的矩形波由低电平跳变到高电平时对应的输入电压U-是 。回差电压下限门槛电压上限门槛电压三、施密特触发器的应用主题施密特触发器及其应用谢谢观看触发器的基本形式同步RS触发器与D触发器数字电子技术之主讲教师：学习导入组合逻辑电路时序逻辑电路基本RS触发器是构成其他触发器的基本单元，那还有哪些其他类型呢？本次课主要内容第一点同步RS触发器第二点第三点D触发器一、同步RS触发器主题触发器的基本形式同步RS触发器：输入信号(R、S)的作用受时钟脉冲控制RSCP0时，R=S=1，触发器保持原来状态不变。CP1时， Qn+1工作情况由R、S及Qn决定

54、。 逻辑电路一、同步RS触发器主题触发器的基本形式 逻辑功能：1）真值表： CP R S QnQn+1功能0 QnnnQQ=+1 保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ=+1 保持1 0 1 01 0 1 11111=+nQ 置11 1 0 01 1 0 10001=+nQ 置01 1 1 01 1 1 1不定G1 G2G3 G4&S CP RQ Q&RS2）特性方程：(约束条件) Qn 00 01 11 10 0 1 1 1 S R1S一、同步RS触发器主题触发器的基本形式3）状态转换图：010/0/01/10/R SCP R S QnQn+1功能0 QnnnQQ=+1 保持1 0 0

55、 01 0 0 101nnQQ=+1 保持1 0 1 01 0 1 11111=+nQ 置11 1 0 01 1 0 10001=+nQ 置01 1 1 01 1 1 1不定一、同步RS触发器主题触发器的基本形式4）波形图：不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变特点:时钟电平控制。在CP1期间接收输入信号，CP0时状态保持不变， 与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。 二、D触发器主题触发器的基本形式CP=1期间有效将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：

56、逻辑电路0101Qn+1DD触发器状态转移真值表逻辑功能二、D触发器主题触发器的基本形式在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号D情况的不同，具有置0、置1功能的电路，都称为D触发器。状态图波形图谢谢观看触发器的基本形式JK触发器、T触发器与T触发器数字电子技术之主讲教师：本次课主要内容第一点JK触发器第二点第三点T触发器T触发器一、JK触发器主题触发器的基本形式1、逻辑电路G3 G4G1 G2J CP KJ CP KJ CP KQ QJ CP KQ QQ Q(a) 逻辑电路(b) 曾用符号1J C1 1KQ Q(c) 国标符号&一、JK触发器主题触发器的基本形式JK=00时不变JK

57、=01时置0JK=10时置1JK=11时翻转真值表2、逻辑功能：计数G3 G4G1 G2J CP KQ Q&一、JK触发器主题触发器的基本形式3、状态转换图及特性方程：CP=1期间有效将S=JQn、R=KQn代入同步RS触发器的特性方程，得同步JK触发器的特性方程：一、JK触发器主题触发器的基本形式4、波形图在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号J、K情况的不同，具有置0、置1、保持和翻转功能的电路，都称为JK触发器。二、T触发器主题触发器的基本形式（1）T触发器T 1J 1KJ CP KQ QC1Qn01Qn0 00 11 01 1Qn+1J KJK触发器简化真值表：JK触发器特

58、性方程：T触发器的特性方程：则有：T0相当于JK0T1相当于JK1令JKT主题触发器的基本形式三、T触发器 CP Q QC1T(T=1)1J1K令T触发器中，总是为1，则为T触发器。T触发器的特性方程：T触发器仅具有计数功能。主题触发器的基本形式小结1、基本触发器都具有两个稳定状态，有记忆功能，可用来表示二进制数0和1，并作为二进制信息的存储单元。2、基本触发器是电平触发型的，在CP时钟信号为1的整个作用期间，触发信号均可使触发器状态变化。在一个CP脉冲作用下触发器发生两次或两次以上翻转的现象，称为空翻谢谢观看单稳态触发器数字电子技术之主讲教师：学习导入单稳态触发器是只有一个稳定状态的电路，其

59、特点是：有一个稳定状态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态停留一段时间后，又自动返回到稳定状态；暂稳态时间的长短取决于电路本身参数，与触发脉冲的宽度无关。本次课主要内容第一点单稳态触发器的电路结构第二点第三点单稳态触发器的应用单稳态触发器的工作原理一、单稳态触发器的电路结构主题单稳态触发器及其应用输入信号ui加在低触发端TR（脚），并将高触发端TH（脚）与放电端D（脚）接在一起，然后再与定时元件R、C相接。RCuiuo二、单稳态触发器的工作原理主题单稳态触发器及其应用稳态（0t1）：电源接通前，ui为高电平。接通电源，VDD经R对电容C充电，当电容C两端电压uc

60、时，由于ui ，于是“同高出低”，555定时器输出为低电平，即uo=0。放电管V导通，电容C经V迅速放电，uc0， ， ，则“不同保持”,即输出uo为稳定的低电平。RCuiuot1二、单稳态触发器的工作原理主题单稳态触发器及其应用暂稳态（t1t2）：在负脉冲ui作用下，TR的触发电平小于 ，此时uc=0，则“同低出高”，即输出uo为高电平，同时放电管V截止，电路进入暂稳态，定时开始。RCuiuot1t2暂稳态阶段，电容C充电，充电回路为VDDRC地，充电时间常数为RC，uc按指数规律上升。二、单稳态触发器的工作原理主题单稳态触发器及其应用自动返回稳定状态（t2t3）：当电容电压uc上升到 时，