數(shù)字電路期末總復習

1、第1章緒論一、不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換1.十進制與二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換2.二進制數(shù)與十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換3.二進制數(shù)與八進制、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換二、用BCD碼表示十進制數(shù)1、8421 BCD碼2、余3 BCD碼22第2章邏輯函數(shù)及其簡化表示邏輯函數(shù)的方法，歸納起來有：真值表、函數(shù)表達式、卡諾圖、邏輯圖及波形圖等幾種。一、邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式1）常量與變量的關(guān)系+0與+11與1與02）與普通代數(shù)相運算規(guī)律a.交換律：+b.結(jié)合律：（+）+（+）c.分配律： 3）邏輯函數(shù)的特殊規(guī)律a.同一律：+=b.摩根定律：，b.關(guān)于否定的性質(zhì)二、邏輯函數(shù)的基本規(guī)則1、代入規(guī)則在任何一個邏輯等式中，如果將等式兩邊同時出

2、現(xiàn)某一變量的地方，都用一個函數(shù)表示，則等式仍然成立，這個規(guī)則稱為代入規(guī)則。例如：可令則上式變成三、邏輯函數(shù)的公式化簡法1、公式化簡法就是利用邏輯函數(shù)的基本公式和常用公式化簡邏輯函數(shù)，通常，我們將邏輯函數(shù)化簡為最簡的與或表達式。1）合并項法：利用+或,將二項合并為一項，合并時可消去一個變量，例如：2）吸收法 利用公式以及消去多余的積項，根據(jù)代入規(guī)則可以是任何一個復雜的邏輯式例如：化簡函數(shù)解：先用摩根定理展開：再用吸收法3）消去法利用，消去多余的因子4)配項法利用公式將某一項乘以（），即乘以1，然后將其拆成幾項，再與其它項合并。例如：化簡函數(shù)解：2、應(yīng)用舉例將下列函數(shù)化簡成最簡的與或表達式1）2)

3、 L=3) L=解：1） = = = =2) L= = = = =3) L=四、邏輯函數(shù)的化簡卡諾圖化簡法：卡諾圖是由真值表轉(zhuǎn)換而來的，在變量卡諾圖中，變量的取值順序是按循環(huán)碼進行排列的，在與或表達式的基礎(chǔ)上，畫卡諾圖的步驟是：1.畫出給定邏輯函數(shù)的卡諾圖，若給定函數(shù)有個變量，表示卡諾圖矩形小方塊有個。2.在圖中標出給定邏輯函數(shù)所包含的全部最小項，并在最小項內(nèi)填1，剩余小方塊填0。用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)的基本步驟：1.畫出給定邏輯函數(shù)的卡諾圖2.合并邏輯函數(shù)的最小項3.選擇乘積項，寫出最簡與或表達式選擇乘積項的原則：它們在卡諾圖的位置必須包括函數(shù)的所有最小項選擇的乘積項總數(shù)應(yīng)該最少每個乘積項所包

4、含的因子也應(yīng)該是最少的合理利用任意項例1. 用卡諾圖化簡函數(shù)解：1.畫出給定的卡諾圖2.選擇乘積項：例2.用卡諾圖化簡 解：1.畫出給定4變量函數(shù)的卡諾圖2.選擇乘積項設(shè)到最簡與或表達式例3.用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)解：1.畫出4變量卡諾圖2.選擇乘積項，設(shè)到最簡與或表達式第3章集成邏輯門門電路是構(gòu)成各種復雜集成電路的基礎(chǔ)，本章著重理解TTL和CMOS兩類集成電路的外部特性：輸出與輸入的邏輯關(guān)系，電壓傳輸特性。1. TTL與CMOS的電壓傳輸特性開門電平保證輸出為額定低電平時所允許的最小輸入高電平值在標準輸入邏輯時，1.8關(guān)門保證輸出額定高電平90%的情況下，允許的最大輸入低電平值，在標準輸入邏輯

5、時，0.8為邏輯0的輸入電壓典型值0.3為邏輯的輸入電壓典型值3.0為邏輯的輸出電壓典型值3.5為邏輯0的輸出電壓典型值0.3對于TTL：這些臨界值為，,低電平噪聲容限： 高電平噪聲容限：例：74LS00的它的高電平噪聲容限31.81.2它的低電平噪聲容限0.80.30.52.TTL與COMS關(guān)于邏輯0和邏輯1的接法74HC00為CMOS與非門采用+5電源供電，輸入端在下面四種接法下都屬于邏輯0輸入端接地輸入端低于1.5的電源輸入端接同類與非門的輸出電壓低于0.1輸入端接10電阻到地74LS00為TTL與非門，采用+5電源供電，采用下列4種接法都屬于邏輯1輸入端懸空輸入端接高于2電壓輸入端接同

6、類與非門的輸出高電平3.6輸入端接10電阻到地 3、幾個概念： 線與直接把兩個門的輸出連在一起實現(xiàn)與邏輯關(guān)系的接法。 第4章組合邏輯電路1.掌握組合邏輯電路的定義、特點。2.掌握組合電路的分析方法和設(shè)計方法。3.掌握常用中規(guī)模器件及其應(yīng)用。一、組合邏輯電路的設(shè)計方法根據(jù)實際需要，設(shè)計組合邏輯電路基本步驟如下：1. 邏輯抽象 分析設(shè)計要求，確定輸入、輸出信號及其因果關(guān)系 設(shè)定變量，即用英文字母表示輸入、輸出信號 狀態(tài)賦值，即用0和1表示信號的相關(guān)狀態(tài) 列真值表，根據(jù)因果關(guān)系，將變量的各種取值和相應(yīng)的函數(shù)值用一張表格一一列舉，變量的取值順序按二進制數(shù)遞增排列。2.化簡輸入變量少于5個時，用卡諾圖輸

7、入變量多于5個時，用公式法3.寫出邏輯表達式，畫出邏輯圖在只有原變量輸入、而沒有反變量輸入的條件下，為了獲得最佳設(shè)計結(jié)果，應(yīng)盡可能地合并乘積項，以減少第2級器件數(shù)；同時盡可能減少尾部因子的種類，以減少第1級的器件數(shù)?；喌玫剿璧淖詈喤c或式；尋找所有的有用生成項，進行合并；尾部因子變換，盡可能減少尾部因子的種類；兩次求反，得到與非-與非表達式；畫出邏輯圖二、用組合邏輯集成電路構(gòu)成函數(shù) 重點是利用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)（降維圖法）例：用四選一數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)。（10分）4選1數(shù)據(jù)選擇器符號 4選1數(shù)據(jù)選擇器真值表 解：根據(jù)表達式卡諾圖得到D0=C，D1=C，D2=C， (6分)電路圖 (4

8、分)第5章集成觸發(fā)器一、觸發(fā)器分類：按觸發(fā)方式分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式按邏輯功能分：R-S觸發(fā)器、D觸發(fā)器、J-K觸發(fā)器和T觸發(fā)器二、觸發(fā)器邏輯功能的表示方法觸發(fā)器邏輯功能的表示方法，常用的有特性表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖及時序圖。對于第5章表示邏輯功能常用方法有特性表，特性方程及時序圖對于第6章上述5種方法基本都用到。三、各種觸發(fā)器的邏輯符號、功能及特性方程1.基本R-S觸發(fā)器 邏輯符號 邏輯功能特性方程： 若，則 若，則（約束條件） 若，則 若，則1（不允許出現(xiàn)） 2.鐘控RS觸發(fā)器 （CP1期間有效） 若，則（約束條件） 若，則 若，則 若，則1處于不穩(wěn)定狀態(tài) 3.

9、鐘控觸發(fā)器 特性方程(CP=1期間有效)4.鐘控J-K觸發(fā)器&&&&DRDSQQ&&&&JKCP5、主從R-S觸發(fā)器特性方程(作用后) 約束條件6、主從JK觸發(fā)器特性方程為：(CP作用后) 邏輯功能若，CP作用后，若，CP作用后，若，CP作用后，(保持)若，CP作用后，(翻轉(zhuǎn))主從JK-FF克服了鐘控電平觸發(fā)的空翻缺點，但存在一次翻轉(zhuǎn)問題。7. 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器指觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)在CP產(chǎn)生跳變時刻發(fā)生，邊沿觸發(fā)器分為：上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)1）邊沿觸發(fā)器 上升沿觸發(fā)器其特性方程(CP上升沿到來時有效)下降沿觸發(fā)器其特性方程(

10、CP下降沿到來時有效)2）邊沿JK觸發(fā)器上升沿JK觸發(fā)器其特性方程 (CP上升沿到來時有效) 下降沿JK觸發(fā)器其特性方程 (CP下降沿到來時有效)3）觸發(fā)器上升沿觸發(fā)器其特性方程(CP上升沿到來時有效)下降沿觸發(fā)器其特性方程:(CP下降沿到來時有效) 例；根據(jù)圖示電路及相應(yīng)的波形圖，畫出輸出端的波形（直接畫在圖上）。（10分）解； 第6章 時序邏輯電路分析一、時序邏輯電路分類 時序邏輯電路分為同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路，時序邏輯電路通常由組合邏輯電路和存貯電路兩部分組成。二、同步時序電路分析分析步驟：寫出觸發(fā)器的驅(qū)動方程（激勵函數(shù)）； 寫出存儲電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程、寫出輸出函數(shù)表達式；

11、列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖； 畫出工作波形。例： 分析圖示時序邏輯電路，列出狀態(tài)表、狀態(tài)圖、分析電路邏輯功能并指出該電路能否自啟動。74LS194功能表有效狀態(tài)（4分）SRQ0Q1Q2Q3S1S010 0 0 00 11 1 0 0 00 11 1 1 0 00 111 1 1 0 0 11 1 1 1 11 10 0 1 1 10 10 0 0 1 10 10 0 0 0 10 10 0 0 0 00 1偏離狀態(tài)（4分）SRQ0Q1Q2Q3S1S000 1 0 10 11 0 0 1 00 10 1 0 0 10 110 1 0 0 0 11 1 0 1 00 10 1 1 0 1

12、1 10 0 1 1 10 11 0 1 1 00 10 1 0 1 11 10 0 1 1 10 1能夠自啟動的扭環(huán)形計數(shù)器。（2分）三、常用時序邏輯電路1、數(shù)碼寄存器2、移位寄存器移位寄存器由D觸發(fā)器構(gòu)成，主要功能有保存數(shù)據(jù)、構(gòu)成移位型寄存器、實現(xiàn)串并/并串轉(zhuǎn)換、脈沖節(jié)拍延遲、構(gòu)成計數(shù)分頻電路等。集成移位寄存器：四位移位寄存器195、四位雙向以為寄存器194、8位移位寄存器164、8位雙向移位寄存器1983、同步計數(shù)器計數(shù)器用來對脈沖計數(shù)，也可用來作為定時、分頻和執(zhí)行數(shù)字運算等。分類：同步、異步；加法、減法；二進制、二十進制。集成同步計數(shù)器：四位同步二進制加法計數(shù)器161（異步清除）、同步

13、十進制加法計數(shù)器160（異步清除）、四位同步二進制加法計數(shù)器163（同步清除）等。4、異步計數(shù)器四、同步時序電路設(shè)計同步時序設(shè)計一般按如下步驟進行：1）根據(jù)設(shè)計要求畫出原始狀態(tài)圖或轉(zhuǎn)移表；2）狀態(tài)化簡；3）狀態(tài)分配；4）選定觸發(fā)器的類型，求驅(qū)動方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出方程；5）根據(jù)方程式畫出邏輯圖；6）檢查電路能否自啟動，如不能自啟動，則應(yīng)采取措施加以解決。用同步四位二進制計數(shù)器74161構(gòu)成初始狀態(tài)為1001的模13計數(shù)器。畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和連線圖。74161的邏輯符號和功能表如下。（10分）解：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（3分）得到 （2分） DCBA=1001（2分）連線圖（3分）半導體存儲器和可編程邏輯

14、器件熟悉有哪些可編程器件、ROM的擴展方法等。第10章 脈沖單元電路555定時器及其應(yīng)用1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理555定時器內(nèi)部由分壓器、電壓比較器、RS鎖存器（觸發(fā)器）和集電極開路的三極管T等三部分組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及示意圖如圖22a)、22b)所示。在圖22b）中，555定時器是8引腳芯卡，放電三極管為外接電路提供放電通路，在使用定時器時，該三極管集電極（第7腳）一般要接上拉電阻，為反相比較器，為同相比較器，比較器的基準電壓由電源電壓及內(nèi)部電阻分壓比決定，在控制（第5腳）懸空時，、;如果第5腳外接控制電壓，則、，端（第4腳）是復位端，只要端加上低電平，輸出端（第3腳）立即被置成低電平，不受其它

15、輸入狀態(tài)的影響，因此正常工作時必須使端接高電平。由圖22a)，和組成的RS觸發(fā)器具有復位控制功能，可控制三極管T的導通和截止。由圖22a)可知，當>（即>）時，比較器輸出當>（即）時，比較器輸出RS觸發(fā)器Q0輸出為高電平，三極管T導通，輸出為低電平（）當<（即<）,時，比較器輸出高電平，輸出為低電平基本RS觸發(fā)器Q1，輸出為低電平，三極管T截止，同時輸出為高電平。當>（即>）時，比較器輸出當<（即）時，比較器輸出 、輸出Q1，同進T截止，輸出為高電平這樣，就得到了表所示555功能表。2.應(yīng)用1）用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其連接圖如圖23所示。若將其

16、第2腳（）作為觸發(fā)器信號的輸入端，第8腳外接電阻R是第7腳;第7腳與第1腳之間再接一個電容C，則構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其工作原理如下：電源接通瞬間，電路有一個穩(wěn)定的過程，即電源通過R向C充電，當上升到時，為低電平，放電三極管和T導通，電容C放電，電路進入穩(wěn)定狀態(tài)。 若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號（），觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，輸出為高電平，且放電三極管T截止，此后電容C充電至時，電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，為低電平，放電三極管導通，電容C放電，電路恢復至穩(wěn)定狀態(tài)。其工作波形如圖24所示。2）用555構(gòu)成施密特觸發(fā)器將555定時器的和兩個輸入端連在一起作為信號輸入端，即可得到施密特觸發(fā)器，如圖25所示，施密特觸發(fā)

17、器能方便地將三角波、正弦波變成方波。由于555內(nèi)部比較器和的參考電壓不同，因而基本RS觸發(fā)器的置0信號和置1信號必然發(fā)生在輸入信號的不同電平，因此，輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖剿鶎?yīng)的值也不同，這樣，就形成了施密特觸發(fā)器。為提高比較器參考電壓和的穩(wěn)定性，通常在端接有0.01左右的濾波電容。 根據(jù)555定時器的結(jié)構(gòu)和功能可知：當輸入電壓時，當由0逐漸升高到時，由1變?yōu)?；當輸入電壓從高于開始下降直到，由0變?yōu)?；由此得到555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的正向閥值電壓負向閥值電壓，回差電壓如果參考電壓由外接的電壓供給，則這時，通過改變值可以調(diào)節(jié)回差電壓的大小3）用555構(gòu)成多諧振蕩器由555構(gòu)成的多諧振蕩器及其工作波形如圖27所示a. 接通電源后，電容C被充電，上升，當上升到時，觸發(fā)器被復位，同時放電三極管T導通，此時為低電平，電容C通過和T放電，使下降；b