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文檔簡介
1、主講:孫麗莎 聯(lián)系方式:82903124(辦公地址:工東310)短號:678200) 實驗:肖統(tǒng)民 聯(lián)系方式: 82902801(辦公地址:工東401)數(shù) 字 電 路 1 本課程是高等教育工科電子、通信、計算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。 培養(yǎng)目標(biāo):掌握數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)分析和設(shè)計的基本理論、基本方法和基本技能,了解數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能和動手能力,為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程及從事數(shù)字電子技術(shù)實際工作打下初步基礎(chǔ)。 2學(xué)時安排:課堂教學(xué): 52學(xué)時 習(xí)題討論: 4 學(xué)時 實驗
2、教學(xué): 24學(xué)時總學(xué)時數(shù): 80學(xué)時 3課程綜合記分方法: 平時成績: 5% 實驗技能:35% 期終考試:60% 總 計:100%456第一章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1.1 數(shù)字電路及特點一、模擬信號與數(shù)字信號模擬信號:表示模擬量(時間、幅值均連續(xù))的電信號。 模擬電路:用來傳遞、變換、處理模擬信號的電子電路。數(shù)字信號:表示數(shù)字量(時間、幅值均離散)的電信號。數(shù)字電路:用來傳遞、變換、處理數(shù)字信號的電子電路。 7三、數(shù)字電路特點 與模擬電路相比,數(shù)字電路具有集成度高、抗干擾能力強(qiáng),可靠性高,精確性和穩(wěn)定性好,通用性廣,可編程、容易加密處理,設(shè)計周期短,使用靈活、方便,便于數(shù)據(jù)長期存儲、易于故障診斷和系統(tǒng)
3、維護(hù)、成本低等特點。數(shù)字集成電路發(fā)展方向:大規(guī)模、高速度、低功耗、可編程、可測試等。10四、模擬信號與數(shù)字信號的相互轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換器:將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 D/A 轉(zhuǎn)換器:將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號數(shù)字量DA/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器控制對象傳感器放大器計算機(jī)執(zhí)行元件模擬電量或非電量模擬電量處理后數(shù)字量模擬電量放大后模擬量11 1.2 數(shù)字電路的發(fā)展概述過程:電子管半導(dǎo)體分立元件集成電路大規(guī)模 超大規(guī)模甚大規(guī)模工藝:TTLMOSCMOS 0.18umCOMS工藝數(shù)字集成電路廣泛應(yīng)用于電子計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、儀器儀表、自動控制、國防軍事、醫(yī)學(xué)儀器及民用電器等各個領(lǐng)域。12
4、一、常用數(shù)制:日常生活中常用的計數(shù)進(jìn)位制是十進(jìn)制;數(shù)字電路中使用的數(shù)制是二進(jìn)制和十六進(jìn)制。16不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換:1)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制按權(quán)相加法:將各位二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)值乘上系數(shù),相加。例:求二進(jìn)制數(shù)11010.101相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。(11010.101)=124+123+022+121+020+12-1+02-2+12-3 =16+8+0+2+0+0.5+0+0.125=(26.625)1017常用二進(jìn)制的權(quán) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.0625 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1
5、024 2048 4096182) 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制十進(jìn)制整數(shù)用 除2取余法例:將十進(jìn)制13轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式 2 13 余數(shù) 2 6 1 因此:(13)10=(1101)2 2 3 0 2 1 1 0 119二、碼制 遵循一定規(guī)則編制代碼,這些規(guī)則稱為碼制代碼:以二進(jìn)制數(shù)字形式出現(xiàn),用來表示不同事物的特征。這些數(shù)碼稱為代碼。BCD碼: 十進(jìn)制數(shù)的代碼表示。具有二進(jìn)制形式,卻有十進(jìn)制數(shù)特點。是一種以二進(jìn)制形式編碼的十進(jìn)制數(shù)碼(Binary Coded Decimals)。簡稱BCD碼。 09數(shù)字,必須用四位二進(jìn)制數(shù)表示。23常用BCD碼十進(jìn)制數(shù) 8421BCD 5421BCD 余3BCD24有
6、權(quán)碼:8421碼、5421碼、2421碼四位二進(jìn)制數(shù)各有相應(yīng)的權(quán)。每一位的1在不同代碼中代表固定的數(shù)值。無權(quán)碼:每一位的1在不同代碼中不代表固定的數(shù)值。 余3BCD碼,也有四位。與8421碼比較,對應(yīng)于相同的十進(jìn)制數(shù),余3碼比相應(yīng)的8421碼多出0011(3)。25BCD碼:4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。 (注意:BCD碼不是二進(jìn)制計數(shù)體制)例:用二進(jìn)制表示:(79)10 =(1001111)2按權(quán)相加:64+8+4+2+1 = 79例:用8421碼表示:(79)10=(0111 1001)BCD262. ASCII碼:國際通用字符碼 (美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)273. 編碼的可靠性0111100
7、0如果用觸發(fā)器表示計數(shù)器的狀態(tài),則4個觸發(fā)器要同時發(fā)生狀態(tài)變化。由于觸發(fā)器電氣、工藝方面的差別,其翻轉(zhuǎn)的速度不完全一致??赡艹霈F(xiàn)瞬間誤碼。011100001000281)格雷碼(Gray)格雷碼:任意兩個相鄰的數(shù),它們的格雷碼表示形式中僅有一位不同。因此按格雷碼接成計數(shù)器形式,每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程只有一個計數(shù)器翻轉(zhuǎn)。避免發(fā)生競爭冒險現(xiàn)象??煽啃跃幋a代碼本身具有一種特性和能力,在代碼形成過程中不易出錯,或者代碼出錯容易發(fā)現(xiàn)。294位格雷碼(表示十進(jìn)制數(shù)015)注意:相鄰兩組代碼,彼此只有一個元素不相同 30 2) 奇偶校驗碼奇偶校驗代碼包含兩部分:信息位和奇偶校驗位。兩種編碼形式:奇校驗:使得一個代
8、碼組中信息位和校驗位中“1”的總 和為奇數(shù)。偶校驗:使得一個代碼組中信息位和校驗位中“1”的總 和為偶數(shù)。31復(fù)合邏輯運(yùn)算:與非、或非、與或非134=1ABY復(fù)合邏輯運(yùn)算:異或邏輯異或邏輯真值表 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 035=ABY復(fù)合邏輯運(yùn)算:同或邏輯異或邏輯與同或邏輯互為反運(yùn)算同或邏輯真值表 A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1361.5 邏輯函數(shù)及其表示方法邏輯函數(shù):描述輸入邏輯變量和輸出邏輯變量之間的因 果關(guān)系數(shù)字電路:又稱數(shù)字邏輯電路,主要研究電路的輸入信號和輸出信號之間的邏輯關(guān)系37一、邏輯函數(shù)的表示方法:3. 邏輯電路圖:用
9、邏輯符號表示邏輯函數(shù)中的與、或、非等關(guān)系所得到的圖形。 1. 真值表:將輸入變量所有取值下對應(yīng)的輸出值找出來,列成表格,即得真值表。2. 邏輯表達(dá)式:將輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系寫成與、或、非的運(yùn)算組合形式。4. 時序波形圖:用輸入與輸出所對應(yīng)的時序波形表示電路的邏輯關(guān)系。5. 卡諾圖(后節(jié)介紹)38建立邏輯函數(shù)示例:設(shè):紅、黃兩色入場券;軍人持紅券入場,群眾持黃券入場,設(shè)計自動檢票機(jī)。要求寫出其邏輯表達(dá)式,并畫出邏輯電路圖。變量:A軍民信號,A=1軍人;A=0群眾。 B紅票信號,B=1持有紅票;B=0無紅票。 C黃票信號,C=1持有黃票;C=0無黃票。 Y自動檢票機(jī)輸出變量,393個變量,8種輸入組合 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 1 群眾有黃票 0 1 0 0 0 1 1 1 群眾有黃票、紅票 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 軍人有紅票 1 1 1 1 軍人有紅票、黃票40&1Y41&1423)從邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖用圖形符號代替邏輯式
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