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文檔簡介
數(shù)電課程總結(jié)及實驗指導(dǎo)2011.11.301、課程特點:數(shù)字電路是一門技術(shù)基礎(chǔ)課,是學(xué)習(xí)微機原理、接口技術(shù)等計算機課程的基礎(chǔ)課程。它既有豐富的理論體系,又有極強的實踐性。2、學(xué)習(xí)重點:在具體電路和分析設(shè)計方法之間,以分析和設(shè)計方法為主。在具體設(shè)計步驟和所涉及的概念原理之間,以概念原理為主。在集成電路的內(nèi)部工作原理與外部特性之間,以外部特性為主。課程總結(jié)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識:數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)門電路:二極管門電路、CMOS門電路、TTL門電路組合邏輯:分析與設(shè)計、組合邏輯器件、競爭-冒險時序邏輯:觸發(fā)器、分析與設(shè)計、時序邏輯器件波形產(chǎn)生與整形:施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、555定時器半導(dǎo)體存儲器:ROM、RAM可編程邏輯器件:PAL、GAL、EPLD、CPLD、FPGAD/A、A/D轉(zhuǎn)換課程總結(jié)重點:二進制、八進制、十六進制、余3碼、格雷碼、十進制代碼及8421BCD的相互轉(zhuǎn)換。難點:補碼運算習(xí)題類型:不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換;原碼、反碼、補碼間的轉(zhuǎn)換;二進制數(shù)的補碼運算課程總結(jié)第一章數(shù)制和碼制1.5幾種常用的編碼1.常用十進代碼的二進制編碼十進制數(shù)8421碼2421碼余3碼00000000000111000100010100200100010010130011001101104010001000111501011011100060110110010017011111011010810001110101191001111111001.5幾種常用的編碼2.格雷碼(GrayCode)十進制數(shù)格雷碼十進制數(shù)格雷碼00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000四位格雷碼的編碼表相鄰格雷碼僅一位數(shù)不同前四位和后四位互為鏡像1.4二進制算術(shù)運算由補碼實現(xiàn)二進制的減法運算二進制數(shù)的減法運算可以通過加上減數(shù)的補碼實現(xiàn)。所以,二進制數(shù)的加、減運算:[X1+X2]COMP=[X1]COMP+[X2]COMP十進制數(shù)(+36)
+(-38)-2
原碼
0100100+1100110
?補碼
0100100+1011010
1111110[1100110
]COMP=
[1100110
]INV+1=
1011001+1
=1011010[1111110]COMP=[1111110]INV+1=1000001+1=1000010計算完成?完成?第二章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)重點:邏輯代數(shù)中的三種基本運算;基本公式、若干常用公式;邏輯函數(shù)及其表示方法;邏輯函數(shù)的化簡方法:重點是卡諾圖化簡法、具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡。難點:公式的靈活應(yīng)用??ㄖZ圖化簡法,具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)卡諾圖化簡法。習(xí)題類型:邏輯函數(shù)化簡課程總結(jié)在卡諾圖中,凡是幾何位置相鄰的最小項均可以合并。①任何一個合并圈(即卡諾圈)所含的方格數(shù)為2n個。②必須按照相鄰規(guī)則畫卡諾圈,幾何位置相鄰包括三種情況:一是相接,即緊挨著的方格相鄰;二是相對,即一行(或一列)的兩頭、兩邊、四角相鄰;三是相重,即以對稱軸為中心對折起來重合的位置相鄰。③2n個方格合并,消去n個變量。一、卡諾圖中最小項合并規(guī)律C01111AB10001111011BCABACABC+ABC=BCABC+ABC=ACABC+ABC=AB2.6邏輯代數(shù)的化簡方法3、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)第三章門電路
隨著技術(shù)的發(fā)展,CMOS器件已經(jīng)走上數(shù)字電路的舞臺,擔任起主角。因此,門電路將以前的以TTL門電路為重點發(fā)展成以CMOS器件為重點。1.重點掌握CMOS門和TTL門電路的外部特性;2.外部特性包括兩個方面:難點:CMOS和TTL電路的內(nèi)電路工作原理,兩種器件外特性的比較
邏輯功能和外部電氣特性電壓傳輸特性輸入特性輸出特性動態(tài)特性課程總結(jié)第三章門電路習(xí)題類型:TTL三極管工作狀態(tài)的計算(判斷電路參數(shù)是否合理);如:,題3.11集成門電路邏輯功能分析;如:題3.13OD門和OC門外接上拉電阻計算如:題3.10課程總結(jié)第四章組合邏輯電路
重點:方法的培養(yǎng)。組合邏輯電路的分析方法。組合邏輯電路的設(shè)計方法。常用的組合邏輯電路:編碼器,譯碼器,數(shù)據(jù)選擇器,加法器。組合邏輯電路中的競爭-冒險現(xiàn)象:由于在時序邏輯電路的應(yīng)用中(例如計數(shù)器)競爭冒險常常造成錯誤的結(jié)果,因此,競爭冒險現(xiàn)象要知道如何判斷及克服。難點:組合邏輯電路的設(shè)計步驟:變量定義、變量賦值、根據(jù)實際問題畫出真值表。中規(guī)模集成電路的應(yīng)用:擴展應(yīng)用,實現(xiàn)邏輯函數(shù)。課程總結(jié)1.組合電路的分析步驟
(1)由已知的邏輯圖,寫出相應(yīng)的邏輯函數(shù)式;(2)對函數(shù)式進行化簡;(3)根據(jù)化簡后的函數(shù)式列真值表,(4)描述邏輯功能。所謂組合邏輯電路的分析,就是根據(jù)給定的邏輯電路圖,求出電路的邏輯功能。課程總結(jié)
設(shè)計步驟:
(1)進行邏輯抽象:分析設(shè)計要求,設(shè)置輸入輸出變量并邏輯賦值,列真值表;
(2)寫出邏輯表達式,并化簡;
(3)選定器件的類型:①門電路②組合邏輯電路
(4)根據(jù)所選定的器件將邏輯函數(shù)變成適當?shù)男问健?/p>
(5)根據(jù)化簡或變換后的邏輯函數(shù)式,畫出邏輯電路圖2.組合邏輯電路的設(shè)計方法
與分析過程相反,組合邏輯電路的設(shè)計是根據(jù)給定的實際邏輯問題,求出實現(xiàn)其邏輯功能的最簡單的邏輯電路。課程總結(jié)1、組合邏輯電路的分析方法及步驟
2、組合邏輯電路的設(shè)計方法及步驟
3、什么是半加器?什么是全加器?
4、什么是競爭?什么是冒險?消除競爭冒
險有哪些方法?
5、用74HC138,75HC151,74HC154實現(xiàn)邏輯函數(shù)第四章考點:課程總結(jié)第五章觸發(fā)器課程總結(jié)重點:JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器、SR觸發(fā)器
1、學(xué)會用特性表(功能表)、特性方程式、和狀態(tài)翻轉(zhuǎn)圖來描述上述觸發(fā)器的邏輯功能;2、理解電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)和邊緣觸發(fā)的不同動作特點,能夠根據(jù)觸發(fā)器類型畫出輸入輸出波形圖;3、了解觸發(fā)器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu);
習(xí)題類型:給定觸發(fā)器輸入信號波形,要求畫輸出波形;利用觸發(fā)器設(shè)計實現(xiàn)某一功能的邏輯電路;特性方程課程總結(jié)Qn+1JK功能Qn0101置000011010置11101111101100000保持0101Qn+1=Qn特性表(JK)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(JK)⑴邏輯符號
“∧”表示邊沿觸發(fā)方式,
“┐”表示主從觸發(fā)方式,
非號“-”:表示低電平有效,
加小圓圈“ο”:表示低電平有效觸發(fā)或下降沿有效觸發(fā),
不加小圓圈“ο”:表示高電平有效觸發(fā)或上升沿有效觸發(fā)??偨Y(jié):觸發(fā)器的兩要素1.邏輯功能描述方法:邏輯符號、特性表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特性方程
課程總結(jié)(1)基本RS觸發(fā)器直接電平觸發(fā)(低電平有效/高電平有效),無CP2.觸發(fā)方式(2)脈沖觸發(fā)
CP的(高/低)電平期間觸發(fā),在整個電平期間接收信號RS/JK/D/T,在整個電平期間狀態(tài)相應(yīng)更新,所以存在空翻。(3)邊沿觸發(fā)只在CP的↑或↓邊沿觸發(fā),只在CP的↑或↓邊沿接收信號RS/JK/D/T,只在CP的↑或↓邊沿狀態(tài)更新,克服了空翻。課程總結(jié)第六章時序邏輯電路重點:方法的培養(yǎng)。同步時序邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法:特性方程(狀態(tài)方程)驅(qū)動方程,輸出方程,狀態(tài)表,狀態(tài)圖,時序圖,次態(tài)卡諾圖。若干常用的時序邏輯電路:寄存器和移位寄存器。難點:同步時序電路的分析:由邏輯圖產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。同步時序邏輯電路的設(shè)計:由實際問題設(shè)計出邏輯電路的步驟。課程總結(jié)1.要求一般了解、理解與掌握的內(nèi)容:
(1)了解時序邏輯電路的特點及和組合邏輯電路的區(qū)別。
(2)了解寄存器和計數(shù)器的特點和分類。
(3)中規(guī)模集成電路計數(shù)器和移位寄存器的應(yīng)用。2.要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容:
(1)理解常用時序電路,尤其是計數(shù)器、移位寄存器組成及工作原理。
(2)重點掌握同步時序邏輯電路的分析與設(shè)計方法。
(3)中規(guī)模集成電路74160和74161的應(yīng)用。
3.難點:時序邏輯電路的設(shè)計方法及異步邏輯電路的分析方法。課程總結(jié)1.時序邏輯電路的分析方法
同步時序邏輯電路的分析是已知同步時序邏輯電路的邏輯圖,找出其邏輯功能。分析步驟:
1.寫驅(qū)動方程;
2.寫狀態(tài)方程;
3.寫輸出方程;
4.建立狀態(tài)/輸出表;
5.畫狀態(tài)圖;
6.據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖說明時序邏輯電路的功能。課程總結(jié)2、同步時序邏輯電路的設(shè)計方法設(shè)計的一般步驟一、邏輯抽象,求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表1.確定輸入/輸出變量、電路狀態(tài)數(shù)。2.定義輸入/輸出邏輯狀態(tài)以及每個電路狀態(tài)的含意,并對電路狀態(tài)進行編號。3.按設(shè)計要求列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。二、狀態(tài)化簡若兩個狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出,并轉(zhuǎn)換到同一個次態(tài),則稱為等價狀態(tài);等價狀態(tài)可以合并。課程總結(jié)三、狀態(tài)分配(編碼)1.確定觸發(fā)器數(shù)目。2.給每個狀態(tài)規(guī)定一個代碼。(通常編碼的取法、排列順序都依照一定的規(guī)律)四、選定觸發(fā)器類型求出狀態(tài)方程,驅(qū)動方程,輸出方程。五、畫出邏輯圖六、檢查自啟動課程總結(jié)本章要點:1.只讀存儲器(ROM)電路結(jié)構(gòu)及特點。2.隨機存取存儲器(RAM)的電路結(jié)構(gòu)及特點。3.多片RAM的字和位同時擴展。4.存儲器的存儲容量、地址線、數(shù)據(jù)線的算法。習(xí)題類型:存儲器容量擴展(字擴展和位擴展);用存儲器設(shè)計組合邏輯電路;第七章半導(dǎo)體存儲器課程總結(jié)小結(jié):位擴展方式N=目標存儲器容量已有存儲器容量需要片數(shù)N=8例:用1024字×1位RAM構(gòu)成1024字×8位RAM.
方法:所有輸入信號都并聯(lián)(地址信號、片選信號和讀寫信號)。I/O并列。7.4存儲器容量的擴展
方法:片內(nèi)地址信號并聯(lián);多余地址端通過譯碼器接至各片的片選端;I/O同名端并聯(lián)。7.4存儲器容量的擴展小結(jié)、字擴展方式例:用256字×8位RAM組成1024字×8位存儲器。二、舉例7.5用存儲器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)存儲矩陣點陣圖第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形重點:簡單介紹介紹數(shù)字電路中使用的脈沖整形電路:施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的作用和特性,多諧振蕩器的作用。
重點介紹555定時器及其應(yīng)用:555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能,用555定時器接成的施密特觸發(fā)器,用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用555定時器接成的多諧振蕩器。時間常數(shù)計算。難點:555定時器的應(yīng)用脈沖發(fā)生電路的分析方法課程總結(jié)習(xí)題類型:施密特觸發(fā)器的VT+、VT-計算;方法:分別找出輸入電壓上升或下降時,輸出電壓狀態(tài)發(fā)生改變的點,分別計算,如題10.4。單穩(wěn)態(tài)電路的分析計算(tW,VOm,tre);方法:畫出充放電等效電路,代入公式。多諧振蕩器的分析計算;方法:電路狀態(tài)分析555定時器的應(yīng)用;方法:首先分析555工作在施、單穩(wěn)還多諧振蕩狀態(tài),再按前面的方法計算。課程總結(jié)第十一章數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換重點:D∕A轉(zhuǎn)換器和A∕D轉(zhuǎn)換器的工作原理和電路結(jié)構(gòu)。D∕A轉(zhuǎn)換器和A∕D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度難點:各種轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度。習(xí)題類型:D/A、A/D轉(zhuǎn)換的基本概念(電壓定量計算);D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用題D/A和A/D轉(zhuǎn)換器中參考電壓的計算。課程總結(jié)數(shù)字電子技術(shù)
DigitalElectronicsTechnology課程實驗課程實驗實驗一(2學(xué)時)基本邏輯門邏輯實驗實驗二(2學(xué)時)TTL、HC和HCT器件的參數(shù)測試實驗三(2學(xué)時三態(tài)門實驗實驗四(2學(xué)時)全加器構(gòu)成及測試實驗五(2學(xué)時)觸發(fā)器實驗實驗六(2學(xué)時)簡單時序電路實驗七(2學(xué)時)計數(shù)器實驗八(2學(xué)時)555時基電路及其應(yīng)用時間安排:12月2日至12月30日(數(shù)電上課時間或晚上)實驗場所:金工坊202室(原模電實驗室)每3個同學(xué)一組,請自行分組后,報給學(xué)習(xí)委員,未報組的人,統(tǒng)一安排分組一請同學(xué)們注意如下問題:1.請大家先在門口處簽到(不簽到視為缺席)2.檢查座位抽屜內(nèi)是否有萬用表一塊,及導(dǎo)線若干,如有缺少,請及時向老師反映;實驗時,不要和其他同學(xué)抽屜里的東西混在一起。3.保持室內(nèi)衛(wèi)生,不要亂扔紙屑和廢棄物;4.做實驗時,要做到“聽、看、摸、聞”。所謂“聽”,即聽是否有異常的聲音;“看”,即看是否有冒煙、起火的
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