電子信息導(dǎo)論(第六講)(數(shù)字電子線路)

電子信息導(dǎo)論(第六講)(數(shù)字電子線路)第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第六講數(shù)字電子技術(shù)二、課程內(nèi)容概要●

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主要內(nèi)容課程在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的地位課程性質(zhì)、地位、作用數(shù)字信號的特點數(shù)字電子技術(shù)特點數(shù)字電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)方法一、課程介紹邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、集成門電路組合邏輯電路★時序邏輯電路★電子技術(shù)與方法綜合應(yīng)用實驗第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字電子技術(shù)在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中占有重要地位。一、課程介紹

隨著半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)飛速發(fā)展，集成電路制造技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中已占有越來越重要的地位，從工業(yè)到民用無不滲透著現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用到的數(shù)控機床、溫度控制、氣體檢測、空調(diào)的溫度控制、數(shù)字電視、數(shù)字通信、宇宙通信和遙控遙測等，由此也導(dǎo)致電子學(xué)是知識更新最快的學(xué)科之一。第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字電子技術(shù)課程性質(zhì)、地位、作用

數(shù)字電子技術(shù)是電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。電子技術(shù)領(lǐng)域的兩大支柱是模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，它們是電類學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在人才培養(yǎng)中起著十分重要的作用。數(shù)字電子技術(shù)課程的基本理論和實踐技能是許多其他后續(xù)課程的基礎(chǔ)。第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字電子技術(shù)課程目標、任務(wù)比較系統(tǒng)地掌握數(shù)字電路的基本知識、基本原理，為進一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下良好基礎(chǔ)。能深刻理解數(shù)字電路的基本分析方法和設(shè)計方法，并能比較靈活地加以應(yīng)用?！锬芰私獯笠?guī)模以及超大規(guī)模數(shù)字集成電路的基本原理以及簡單應(yīng)用。

數(shù)字電子技術(shù)課程任務(wù)是既要使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)課程知識為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，又要使學(xué)生掌握足夠的新知識、新技術(shù)，為今后的技術(shù)更新打下基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)達到：第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字電子技術(shù)的特點：幅度和相位都連續(xù)的信號，或著說是幅度和時間方面都連續(xù)的信號；：幅度和相位都離散的信號，或著說是幅度和時間方面都離散的信號；：工作在模擬信號下的電子電路。：工作在數(shù)字信號下的電子電路。第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字電子技術(shù)的特點（1）在數(shù)碼技術(shù)中一般都采用二進制：0和1；

數(shù)字信號通常是非連續(xù)變化的，通常只有兩種狀態(tài)，我們用符號“0”和“1”來表示這兩種狀態(tài)。例如電位的高與低、三極管的飽和與截止等。（2）數(shù)字電路基本單元電路簡單，易于集成化；（3）抗干擾能力強，精度高，邏輯關(guān)系確定，電路調(diào)試方便；（4）易保存,保密性好。（5）通用性好，可采用標準化的邏輯部件來構(gòu)成各種各樣的數(shù)字系統(tǒng)，而且是很多電子系統(tǒng)的改進和升級的方向。

簡單地說，數(shù)字電子技術(shù)是一門研究數(shù)字信號的編碼、運算、記憶、計數(shù)、存儲、測量和傳輸?shù)目茖W(xué)技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)有以下特點：第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)字電路在研究的對象和方法上都跟模擬電路有很大的不同，表6.1把它們作了一個簡單的對比。表6.1模擬電路與數(shù)字電路的比較內(nèi)

容模擬電路數(shù)字電路工作信號模擬信號數(shù)字信號管子工作狀態(tài)放大飽和導(dǎo)通或截至研究對象放大性能邏輯功能基本單元電路放大器邏輯門、觸發(fā)器分析工具圖解法、微變等效電路法真值表、卡諾圖、邏輯表達式、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、布爾代數(shù)數(shù)字電路的學(xué)習(xí)方法第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

初學(xué)者應(yīng)當在學(xué)習(xí)方法上適應(yīng)數(shù)字電路的特點，才能取得良好的效果。

1、學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)，首先要培養(yǎng)對該門課程的興趣。

2、數(shù)字電子技術(shù)是一門實踐性很強的學(xué)科，只有通過多動手，多做實驗、課上認真聽講，認真看演示，課下多練習(xí)，多看電子刊物，主動分析設(shè)計常用數(shù)字電路系統(tǒng)，才能不斷進步不斷提高實踐能力。

3、數(shù)字電子技術(shù)是一門應(yīng)用性很強的學(xué)科，在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)重電子器件功能及應(yīng)用，輕內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析。掌握各種電子器件的符號、特性和使用方法；學(xué)會查閱手冊、選擇元器件參數(shù)；重集成電路芯片的外特性，而內(nèi)部電路可當一黑盒子處理等。

4、由于數(shù)字集成電路技術(shù)的高度發(fā)展，數(shù)字電路更鮮明地體現(xiàn)了管路合一的特點。初學(xué)者應(yīng)充分注意這一特點。一般來說，學(xué)習(xí)電路結(jié)構(gòu)不是我們的目的，目的是掌握電路功能。

第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字電路的分類（1）按照邏輯功能的不同特點，邏輯電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。組合邏輯電路

是指電路在任一時刻的輸出狀態(tài)只與同一時刻的各輸入狀態(tài)的組合有關(guān)，而與電路在前一時刻的輸出狀態(tài)無關(guān)。圖6.1組合邏輯電路模型圖中X1、X2、X3…Xn表示n個輸入信號，Y1、Y2、Y3…Ym表示m個輸出信號。則輸出表達式為：第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月時序邏輯電路是指電路在任一時刻的輸出狀態(tài)不僅與該時刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，還與電路在前一時刻的輸出狀態(tài)有關(guān)。圖6.2時序邏輯電路模型

記憶元件即存儲器件的種類很多，如觸發(fā)器、延遲線、磁性器件等，但最常用的是觸發(fā)器。第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）按照數(shù)字電路集成度的不同，邏輯電路通常分為SSI、MSI、LSI、VLSI。

集成度：一般把一塊芯片中含有等效邏輯門的個數(shù)或元器件的個數(shù)稱為集成度。表6.2數(shù)字集成電路按集成度分類第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、課程內(nèi)容概要數(shù)字電子技術(shù)課程內(nèi)容體系可以概括為：

第一單元：數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識。數(shù)制與編碼；邏輯代數(shù)基礎(chǔ)；集成邏輯門電路。第二單元：組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設(shè)計。組合邏輯電路；觸發(fā)器；時序邏輯電路；

脈沖產(chǎn)生與整形電路。

第三單元：電子技術(shù)和方法綜合運用。第四單元：實驗。第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)制與編碼的概念及相互轉(zhuǎn)換方法；

十進制--二進制

--八進制

--十六進制；

8421BCD碼。邏輯代數(shù)基礎(chǔ)；

邏輯代數(shù)是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)，是用于邏輯分析與設(shè)計的數(shù)學(xué)工具。邏輯函數(shù)的四種表示方法：邏輯函數(shù)表達式、真值表、卡諾圖、邏輯圖。如：F=AB（與邏輯）。第一單元：數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識表6.2與邏輯運算真值表

圖6.3F卡諾圖與邏輯圖第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）組合邏輯電路的分析與設(shè)計；基本邏輯單元是門電路；

第二單元：組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設(shè)計圖6.4與、或、非門圖6.5與非、或非、異或門第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月組合邏輯電路基本分析方法；

組合邏輯電路基本設(shè)計方法；典型模塊：

常見的組合邏輯電路有加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)值比較器等。

第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）時序邏輯電路的分析與設(shè)計；基本邏輯單元觸發(fā)器；觸發(fā)器的共性：觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，分別用二進制數(shù)碼0和1表示；由一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)態(tài)需要有外界信號的觸發(fā)；具有兩個輸出端，原碼輸出和反碼輸出。

基本RS觸發(fā)器：鐘控RS觸發(fā)器：圖6.6基本RS觸發(fā)器邏輯圖與符號圖6.7鐘控RS觸發(fā)器邏輯圖與符號第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

D觸發(fā)器：T觸發(fā)器：圖6.8D觸發(fā)器邏輯圖與符號圖6.9T觸發(fā)器邏輯圖與符號

JK觸發(fā)器：圖6.10JK觸發(fā)器邏輯圖與符號第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月時序邏輯電路分類：

同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路。時序邏輯電路基本分析方法；

舉例1時序邏輯電路基本設(shè)計方法；

舉例2典型模塊：

常見的時序邏輯電路有計數(shù)器、寄存器、移位寄存器等。

舉例3第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

實踐教學(xué)模塊旨在提高學(xué)生的實際操作動手能力和技術(shù)應(yīng)用能力。實踐教學(xué)以項目為主線，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，分三部分展開，如圖6.11所示。

實驗項目

基礎(chǔ)性實驗提高性實驗綜合性實驗→

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圖6.11以項目為主線的實驗教學(xué)第三單元：實驗第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎(chǔ)型實驗：諸如門電路、觸發(fā)器的功能測試及常用的中規(guī)模集成組合電路、集成時序電路的功能測試等基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，旨在強調(diào)基本實驗技能、基本實驗知識與基本實驗方法的重要性。提高型實驗：例如一些較為簡單的課題，這些課題的電路規(guī)模相對較小，設(shè)計比較容易，學(xué)生力所能及，如智力競賽搶答器、交通燈控制器等。綜合性實驗：例如電路規(guī)模相對較大的課題，如具有報時和時、分、秒顯示的數(shù)字鐘、數(shù)字電壓表等。若這類電路完全由學(xué)生獨立設(shè)計，則有難度。因此，教師將參考電路提供給學(xué)生。因此類項目工作量較大，可模擬科研工