數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-余孟嘗第3版后習(xí)題答案習(xí)題解答

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)_余孟嘗第3版后習(xí)題答案習(xí)題解答2024-01-29緒論數(shù)字邏輯基礎(chǔ)門電路組合邏輯電路觸發(fā)器時序邏輯電路半導(dǎo)體存儲器與可編程邏輯器件contents目錄緒論01研究數(shù)字信號的產(chǎn)生、傳輸、處理和應(yīng)用的電子技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)的定義信號離散、抗干擾能力強、易于加密和傳輸?shù)?。?shù)字電子技術(shù)的特點通信、計算機、控制、測量等。數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字電子技術(shù)概述晶體管時代晶體管的發(fā)明使得數(shù)字電路的體積縮小、功耗降低、可靠性提高。集成電路時代集成電路的出現(xiàn)使得數(shù)字電路進一步小型化、低功耗、高可靠性，并推動了數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展。電子管時代早期數(shù)字電路采用電子管作為主要元件，體積大、功耗高、可靠性差。數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展歷史本書內(nèi)容介紹數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、數(shù)字電路的分析與設(shè)計方法、常用數(shù)字集成電路及其應(yīng)用等。本書結(jié)構(gòu)分為緒論、數(shù)字電路基礎(chǔ)、組合邏輯電路、時序邏輯電路、半導(dǎo)體存儲器與可編程邏輯器件、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用等章節(jié)。本書特色注重理論與實踐相結(jié)合，通過大量例題和習(xí)題幫助讀者掌握數(shù)字電子技術(shù)的實際應(yīng)用。同時，本書還介紹了最新的數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展動態(tài)和趨勢，使讀者能夠了解數(shù)字電子技術(shù)的最新發(fā)展。本書內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排數(shù)字邏輯基礎(chǔ)0202030401數(shù)制與編碼十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)的方法二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法二進制數(shù)的算術(shù)運算和邏輯運算規(guī)則常見的編碼方式，如ASCII碼、BCD碼等邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)的基本運算：與、或、非邏輯代數(shù)的基本規(guī)則，如代入規(guī)則、反演規(guī)則、對偶規(guī)則等邏輯代數(shù)的基本公式和定理邏輯函數(shù)的表示方法，如真值表、邏輯表達式、卡諾圖等01020304真值表表示法邏輯表達式表示法卡諾圖表示法時序圖表示法邏輯函數(shù)的表示方法邏輯函數(shù)的化簡方法01公式化簡法02卡諾圖化簡法03列表化簡法04時序化簡法門電路0301實現(xiàn)邏輯“與”運算，即當(dāng)所有輸入端都為高電平時，輸出端才為高電平。與門（ANDgate）02實現(xiàn)邏輯“或”運算，即只要有一個輸入端為高電平，輸出端就為高電平?；蜷T（ORgate）03實現(xiàn)邏輯“非”運算，即輸入端為高電平時，輸出端為低電平；輸入端為低電平時，輸出端為高電平。非門（NOTgate）基本門電路TTL或非門當(dāng)輸入端中有一個為高電平時，輸出端就為低電平；只有當(dāng)所有輸入端都為低電平時，輸出端才為高電平。TTL集電極開路門（OC門）輸出端可以直接連接在一起，實現(xiàn)線與功能。TTL與非門當(dāng)輸入端中有一個為低電平時，輸出端就為高電平；只有當(dāng)所有輸入端都為高電平時，輸出端才為低電平。TTL集成門電路CMOS集成門電路CMOS反相器輸入端接高電平時，輸出端為低電平；輸入端接低電平時，輸出端為高電平。CMOS傳輸門當(dāng)控制端接高電平時，輸入端與輸出端之間呈高阻態(tài)；當(dāng)控制端接低電平時，輸入端與輸出端之間呈導(dǎo)通狀態(tài)。編碼器將二進制代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的輸出信號。譯碼器數(shù)據(jù)選擇器數(shù)值比較器01020403比較兩個二進制數(shù)的大小關(guān)系，并輸出相應(yīng)的比較結(jié)果。將多個輸入信號轉(zhuǎn)換成一個二進制代碼輸出。根據(jù)地址碼從多路輸入信號中選擇一路輸出。門電路應(yīng)用舉例組合邏輯電路04組合邏輯電路的特點輸出狀態(tài)僅取決于輸入狀態(tài)的組合，與電路的原狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路的功能實現(xiàn)各種邏輯功能，如編碼、譯碼、數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)比較等。組合邏輯電路的分類根據(jù)邏輯功能的不同，可分為編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)比較器等。組合邏輯電路概述組合邏輯電路的分析方法根據(jù)邏輯圖或真值表，分析電路的邏輯功能。組合邏輯電路的設(shè)計方法根據(jù)給定的邏輯功能要求，選擇合適的邏輯門電路，設(shè)計出滿足要求的組合邏輯電路。組合邏輯電路的優(yōu)化設(shè)計在保證實現(xiàn)邏輯功能的前提下，簡化電路結(jié)構(gòu)，減少使用的邏輯門數(shù)量，降低成本和功耗。組合邏輯電路的分析與設(shè)計030201將輸入信號轉(zhuǎn)換為二進制代碼輸出的電路，常用于數(shù)據(jù)壓縮和傳輸。編碼器根據(jù)選擇控制信號，從多路輸入信號中選擇一路輸出的電路，常用于多路數(shù)據(jù)傳輸和信號處理。數(shù)據(jù)選擇器將二進制代碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號的電路，常用于數(shù)據(jù)分配和顯示。譯碼器比較兩個輸入信號的數(shù)值大小，輸出比較結(jié)果的電路，常用于數(shù)字系統(tǒng)中的控制和運算。數(shù)據(jù)比較器01030204常用組合邏輯電路介紹組合邏輯電路應(yīng)用舉例交通信號燈控制器根據(jù)交通流量和道路狀況，控制交通信號燈的狀態(tài)，確保交通順暢和安全。數(shù)字鐘表利用計數(shù)器、譯碼器和顯示器等組合邏輯電路，實現(xiàn)時間的計數(shù)、顯示和報警等功能。電梯控制系統(tǒng)根據(jù)乘客的呼叫和電梯當(dāng)前位置，控制電梯的運行方向和?？繕菍?，提供便捷的乘梯服務(wù)。計算機接口電路在計算機與外部設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時，利用編碼器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器等組合邏輯電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、傳輸和控制等功能。觸發(fā)器05基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器具有置位、復(fù)位和保持功能。當(dāng)R和S輸入端分別為0和1時，觸發(fā)器置位；當(dāng)R和S輸入端分別為1和0時，觸發(fā)器復(fù)位；當(dāng)R和S輸入端均為0時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)。特性方程Q*=S+R'Q，其中Q*為下一狀態(tài)，S和R分別為置位和復(fù)位輸入，Q為現(xiàn)態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖包括兩個狀態(tài)，即0和1。在R或S的作用下，觸發(fā)器可以從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)。邏輯功能邏輯功能時鐘控制RS觸發(fā)器在時鐘信號的控制下進行置位、復(fù)位和保持操作。只有在時鐘信號有效時，觸發(fā)器的狀態(tài)才會根據(jù)R和S輸入端的信號進行改變。特性方程Q*=S+R'Q，其中Q*為下一狀態(tài)，S和R分別為置位和復(fù)位輸入，Q為現(xiàn)態(tài)，同時受時鐘信號控制。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖時鐘控制RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與基本RS觸發(fā)器相似，但增加了時鐘信號作為控制條件。010203時鐘控制RS觸發(fā)器邏輯功能D觸發(fā)器具有數(shù)據(jù)保持和數(shù)據(jù)傳輸功能。在時鐘信號有效時，D觸發(fā)器的輸出端Q將跟隨輸入端D的狀態(tài)變化而變化；在時鐘信號無效時，Q端將保持原狀態(tài)不變。Q*=D，其中Q*為下一狀態(tài)，D為數(shù)據(jù)輸入。D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖包括兩個狀態(tài)，即0和1。在時鐘信號的作用下，觸發(fā)器可以根據(jù)D輸入端的信號進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖D觸發(fā)器JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖包括四個狀態(tài)，即00、01、10和11。在J和K的作用下，觸發(fā)器可以在四個狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖JK觸發(fā)器具有翻轉(zhuǎn)、保持和數(shù)據(jù)傳輸功能。當(dāng)J和K輸入端分別為1和0時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)；當(dāng)J和K輸入端均為0時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)；當(dāng)J和K輸入端均為1時，觸發(fā)器進行數(shù)據(jù)傳輸。邏輯功能Q*=JQ'+K'Q，其中Q*為下一狀態(tài)，J和K分別為控制輸入，Q為現(xiàn)態(tài)。特性方程時序邏輯電路06時序邏輯電路特點時序邏輯電路概述輸出狀態(tài)不僅與輸入信號有關(guān)，還與電路原狀態(tài)有關(guān)。具有記憶功能，可以存儲和傳遞信息。時序邏輯電路分類根據(jù)觸發(fā)器的動作特點，可分為同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路。狀態(tài)方程、輸出方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖等。時序邏輯電路描述方法時序邏輯電路的分析與設(shè)計時序邏輯電路分析步驟異步時序邏輯電路設(shè)計時序邏輯電路設(shè)計步驟同步時序邏輯電路設(shè)計寫方程式、列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表、畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（或時序圖）、確定邏輯功能。分析設(shè)計要求、確定輸入輸出變量、選擇觸發(fā)器類型、確定狀態(tài)編碼、求狀態(tài)方程和輸出方程、畫邏輯圖。利用觸發(fā)器的同步翻轉(zhuǎn)特性，使所有觸發(fā)器在同一時鐘脈沖作用下同時翻轉(zhuǎn)。沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖控制，觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)由輸入信號或內(nèi)部狀態(tài)變化引起。寄存器具有接收數(shù)碼、存儲數(shù)碼和傳遞數(shù)碼的功能。按接收數(shù)碼的方式不同，可分為并行寄存器和串行寄存器。計數(shù)器具有計數(shù)功能的時序邏輯電路，用于對輸入脈沖進行計數(shù)。按計數(shù)進制不同，可分為二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和任意進制計數(shù)器。順序脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一系列順序脈沖的時序邏輯電路，用于控制數(shù)字系統(tǒng)的操作順序。常用時序邏輯電路介紹串行加法器利用異步時序邏輯電路實現(xiàn)二進制數(shù)的串行加法運算。彩燈控制器利用同步時序邏輯電路實現(xiàn)彩燈的循環(huán)點亮控制。交通信號燈控制器利用時序邏輯電路實現(xiàn)交通信號燈的紅黃綠燈光控制。數(shù)字鐘利用時序邏輯電路實現(xiàn)時、分、秒的計數(shù)顯示功能。時序邏輯電路應(yīng)用舉例半導(dǎo)體存儲器與可編程邏輯器件07半導(dǎo)體存儲器的定義與分類半導(dǎo)體存儲器是以半導(dǎo)體材料為主要存儲介質(zhì)的存儲器，按照功能可分為只讀存儲器（ROM）和隨機存取存儲器（RAM）。半導(dǎo)體存儲器的工作原理半導(dǎo)體存儲器通過電子的存儲和釋放來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取，具有速度快、集成度高、功耗低等優(yōu)點。半導(dǎo)體存儲器的發(fā)展趨勢隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體存儲器的存儲容量不斷提高，同時也在向高速、低功耗、非易失性等方向發(fā)展。半導(dǎo)體存儲器概述只讀存儲器（ROM）ROM的分類與應(yīng)用ROM可分為掩膜ROM、可編程ROM（PROM）、可擦除可編程ROM（EPROM）等類型，廣泛應(yīng)用于計算機、通信、消費電子等領(lǐng)域。ROM的定義與特點只讀存儲器（ROM）是一種只能讀取不能寫入的存儲器，具有非易失性，即斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。ROM的編程與擦除可編程ROM和可擦除可編程ROM可以通過特定的編程設(shè)備進行編程和擦除操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和更新。要點三RAM的定義與特點隨機存取存儲器（RAM）是一種可讀可寫的存儲器，具有隨機存取的特點，即可以隨時讀寫任何一個存儲單元的數(shù)據(jù)。要點一要點二RAM的分類與應(yīng)用RAM可分為靜態(tài)RAM（SRAM）和動態(tài)RAM（DRAM）等類型，廣泛應(yīng)用于計算機、手機、平板等電子設(shè)備中。RAM的讀寫操作RAM的讀寫操作需要通過CPU或控制器等設(shè)備進行，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲和讀取。要點三隨機存取存儲器（RAM）010203PLD的定義與特點可編程邏輯器件（PLD）是一種可以通過編程實現(xiàn)邏輯功