數(shù)字電子技術(shù)

1、數(shù)字電子技術(shù)常用芯片理解+分析設(shè)計(jì)方法Part邏輯代數(shù)基礎(chǔ)如芯片未標(biāo)出部分引腳高低位可參照同類其他已標(biāo)引腳或采取由上至下位數(shù)逐漸升高的規(guī)則確定引腳高低位（一般）。一、卡諾圖化簡法：化簡方法：合并最小項(xiàng) 考點(diǎn)：細(xì)心 1、作以高位為行低位為列的扁方形卡諾圖，將表達(dá)式中的最小項(xiàng)寫作1，無關(guān)項(xiàng)寫作根據(jù)卡諾圖的坐標(biāo)位置對應(yīng)填入。2、圈方格（圈中1的方格數(shù)是；圈盡可能大；一個(gè)方格可被多個(gè)圈包含，且至少被一個(gè)圈包含；每個(gè)圈必須至少有一個(gè)新方格；無關(guān)項(xiàng)根據(jù)需要圈畫） 3、根據(jù)圈畫的卡諾圖寫表達(dá)式。 不要看見0就寫0，區(qū)分坐標(biāo)和函數(shù)。注意卡諾圖的順序?yàn)?0、01、11、10與通常思維習(xí)慣不同，填入時(shí)注意定位符合

2、坐標(biāo)。注意邊界和四角(邊角)，盡量畫大，但在包含無關(guān)項(xiàng)時(shí)一定要優(yōu)先考慮為1項(xiàng)。反演律(摩根定理)要遵循先整體后部分的原則。常見門畫法表示分析與設(shè)計(jì)：核心：幾個(gè)方程常用門的符號表示Part組合邏輯電路組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)：一、純門電路的分析與設(shè)計(jì)：門電路的性質(zhì)+卡諾圖化簡法+公式代換或變形二、含組合邏輯芯片電路的分析與設(shè)計(jì)：編碼、譯碼、數(shù)據(jù)選擇 難點(diǎn)：進(jìn)行邏輯抽象含組合邏輯芯片電路的設(shè)計(jì)思路一 輸入設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)本質(zhì)，邏輯函數(shù)相等變形。適用于純門電路、數(shù)據(jù)選擇器（對數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì)將狀態(tài)方程寫成最小項(xiàng)之和即可，不要用卡諾圖化簡）步驟：由情景抽象成真值表（電路為多輸出時(shí)真值表的輸出有多列）（邏輯代

3、數(shù)表示方法一）將真值表轉(zhuǎn)換成卡諾圖（未填滿的空為無關(guān)項(xiàng)）利用卡諾圖化簡得到簡化邏輯式（邏輯代數(shù)表示方法二）依據(jù)給出芯片的特性方程（結(jié)合使能端的控制功能）利用邏輯函數(shù)基本及常用公式將簡化邏輯式整理成芯片特性方程的某種形式將一般特性方程與狀態(tài)方程相對應(yīng)，得到輸入方程依據(jù)得到的輸入方程連接電路輸入端或?qū)斎攵速x值。思路二 輸出設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)本質(zhì)，所需最小項(xiàng)集合（或門）。適用于譯碼器步驟：將所有滿足情況的最小項(xiàng)對應(yīng)的輸出位用或門連接作為輸出思路三 芯片擴(kuò)展：設(shè)計(jì)本質(zhì)，擴(kuò)展增片（芯片擴(kuò)展）、使能端（輸入擴(kuò)展）、標(biāo)志位（輸出擴(kuò)展）芯片的特性方程：編碼（優(yōu)先）：譯碼：（最小項(xiàng)集合）數(shù)據(jù)選擇：注：當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)選擇器可

4、以轉(zhuǎn)化為：，進(jìn)而可構(gòu)成或輸入最小項(xiàng)集合（注意邏輯圖或真值表中給出的輸出是本身還是）全加：Part觸發(fā)器一、基礎(chǔ)SR鎖存器（基本SR觸發(fā)器）與非門SR鎖存器(SR下標(biāo)D)：鎖存規(guī)律：不同看對角線，同1看，同0均1 (少非門，特殊)特性方程：鎖存特點(diǎn)：組合邏輯電路注：或非門SR鎖存器和與非門SR鎖存器的電路控制結(jié)構(gòu)(相異輸入對角線決定)和圖形符號相同()但為了以示區(qū)別，將或非門的電路輸入符號對調(diào)了：由變成，這樣就造成了兩個(gè)改變：真值表的完全顛倒除同1均0外與同步、主從RS觸發(fā)器相同（不同看電路控制結(jié)構(gòu)對角線，同0看，同1均0這也是或非門SR鎖存器和與非門SR鎖存器真值表的最明顯區(qū)別）；由于圖形符號

5、未變，故圖形符號的對角線傳遞變?yōu)楹推渌|發(fā)器相同的平行線傳遞。有時(shí)題目會故意將與非門SR鎖存器符號對調(diào)：由變成，這時(shí)只需將特征方程的SR符號對調(diào)為并把真值表的SR符號對調(diào)即可（換元法）。含有鎖存器因素的電路既區(qū)別于普通的組合邏輯電路又區(qū)別于不含鎖存器的時(shí)序電路，它與普通組合邏輯電路的區(qū)別在于觸發(fā)器當(dāng)前狀態(tài)變量無法通過公式代入消去，它與不含鎖存器的時(shí)序電路的區(qū)別在于變化的即時(shí)性，不受觸發(fā)脈沖限制。故一定不要重復(fù)帶入，即有觸發(fā)器輸出到觸發(fā)器輸入僅經(jīng)歷一次鎖存過程。并根據(jù)給出的鎖存器初始狀態(tài)依次推定電路其后狀態(tài)時(shí)間上是組合邏輯電路，邏輯上是時(shí)序邏輯電路。二、觸發(fā)器分類與功能：會認(rèn)各類觸發(fā)器的符號1、

6、同步RS觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：不同看(see) 平行線，同0看，同1均為1特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：電平觸發(fā)，一步到位，有空翻現(xiàn)象2、主從RS觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：不同看(see) 平行線，同0看，同1均1特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：脈沖觸發(fā)，兩步走，無空翻，CP為高電平期間主觸發(fā)器可翻轉(zhuǎn)多次（本質(zhì)同步RS觸發(fā)器），從觸發(fā)器鎖定下降沿狀態(tài)（從輸出=從輸入=主輸出）3、主從JK觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：不同看(judge) 平行線，同0看，同1取反特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：脈沖觸發(fā)，兩步走，無約束，無空翻，可取反，變一次(誤翻)，下隨主（主觸發(fā)器在脈沖高電平期間只能依據(jù)JK觸發(fā)規(guī)律較上一周期變化一次，從觸發(fā)器在脈沖下降沿依據(jù)主觸發(fā)

7、器變化，故主從觸發(fā)器整個(gè)脈沖周期最多變化一次） 4、邊沿JK觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：不同看(judge) 平行線，同0看，同1取反特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：無約束，無空誤，僅考慮，下降沿5、邊沿D觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：輸出跟隨輸入特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：無約束，無空誤，僅考慮，下降沿6、邊沿T觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：0保持，1翻轉(zhuǎn)特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：無約束，無空誤，僅考慮，下降沿7、邊沿觸發(fā)器：觸發(fā)規(guī)律：輸出取上一狀態(tài)反（輸出取反）特性方程：觸發(fā)特點(diǎn)：無約束，無空誤，僅考慮，下降沿注：當(dāng)違反約束條件后：既不是定義的1狀態(tài)，也不是定義的0狀態(tài)；當(dāng)輸入同時(shí)回到0以后無法斷定鎖存器回到1狀態(tài)還是0狀態(tài)。特性方程要熟記，實(shí)在忘

8、記了可用卡諾圖化簡得表達(dá)式。二、轉(zhuǎn)化關(guān)系：1、JK邊沿觸發(fā)器和其它邊沿觸發(fā)器的關(guān)系：2、D邊沿觸發(fā)器和其它邊沿觸發(fā)器的關(guān)系：三、異步置位、復(fù)位端：本質(zhì)：實(shí)際上就是在觸發(fā)器末端安裝了優(yōu)先級最高的鎖存器，故其功能同RS鎖存器（注意置位電平規(guī)定），異步工作，不受觸發(fā)脈沖影響，RS需滿足約束條件，不能同時(shí)置位，否則需具體分析輸出情況。Part時(shí)序邏輯電路一、時(shí)序邏輯電路特點(diǎn)與注意事項(xiàng)：1、信號的接收先后問題：芯片或觸發(fā)器各端口在同一脈沖邊沿時(shí)信號的接收先后問題，與此芯片或觸發(fā)器直接相連的信號的變化要先于經(jīng)歷芯片、觸發(fā)器（有時(shí)可能為門電路）處理后的信號的變化。2、輸出信號的作用時(shí)間：74LS160（十進(jìn)

9、制）進(jìn)位端口C：74LS161（十六進(jìn)制也可以認(rèn)為是二進(jìn)制）進(jìn)位端口RCO：3、串并行觸發(fā)與同異步置數(shù)：區(qū)分串并行（觸發(fā)脈沖的來源）與同異步（置數(shù)或清零端口的連接動作是否需要等待觸發(fā)脈沖的到來）。串行進(jìn)位方式一般只能與異步（預(yù)）置數(shù)（或清零）法配合使用，因?yàn)楦呶坏挠|發(fā)脈沖由低位芯片而非時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生，故當(dāng)置數(shù)狀態(tài)到來，置數(shù)端開啟時(shí)，低位芯片不一定恰產(chǎn)生觸發(fā)脈沖觸發(fā)高位置數(shù)動作。并行進(jìn)位方式同異步法均可。4、非時(shí)序動作：觸發(fā)器的異步置位、復(fù)位端及時(shí)序邏輯芯片的異步置數(shù)或清零端口均不受觸發(fā)脈沖約束，分析和設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意。5、帶有輸入輸出的時(shí)序邏輯電路：帶有輸入輸出變量的時(shí)序邏輯電路區(qū)別于不含輸入輸

10、出和僅單獨(dú)含有輸入或輸出的時(shí)序邏輯電路（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖一般可合并化簡）。脈沖、狀態(tài)、輸入、輸出的時(shí)序關(guān)系為：，即脈沖觸發(fā)狀態(tài)變化后輸入立即變化，輸出隨之立即變化，但由此時(shí)脈沖的下一次觸發(fā)變化未到來，故此時(shí)狀態(tài)、輸入、輸出均視為當(dāng)前狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中“”表示“”。從輸出的角度看：這類電路的輸出不僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，而且還取決于當(dāng)前（在下一觸發(fā)脈沖到來時(shí)引發(fā)狀態(tài)變化的）輸入，即：；從輸入的角度看：當(dāng)前輸入的作用有兩個(gè)，一是在觸發(fā)脈沖到來時(shí)觸發(fā)電路從當(dāng)前狀態(tài)變化成下一狀態(tài)，二是與當(dāng)前狀態(tài)共同產(chǎn)生當(dāng)前輸出；從狀態(tài)存儲的角度看：當(dāng)判斷連續(xù)個(gè)狀態(tài)輸入時(shí)，只需要位二進(jìn)制數(shù)表達(dá)（個(gè)觸發(fā)器）第位變量直接由當(dāng)前輸入獲得

11、。6、計(jì)數(shù)器狀態(tài)判斷的唯一性：以某一狀態(tài)作為標(biāo)志進(jìn)行置位或清零操作以控制循環(huán)內(nèi)變量個(gè)數(shù)時(shí)，如果某計(jì)數(shù)器從零開始遞增計(jì)數(shù)，則僅將此狀態(tài)高位“1”對應(yīng)的輸出端口接入與門而省略低位“0”的輸出判斷不會產(chǎn)生判斷歧義，但如是遞減計(jì)數(shù)或通過置位操作從非零狀態(tài)開始循環(huán)則可能產(chǎn)生判斷歧義，如省略僅用判斷1011時(shí)，如果從0000開始循環(huán)，不會有歧義，但如果從1100或1101開始循環(huán)則會在1111產(chǎn)生歧義判斷，即加法計(jì)數(shù)：所置狀態(tài)大于標(biāo)志狀態(tài)循環(huán)內(nèi)有比所置狀態(tài)大且擁有標(biāo)志狀態(tài)中所有1的數(shù)。故保險(xiǎn)辦法就是將標(biāo)志狀態(tài)的所有位均進(jìn)行判斷。7、方向問題：邏輯圖中二進(jìn)制數(shù)的權(quán)和一般書寫或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中的權(quán)方向相反，通常書

12、寫或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中按從右到左逐次升高的順序表示，如：或；而邏輯圖中無論是芯片還是觸發(fā)器組合表示的二進(jìn)制數(shù)通常均按從左至右逐次升高的順序表示，如：或。（又例外，注意審題）二、觸發(fā)器電路的分析與設(shè)計(jì)：要點(diǎn)：JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器1、觸發(fā)器電路的分析：方程包括：脈沖方程、驅(qū)動方程、特征方程、狀態(tài)方程、輸出方程。圖表包括：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、時(shí)序圖根據(jù)電路結(jié)構(gòu)判斷是同步觸發(fā)還是異步觸發(fā)，如是異步觸發(fā)要在推狀態(tài)時(shí)仔細(xì)分析每個(gè)狀態(tài)中哪幾個(gè)觸發(fā)器被觸發(fā)；考慮驅(qū)動方程中是否含有輸入變量；直接置位端是否被輸出狀態(tài)控制；驅(qū)動方程是單純組合電路還是含有鎖存器因素。寫出特性方程和驅(qū)動方程，并將驅(qū)動方程帶入特性方程得到

13、狀態(tài)方程，寫出脈沖方程和輸出方程(一定要仔細(xì)分析，準(zhǔn)確對應(yīng)；主意：通常認(rèn)為如是異步觸發(fā)，觸發(fā)脈沖可能與觸發(fā)器從到的變化有關(guān)，即可能需要考慮觸發(fā)器態(tài)的值，但脈沖方程、特性方程及狀態(tài)方程僅與觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)的值及輸入有關(guān)，即觸發(fā)與否現(xiàn)態(tài)次態(tài)都要看，影響狀態(tài)變化的因素及輸出僅看現(xiàn)態(tài)及輸入，輸出和次態(tài)的關(guān)系在于它們都由現(xiàn)態(tài)及輸入決定，只不過輸出是組合電路，在現(xiàn)態(tài)就表現(xiàn)出來，而次態(tài)是觸發(fā)器電路，在下一狀態(tài)才會表現(xiàn)出來，故記為)。如題目未給出初始狀態(tài)則需根據(jù)情況設(shè)置初始狀態(tài)，并由此列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表向下推導(dǎo)。如是異步觸發(fā)，則推導(dǎo)每個(gè)狀態(tài)之前均要分析觸發(fā)脈沖，由各觸發(fā)器的脈沖方程確定當(dāng)前時(shí)鐘脈沖是否會引發(fā)此觸發(fā)器的觸發(fā)

14、脈沖變化，其變化又是否會觸發(fā)此觸發(fā)器。如觸發(fā)器被觸發(fā)，則根據(jù)得到的狀態(tài)方程推導(dǎo)變化，如有必要，要時(shí)刻注意輸入變量的影響及直接置位端的狀態(tài)。找到循環(huán)并判斷能否自啟動。在推斷過程中需借助圖表：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如有必要則畫出時(shí)序圖。如有必要則分析其功能。注意：直接置位端是否被使用，如被使用因其具有最高優(yōu)先權(quán)，分析時(shí)要時(shí)刻注意其狀態(tài)。如有輸入變量在列方程時(shí)應(yīng)按輸入變量取值分類討論，得到分類結(jié)論，后面的步驟依題意帶入不同情況。2、觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)：等價(jià)狀態(tài)：在相同輸入的條件下，轉(zhuǎn)換到同一次態(tài)上去，且輸出相同?，F(xiàn)實(shí)背景中情況不同，但抽象成邏輯表示時(shí)由于對當(dāng)前輸入也進(jìn)行了判斷故情況可以合并。即： 設(shè)

15、計(jì)步驟：由情景（所需狀態(tài)個(gè)數(shù)觸發(fā)器個(gè)數(shù)）抽象出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（特有）合并化簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的等價(jià)狀態(tài)（特有）進(jìn)行狀態(tài)分配將狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖轉(zhuǎn)換成次態(tài)或輸出卡諾圖：（特有：時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與組合邏輯電路設(shè)計(jì)最本質(zhì)區(qū)別組合邏輯電路的輸入中只有真實(shí)輸入，時(shí)序邏輯電路輸入除真實(shí)輸入外還有上一狀態(tài)的準(zhǔn)輸入，故必須用觸發(fā)器設(shè)計(jì)）利用卡諾圖化簡得到的狀態(tài)方程和的輸出方程依據(jù)狀態(tài)方程在已有狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的基礎(chǔ)上補(bǔ)充其余狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，檢查自啟動（有輸入變量時(shí)應(yīng)按輸入變量的情況進(jìn)行分類討論）如不能自啟動則通過更改某一位（一般為）的次態(tài)（易錯(cuò)點(diǎn)：通過將某狀態(tài)的次態(tài)的1變0，0變1更改這個(gè)狀態(tài)的箭頭指向）調(diào)整狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖使之能夠自啟

16、動，畫出此位（）更改后卡諾圖并化簡得到新的狀態(tài)方程（依據(jù)觸發(fā)器類型分割卡諾圖，在各區(qū)域內(nèi)化簡卡諾圖得到特性化的狀態(tài)方程）依據(jù)觸發(fā)器的特性方程利用邏輯函數(shù)基本及常用公式（）將狀態(tài)方程整理成觸發(fā)器特性方程的某種形式將一般特性方程與狀態(tài)方程相對應(yīng)（對應(yīng)時(shí)一定要注意非的問題，即一定要最終對應(yīng)還原到變量本身），得到的驅(qū)動方程依據(jù)最終得到的驅(qū)動方程連接電路輸入端或?qū)ζ滟x值進(jìn)而畫出邏輯圖再次重申檢查自啟動。注：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的（次）一定要與卡諾圖的位置相對應(yīng)，各觸發(fā)器的驅(qū)動方程要與最終邏輯圖中觸發(fā)器位置相對應(yīng)，在移位計(jì)數(shù)器的題目中，觸發(fā)器的排列順序還要與移動的空間位置（左右）相對應(yīng)。三、含時(shí)序邏輯芯片電路的分析

17、與設(shè)計(jì)：要點(diǎn)：、74LS290思想：分類分步1、含時(shí)序邏輯芯片電路的分析：芯片端口由六部分組成：輸入端口、輸出端口、使能控制端口、標(biāo)志位端口、觸發(fā)脈沖端口、（電源端口）分析方法：以芯片為中心明確基本循環(huán)，級聯(lián)方式：串行、并行；置數(shù)（清零）方式：同步、異步；計(jì)數(shù)方式：自然循環(huán)、輸出標(biāo)志、進(jìn)位判斷，必要時(shí)注意找到置數(shù)狀態(tài)和標(biāo)志狀態(tài)；寫出每部分端口的相關(guān)方程或電平狀態(tài)，結(jié)合芯片功能（如有必要設(shè)置初態(tài)）程序化逐步deduce；注意遍歷每一個(gè)狀態(tài)，判斷能否自啟動。2、含時(shí)序邏輯芯片電路的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：芯片特點(diǎn)有三種基本循環(huán)可供選擇，只可異步置零置九，不可同步輸入，無標(biāo)志位。Part脈沖波形的產(chǎn)生和整形一、常用概念：脈沖寬度指脈沖信號單個(gè)周期中高電平持續(xù)的時(shí)間。施密特觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在周期信號作用下也可產(chǎn)生方波脈沖信號，其占空比均可調(diào)，施密特觸發(fā)器調(diào)節(jié)參考電壓，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器調(diào)節(jié)RC。4為復(fù)位端，當(dāng)時(shí)，輸出，故正常工作時(shí)4接電源。高低電平時(shí)間計(jì)算的單位關(guān)系為，其中、。二、55