數(shù)電基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)課程課件

數(shù)字電子學(xué)基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)1一、 教學(xué)目標(biāo)

《數(shù)字電子學(xué)基礎(chǔ)》是電子類及其他相關(guān)各專業(yè)的一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握邏輯代數(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字集成電路的基本原理與特性，掌握組合邏輯電路和時序邏輯電路分析與設(shè)計的一整套理論和方法，熟悉編碼器、譯碼器、運(yùn)算器、比較器、計數(shù)器、存儲器等常用數(shù)字邏輯部件的功能與特點(diǎn)，培養(yǎng)其綜合運(yùn)用能力，為《計算機(jī)組成原理》、《計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》、《計算機(jī)接口技術(shù)》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信》、《數(shù)字集成電路設(shè)計》等后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)，為未來的工程設(shè)計與應(yīng)用打下良好的實踐基礎(chǔ)。2二、教學(xué)內(nèi)容第一章 布爾代數(shù)與邏輯函數(shù)第二章 邏輯門電路第三章 組合邏輯電路第四章 集成觸發(fā)器第五章 同步時序邏輯電路第六章 異步時序邏輯電路第七章 半導(dǎo)體存儲器第八章 可編程邏輯器件（PLD）第九章 EDA3總復(fù)習(xí)4

2.8邏輯變換

2.2邏輯代數(shù)的基本公理及基本定理

2.4邏輯函數(shù)的表示及邏輯演算

2.6邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法

2.7邏輯函數(shù)的Q-M表化簡法

2.5邏輯函數(shù)的公式化簡法主要內(nèi)容2.1邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算2.3邏輯代數(shù)的基本規(guī)則及基本公式第一章 布爾代數(shù)與邏輯函數(shù)5邏輯代數(shù)的基本定理(律)對偶A*0=0A*1=AA*A=AA*(A+B)=AA*B=B*AA*(B*C)=(A*B)*CA+BC=(A+B)(A+C)A*A=0A=AAB=A+B8.結(jié)合律

A+(B+C)=(A+B)+C1.01律

A+1=12.同一律

A+0=A3.重疊律

A+A=A6.吸收律

A+AB=A7.交換律

A+B=B+A9.分配律

A(B+C)=AB+AC4.互補(bǔ)律

A+A=1

5.否定律A=A10.反演律

A+B=A*B

（摩根律）—（擴(kuò)展）6邏輯代數(shù)的常用公式1.A+AB=A+B(消元)2.A+AB=A(消項)4.AB+AC+BC=AB+AC（冗余定理）3.AB+AB=A(并項)7邏輯函數(shù)的公式化簡法并項法消項法消元法配項法AB+AC+BC

=AB+ACA+AB=A+BA+AB=AA+A=AAB+AB=BA=A+AA=A+ABAB+AC=AB+AC+BC

8邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法9最小項最小項為1時，輸入變量的值十進(jìn)制數(shù)iABC00000011010201131004101511061117

最小項10最大項最大項為0時輸入變量的值十進(jìn)制數(shù)iABC00000011010201131004101511061117

最大項110000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000格雷碼0000010110101101111011000000132675400189111014151312011242527263031292801016171918222321201104849515054555352111565759586263616010140414342464745441003233353438393736ABCDEF六變量卡諾圖12卡諾圖法化簡步驟建立該邏輯函數(shù)的卡諾圖按最大范圍合并最?。ù螅╉棥_定素項尋找實質(zhì)素項（剔除非實質(zhì)素項）確定最小實質(zhì)素項集—與（或）項數(shù)目最少每個與（或）項所包含的變量最少這些與（或）項應(yīng)包含邏輯函數(shù)的所有最小（大）項，構(gòu)成該邏輯函數(shù)的最小閉覆蓋。寫出該邏輯函數(shù)的最簡表達(dá)式（最小實質(zhì)素項集）13例:CD

AB00011110001010011111111011100100

14例:F=Σm(0,4,5,7,9,12,13,14)=Π(1,2,3,6,8,10,11,15)其中a為非實質(zhì)素項（冗余項）110111111110110010110100ABCDbdcea=Σ(b,c,d,e)=Σ(a,b,c,d,e)15邏輯變換與或式：或與式：與非—與非式：或非—或非式：與或非式：161)最簡與或2)與非—與非3)或與4)或非—或非5)與或非17第二章 邏輯門電路

二極管、三極管、MOS管的開關(guān)等效及開關(guān)特性；

TTL邏輯門的電路組成、工作原理、電氣特性（傳輸特性、輸入特性、輸出特性）及邏輯擴(kuò)展；CMOS門的組成原理及邏輯擴(kuò)展。18VON=0.7V截止?fàn)顟B(tài)導(dǎo)通狀態(tài)二極管的開關(guān)等效

NMOS管的轉(zhuǎn)移特性

19三極管的開關(guān)等效OFFONEBC三點(diǎn)斷開EBC三點(diǎn)接通Vcc/RCIceβIbeIce0Ice0.3vVce0.3—VccVceVccVce0.7vVbe0.6vVbe0vVbe飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)CBEEBC20輸入級分相級輸出級TTL基本門鋼–74系克列212.輸灑入負(fù)載特賠性1.傳縮慧輸特性vth22帶緩沖兇極的CMO錯S與非門帶緩沖據(jù)極的CMOS或非門23第三章副組合刻邏輯電啄路組合邏輯翁電路的一受般分析方沸法和設(shè)計黨步驟；常用邏后輯部件聾如編碼寸器、譯密碼器、充運(yùn)算器熊、比較倆器、多腐路數(shù)據(jù)倡選擇器驚、代碼肅轉(zhuǎn)換器帳、奇偶典發(fā)生器灑/奇偶強(qiáng)校驗器戚及典型MSI的功能、鳥特點(diǎn)及應(yīng)港用；采用典封型MSI進(jìn)行組握合邏輯好設(shè)計的道原理與碑方法；組合網(wǎng)絡(luò)物中的競爭役冒險問題車及其消除首。24邏輯抽象實際問題真值表邏輯圖化簡變換最簡表達(dá)式適當(dāng)形式的表達(dá)式用SSI實現(xiàn)用MSI實現(xiàn)

邏輯化簡功能判斷

邏輯變換公式化簡邏輯表達(dá)式卡諾圖化簡真值表設(shè)計步銳驟分析方法25全加器

一

位

全

加

器

真

值

表

輸入

輸出

Ai

Bi

CI

CO

S

0

0

0

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1

0

1

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0

1

0

1

1

1

1

1

26利用卡峽諾圖化榮簡為：

SCO27

SCO利用卡諾太圖化簡為庸：28多位加暢法器串行進(jìn)位加法器CoSCoSCoSABCoSCiCOS3S2S1S0A0B0A1B1A2B2A3B3ABCi

ABCiABCi串行進(jìn)午位加法降器的最猴大缺點(diǎn)折是速度譯慢，29多位加務(wù)法器串行進(jìn)位加法器CoSCoSCoSABCoSCiCOS3S2S1S0A0B0A1B1A2B2A3B3ABCi

ABCiABCi串行進(jìn)位淺加法器的違最大缺點(diǎn)攏是運(yùn)算速苦度慢，每嘩次運(yùn)算需厚要四個全紛加器的傳招輸時間;提高運(yùn)算察速度的方悶法是先行偏進(jìn)位。30四位全加器CIA0A1A2A3B0B1B2B3COS0S1S2S374LS28331有使能的建3/8線姿譯碼器7犬4LS1仰38功能表74LS138A0A1A2S13274153多路數(shù)績據(jù)選擇沿器33第四章耕集成觸發(fā)拼器觸發(fā)器的倦時序分析計方法；RS、店D、T歡、JK觸發(fā)器的榴功能及特杠點(diǎn);狀態(tài)表章、狀態(tài)損圖、狀呼態(tài)方程蘿、時序棍圖和激誤厲表席的既運(yùn)用及炮相互轉(zhuǎn)勁換；主從工懇作方式爭及維持京阻塞線按路克服土空翻的殘原理。34&&QG1G2與非門艦構(gòu)成的脈基本RS觸發(fā)器當(dāng)=1，=0時，Q=0，=1當(dāng)=0，=1時，Q=1，=0當(dāng)=0，=0時，Q=1，=1信號消失后狀態(tài)不確定，基本RS觸發(fā)器的撫電路結(jié)構(gòu)寨與工作原乘理記憶置位復(fù)位基本RS觸發(fā)器特性表原態(tài)次態(tài)禁用（禁用！腐）置位復(fù)位當(dāng)=1，=1時，Q=Q，=穩(wěn)態(tài)35觸發(fā)器的得邏輯功能花及描述方低法S=1,R=001S=0,R=1S=,R=0S=0,R=同步RS觸發(fā)器的特性方程1.同步RS觸發(fā)器2.酸D觸發(fā)器D觸發(fā)器的特性方程01D=0D=0D=1D=1363.她JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器的棟特性方程JK觸發(fā)器纖的狀態(tài)轉(zhuǎn)暖換圖01J=,K=0J=0,K=J=1,K=J=,K=1KJ

Qn0

00

01

11

10

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

4.綢T觸發(fā)器T觸發(fā)器月的特性方者程01T=0T=0T=1T=137觸發(fā)器故的特性攔表RSQn+100Qn01110011╳DQn+10011╳00010101Qn11Qn+1SDRDQn1Qn0Qn+1TQn11001110Qn00Qn+1JK38第五章鹽同步競時序邏祝輯電路同步時序仙邏輯電路陵的模型；同步時削序邏輯戰(zhàn)電路分側(cè)析的一買般方法企；常見時序形邏輯電路趕如：各種牢進(jìn)制計數(shù)擔(dān)器、移位舍型計數(shù)器下、序列產(chǎn)摟生器、序阻列濾波器軋等的功能櫻、特點(diǎn)與價應(yīng)用；同步時序返邏輯電路卷設(shè)計的一象般步驟；邏輯描述哈、狀態(tài)定唉義、狀態(tài)持化簡、狀懂態(tài)分配、助激勵方程員求解及爹邏輯電路憐的工程實呆現(xiàn)；異步時序徹邏輯電路水分析與設(shè)旦計的方法馳和特點(diǎn)。39列系統(tǒng)（謙即刻）輸牌出方程列驅(qū)動方浸程列系統(tǒng)狀雜態(tài)方程列系統(tǒng)狀臨態(tài)表畫系統(tǒng)碗狀態(tài)（誕時序）換流程圖判斷時序股邏輯功能旗（讀圖）時序邏輯分析方喪法：40同步時序邏需輯設(shè)計步驟邏輯描述風(fēng)（狀態(tài)圖準(zhǔn)）狀態(tài)化撐簡狀態(tài)編碼狀態(tài)求解(通過卡諾雷圖求狀態(tài)酷方程)驅(qū)動方程兔求解（選FF、求驅(qū)動方雀程）畫邏輯圖41狀態(tài)化頭簡：先按輸入/輸出相醉同分類縱，再按到昨達(dá)的新技狀態(tài)相咬同分類非，逐次尋找除等價類的麥過程叫狀顏態(tài)化簡。等價狀態(tài)：在相同香的輸入銹下具有屬相同的欄輸出、渣并且到省達(dá)的敲新狀態(tài)價也相同伐的狀態(tài)攔集合。42狀態(tài)化為簡：00CP·XZABCD00000010101111原始狀態(tài)圖110000000110簡化狀態(tài)圖43狀態(tài)化簡覽：D/1A/0DD/1A/0CC/0A/0BB/0A/0A10原始狀態(tài)表C’/1A/0C’C’/0A/0BB/0A/0A10簡化狀態(tài)表*Q—現(xiàn)態(tài)；Q’—次態(tài)44狀態(tài)編碼筐：××/×××/×1110/100/01010/000/00101/000/00010/Z110000000110簡化狀態(tài)圖45狀態(tài)求娛解10

1000

101010××

11××

11××1100

0100

01100100

0010

000000101010XQ1XQ2X1XQ1X0461.若選用JK:2.若選用D:3.若選用T:47741蜂61功能表C

PE

PE

T工作狀態(tài)0置零10預(yù)置數(shù)1101保持110保

持（C=0）1111計數(shù)

D0D1D2D3

Q0Q1Q2Q3EPETCP74161

計數(shù)輸入進(jìn)位輸出487416院0功能表

D0D1D2D3

Q0Q1Q2Q3EPETCP74160計數(shù)輸入進(jìn)位輸出C

PE

PE

T工作狀態(tài)0置零10預(yù)置數(shù)1101保持110保

持（C=0）1111計數(shù)49第六章異步時饞序邏輯劑電路異步時禁序邏輯萄電路分鞭析與設(shè)外計的特知點(diǎn)50第七章微半導(dǎo)體存哨儲器RAM然、RO停M的結(jié)構(gòu)般、原理坑及使用詞方法;PROM軌、EPR壟OM、E2PRO親M、F頑LAS耐H原理與塑應(yīng)用。51ROM—ReadOnlyMemor立y(掩膜ROM)PRO命M--獻(xiàn)-Progr牧amma茅bleROM艇(可編程ROM)EPR灑OM-拜--Erasa赴blePRO星M距(可擦除瞇可編程ROM練)E2PRO吹M—Elect漏ricl忌lyErasa畜blePRO巾M(電可擦定除可編辱程ROM嗎)靜態(tài)RAM（SRA納M—S筍tat填ic組Ran潛dom羨Ac移ces電sM勤emo廊ry）動態(tài)RAM（DRA冶M--胸Dyn且ami悲cR扎and品om涉Acc穴ess但Me沃mor增y）Fla甘sh奔Mem童ory只讀存略儲器：隨機(jī)存取柄存儲器RAM52RAM的結(jié)構(gòu)和舊工作原理隨機(jī)存馳取存儲荷器RAM53只讀存沃儲器ROM稠—ReadOnlyMemor件y固定只祖讀存儲魂器ROMROM電路包含及：地址譯允碼器、相存儲矩壺陣、輸合出緩捐沖器54可編程只憑讀存儲器付（PROM）常用符號與門輸出恒等于零的與門或門互補(bǔ)輸出的緩沖器三態(tài)輸出的緩沖器55PRO償M陣列圖A1A0WiD3D2D1D000

0000001

1000110

2010011

31001A1A0D3D2D1D0與固定或編程56第八章取可編夕程邏輯廚器件（PLD）PLA踩、PA慰L、G徹AL的結(jié)構(gòu)獵、原理悔與應(yīng)用蘭。57第八章倦可編程邏野輯器件8.1概述8.2PLD(Prog趕ram狂mab倚l(wèi)eLogi養(yǎng)cDevi魚ce哨)可編程吸邏輯器練件8.3PLA（Progr繡amma由bleLogicArray)可編程邏勉輯陣列8.4PAL(Progr宮amma疤bleArrayLogic氣)可編程燒陣列邏擔(dān)輯8.5GAL（Gener辭alArra星yLogi毒c)通用陣列南邏輯8.6EPLD(Eras薄abl鉆eProg撲ram付mab罩leLogi殖cDevic爹e)可擦可編柏邏輯器件8.7FPGA(Fiel樓dProgr甩amma唯bleGateArra和y)現(xiàn)場可守編程門曲陣列58PROM陣列圖A1A0WiD3D2D1D000

0000001

1000110

2010011

31001A1A0D3D2D1D0與固定或編程59A1A0WiD3D2D1D00