数字电子技术

1、数字电子技术常用芯片理解+分析设计方法Part逻辑代数基础如芯片未标出部分引脚高低位可参照同类其他已标引脚或采取由上至下位数逐渐升高的规则确定引脚高低位（一般）。一、卡诺图化简法：化简方法：合并最小项 考点：细心 1、作以高位为行低位为列的扁方形卡诺图，将表达式中的最小项写作1，无关项写作根据卡诺图的坐标位置对应填入。2、圈方格（圈中1的方格数是；圈尽可能大；一个方格可被多个圈包含，且至少被一个圈包含；每个圈必须至少有一个新方格；无关项根据需要圈画） 3、根据圈画的卡诺图写表达式。 不要看见0就写0，区分坐标和函数。注意卡诺图的顺序为00、01、11、10与通常思维习惯不同，填入时注意定位符合

2、坐标。注意边界和四角(边角)，尽量画大，但在包含无关项时一定要优先考虑为1项。反演律(摩根定理)要遵循先整体后部分的原则。常见门画法表示分析与设计：核心：几个方程常用门的符号表示Part组合逻辑电路组合逻辑电路的分析与设计：一、纯门电路的分析与设计：门电路的性质+卡诺图化简法+公式代换或变形二、含组合逻辑芯片电路的分析与设计：编码、译码、数据选择 难点：进行逻辑抽象含组合逻辑芯片电路的设计思路一 输入设计：设计本质，逻辑函数相等变形。适用于纯门电路、数据选择器（对数据选择器的设计将状态方程写成最小项之和即可，不要用卡诺图化简）步骤：由情景抽象成真值表（电路为多输出时真值表的输出有多列）（逻辑代

3、数表示方法一）将真值表转换成卡诺图（未填满的空为无关项）利用卡诺图化简得到简化逻辑式（逻辑代数表示方法二）依据给出芯片的特性方程（结合使能端的控制功能）利用逻辑函数基本及常用公式将简化逻辑式整理成芯片特性方程的某种形式将一般特性方程与状态方程相对应，得到输入方程依据得到的输入方程连接电路输入端或对输入端赋值。思路二 输出设计：设计本质，所需最小项集合（或门）。适用于译码器步骤：将所有满足情况的最小项对应的输出位用或门连接作为输出思路三 芯片扩展：设计本质，扩展增片（芯片扩展）、使能端（输入扩展）、标志位（输出扩展）芯片的特性方程：编码（优先）：译码：（最小项集合）数据选择：注：当时数据选择器可

4、以转化为：，进而可构成或输入最小项集合（注意逻辑图或真值表中给出的输出是本身还是）全加：Part触发器一、基础SR锁存器（基本SR触发器）与非门SR锁存器(SR下标D)：锁存规律：不同看对角线，同1看，同0均1 (少非门，特殊)特性方程：锁存特点：组合逻辑电路注：或非门SR锁存器和与非门SR锁存器的电路控制结构(相异输入对角线决定)和图形符号相同()但为了以示区别，将或非门的电路输入符号对调了：由变成，这样就造成了两个改变：真值表的完全颠倒除同1均0外与同步、主从RS触发器相同（不同看电路控制结构对角线，同0看，同1均0这也是或非门SR锁存器和与非门SR锁存器真值表的最明显区别）；由于图形符号

5、未变，故图形符号的对角线传递变为和其它触发器相同的平行线传递。有时题目会故意将与非门SR锁存器符号对调：由变成，这时只需将特征方程的SR符号对调为并把真值表的SR符号对调即可（换元法）。含有锁存器因素的电路既区别于普通的组合逻辑电路又区别于不含锁存器的时序电路，它与普通组合逻辑电路的区别在于触发器当前状态变量无法通过公式代入消去，它与不含锁存器的时序电路的区别在于变化的即时性，不受触发脉冲限制。故一定不要重复带入，即有触发器输出到触发器输入仅经历一次锁存过程。并根据给出的锁存器初始状态依次推定电路其后状态时间上是组合逻辑电路，逻辑上是时序逻辑电路。二、触发器分类与功能：会认各类触发器的符号1、

6、同步RS触发器：触发规律：不同看(see) 平行线，同0看，同1均为1特性方程：触发特点：电平触发，一步到位，有空翻现象2、主从RS触发器：触发规律：不同看(see) 平行线，同0看，同1均1特性方程：触发特点：脉冲触发，两步走，无空翻，CP为高电平期间主触发器可翻转多次（本质同步RS触发器），从触发器锁定下降沿状态（从输出=从输入=主输出）3、主从JK触发器：触发规律：不同看(judge) 平行线，同0看，同1取反特性方程：触发特点：脉冲触发，两步走，无约束，无空翻，可取反，变一次(误翻)，下随主（主触发器在脉冲高电平期间只能依据JK触发规律较上一周期变化一次，从触发器在脉冲下降沿依据主触发

7、器变化，故主从触发器整个脉冲周期最多变化一次） 4、边沿JK触发器：触发规律：不同看(judge) 平行线，同0看，同1取反特性方程：触发特点：无约束，无空误，仅考虑，下降沿5、边沿D触发器：触发规律：输出跟随输入特性方程：触发特点：无约束，无空误，仅考虑，下降沿6、边沿T触发器：触发规律：0保持，1翻转特性方程：触发特点：无约束，无空误，仅考虑，下降沿7、边沿触发器：触发规律：输出取上一状态反（输出取反）特性方程：触发特点：无约束，无空误，仅考虑，下降沿注：当违反约束条件后：既不是定义的1状态，也不是定义的0状态；当输入同时回到0以后无法断定锁存器回到1状态还是0状态。特性方程要熟记，实在忘

8、记了可用卡诺图化简得表达式。二、转化关系：1、JK边沿触发器和其它边沿触发器的关系：2、D边沿触发器和其它边沿触发器的关系：三、异步置位、复位端：本质：实际上就是在触发器末端安装了优先级最高的锁存器，故其功能同RS锁存器（注意置位电平规定），异步工作，不受触发脉冲影响，RS需满足约束条件，不能同时置位，否则需具体分析输出情况。Part时序逻辑电路一、时序逻辑电路特点与注意事项：1、信号的接收先后问题：芯片或触发器各端口在同一脉冲边沿时信号的接收先后问题，与此芯片或触发器直接相连的信号的变化要先于经历芯片、触发器（有时可能为门电路）处理后的信号的变化。2、输出信号的作用时间：74LS160（十进

9、制）进位端口C：74LS161（十六进制也可以认为是二进制）进位端口RCO：3、串并行触发与同异步置数：区分串并行（触发脉冲的来源）与同异步（置数或清零端口的连接动作是否需要等待触发脉冲的到来）。串行进位方式一般只能与异步（预）置数（或清零）法配合使用，因为高位的触发脉冲由低位芯片而非时钟脉冲产生，故当置数状态到来，置数端开启时，低位芯片不一定恰产生触发脉冲触发高位置数动作。并行进位方式同异步法均可。4、非时序动作：触发器的异步置位、复位端及时序逻辑芯片的异步置数或清零端口均不受触发脉冲约束，分析和设计时要特别注意。5、带有输入输出的时序逻辑电路：带有输入输出变量的时序逻辑电路区别于不含输入输

10、出和仅单独含有输入或输出的时序逻辑电路（状态转换图一般可合并化简）。脉冲、状态、输入、输出的时序关系为：，即脉冲触发状态变化后输入立即变化，输出随之立即变化，但由此时脉冲的下一次触发变化未到来，故此时状态、输入、输出均视为当前状态。状态转换图中“”表示“”。从输出的角度看：这类电路的输出不仅取决于当前状态，而且还取决于当前（在下一触发脉冲到来时引发状态变化的）输入，即：；从输入的角度看：当前输入的作用有两个，一是在触发脉冲到来时触发电路从当前状态变化成下一状态，二是与当前状态共同产生当前输出；从状态存储的角度看：当判断连续个状态输入时，只需要位二进制数表达（个触发器）第位变量直接由当前输入获得

11、。6、计数器状态判断的唯一性：以某一状态作为标志进行置位或清零操作以控制循环内变量个数时，如果某计数器从零开始递增计数，则仅将此状态高位“1”对应的输出端口接入与门而省略低位“0”的输出判断不会产生判断歧义，但如是递减计数或通过置位操作从非零状态开始循环则可能产生判断歧义，如省略仅用判断1011时，如果从0000开始循环，不会有歧义，但如果从1100或1101开始循环则会在1111产生歧义判断，即加法计数：所置状态大于标志状态循环内有比所置状态大且拥有标志状态中所有1的数。故保险办法就是将标志状态的所有位均进行判断。7、方向问题：逻辑图中二进制数的权和一般书写或状态转换图中的权方向相反，通常书

12、写或状态转换图中按从右到左逐次升高的顺序表示，如：或；而逻辑图中无论是芯片还是触发器组合表示的二进制数通常均按从左至右逐次升高的顺序表示，如：或。（又例外，注意审题）二、触发器电路的分析与设计：要点：JK触发器、D触发器1、触发器电路的分析：方程包括：脉冲方程、驱动方程、特征方程、状态方程、输出方程。图表包括：状态转换图、状态转换表、时序图根据电路结构判断是同步触发还是异步触发，如是异步触发要在推状态时仔细分析每个状态中哪几个触发器被触发；考虑驱动方程中是否含有输入变量；直接置位端是否被输出状态控制；驱动方程是单纯组合电路还是含有锁存器因素。写出特性方程和驱动方程，并将驱动方程带入特性方程得到

13、状态方程，写出脉冲方程和输出方程(一定要仔细分析，准确对应；主意：通常认为如是异步触发，触发脉冲可能与触发器从到的变化有关，即可能需要考虑触发器态的值，但脉冲方程、特性方程及状态方程仅与触发器现态的值及输入有关，即触发与否现态次态都要看，影响状态变化的因素及输出仅看现态及输入，输出和次态的关系在于它们都由现态及输入决定，只不过输出是组合电路，在现态就表现出来，而次态是触发器电路，在下一状态才会表现出来，故记为)。如题目未给出初始状态则需根据情况设置初始状态，并由此列状态转换表向下推导。如是异步触发，则推导每个状态之前均要分析触发脉冲，由各触发器的脉冲方程确定当前时钟脉冲是否会引发此触发器的触发

14、脉冲变化，其变化又是否会触发此触发器。如触发器被触发，则根据得到的状态方程推导变化，如有必要，要时刻注意输入变量的影响及直接置位端的状态。找到循环并判断能否自启动。在推断过程中需借助图表：状态转换图、状态转换表，如有必要则画出时序图。如有必要则分析其功能。注意：直接置位端是否被使用，如被使用因其具有最高优先权，分析时要时刻注意其状态。如有输入变量在列方程时应按输入变量取值分类讨论，得到分类结论，后面的步骤依题意带入不同情况。2、触发器电路的设计：等价状态：在相同输入的条件下，转换到同一次态上去，且输出相同。现实背景中情况不同，但抽象成逻辑表示时由于对当前输入也进行了判断故情况可以合并。即： 设

15、计步骤：由情景（所需状态个数触发器个数）抽象出状态转换图（特有）合并化简状态转换图的等价状态（特有）进行状态分配将状态转换图转换成次态或输出卡诺图：（特有：时序逻辑电路设计与组合逻辑电路设计最本质区别组合逻辑电路的输入中只有真实输入，时序逻辑电路输入除真实输入外还有上一状态的准输入，故必须用触发器设计）利用卡诺图化简得到的状态方程和的输出方程依据状态方程在已有状态转换图的基础上补充其余状态的状态转换图，检查自启动（有输入变量时应按输入变量的情况进行分类讨论）如不能自启动则通过更改某一位（一般为）的次态（易错点：通过将某状态的次态的1变0，0变1更改这个状态的箭头指向）调整状态转换图使之能够自启

16、动，画出此位（）更改后卡诺图并化简得到新的状态方程（依据触发器类型分割卡诺图，在各区域内化简卡诺图得到特性化的状态方程）依据触发器的特性方程利用逻辑函数基本及常用公式（）将状态方程整理成触发器特性方程的某种形式将一般特性方程与状态方程相对应（对应时一定要注意非的问题，即一定要最终对应还原到变量本身），得到的驱动方程依据最终得到的驱动方程连接电路输入端或对其赋值进而画出逻辑图再次重申检查自启动。注：状态转换图的（次）一定要与卡诺图的位置相对应，各触发器的驱动方程要与最终逻辑图中触发器位置相对应，在移位计数器的题目中，触发器的排列顺序还要与移动的空间位置（左右）相对应。三、含时序逻辑芯片电路的分析

17、与设计：要点：、74LS290思想：分类分步1、含时序逻辑芯片电路的分析：芯片端口由六部分组成：输入端口、输出端口、使能控制端口、标志位端口、触发脉冲端口、（电源端口）分析方法：以芯片为中心明确基本循环，级联方式：串行、并行；置数（清零）方式：同步、异步；计数方式：自然循环、输出标志、进位判断，必要时注意找到置数状态和标志状态；写出每部分端口的相关方程或电平状态，结合芯片功能（如有必要设置初态）程序化逐步deduce；注意遍历每一个状态，判断能否自启动。2、含时序逻辑芯片电路的设计：设计方法：设计方法：芯片特点有三种基本循环可供选择，只可异步置零置九，不可同步输入，无标志位。Part脉冲波形的产生和整形一、常用概念：脉冲宽度指脉冲信号单个周期中高电平持续的时间。施密特触发器或单稳态触发器在周期信号作用下也可产生方波脉冲信号，其占空比均可调，施密特触发器调节参考电压，单稳态触发器调节RC。4为复位端，当时，输出，故正常工作时4接电源。高低电平时间计算的单位关系为，其中、。二、55