数字电路复习总结ppt课件

1、 逻辑符号对照逻辑符号对照曾用符号曾用符号美国符号美国符号ABYABYABYAYAY国标符号国标符号AB&BAY A1AY ABYABBAY 1常量和变量的异或运算常量和变量的异或运算AA 1AA 00 AA1 AA因果互换律因果互换律假设假设CBA BCA 那么有那么有ACB 第一章第一章 小小 结结1. 数制：计数方法或计数体制数制：计数方法或计数体制种种 类类数码数码位位 权权应应 用用备备 注注十进制十进制0 910i日常日常二进制二进制0 ，12i数字电路数字电路2 = 21八进制八进制0 78i计算机程序计算机程序8 = 23十六进制十六进制0 9，A F16i计算机程序计

2、算机程序16 = 24 各种数制之间的相互转换，特别是十进制各种数制之间的相互转换，特别是十进制二进制的转换，二进制的转换，要求熟练掌握。要求熟练掌握。2. 码制：常用的码制：常用的 BCD 码有码有 8421 码、码、2421 码、码、5421 码、余码、余 3 码等，其中以码等，其中以 8421 码运用最广泛。码运用最广泛。1. 三种根本逻辑运算：三种根本逻辑运算：与与 、或、非、或、非2. 复合逻辑运算：复合逻辑运算： 与非与非 、或非、与或非、异或、同或、或非、与或非、异或、同或真值表真值表 函数式函数式 逻辑符号逻辑符号1. 代入规那么代入规那么2. 反演规那么反演规那么3. 对偶规

3、那么对偶规那么真值表、卡诺图、函数式、逻辑图和波形图。真值表、卡诺图、函数式、逻辑图和波形图。 它们各有特点，但本质一样，可以相互转换。尤它们各有特点，但本质一样，可以相互转换。尤其是由真值表其是由真值表 逻辑图逻辑图 和和 逻辑图逻辑图 真值表，真值表， 在逻在逻辑电路的分析和设计中经常用到，必需熟练掌握。辑电路的分析和设计中经常用到，必需熟练掌握。化简的方法主要有公式化简法和图形化简法两种。化简的方法主要有公式化简法和图形化简法两种。1. 公式化简法：公式化简法：可化简任何复杂的逻辑函数，但要求能熟可化简任何复杂的逻辑函数，但要求能熟练和灵敏运用逻辑代数的各种公式和定理，练和灵敏运用逻辑代

4、数的各种公式和定理，并要求具有一定的运算技巧和阅历。并要求具有一定的运算技巧和阅历。2. 图形化简法：图形化简法：简单、直观，不易出错，有一定的步骤和简单、直观，不易出错，有一定的步骤和方法可循。但是，当函数的变量个数多于方法可循。但是，当函数的变量个数多于六个时，就失去了优点，没有适用价值。六个时，就失去了优点，没有适用价值。 约束项：约束项：无关项无关项可以取可以取 0，也可以取，也可以取 1，它的取值对逻辑函，它的取值对逻辑函数值没有影响，应充分利用这一特点化简数值没有影响，应充分利用这一特点化简逻辑函数，以得到更为称心的化简结果。逻辑函数，以得到更为称心的化简结果。 逻辑门电路是数字电

5、路中最根本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最根本的逻辑元件。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因因果关系果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。，所以门电路又称为逻辑门电路。 根本逻辑关系为根本逻辑关系为“与、与、“或、或、“非非三种。三种。 是数字电路中的根本开关元件，普通都任务在开关是数字电路中的根本开关元件，普通都任务在开关形状。形状。1. 二极管二极管是不可控的，利用其开关特性可构成二极是不可控的，利用其开关特性可构成二极管与门和或门。管与门和或门。2. 三极管三极管是一种用电流控制且具有放大特性的开关是一种用电流控制且具有放大特性的开

6、关元件，元件， 利用三极管的饱和导通与截止特性利用三极管的饱和导通与截止特性可构成可构成 非门非门 和其它和其它 TTL 集成门电路。集成门电路。3. MOS管管是一种具有放大特性的由电压控制的开关是一种具有放大特性的由电压控制的开关元件，利用元件，利用 N 沟道沟道 MOS 管和管和 P 沟道沟道 MOS 管可构成管可构成CMOS 反相器和其它反相器和其它 CMOS 集成集成门电路。门电路。 主要引见了由半导体二极管、三极管和主要引见了由半导体二极管、三极管和 MOS 管构成的与门、或门和非门。管构成的与门、或门和非门。 主要引见了主要引见了 CMOS 和和 TTL 集成门电路，重点应集成门

7、电路，重点应放在它们的输出与输入之间的逻辑特性和外部电气特放在它们的输出与输入之间的逻辑特性和外部电气特性上。性上。1. 逻辑特性逻辑功能：逻辑特性逻辑功能：普通功能普通功能 与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非 门和异或门。门和异或门。特殊功能特殊功能 三态门、三态门、OC门、门、OD门和传输门。门和传输门。2. 电气特性：电气特性：静态特性静态特性 主要是传输特性。主要是传输特性。动态特性动态特性 主要是传输延迟时间的概念。主要是传输延迟时间的概念。TTLCMOS分类分类任务电源任务电源VCC = 5 VVDD = 3 18 V输出电平输出电平U

8、OL= 0.3 V UOH = 3.6 V UOL 0 V UOH VDD UTH = 0.5 VDD UTH = 1.4 V 阈值电压阈值电压输入端串输入端串接电阻接电阻Ri当当 Ri Ron2.5 k 输入由输入由 0 1在一定范围内，在一定范围内，Ri的改的改变不会影响输入电平变不会影响输入电平输入端输入端 悬空悬空即即 Ri = 输入为输入为 “1 不允许不允许多余输入多余输入端的处置端的处置1. 与门、与非门接电源；或门、或非门接地。与门、与非门接电源；或门、或非门接地。2. 与其它输入端并联。与其它输入端并联。 组合逻辑电路是由各种门电路组成的没有记忆功组合逻辑电路是由各种门电路组

9、成的没有记忆功能的电路。它的特点是任一时辰的输出信号只取决于能的电路。它的特点是任一时辰的输出信号只取决于该时辰的输入信号，而与电路原来所处的形状无关。该时辰的输入信号，而与电路原来所处的形状无关。逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式化简化简真值表真值表阐明功能阐明功能逻辑笼统逻辑笼统列真值表列真值表写表达式写表达式化简或变换化简或变换画逻辑图画逻辑图1. 加法器：加法器：实现两组多位二进制数相加的电路。实现两组多位二进制数相加的电路。根据进位方式不同，可分为串行进位加法根据进位方式不同，可分为串行进位加法器和超前进位加法器。器和超前进位加法器。集成芯片：集成芯片：74LS183TTL、C661C

10、MOS 双全加器双全加器两片双全加器如两片双全加器如74LS183 四位串行进位加法器四位串行进位加法器74283、74LS283TTLCC4008CMOS 四位二进制超前进位加法器四位二进制超前进位加法器2. 编码器：编码器：将输入的电平信号编成二进制代码的电路。将输入的电平信号编成二进制代码的电路。主要包括二进制编码器、二主要包括二进制编码器、二 十进制编码十进制编码器和优先编码器等。器和优先编码器等。3. 译码器：译码器：将输入的二进制代码译成相应的电平信号。将输入的二进制代码译成相应的电平信号。主要包括二进制译码器、二主要包括二进制译码器、二 十进制译码十进制译码器和显示译码器等。器和

11、显示译码器等。集成芯片：集成芯片：74148、74LS148、74LS348TTL 8 线线 3 线优先编码器线优先编码器74147、74LS147TTL 10 线线 4 线优先编码器线优先编码器集成芯片：集成芯片：74LSTTL 3线线 8线译码器二进制译码器线译码器二进制译码器7442、74LS42TTL 4线线 10线译码器线译码器74247、74LS247TTL 共阳极显示译码器共阳极显示译码器7448、74248、7449、74249等等TTL 共阴极显示译码器共阴极显示译码器4. 数据选择器：数据选择器：在地址码的控制下，在同一时间内从在地址码的控制下，在同一时间内从多路输入信号中

12、选择相应的一路信号多路输入信号中选择相应的一路信号输出的电路。常用于数据传输中的并输出的电路。常用于数据传输中的并-串转换。串转换。集成芯片：集成芯片：74151、74LS151741535. 数据分配器：数据分配器：在地址码的控制下，将一路输入信号在地址码的控制下，将一路输入信号传送到多个输出端的任何一个输出端传送到多个输出端的任何一个输出端的电路。常用于数据传输中的串的电路。常用于数据传输中的串-并转并转换。换。集成芯片：集成芯片： 无公用芯片，可用二进制集成译码器实现。无公用芯片，可用二进制集成译码器实现。TTL 8 选选 1 数据选择器数据选择器TTL 4 选选 1 数据选择器数据选择

13、器6. 数值比较器：数值比较器： 比较两组多位二进制数大小的电路。比较两组多位二进制数大小的电路。集成芯片：集成芯片：7485、74L 85TTLCC14585、C663CMOS 四位数值比较器四位数值比较器 数据选择器：数据选择器： 为多输入单输出的组合逻辑电路，在输入数据都为多输入单输出的组合逻辑电路，在输入数据都为为 1 时，它的输出表达式为地址变量的全部最小项时，它的输出表达式为地址变量的全部最小项之和，适用于实现单输出组合逻辑函数。之和，适用于实现单输出组合逻辑函数。二进制译码器二进制译码器: 输出端提供了输入变量的全部最小项，而且每一输出端提供了输入变量的全部最小项，而且每一个输出

14、端对应一个最小项，因此，二进制译码器辅个输出端对应一个最小项，因此，二进制译码器辅以门电路与非门后，适宜用于实现单输出或多以门电路与非门后，适宜用于实现单输出或多输出的组合逻辑函数。输出的组合逻辑函数。7.用中规模集成电路实现组合逻辑函数用中规模集成电路实现组合逻辑函数 一、触发器和门电路一样，也是组成数字电路的根一、触发器和门电路一样，也是组成数字电路的根本逻辑单元。它有两个根本特性：本逻辑单元。它有两个根本特性：1. 有两个稳定的形状有两个稳定的形状0 形状和形状和 1 形状。形状。 2. 在外信号作用下，两个稳定形状可相互转换；没在外信号作用下，两个稳定形状可相互转换；没有外信号作用时，

15、坚持原形状不变。有外信号作用时，坚持原形状不变。因此，触发器具有记忆功能，常用来保管二进制信息。因此，触发器具有记忆功能，常用来保管二进制信息。二、触发器的逻辑功能二、触发器的逻辑功能 指触发器输出的次态指触发器输出的次态 Qn+1 与输出的现态与输出的现态 Qn 及输入及输入信号之间的逻辑关系。触发器逻辑功能的描画方法主要信号之间的逻辑关系。触发器逻辑功能的描画方法主要有特性表、卡诺图、特性方程、形状转换图和波形图有特性表、卡诺图、特性方程、形状转换图和波形图时序图。时序图。二、触发器的分类二、触发器的分类1. 根据电路构造不同，触发器可分为根据电路构造不同，触发器可分为1根本触发器：输入信

16、号直接控制。根本触发器：输入信号直接控制。特性表特性表Q n+10 00 11 01 1Q n坚持坚持0置置 01置置 1同时变同时变 1后不确定后不确定约束条件约束条件DRDSQQRSRDSD2同步触发器：时钟电平直接控制。同步触发器：时钟电平直接控制。 电平触发电平触发特性方程特性方程0 RSnnQRSQ 1同步同步 RS 触发器触发器CP = 1或或 0时有效时有效DQn 1同步同步 D 触发器触发器0 0 SR0 1 01 0 11 1 CP下跳时不定下跳时不定Qn+1QnQQ1R1SRS CPC1符号符号特性表特性表特性方程特性方程CP =1 有效有效DQn 1 D Q n Q n+

17、1 0 0 0 11 01 1 0 0 1 1 钟控钟控 D 触发器触发器 3主从触发器：主从控制脉冲触发。主从触发器：主从控制脉冲触发。CP 下降沿或上升沿到来时有效下降沿或上升沿到来时有效特性方程特性方程0 RSnnQRSQ 1主从主从 RS 触发器触发器nnnQKQJQ 1主从主从 JK 触发器触发器QQ1R1SRS CPC1nnQRSQ 1M0RS0 0 SR0 1 01 0 11 1 CP下跳时不定下跳时不定Qn+1Qn主从主从 RS 触发器触发器符号符号特性表特性表J KQ n+1功能功能 0 0 0 0 1 0 1 1Q n01坚持坚持置置0置置1翻转翻转特性方程特性方程nnnQ

18、KQJQ 1CP下降沿下降沿 时辰有效时辰有效Q n主从主从 JK 触发器触发器QQ1K1JKJ CPC14边沿触发器：时钟边沿控制。边沿触发边沿触发器：时钟边沿控制。边沿触发CP上升沿或下降沿时辰有效上升沿或下降沿时辰有效特性方程特性方程边沿边沿 D 触发器触发器nnnQKQJQ 1边沿边沿 JK 触发器触发器DQn 12. 根据逻辑功能不同，时钟触发器可分为根据逻辑功能不同，时钟触发器可分为1RS 触发器触发器0 RSnnQRSQ 1约束条件约束条件nnnQKQJQ 13D 触发器触发器DQn 14T 触发器触发器nnnQTQTQ 15T 触发器触发器nnQQ 1 利用特性方程可实现不同功

19、能触发器间逻辑功能的利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。相互转换。2JK 触发器触发器T 型触发器型触发器QQCPC11TTQ n+1功能功能 0 Q n 1 Q n坚持坚持翻转翻转nnnnQTQTQTQ 1CP 下降沿时辰有效下降沿时辰有效 在在CP作用下，当作用下，当T = 0时坚持形状不变，时坚持形状不变，T =1 时形状时形状翻转的电路，叫翻转的电路，叫T 型时钟触发器。型时钟触发器。QQCPC11J IKTT 型触发器型触发器QQCPC1Q n Q n+1功能功能 0 1 1 0翻转翻转nnQQ 1 CP 下降沿时辰有效下降沿时辰有效每来一个每来一个CP就翻转一次的

20、电路叫就翻转一次的电路叫T 型时钟触发器。型时钟触发器。QQCPC11J IKQQCPC11D 一、时序逻辑电路的特点一、时序逻辑电路的特点数字数字电路电路逻辑逻辑功能功能组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路根本构成单元根本构成单元 门电路门电路根本构成单元根本构成单元 触发器触发器任何时辰电路的输出，不仅和该时辰的输入任何时辰电路的输出，不仅和该时辰的输入信号有关，而且还取决于电路原来的形状。信号有关，而且还取决于电路原来的形状。1. 逻辑功能：逻辑功能：2. 电路组成：电路组成：与时间要素与时间要素( CP )有关；有关；含有记忆性的元件含有记忆性的元件( 触发器触发器 )。二

21、、时序电路逻辑功能的表示方法二、时序电路逻辑功能的表示方法逻辑图、逻辑表达式、形状表、卡诺图、逻辑图、逻辑表达式、形状表、卡诺图、形状转换图简称形状图和时序图形状转换图简称形状图和时序图三、时序电路的根本分析方法三、时序电路的根本分析方法本质：本质： 逻辑图逻辑图形状图形状图关键：关键： 求出形状方程，列出形状表，根据形状表画求出形状方程，列出形状表，根据形状表画出形状图和时序图，由此可分析出时序逻辑出形状图和时序图，由此可分析出时序逻辑电路的功能。电路的功能。四、时序电路的根本设计方法四、时序电路的根本设计方法本质：本质： 形状图形状图逻辑图逻辑图关键：关键： 根据设计要求求出最简形状表图，

22、再经根据设计要求求出最简形状表图，再经过卡诺图求出形状方程和驱动方程，由此画过卡诺图求出形状方程和驱动方程，由此画出逻辑图。出逻辑图。五、存放器和移位存放器五、存放器和移位存放器存放器存放器 存储二进制数据或者代码。存储二进制数据或者代码。移位存放器移位存放器 不但可存放数码，还能对数据进展移不但可存放数码，还能对数据进展移 位操作。位操作。移位存放器有单向移位存放器和双向移位存放器。移位存放器有单向移位存放器和双向移位存放器。集成移位存放器运用方便、功能全、输入输出方式集成移位存放器运用方便、功能全、输入输出方式 灵敏。灵敏。六、计数器六、计数器1. 按计数进制分：按计数进制分：二进制计数器

23、、十进制计数器和恣意进制计数器二进制计数器、十进制计数器和恣意进制计数器2. 按计数增减分：按计数增减分：加法计数器、减法计数器和可逆加加法计数器、减法计数器和可逆加/减计数器减计数器3. 按触发器翻转能否同步分：按触发器翻转能否同步分：同步计数器和异步计数器同步计数器和异步计数器 记录输入脉冲记录输入脉冲 CP 个数的电路，是极具典型性和个数的电路，是极具典型性和代表性的时序逻辑电路。代表性的时序逻辑电路。七、中规模集成计数器七、中规模集成计数器 功能完善、运用方便灵敏，能很方便地构成功能完善、运用方便灵敏，能很方便地构成 N 进制进制恣意计数器。主要方法有两种：恣意计数器。主要方法有两种：

24、1. 用同步置用同步置 0 端或置数端清零获得端或置数端清零获得 N 进制计数器进制计数器根据根据 N - 1 对应的二进制代码写反响清零函数。对应的二进制代码写反响清零函数。2. 用异步置用异步置 0 端或置数端清零获得端或置数端清零获得 N 进制计数器进制计数器根据根据 N 对应的二进制代码写反响清零函数。对应的二进制代码写反响清零函数。 当需求扩展计数器的容量时，可将多片集成计数器当需求扩展计数器的容量时，可将多片集成计数器进展级联。如进展级联。如两片两片16 进制集成计数器进制集成计数器16 16 进制计数器进制计数器两片两片10 进制集成计数器进制集成计数器10 10 进制计数器进制

25、计数器ROM的根本框图的根本框图N N条字线条字线( (地址线地址线), M), M条位线数据线条位线数据线, , 2N存储容量存储容量= 2N= 2NM M2N2N表示字数表示字数M M表示位数表示位数ROM 的分类的分类分类分类固定固定 ROM可编程可编程 ROMPROM Programmable ROM紫外线可擦除可编程紫外线可擦除可编程 ROMEPROM 电可擦除可编程电可擦除可编程 ROMEEPROM RAM的构造和任务原理的构造和任务原理RAM容量的扩展容量的扩展A . 位扩展方式位扩展方式B. 字扩展方式字扩展方式RAM 按功能可分为按功能可分为 静态静态(SRAM)、动态、动态

26、(DRAM)两类；两类；RAM 按所用器件又可分为双极型和按所用器件又可分为双极型和 MOS型两种。型两种。C. 同时扩展方式同时扩展方式VAVBUCC地地+C1+C2QQRDSD5K5K5KT52/3 UCC1/3 UCC2/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC 011/3 UCC 112/3 UCC1/3 UCC 00RD SDV6V21/3 UCC不允许不允许2/3 UCC+C1+C2.5K5K5KVAVBUCCRDSD562u+u+u u 时，时，uo=+Uom 1uo=+Uom 1u+u+u u 时，时，uo=uo=Uom 0Uom 0QQRDSDT6脚脚2 2脚脚2VCC / 3

27、VCC / 3大于大于大于大于2VCC / 32VCC / 3VCC / 3VCC / 3小于小于小于小于小于小于大于大于坚持坚持坚持坚持RD晶体管晶体管Tuo0111001导通导通导通导通截止截止3#7#QQ555定时器的引脚定时器的引脚62784153555R1C+ +R2C1+VCCuO一、多谐振荡器一、多谐振荡器 是一种自激振荡电路，不需求外加输入信号，就是一种自激振荡电路，不需求外加输入信号，就可以自动地产生矩形脉冲。可以自动地产生矩形脉冲。 多谐振荡器没有稳定形状，多谐振荡器没有稳定形状，只需两个暂稳态。暂稳态间的相只需两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充互转换完全

28、靠电路本身电容的充电和放电自动完成。电和放电自动完成。 改动改动 R、C 定时元件数值的定时元件数值的大小，可调理振荡频率。大小，可调理振荡频率。 在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。体振荡器。CRRTf）（2127 . 011 48162357R1R2CuC555DuoVCCuC0tVCC /32VCC /3构成：构成：0tuo输出波形输出波形由由555构成的多谐振荡器构成的多谐振荡器二、单稳态触发器二、单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于

29、脉冲的定时、整形、展宽延时等。形脉冲，还常用于脉冲的定时、整形、展宽延时等。62784153555RC+ +C1+VCCuO0.01FuI 单稳态触发器有一个稳定单稳态触发器有一个稳定形状和一个暂稳态。其输出脉形状和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身冲的宽度只取决于电路本身 R、C 定时元件的数值，与输入信定时元件的数值，与输入信号无关。输入信号只起到触发号无关。输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。电路进入暂稳态的作用。 改动改动 R、C 定时元件的数定时元件的数值可调理输出脉冲的宽度。值可调理输出脉冲的宽度。 单稳态触发器可由单稳态触发器可由 555 定时器构成，也可用集成的单稳定时器构成，也可用集成的单稳态触发器实现。态触发器实现。RCRCt1 . 13lnW 单稳态触发器单稳态触发器设设Q=0, uc=0; ui = 1, u0=0 时时,稳稳定形状定形状.0t0t0tuiuCuo2VCC /3TW 滤波电容滤波电容设稳态时设稳态时,输入端加负脉冲输入端加负脉冲三、三、 555555定时器构成的施密