《数字逻辑电路》课件

数字逻辑电路本课程将带你走进数字逻辑电路的世界，深入理解数字电路的基本概念、原理和应用，为后续的电子系统设计打下坚实的基础。课程介绍课程目标掌握数字逻辑电路的基本理论、分析方法和设计流程。了解常见的数字逻辑器件和数字系统设计方法。课程内容课程涵盖数制与编码、布尔代数、逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、可编程逻辑器件等内容。电子技术基础回顾基本概念电压、电流、电阻、电容、电感等基本概念。电路分析基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维宁定理等电路分析方法。常用元件电阻、电容、电感、二极管、三极管等常用电子元件。数制与编码进制的概念二进制、十进制、八进制、十六进制等进制及其转换。常用编码BCD码、ASCII码、Gray码等常用编码及其应用。布尔代数及逻辑门布尔代数基本运算、逻辑运算、代数定理等。逻辑门与门、或门、非门、异或门、与非门、或非门等基本逻辑门。逻辑门电路逻辑门的符号、真值表、逻辑表达式等。组合逻辑电路加法器半加器、全加器、多位加法器等。减法器补码减法器、一位减法器、多位减法器等。编码器二进制编码器、优先编码器、十进制编码器等。译码器二进制译码器、七段译码器、BCD译码器等。组合逻辑电路分析1逻辑表达式分析2真值表分析3卡诺图化简4电路图分析组合逻辑电路设计需求分析逻辑表达式设计逻辑表达式化简电路图设计触发器的概念1基本概念2状态触发器具有两种状态，分别表示逻辑“0”和逻辑“1”。3翻转触发器可以通过输入信号进行状态翻转。4保持触发器能够在没有输入信号的情况下保持其状态。D触发器1结构D触发器包含一个数据输入端D、一个时钟输入端CLK和一个数据输出端Q。2工作原理当时钟信号CLK有效时，D触发器将数据输入端D的数据锁存到输出端Q。3特性D触发器具有透明性，即时钟信号有效时，输出端Q始终跟随数据输入端D。JK触发器1输入JK触发器包含两个输入端J和K，以及一个时钟输入端CLK。2输出JK触发器有一个数据输出端Q。3功能JK触发器可以实现多种逻辑功能，如置位、复位、保持等。时序逻辑电路时钟信号时钟信号是时序逻辑电路中的关键信号，用于控制数据在电路中的流动。状态转换时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的历史状态。状态机及其分类Moore型状态机输出仅与当前状态有关，与输入无关。Mealy型状态机输出与当前状态和输入都有关。同步时序逻辑设计1状态机的状态表2状态图3状态方程4电路实现异步时序逻辑设计竞态冒险竞争-冒险分析消除竞态和冒险寄存器和计数器寄存器存储一组二进制数据的器件，可用于存储指令、地址、数据等。计数器用于计数的电路，可以实现加计数、减计数、循环计数等功能。移位寄存器右移寄存器数据向右移动，最高位数据丢失，最低位补0。左移寄存器数据向左移动，最低位数据丢失，最高位补0。计数器的设计1计数方式加计数、减计数、循环计数等。2计数模计数器所能计数的最大值。3电路实现使用触发器、逻辑门等元件实现计数器。存储器的概念1基本概念2地址用于识别存储器单元的唯一编号。3数据存储器中存储的二进制信息。4读写存储器可以读出存储的数据，也可以写入新的数据。RAM的工作原理1随机存取可以随机存取任何一个存储单元。2易失性断电后数据会丢失。3种类静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）等。ROM的工作原理1只读只能读出数据，不能写入数据。2非易失性断电后数据不会丢失。3种类掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM等。可编程逻辑器件FPGA现场可编程门阵列，允许用户根据需要对器件进行编程。CPLD复杂可编程逻辑器件，提供更大的集成度和更复杂的逻辑功能。FPGA的工作原理可配置逻辑块包含逻辑门、触发器等，可根据需要配置不同的逻辑功能。可编程互连网络用于连接不同的逻辑块，实现复杂的电路连接。CPLD的工作原理1可编程宏单元2可编程互连网络3可编程I/O块数字系统设计实例需求分析系统设计电路设计电路仿真电路调试实验指导实验目的验证数字逻辑电路的基本原理和应用。实验内容使用实验器材搭建数字逻辑电路，进行测试和分析。实验要求认真阅读实验指导书，安全操作实验器材，独立完成实验报告。实验报告要求实验内容详细记录实验步骤、实验现象、实验数据等。实验分析分析实验结果，解释实验现象，得出实验结论。课程总结