数字电子技术基础全套-6 ppt课件
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数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
数字电子技术基础教学课件PPT
小结
日常生活中使用十进制，但在计算机中基本上使用二进制， 有时也使用八进制或十六进制。利用权展开式可将任意进制数
常用的几种 BCD 码
十进 制数 8421 BCD码 2421 BCD码 5121 BCD码 余 3码 余3 循环码
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111
注意：如无特别说明，本课程中的BCD码一概指组合的8421BCD码。
格雷码（Gray）
任意两个相邻码组之间只有一位码元不同（0和最大 数之间也只有一位不同），因此格雷码也称为循 环码；这种编码在形成和传输时不易出错。
比如：十进制3转换为4时，对应二进制的每一位变化，都会产
生很大的尖峰电流脉冲
上述编码方式是针对 “一位” 十进制数字而言的，一个多位的十进制数 与相应的8421BCD码之间的转换关系如下例所示： 3 0 9 1 十进制数：
对应的8421BCD码：
0011
0000
1001
0001
这样得到的BCD码在存放或处理时有两种格式： • 组合BCD码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以四个二进制位来存放； （3091）10＝（0011 0000 1001 0001）BCD • 非组合BCD码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以八个二进制位来存放， 其中低四位存放真正的BCD码，高四位根据具体应用的不同定义为不同的 值 —— 如无特殊要求，高四位通常为全0； （3091）10＝（00000011 00000000 00001001 00000001）BCD
数字电子技术基础-第六章_时序逻辑电路(完整版)
T0 1
行修改，在0000 时减“1”后跳变 T1 Q0 Q0(Q3Q2Q1)
为1001，然后按
二进制减法计数
就行了。T2 Q1Q0 Q1Q0 (Q1Q2Q3 )
T3 Q2Q1Q0
50
能自启动
47
•时序图 5
分 频
10 分 频c
0
t
48
器件实例：74 160
CLK RD LD EP ET 工作状态 X 0 X X X 置 0（异步） 1 0 X X 预置数（同步） X 1 1 0 1 保持（包括C） X 1 1 X 0 保持（C=0） 1 1 1 1 计数
49
②减法计数器
基本原理：对二进 制减法计数器进
——74LS193
异步置数 异步清零
44
（采用T’触发器，即T=1）
CLKi
CLKU
i 1
Qj
j0
CLKD
i 1
Qj
j0
CLK0 CLKU CLKD
CLK 2 CLKU Q1Q0 CLK DQ1Q0
45
2. 同步十进制计数器 ①加法计数器
基本原理：在四位二进制 计数器基础上修改，当计 到1001时，则下一个CLK 电路状态回到0000。
EP ET 工作状态
X 0 X X X 置 0（异步）
1 0 X X 预置数（同步）
X 1 1 0 1 保持（包括C）
X 1 1 X 0 保持（C=0）
1 1 1 1 计数
39
同步二进制减法计数器 原理：根据二进制减法运算 规则可知：在多位二进制数 末位减1，若第i位以下皆为 0时，则第i位应翻转。
Y Q2Q3
数字电路技术基础全清华大学出版社PPT课件
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形，图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码，基数为8，它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F，其中符号0~9与十进制符 号相同，字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”，一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 （16） 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码（Binary Coded Decimal）
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换，例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小，而表示两 种不同的逻辑状态，如，电平的高、低；晶 体管的导通、截止；事件的真、假等等。
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形，图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码，基数为8，它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F，其中符号0~9与十进制符 号相同，字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”，一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 （16） 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码（Binary Coded Decimal）
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换，例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小，而表示两 种不同的逻辑状态，如，电平的高、低；晶 体管的导通、截止；事件的真、假等等。
数字电子技术课件.ppt
个对应的二进制代码
• 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》
一、普通编码器
输
入
输出
• 特点：任何时 刻只允许输入 一个编码信号。
• 例：3位二进 制普通编码器
I0 I1
10 01 00 00
I2 I3 I4 I5
0 0 00 0 0 00 1 0 00 0 1 00
I6 I7 Y2 Y1 Y0
用电路进行实现
《数字电子技术基础》
集成译码器实例：74HC138
附加 控制端
S S3S2 S1
Yi' ( S mi )'
低电平 输出
74HC138的功能表：
《数字电子技术基础》
输
入
输
出
S1
S
' 2
S3'
A2
A1
A0
Y7' Y6' Y5' Y4' Y3'
Y2' Y1' Y0'
0
X
XXX1 1 1 1 1 1 1 1
变换（用MSI）； 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD
根据功能要求 列真值表
填卡诺图化简逻辑函数
写最简与或式
用多种基本门设计逻辑电路
变为与非与非式 用与非门设计逻辑电路
《数字电子技术基础》
4.3 若干常用组合逻辑电路
4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
I
' 0
I
' 7
I
6
I5'
I
' 4
I3'
I
• 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》
一、普通编码器
输
入
输出
• 特点：任何时 刻只允许输入 一个编码信号。
• 例：3位二进 制普通编码器
I0 I1
10 01 00 00
I2 I3 I4 I5
0 0 00 0 0 00 1 0 00 0 1 00
I6 I7 Y2 Y1 Y0
用电路进行实现
《数字电子技术基础》
集成译码器实例：74HC138
附加 控制端
S S3S2 S1
Yi' ( S mi )'
低电平 输出
74HC138的功能表：
《数字电子技术基础》
输
入
输
出
S1
S
' 2
S3'
A2
A1
A0
Y7' Y6' Y5' Y4' Y3'
Y2' Y1' Y0'
0
X
XXX1 1 1 1 1 1 1 1
变换（用MSI）； 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD
根据功能要求 列真值表
填卡诺图化简逻辑函数
写最简与或式
用多种基本门设计逻辑电路
变为与非与非式 用与非门设计逻辑电路
《数字电子技术基础》
4.3 若干常用组合逻辑电路
4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
I
' 0
I
' 7
I
6
I5'
I
' 4
I3'
I
数字电子技术课件第六章 时序逻辑电路(调整序列码)0609
（3）移入数据可控的并行输入移位寄存器
Z
M
Z D3 X Q3MX Q3NX
N 0 1 0 1
Q3n+1 置0 Q3不变 Q3计翻 置1
0 0 1 1
X 0, Z D3 同步（并行）置数 X 1, Z M Q3 NQ3 右移
右移数据由MN组合而定
3、双向移位寄存器 加选通门构成。
t1
t2
t3
存1 个 数 据 占 用1 个 cp
D1 D2 D3、 Q1 Q2 Q3波形略
二、移位寄存器
移位：按指令(cp),触发器状态可 向左右相邻的触发器传递。 功能：寄存，移位。
构成：相同的寄存单元（无空翻触发器）
共用统一的时钟脉冲（同步工作） 分类：单向、双向
1、单向移位寄存器（4位，右移为例，JK触发器构成） （1）电路：4个相同寄存单元(4个JK触发器)； 同步cp为移位指令； 移1(即: Qn+1 =1) → J=1，K=0 移0(即: Qn+1 =0) → J=0，K=1
1
4个脉冲以后 可从Q3～Q0并 行输出1101
2、并行输入移位寄存器
可预置数的移 位寄存器
（1）选通门——与或逻辑，2选1数据选择器 A B X X:控制信号 F=AX+BX X=1,F=A X=0,F=B
1
&
≥1
F
（2）电路（4位，右移，JK触发器构成）
X控制信号：X＝0，置数； X＝1，右移。 Dr右移数据输入端。 D3～D0并行数据输入端。
X控制信号：X＝0，左移，DL左移数据输入端。 X＝1，右移，Dr右移数据输入端；
双向移位寄存器示例，X控制信号：X＝0，左移， X＝1，右移，
数字电子技术基础6时序逻辑电路
Q* Q1 Q2 Q3 Q2Q3 3
Q1 Q3 * Q2 * Q1 * Y
输 出 方 程
Y Q2Q3
Q1 Y
CLK Q3 Q2
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1 1 1 0 0
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
DI 串行 输入
D Q3 Q D Q2 Q D Q1 D Q0 Q
0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 缺少111为 0 1 1 初态的情况 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 1
7进制计数器
其中Q3Q2Q1为计数状态，Y为进位
我们可以把状态转换表表示为状态转换图的形式
/Y /0 /0
CLK Q3 0 1 0 0
*
Q
* 3
Q Q Q (Q )
1 2 3 0
C Q0Q3
设初态为0000
作状态转换图
可以看出这是一个异步十进制加法计数器！ 3. 检验其能否自动启动 ？
什么叫 “自动启动” ? 四个触发器本应有十六个稳定状态 ，可 上图电路的状态图中只有十个状态。如果由 于某种原因进入了其余的六个状态当中的任 一个状态，若电路能够自动返回到计数链 ( 即有效循环 ) ，人们就称其为能自动启动。
*6.2.3
异步时序逻辑电路的分析方法
例6.2.4 分析图6.2.10所示电路的逻辑功能。
1、写三大方程
驱 动 方 程 状 Q0 Q 0 cp0 Q 0 (cp0 ) * 态 Q1 Q 3 Q 1 (cp1 ) Q 3 Q 1 (Q0 ) * 方 Q2 Q 2 (cp2 ) Q 2 (Q1 ) 程 *
Q1 Q3 * Q2 * Q1 * Y
输 出 方 程
Y Q2Q3
Q1 Y
CLK Q3 Q2
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1 1 1 0 0
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
DI 串行 输入
D Q3 Q D Q2 Q D Q1 D Q0 Q
0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 缺少111为 0 1 1 初态的情况 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 1
7进制计数器
其中Q3Q2Q1为计数状态，Y为进位
我们可以把状态转换表表示为状态转换图的形式
/Y /0 /0
CLK Q3 0 1 0 0
*
Q
* 3
Q Q Q (Q )
1 2 3 0
C Q0Q3
设初态为0000
作状态转换图
可以看出这是一个异步十进制加法计数器！ 3. 检验其能否自动启动 ？
什么叫 “自动启动” ? 四个触发器本应有十六个稳定状态 ，可 上图电路的状态图中只有十个状态。如果由 于某种原因进入了其余的六个状态当中的任 一个状态，若电路能够自动返回到计数链 ( 即有效循环 ) ，人们就称其为能自动启动。
*6.2.3
异步时序逻辑电路的分析方法
例6.2.4 分析图6.2.10所示电路的逻辑功能。
1、写三大方程
驱 动 方 程 状 Q0 Q 0 cp0 Q 0 (cp0 ) * 态 Q1 Q 3 Q 1 (cp1 ) Q 3 Q 1 (Q0 ) * 方 Q2 Q 2 (cp2 ) Q 2 (Q1 ) 程 *
数字电子技术基础第六章触发器PPT课件
根据D触发器的逻辑功能，可以 画出其状态转换图，直观地表示
出触发器的状态转换过程。
典型应用案例分析
分频器
利用D触发器的存储功能，可以实现分频器电路。通过合理设置反馈网络，可以将输入信 号的频率降低到所需的分频系数。
序列信号发生器
通过级联多个D触发器，并设置不同的反馈网络，可以实现序列信号发生器。该电路可以 产生一系列具有特定时序关系的脉冲信号。
01
02
03
04
基本RS触发器
由两个与非门交叉耦合构成， 具有置0、置1和保持功能。
同步RS触发器
在基本RS触发器的基础上，引 入时钟信号CP，实现触发器的
同步翻转。
触发器的输入端
R（置0端）、S（置1端）和 CP（时钟信号输入端）。
触发器的输出端
Q和Q'（互补输出端）。
工作原理及逻辑功能
工作原理
序列信号发生器设计原理及实现方法
序列信号发生器定义
序列信号发生器是一种能够产生特定序列信号的电子器件， 具有信号发生、信号转换等功能。
序列信号发生器设计原理
利用触发器的状态转换特性和适当的逻辑电路，实现特定 序列信号的生成和输出。
序列信号发生器实现方法
采用移位寄存器或计数器等作为核心器件，通过适当的逻 辑电路实现序列信号的生成、转换和输出等操作。同时， 需要考虑信号的稳定性和可靠性等因素。
的使能状态。
工作原理及逻辑功能
工作原理
在CP上升沿到来时，触发器将输 入端D的电平状态存储到输出端 Q，并保持到下一个CP上升沿到
来之前。
逻辑功能
D触发器的逻辑功能可以用特性 方程来描述，即Q(n+1)=D。其 中，Q(n+1)表示下一个CP上升 沿到来时的输出状态，D表示输
出触发器的状态转换过程。
典型应用案例分析
分频器
利用D触发器的存储功能，可以实现分频器电路。通过合理设置反馈网络，可以将输入信 号的频率降低到所需的分频系数。
序列信号发生器
通过级联多个D触发器，并设置不同的反馈网络，可以实现序列信号发生器。该电路可以 产生一系列具有特定时序关系的脉冲信号。
01
02
03
04
基本RS触发器
由两个与非门交叉耦合构成， 具有置0、置1和保持功能。
同步RS触发器
在基本RS触发器的基础上，引 入时钟信号CP，实现触发器的
同步翻转。
触发器的输入端
R（置0端）、S（置1端）和 CP（时钟信号输入端）。
触发器的输出端
Q和Q'（互补输出端）。
工作原理及逻辑功能
工作原理
序列信号发生器设计原理及实现方法
序列信号发生器定义
序列信号发生器是一种能够产生特定序列信号的电子器件， 具有信号发生、信号转换等功能。
序列信号发生器设计原理
利用触发器的状态转换特性和适当的逻辑电路，实现特定 序列信号的生成和输出。
序列信号发生器实现方法
采用移位寄存器或计数器等作为核心器件，通过适当的逻 辑电路实现序列信号的生成、转换和输出等操作。同时， 需要考虑信号的稳定性和可靠性等因素。
的使能状态。
工作原理及逻辑功能
工作原理
在CP上升沿到来时，触发器将输 入端D的电平状态存储到输出端 Q，并保持到下一个CP上升沿到
来之前。
逻辑功能
D触发器的逻辑功能可以用特性 方程来描述，即Q(n+1)=D。其 中，Q(n+1)表示下一个CP上升 沿到来时的输出状态，D表示输
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数字电子技术基础
(2) 数位的权值 某个数位上数码为1时所表征的数值，称为该
数位的权值，简称“权”。
各个数位的权值均可表示成Ri的形式。
其中R是进位基数，i 表示相对小数点的位置。 i的确定方法： 以小数点为起点，自右向左依次为0，1， 2，…，n-1,自左向右依次为-1，-2, …，-m。n是整 数部分的位数，m是小数部分的位数。
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数字电子技术基础
(4) 保密性好，对于数字信号可以采用各种算法进行 加密处理，故对信息资源的保密性好。 (5) 有可能通过编程改变芯片的逻辑功能。 (6) 可完成数字运算和逻辑运算。 (7) 容易采用计算机辅助设计。 3. 数字电路研究的对象、方法与测试技术 (1) 研究的对象
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在电子技术中，常见的电信号分为两类： (1) 模拟信号
模拟信号的特点：
其量值的大小随时间连续变化。
t
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数字电子技术基础
(2) 数字信号 数字信号的特点： 其量值随时间是离散的、突变的。
2. 模拟电路和数字电路
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数字电子技术基础
(1) 模拟电路 处理模拟信号的电路。
数字 电路传递、处理的是二值信息，即高、 低电平，因此，凡是具有高、低电平的电路都可以 作为数字电路中的基本单元电路，由这种单元电路 又可以构成复杂的数字系统。因此，数字电路结构 简单，通用性强，设计使用方便。另外，数字电路 中的高低电平值往往是一个在一定范围内的数值， 所以对电路元件参数的精度要求不高，允许有较大 的分散性。
(2) 集成电路按集成度可分为：
中规模 (MSI) 大规模 (LSI)
超大规模 (VLSI)
数字电子技术基础
(2) 数位的权值 某个数位上数码为1时所表征的数值，称为该
数位的权值，简称“权”。
各个数位的权值均可表示成Ri的形式。
其中R是进位基数，i 表示相对小数点的位置。 i的确定方法： 以小数点为起点，自右向左依次为0，1， 2，…，n-1,自左向右依次为-1，-2, …，-m。n是整 数部分的位数，m是小数部分的位数。
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数字电子技术基础
(4) 保密性好，对于数字信号可以采用各种算法进行 加密处理，故对信息资源的保密性好。 (5) 有可能通过编程改变芯片的逻辑功能。 (6) 可完成数字运算和逻辑运算。 (7) 容易采用计算机辅助设计。 3. 数字电路研究的对象、方法与测试技术 (1) 研究的对象
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在电子技术中，常见的电信号分为两类： (1) 模拟信号
模拟信号的特点：
其量值的大小随时间连续变化。
t
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数字电子技术基础
(2) 数字信号 数字信号的特点： 其量值随时间是离散的、突变的。
2. 模拟电路和数字电路
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数字电子技术基础
(1) 模拟电路 处理模拟信号的电路。
数字 电路传递、处理的是二值信息，即高、 低电平，因此，凡是具有高、低电平的电路都可以 作为数字电路中的基本单元电路，由这种单元电路 又可以构成复杂的数字系统。因此，数字电路结构 简单，通用性强，设计使用方便。另外，数字电路 中的高低电平值往往是一个在一定范围内的数值， 所以对电路元件参数的精度要求不高，允许有较大 的分散性。
(2) 集成电路按集成度可分为：
中规模 (MSI) 大规模 (LSI)
超大规模 (VLSI)
《数字电子技术基础》课件
计数器
是一种用于计数的电路，能够实现二 进制数的加法运算。
计数器种类
包括二进制计数器、十进制计数器和 任意进制计数器等。
计数器特性
描述了计数器的位数、工作原理和状 态转换图等。
计数器应用
在数字电路中，计数器用于实现定时 器和控制器等。
2023
PART 03
数字电路的分析与设计
REPORTING
数字电路的分析方法
介绍数字电路调试的基本技巧和 方法，如使用示波器、逻辑分析 仪等工具进行调试。
2023
PART 04
数字系统设计实例
REPORTING
数字钟的设计与实现
总结词
功能全面、技术复杂
详细描述
数字钟是数字电子技术基础中的典型应用，它具备时、分、秒的基本计时功能，同时还可以进行闹钟、定时等扩 展功能的设计。在实现上，数字钟需要运用数字逻辑电路、触发器、计数器等数字电子技术基础中的知识，设计 过程相对复杂。
率先
19971小小抵抗 its197
your. its17. it the
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
描述了逻辑门的输入、 输出关系，以及真值表
等。
逻辑门应用
在数字电路中，逻辑门 用于实现各种逻辑运算
和组合逻辑电路。
触发器
触发器
是一种具有记忆功能的电路， 能够存储二进制信息。
触发器种类
包括RS触发器、D触发器、JK 触发器和T触发器等。
触发器特性
描述了触发器的状态、输入、 输出关系，以及工作原理等。
交通灯控制系统的设计与实现
总结词
实际应用、安全性高
详细描述
交通灯控制系统是交通管理中的重要组成部分，用于控制交通路口的车辆和行人 流动，保障交通安全。在设计中，需要考虑红、绿、黄三种信号灯的控制逻辑， 以及不同交通状况下的灯控方案，以确保交通流畅且安全。
数字电子技术 第六章 脉冲波形的产生课件50页PPT
综上所述，多谐振荡器的Байду номын сангаас点是电路没有稳定状态，
在两个暂稳态之间不停地翻转。能够自动翻转的原因是电 容C的充放电，改变充放电的时间常数，就改变了两个暂 稳态持续的时间，也就改变了产生的脉冲宽度。当采用集 成逻辑门时，振荡周期的估算公式为:
T ≈ 2.2RC 2. 多谐振荡器的基本功能及应用 多谐振荡器能自动产生矩形脉冲输出，常作为矩形脉 冲信号源，为需要矩形脉冲的电路提供矩形脉冲信号，如 为时序逻辑电路提供时钟信号、为数字钟提供时基信号等。 图6.4所示的RC环形多谐振荡器的频率稳定性较差，只能 应用于对频率稳定性要求不高的场合。如果要求产生频率 稳定性很高的脉冲波形，就要采用图6.5虚线框中所示的石 英晶体多谐振荡电路。
图6.5 秒信号发生器的电路图
图6.5所示电路实际上是一款采用CD4060 构成的秒信 号发生器，它由石英晶体多谐振荡电路和15次二分频电路 组成。晶振的频率f = 32.768kHz，振荡电路产生的脉冲信 号经过整形、15次二分频后，就可获得频率稳定的1Hz脉 冲信号，即秒脉冲信号。
6.2 单稳态触发器及应用
图中，CD4060内部的G1门和外接电阻R、电容C1和C2、 石英晶振组成振荡电路，内部G2 门对振荡输出的信号进 行整形。石英晶振在电路中起选频作用，选频特性非常好， 只有频率等于石英晶振谐振频率的信号才能被选出，而其 他频率的信号均被衰减。因此，石英晶体多谐振荡器的输 出信号频率取决于石英晶振的频率，并且频率稳定性非常 高。
在电源接通的瞬间，若G2门输出为高电平，因电容电 压不能突变，G1门的输入为高电平、输出为低电平，维持 G态2）门。输出高电平，电路处于一种暂时稳定状态（也叫暂稳 延值是续时G接2，，门着电G的G1容输门2门电入的输压，输出升所出的高以由高，G低电2G电门平1平门的对变的输电为输出容高入由进电电高行平压电充。降平电因低变，，G为随1当低门着低电的充到平输电一，出的定电就 路处于另一种暂稳态。 的输路延出返G续由回2门，高到的电前G输1平一门出变种的变为稳输为低定入低电状电电平态压平，，升后又G高，2开，门电始当的容重高输开复到出始前一又放面定回电的值到，过时高随程，电着。平G放1，门电电的
《数字电子技术基础》课件
数字信号的特点与优势
总结词
易于存储、传输和处理
详细描述
数字信号可以方便地存储在各种存储介质上，如硬盘、光盘等，并且可以轻松地 进行传输，如通过互联网或数字电视广播。此外，数字信号还可以通过各种数字 信号处理技术进行加工处理，如滤波、压缩、解调等。
数字信号的特点与优势
总结词：灵活性高
详细描述：数字信号可以方便地进行各种形式的变换和处理，如时域变换、频域 变换等，使得信号处理更加灵活和方便。
存储器设计
实现n位静态随机存取存储器（SRAM）。
移位器设计
实现n位左/右移位器。
微处理器设计
实现简单的微处理器架构。
CHAPTER 04
数字信号处理
数字信号的特点与优势
总结词
清晰、稳定、抗干扰能力强
详细描述
数字信号以离散的二进制形式表示，信号状态明确，不易受到噪声和干扰的影 响，具有较高的稳定性和抗干扰能力。
数字系统集成测试
对由多个数字电路组成的数字系统进 行集成测试，确保系统整体功能和性 能达标。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对数字电路进行全面测试，确保产品质量 ，提高客户满意度。
数字电路的调试方法与技巧
分段调试
将数字电路分成若干段，逐段进行调试，以 确定问题所在的位置。
仿真测试
利用仿真软件对数字电路进行测试，模拟实 际工作情况，以便发现潜在问题。
逻辑分析
使用逻辑分析仪对数字电路的信号进行实时 监测和分析，以便快速定位问题。
编码器和译码器的应用
编码器和译码器在数字电路中有 着广泛的应用，如数据转换、数 据传输和显示驱动等。
CHAPTER 03
数字系统设计
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01 10 11 00 11
00 01 10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
QQ2*1*DD21
Q1 A
Q1
Q2
Y AQ1Q2 AQ1Q2
转换条件
画状态转换图
输入 现 态
电路状态 A/Y
A
Q2 Q1
Q2Q1
0
转换方向 0
0
00 1/0 01
0 1
0/1 1/1
N进制计数器
加法计数器
同步计数器
二进制计数器 十进制计数器
减法计数器 可逆计数器 加法计数器
减法计数器
计
可
器
二进制计数器
·
·
异步计数器 十进制计数器
·
N进制计数器
·
·
一、同步计数器
n位二进制同步加法计数器的电路连接规律：
J0 K0 1
J1
K1
Q0
驱动方程
00 0
11 1
00 0 0
0
⑤说明电路功能 这是一个同步七进制加法计数器，能自启动。
例6.2.3
解: ①写方程式
驱 动 方 程
D1
Q1
D2 A Q1 Q2
②求状态方程 代入D触发器的特性方程，得到电路的状态方程
QQ2*1*DD21
Q1 A
Q1
Q2
同步十进制加法计数器74LS160与74LS161 逻辑图和功能表均相同,所不同的是74LS160是 十进制而74LS161是十六进制。
同步十进制可逆计数器也有单时钟和双时钟 两种结构形式。属于单时钟的有74LS190等，属 于双时钟的有74LS192等。
74LS190与74LS191逻辑图和功能表均相同； 74LS192与74LS193逻辑图和功能表均相同。
使能端
串行时钟输出
加／减控 制端
预置数控 制端
4位同步二进制可逆计数器74LS191功能表
74LS191具有异步置数功能.
0
1
0 1 1
1 0
01 11
11
0
1
1 0
0
0
0
0
双时钟加/减计数器74LS193 74LS193具有异步清零和异步置数功能.
2、同步十进制计数器
同步十进制加法计数器:在同步二进制加法计数 器基础上修改而来.
J
2
K2
Q1 Q0
J n1 Kn1 Qn2Qn3 Q1 Q0
输出方程 C Qn1Qn2 Q1 Q0
279页图6.3.10
4位二进制同步加法计数器
若计数脉冲频率为f0，则Q0、Q1、Q2、Q3端输出脉冲的 频率依次为f0的1/2、1/4、1/8、1/16。因此又称为分频器。
Q3
Q2
Q3*
J 3Q3
K3Q3
Q1 Q2 Q3
Q2
Q3
③计算、列状态转换表
QQ1*2*
(Q2 Q3 Q1 Q2
) Q1 Q1
Q3
Q2
Q3*
Q1
Q2
Q3
Q2
Q3
QQ1*2*
1/0
1
11 1/0 10
1 1
00 01 10 11 00
11 10 01
次态
Q2* Q1*
01 10 11 00 11
10 01 00
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
④作时序图
1
1
0
1
0
0
1
0
0
11
1
⑤说明电路功能 A=0时是二位二进制加法计数器； A=1时是二位二进制减法计数器。
6.3 若干常用的时序逻辑电路
第六章
时序逻辑电路 -
教学内容
§6.1 概述 §6.2 时序逻辑电路的分析方法 §6.3 若干常用的时序逻辑电路 §6.4 时序逻辑电路的设计方法
教学要求
一.重点掌握的内容：
（1）时序逻辑电路的概念及电路结构特点； （2）同步时序电路的一般分析方法； （3）同步计数器的一般分析方法； （4）会用置零法和置数法构成任意进制计数器。
寄存器和移位寄存器
一、寄存器 在数字电路中，用来存放二进制数据或代码
的电路称为寄存器。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。 一个触发器可以存储1位二进制代码，存放n位二进制 代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
（41位）寄清存零。器RD 0，异步
清零。即有：
Q3 Q2Q1 Q0 0000
Q1
Q2
K1 1 K2 (Q1 Q3 ) K3 Q2
同步时序电路，时钟方程省去。
输出方程 Y Q2 Q3
②求状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程
Q* JQ KQ 中得电路的状态方程:
QQ12**
J1Q1 J 2Q2
K1Q1 (Q2 Q3 ) Q1 K2Q2 Q1 Q2 Q1
当前的输入无关。
三、时序逻辑电路的功能描述方法
逻辑方程组 状态表 卡诺图 状态图 时序图 逻辑图
1. 逻辑方程组
特性方程：描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。 驱动方程：（激励方程）触发器输入信号的逻辑
表达式。 时钟方程：控制时钟CLK的逻辑表达式。 状态方程：（次态方程）次态输出的逻辑表达式。
驱动方程代入特性方程得状态方程。 输出方程：输出变量的逻辑表达式。
取决于该时刻电由路触的发输器入保存 还取决于前一时刻电路的状态
时序电路： 组合电路 + 触发器
电路的状态与时间顺序有关
输 X1 入 Xp
…
组合电路
…
Y1 输 Ym 出
Q1 Qt …
存储电路
W1 … Wr
时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与 该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的 状态有关。
构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
二、时序逻辑电路的分类：
按
同步时序逻辑电路
动
作
所有触发器状态的变化都是在
特
同一时钟信号操作下同时发生。
点
可 分
异步时序逻辑电路
为
触发器状态的变化不是同时发生。
米利型时序逻辑电路
按
输
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还
出
决定于电路当前的输入。
特
点
可 穆尔型时序逻辑电路
分
为
输出仅决定于存储电路的状态，与电路
本节小结：
寄存器的应用很广，特别是移位寄存器， 不仅可将串行数码转换成并行数码，或将并 行数码转换成串行数码，还可以很方便地构 成移位寄存器型计数器和顺序脉冲发生器等 电路。
计数器
在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电 路称为计数器。
分类： 加法计数器
二进制计数器 同步计数器
按计按数计按器数计中器数触中器发的容器数量是字否增同减十时进翻制转计减数法器计数器 可逆计异数步器计数器
(Q2 Q3 Q1 Q2
) Q1 Q1
Q3
Q2
Q3*
Q1
Q2
Q3
Q2
Q3
画状态转换图
Q3Q2Q1
/Y /1
111
/0 000
/0 001
/1 110 /0 101
/0
010
011
/0 100 /0
④作时序图
1
1
1
0
0
0
00
11
1
00
010
00111
1010
010
10
首先将4位数据并行置入移位寄存器的4个触发器中，经 过4个经C过P,4位个代CL码K将信从号串以行后输，出串端行依输次入输的出4位，代实码现全数部据移的入并寄行 存－器串中行，转同换时。在4个触发器输出端得到并行输出代码。
单向移位寄存器具有以下主要特点：
（ 1 ） 单 向 移 位 寄 存 器 中 的 数 码 ， 在 CLK 脉 冲 操
无效状态：在时序电路中，凡是没有被利用的状态。 无效循环：无效状态若形成循环，则称为无效循环。
自启动：在CLK作用下，无效状态能自动地进入到 有效循环中，则称电路能自启动，否则称不能自启 动。
例6.2.1
解: ①写方程组
驱 动 方 程
J1 (Q2 J 2 Q1
Q3
)
J3
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
清0按键
CLK 1秒
S1=0,S0=1 右移控制
本节小结：
寄存器是用来存放二进制数据或代 码的电路，是一种基本时序电路。任何 现代数字系统都必须把需要处理的数据 和代码先寄存起来，以便随时取用。
本节小结：
寄存器分为基本寄存器和移位寄存器 两大类。基本寄存器的数据只能并行输入、 并行输出。移位寄存器中的数据可以在移 位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据 可以并行输入、并行输出，串行输入、串 行输出，并行输入、串行输出，串行输入、 并行输出。
4位集成二进制同步加法计数器74LS161/163
工作状态 控制端
数据输入端
进位 输出
(a)引脚排列图
异步复位端
预置数控 制端
4位同步二进制计数器74161功能表
74161具有异步清零和同步置数功能.
00 01 10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
QQ2*1*DD21
Q1 A
Q1
Q2
Y AQ1Q2 AQ1Q2
转换条件
画状态转换图
输入 现 态
电路状态 A/Y
A
Q2 Q1
Q2Q1
0
转换方向 0
0
00 1/0 01
0 1
0/1 1/1
N进制计数器
加法计数器
同步计数器
二进制计数器 十进制计数器
减法计数器 可逆计数器 加法计数器
减法计数器
计
可
器
二进制计数器
·
·
异步计数器 十进制计数器
·
N进制计数器
·
·
一、同步计数器
n位二进制同步加法计数器的电路连接规律：
J0 K0 1
J1
K1
Q0
驱动方程
00 0
11 1
00 0 0
0
⑤说明电路功能 这是一个同步七进制加法计数器，能自启动。
例6.2.3
解: ①写方程式
驱 动 方 程
D1
Q1
D2 A Q1 Q2
②求状态方程 代入D触发器的特性方程，得到电路的状态方程
QQ2*1*DD21
Q1 A
Q1
Q2
同步十进制加法计数器74LS160与74LS161 逻辑图和功能表均相同,所不同的是74LS160是 十进制而74LS161是十六进制。
同步十进制可逆计数器也有单时钟和双时钟 两种结构形式。属于单时钟的有74LS190等，属 于双时钟的有74LS192等。
74LS190与74LS191逻辑图和功能表均相同； 74LS192与74LS193逻辑图和功能表均相同。
使能端
串行时钟输出
加／减控 制端
预置数控 制端
4位同步二进制可逆计数器74LS191功能表
74LS191具有异步置数功能.
0
1
0 1 1
1 0
01 11
11
0
1
1 0
0
0
0
0
双时钟加/减计数器74LS193 74LS193具有异步清零和异步置数功能.
2、同步十进制计数器
同步十进制加法计数器:在同步二进制加法计数 器基础上修改而来.
J
2
K2
Q1 Q0
J n1 Kn1 Qn2Qn3 Q1 Q0
输出方程 C Qn1Qn2 Q1 Q0
279页图6.3.10
4位二进制同步加法计数器
若计数脉冲频率为f0，则Q0、Q1、Q2、Q3端输出脉冲的 频率依次为f0的1/2、1/4、1/8、1/16。因此又称为分频器。
Q3
Q2
Q3*
J 3Q3
K3Q3
Q1 Q2 Q3
Q2
Q3
③计算、列状态转换表
QQ1*2*
(Q2 Q3 Q1 Q2
) Q1 Q1
Q3
Q2
Q3*
Q1
Q2
Q3
Q2
Q3
QQ1*2*
1/0
1
11 1/0 10
1 1
00 01 10 11 00
11 10 01
次态
Q2* Q1*
01 10 11 00 11
10 01 00
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
④作时序图
1
1
0
1
0
0
1
0
0
11
1
⑤说明电路功能 A=0时是二位二进制加法计数器； A=1时是二位二进制减法计数器。
6.3 若干常用的时序逻辑电路
第六章
时序逻辑电路 -
教学内容
§6.1 概述 §6.2 时序逻辑电路的分析方法 §6.3 若干常用的时序逻辑电路 §6.4 时序逻辑电路的设计方法
教学要求
一.重点掌握的内容：
（1）时序逻辑电路的概念及电路结构特点； （2）同步时序电路的一般分析方法； （3）同步计数器的一般分析方法； （4）会用置零法和置数法构成任意进制计数器。
寄存器和移位寄存器
一、寄存器 在数字电路中，用来存放二进制数据或代码
的电路称为寄存器。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。 一个触发器可以存储1位二进制代码，存放n位二进制 代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
（41位）寄清存零。器RD 0，异步
清零。即有：
Q3 Q2Q1 Q0 0000
Q1
Q2
K1 1 K2 (Q1 Q3 ) K3 Q2
同步时序电路，时钟方程省去。
输出方程 Y Q2 Q3
②求状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程
Q* JQ KQ 中得电路的状态方程:
QQ12**
J1Q1 J 2Q2
K1Q1 (Q2 Q3 ) Q1 K2Q2 Q1 Q2 Q1
当前的输入无关。
三、时序逻辑电路的功能描述方法
逻辑方程组 状态表 卡诺图 状态图 时序图 逻辑图
1. 逻辑方程组
特性方程：描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。 驱动方程：（激励方程）触发器输入信号的逻辑
表达式。 时钟方程：控制时钟CLK的逻辑表达式。 状态方程：（次态方程）次态输出的逻辑表达式。
驱动方程代入特性方程得状态方程。 输出方程：输出变量的逻辑表达式。
取决于该时刻电由路触的发输器入保存 还取决于前一时刻电路的状态
时序电路： 组合电路 + 触发器
电路的状态与时间顺序有关
输 X1 入 Xp
…
组合电路
…
Y1 输 Ym 出
Q1 Qt …
存储电路
W1 … Wr
时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与 该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的 状态有关。
构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
二、时序逻辑电路的分类：
按
同步时序逻辑电路
动
作
所有触发器状态的变化都是在
特
同一时钟信号操作下同时发生。
点
可 分
异步时序逻辑电路
为
触发器状态的变化不是同时发生。
米利型时序逻辑电路
按
输
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还
出
决定于电路当前的输入。
特
点
可 穆尔型时序逻辑电路
分
为
输出仅决定于存储电路的状态，与电路
本节小结：
寄存器的应用很广，特别是移位寄存器， 不仅可将串行数码转换成并行数码，或将并 行数码转换成串行数码，还可以很方便地构 成移位寄存器型计数器和顺序脉冲发生器等 电路。
计数器
在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电 路称为计数器。
分类： 加法计数器
二进制计数器 同步计数器
按计按数计按器数计中器数触中器发的容器数量是字否增同减十时进翻制转计减数法器计数器 可逆计异数步器计数器
(Q2 Q3 Q1 Q2
) Q1 Q1
Q3
Q2
Q3*
Q1
Q2
Q3
Q2
Q3
画状态转换图
Q3Q2Q1
/Y /1
111
/0 000
/0 001
/1 110 /0 101
/0
010
011
/0 100 /0
④作时序图
1
1
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11
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00
010
00111
1010
010
10
首先将4位数据并行置入移位寄存器的4个触发器中，经 过4个经C过P,4位个代CL码K将信从号串以行后输，出串端行依输次入输的出4位，代实码现全数部据移的入并寄行 存－器串中行，转同换时。在4个触发器输出端得到并行输出代码。
单向移位寄存器具有以下主要特点：
（ 1 ） 单 向 移 位 寄 存 器 中 的 数 码 ， 在 CLK 脉 冲 操
无效状态：在时序电路中，凡是没有被利用的状态。 无效循环：无效状态若形成循环，则称为无效循环。
自启动：在CLK作用下，无效状态能自动地进入到 有效循环中，则称电路能自启动，否则称不能自启 动。
例6.2.1
解: ①写方程组
驱 动 方 程
J1 (Q2 J 2 Q1
Q3
)
J3
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
清0按键
CLK 1秒
S1=0,S0=1 右移控制
本节小结：
寄存器是用来存放二进制数据或代 码的电路，是一种基本时序电路。任何 现代数字系统都必须把需要处理的数据 和代码先寄存起来，以便随时取用。
本节小结：
寄存器分为基本寄存器和移位寄存器 两大类。基本寄存器的数据只能并行输入、 并行输出。移位寄存器中的数据可以在移 位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据 可以并行输入、并行输出，串行输入、串 行输出，并行输入、串行输出，串行输入、 并行输出。
4位集成二进制同步加法计数器74LS161/163
工作状态 控制端
数据输入端
进位 输出
(a)引脚排列图
异步复位端
预置数控 制端
4位同步二进制计数器74161功能表
74161具有异步清零和同步置数功能.