数字逻辑电路基础入门 第一章
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
断开A 断开 断开 闭合 闭合 断开B 断开 闭合 断开 闭合 发光二极管F
5． 实训总结与分析 通过上述实训，可做如下总结： (1)实训图中，JA和JB分别代表继电器的两个线圈，JAK1、 JBK1代表继电器的常开触点，电器的常闭触点。在实训图所 示的状态下开关 A 、 B 均断开），由于没有通路给发光二极 管供电，所以发光二极管灭。开关A闭合，继电器线圈JA通 电，其JAk1闭合，常闭触点JAK2断开，JBK1、JBK2则维持原来 状态，此时图1.1最上面的一条电路连通，通过电源给发光 二极管供电，发光二极管亮。同样道理， 如果只闭合开关B， 也将给发光二极管提供供电通路使之点亮。当开关 A、B 均 闭合时，由于没有通路，所以发光二极管灭，读者可自行分 析。
第1章 数字逻辑基础
1． 2
1.2.1
数字电路
数字电路的发展与分类
SSIC
resistor,capacitor,inductor,transistor,diode etc.
电子管
半导体分离元件
小规模集成电路
超大规模
VLSIC
大规模集成电路
LSIC
中规模集成电路
MSIC
甚大规模
1.2.2
数字电路的分析方法与测试技术
易于自动化、智能化、可靠性高、体积小
第一章 数字逻辑基础
1． 1
模拟信号与数字信号
1.1.1 模拟信号（Analog Signal) 模拟量 时间和数值连续的物理量，如速度、温度、声音
u
正弦波信号
u
锯齿波信号
Frequency， Period， t Amplitude， Phase
t
模拟电路：分析输出信号输入信号在频率、
逻辑式 F=A+B+C
3. “非”逻辑
R
E
逻辑符号
A
A具备时 ，事件F F 不发生；A不具备时， 事件F发生。真值表
逻辑式
FA
A 0 1
F 1 0
常见符号
(1)为国家标准规定的符号；
(2)为过去沿用的图形符号； (3)为部分国外资料中常用的图形符号。
二、 与非逻辑
A
B P
复合逻辑运算 或非逻辑
数字逻辑电路
（电子技术基础：数字部分）
课程性质：专业基础课 考试课 课程特点：逻辑性强 实践性强 独立性强
电子技术的应用领域：4个C
C：Communication C：Control C：Computer C：Culture Life
数字系统的优点
1。通信－抗干扰能力强，保密好 2。音像、电视－保真好、便于存储 3。仪表－比模拟仪表精度高，功能强，
在BCD码中，用四位二进制数表示0-9十个数 码。四位二进制数最多可以表示16个字符，因此 0-9十个字符与这16中组合之间可以有多种情况， 不同的对应便形成了一种编码。 有权码 无权码
二、 格雷码（循环码）
请观察如下格雷码的特点？
1.每两个相邻代码中的数码仅 有一位不同，其余各位均相同
2.首尾(0和15)两个代码也仅 有一位不同，构成“循环”
整数除二，取出余数再除二，直到商为零
除二取余
例：(25)D = (11001)B
2 2 2 2 2
25 12 6 3 1 0
余 1 余 0 余 0 余 1 余 1
b0 b1 b2 b3
b4
小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求
乘二取整
例：(0.375)D =( ? )B = (0.011)B 0.375 X 2 = 0.750 — 0 — b-1 0.750 X 2 = 1.500 — 1 — b-2 0.500 X 2 = 1.000— 1 — b-3 例：(0.706)D 转换为二进制数，要求其误差不大于2-4。
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
B—H：以小数点为基准，分别向左、右每 四位分为一组，转换为相应的十六进制数
(11101.011000111) B = (0001 1101 . 0110 0011 1000) B =
( 1
D .
6
3
8
)H
=(1D.638)H
3.B—O：以小数点为基准，向左、右每三位 分为一组，转换为相应的八进制数
(10101011110.100000111) B = (010 101 011 110. 100 000 111) B = ( 2 5
3
6 . 4
0
7
)O
=(2536.407)O
4.H—B：将每一位16进制数转换为4位二进制数 5.O—B：将每一位8进制数转换为3位二进制数
A
与或非逻辑
P
B
A B C D
P
先与再非
先或再非
先与再或最后非
同或逻辑
P＝A⊙B ＝AB＋AB
异或逻辑
当两个输入相同时，
输出为1；当两输入 不同时，输出为0。
当两个输入不同时， 输出为1；当两输入 相同时，输出为0。
1 ．6
实际问题 例
逻辑函数与逻辑问题的描述
真值表 逻辑表达式
逻辑变量含义 及状态定义
wk.baidu.com1. 数字电路的分析方法
基本分析方法：功能表、真值表、逻辑表达式、波形图 仿真软件：EWB(Electronics Workbench) PLD设计软件：ISP Synario、MAX+PLUSII
2. 数字电路的测试技术
数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪
1． 3
数制(Number system)
幅度、相位等方面的不同，如交、直流放
大器（AC、DC Amplifier）、信号发生器
（Signal Generator）、滤波器（Filter)等。
在模拟电路中，Transistor、Diode工作在放 大状态 。
1.1.2
数字信号（Digital Signal,pulse）
数字量 ：时间和幅度都是离散的 大多数数字信号都是由模拟信号变换而来 数字电路信号
1 0 0
1
1
Bit time=50ms Bit rate=20bps
实际数字信号
tr
tf
tw
第1章 数字逻辑基础
1． 2 数字电路
二值逻辑（数字逻辑）：用彼此相关又对立的两
种状态来代表逻辑变量1和0，在数字电路中 常用开关的闭合与断开、指示灯的亮灭、特别是电 平的高低 （正逻辑、负逻辑） 数字电路研究：输入与输出的逻辑关系 常见逻辑电路：逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、 存储器、PLD
实训1 信号灯的逻辑控制
1． 实训目的
(1） 了解逻辑控制的概念。 (2) 掌握表示逻辑控制的基本方法。
2． 实训设备和器件
实训设备和器件: 直流电源、发光二极管、限流电阻、 继电器两个、导线若干。 3． 实训电路图
JAK 1
JBK 2 JBK 1
图1.1为实训电路图。这是一个楼
u
t
1． 1
1.1.2
模拟信号与数字信号
数字信号 周期性：Duty Frequency、Period、Pulse
数字信号
bit、bit time、 bit rate比 特率
Width脉宽、 Ratio占空比、Amplitude
非周期性：
正逻辑
Frequency=? Period=? Amplitude=? Pulse width (tw) =? Duty ratio (q) =? 1 0 1 0 1
(567)O = ( ？)B 101110111
(567)H = ( ？)B 010101100111
6.D—O：
7. D—H： 8. H—O： 9. O—H：
整数除8取余，小数乘8取整；D-B-O 整数除16取余，小数乘16取整；D-B-H H-B-O O -B- H
(BE.29D)H = ( ？)O = (10111110.001010011101)B = (276.1235)O
一、N进制数
N进制：以N为基数的记数体制
1. 有N个数码(Digit)： 0－（N－1）
2. 逢N进1 3.
基 数 (Base)
第i位的权(The ith power of N)
第i位的数值
十进制： Decimal or Denary 如(19.2)D 二进制：Binary 如(1001.001)B 八进制：Octonary or Octal如 (75.2)O 十六进制：Hexadecimal如(9E.0A)H
(4E6)H= 4162+14 161+6 160 =(1254)D
2.B—H：以小数点为基准，分别向左、右每 四位分为一组，转换为相应的十六进制数
每四位2进 B—H 制数对应 一位16进 制数 (0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D = [(023+1 22+0 21+1 20) 161
3.无权码
4.采用格雷码，位数变化小， 可大大减少错码的可能性
1 ．5
逻辑代数基本知识
逻辑代数（布尔代数），是用来研究数字电路中的输入、 输出之间逻辑关系的工具。
在逻辑代数中，逻辑变量只能取两个值（二值变量）， 即0和1，中间值没有意义，这里的0和1只表示两个对立的 逻辑状态，如电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、 开关的开合等。 逻辑代数基本表达方式：逻辑表达式，真值表，逻辑 符号（逻辑电路） 基本逻辑运算：与、或、非
二、 十、二进制数之间的转换
1. B—D：二进制数按位（权）展开相加 例： (11010.011)2 = 124 +123+022+121+020+ 021+122+123
= (26.375)10
2.D—B 整数和小数部分分别转换，最后相加
整数除二，取出余数再除二，直到商为零 小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求
返回目录
房照明灯的控制电路。设A、B分别代
表上、下楼层的两个开关， 发光二极
F
JAK 2
管代表照明灯。在楼上闭合开关A，
可以将照明灯打开，在楼下闭合开关 B，又可以将灯关掉；反过来，也可 以在楼下开灯， 楼上关灯 。
JA JB
A B
图 1.1 照明灯的逻辑控制电路
4． 实训步骤与要求 1）连接电路 按图1.1连接好电路，注意不要将两个继电器接错。 2）试验开关和发光二极管的逻辑关系 接通电源，分别将开关A、B按表1.1的要求闭合或者 断开，观察发光二极管F的亮、灭情况，并填入表1.1中。
1 ．4
数 字 系 统 的 信 息
二进制码
数值 编码
自然二进制码 BCD码 格雷码 Encode
文字 符号 编码
二进制代码如ASCII
编码基本规则：2n>=N（N为需编码信息的项数， n为编码bit数）
一、 BCD码是Binary-Coded-Decimal的缩写， 即二进制编码的十进制数。用来表示十进制数。
P＝AB＋AB＝A⊙B
A
1
A B
&
AB
≥1 Y
逻辑电路图:
B 1
&
AB AB BA
A B
练习与作业
1. 写出逻辑表达式Y＝A（AC＋BC）的真值表。 2. A，B，C三个输入信号，当其中出现奇数个1时，输出 Z＝1，其余情况下，输出Z＝0。写出真值表和逻辑表达式。 作业：1.1.4 (2) 1.3.1 (2) (3) (4) 1.3.2 (1) 1.3.5 (1) 1.3.3 (2) 1.3.6(2)
0.706 X 0.412 X 0.824 X 0.648 X 2 = 1.412 — 1 — b-1 2 = 0.824 — 0 — b-2 2 = 1.648 — 1 — b-3 2 = 1.296 — 1 — b-4
(0.706)D = (0.1011)B
三、 各种制数之间的转换
1.H （或O）—D：按位（权）展开
一、
基本逻辑运算 1 . “与”逻辑
A B C F 逻辑式 F F=A•B•C 真值表 条件都具备时， 事件F才发生。 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 0 0 0 0 0 0 1
E 逻辑符号
A B C
&
2. “或”逻辑 A B C E 逻辑符号 A 1 F B C 当有一个具备时， 真值表 事件F就会发生。 F A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 1 1 1 1 1 1 1
5． 实训总结与分析 通过上述实训，可做如下总结： (1)实训图中，JA和JB分别代表继电器的两个线圈，JAK1、 JBK1代表继电器的常开触点，电器的常闭触点。在实训图所 示的状态下开关 A 、 B 均断开），由于没有通路给发光二极 管供电，所以发光二极管灭。开关A闭合，继电器线圈JA通 电，其JAk1闭合，常闭触点JAK2断开，JBK1、JBK2则维持原来 状态，此时图1.1最上面的一条电路连通，通过电源给发光 二极管供电，发光二极管亮。同样道理， 如果只闭合开关B， 也将给发光二极管提供供电通路使之点亮。当开关 A、B 均 闭合时，由于没有通路，所以发光二极管灭，读者可自行分 析。
第1章 数字逻辑基础
1． 2
1.2.1
数字电路
数字电路的发展与分类
SSIC
resistor,capacitor,inductor,transistor,diode etc.
电子管
半导体分离元件
小规模集成电路
超大规模
VLSIC
大规模集成电路
LSIC
中规模集成电路
MSIC
甚大规模
1.2.2
数字电路的分析方法与测试技术
易于自动化、智能化、可靠性高、体积小
第一章 数字逻辑基础
1． 1
模拟信号与数字信号
1.1.1 模拟信号（Analog Signal) 模拟量 时间和数值连续的物理量，如速度、温度、声音
u
正弦波信号
u
锯齿波信号
Frequency， Period， t Amplitude， Phase
t
模拟电路：分析输出信号输入信号在频率、
逻辑式 F=A+B+C
3. “非”逻辑
R
E
逻辑符号
A
A具备时 ，事件F F 不发生；A不具备时， 事件F发生。真值表
逻辑式
FA
A 0 1
F 1 0
常见符号
(1)为国家标准规定的符号；
(2)为过去沿用的图形符号； (3)为部分国外资料中常用的图形符号。
二、 与非逻辑
A
B P
复合逻辑运算 或非逻辑
数字逻辑电路
（电子技术基础：数字部分）
课程性质：专业基础课 考试课 课程特点：逻辑性强 实践性强 独立性强
电子技术的应用领域：4个C
C：Communication C：Control C：Computer C：Culture Life
数字系统的优点
1。通信－抗干扰能力强，保密好 2。音像、电视－保真好、便于存储 3。仪表－比模拟仪表精度高，功能强，
在BCD码中，用四位二进制数表示0-9十个数 码。四位二进制数最多可以表示16个字符，因此 0-9十个字符与这16中组合之间可以有多种情况， 不同的对应便形成了一种编码。 有权码 无权码
二、 格雷码（循环码）
请观察如下格雷码的特点？
1.每两个相邻代码中的数码仅 有一位不同，其余各位均相同
2.首尾(0和15)两个代码也仅 有一位不同，构成“循环”
整数除二，取出余数再除二，直到商为零
除二取余
例：(25)D = (11001)B
2 2 2 2 2
25 12 6 3 1 0
余 1 余 0 余 0 余 1 余 1
b0 b1 b2 b3
b4
小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求
乘二取整
例：(0.375)D =( ? )B = (0.011)B 0.375 X 2 = 0.750 — 0 — b-1 0.750 X 2 = 1.500 — 1 — b-2 0.500 X 2 = 1.000— 1 — b-3 例：(0.706)D 转换为二进制数，要求其误差不大于2-4。
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
B—H：以小数点为基准，分别向左、右每 四位分为一组，转换为相应的十六进制数
(11101.011000111) B = (0001 1101 . 0110 0011 1000) B =
( 1
D .
6
3
8
)H
=(1D.638)H
3.B—O：以小数点为基准，向左、右每三位 分为一组，转换为相应的八进制数
(10101011110.100000111) B = (010 101 011 110. 100 000 111) B = ( 2 5
3
6 . 4
0
7
)O
=(2536.407)O
4.H—B：将每一位16进制数转换为4位二进制数 5.O—B：将每一位8进制数转换为3位二进制数
A
与或非逻辑
P
B
A B C D
P
先与再非
先或再非
先与再或最后非
同或逻辑
P＝A⊙B ＝AB＋AB
异或逻辑
当两个输入相同时，
输出为1；当两输入 不同时，输出为0。
当两个输入不同时， 输出为1；当两输入 相同时，输出为0。
1 ．6
实际问题 例
逻辑函数与逻辑问题的描述
真值表 逻辑表达式
逻辑变量含义 及状态定义
wk.baidu.com1. 数字电路的分析方法
基本分析方法：功能表、真值表、逻辑表达式、波形图 仿真软件：EWB(Electronics Workbench) PLD设计软件：ISP Synario、MAX+PLUSII
2. 数字电路的测试技术
数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪
1． 3
数制(Number system)
幅度、相位等方面的不同，如交、直流放
大器（AC、DC Amplifier）、信号发生器
（Signal Generator）、滤波器（Filter)等。
在模拟电路中，Transistor、Diode工作在放 大状态 。
1.1.2
数字信号（Digital Signal,pulse）
数字量 ：时间和幅度都是离散的 大多数数字信号都是由模拟信号变换而来 数字电路信号
1 0 0
1
1
Bit time=50ms Bit rate=20bps
实际数字信号
tr
tf
tw
第1章 数字逻辑基础
1． 2 数字电路
二值逻辑（数字逻辑）：用彼此相关又对立的两
种状态来代表逻辑变量1和0，在数字电路中 常用开关的闭合与断开、指示灯的亮灭、特别是电 平的高低 （正逻辑、负逻辑） 数字电路研究：输入与输出的逻辑关系 常见逻辑电路：逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、 存储器、PLD
实训1 信号灯的逻辑控制
1． 实训目的
(1） 了解逻辑控制的概念。 (2) 掌握表示逻辑控制的基本方法。
2． 实训设备和器件
实训设备和器件: 直流电源、发光二极管、限流电阻、 继电器两个、导线若干。 3． 实训电路图
JAK 1
JBK 2 JBK 1
图1.1为实训电路图。这是一个楼
u
t
1． 1
1.1.2
模拟信号与数字信号
数字信号 周期性：Duty Frequency、Period、Pulse
数字信号
bit、bit time、 bit rate比 特率
Width脉宽、 Ratio占空比、Amplitude
非周期性：
正逻辑
Frequency=? Period=? Amplitude=? Pulse width (tw) =? Duty ratio (q) =? 1 0 1 0 1
(567)O = ( ？)B 101110111
(567)H = ( ？)B 010101100111
6.D—O：
7. D—H： 8. H—O： 9. O—H：
整数除8取余，小数乘8取整；D-B-O 整数除16取余，小数乘16取整；D-B-H H-B-O O -B- H
(BE.29D)H = ( ？)O = (10111110.001010011101)B = (276.1235)O
一、N进制数
N进制：以N为基数的记数体制
1. 有N个数码(Digit)： 0－（N－1）
2. 逢N进1 3.
基 数 (Base)
第i位的权(The ith power of N)
第i位的数值
十进制： Decimal or Denary 如(19.2)D 二进制：Binary 如(1001.001)B 八进制：Octonary or Octal如 (75.2)O 十六进制：Hexadecimal如(9E.0A)H
(4E6)H= 4162+14 161+6 160 =(1254)D
2.B—H：以小数点为基准，分别向左、右每 四位分为一组，转换为相应的十六进制数
每四位2进 B—H 制数对应 一位16进 制数 (0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D = [(023+1 22+0 21+1 20) 161
3.无权码
4.采用格雷码，位数变化小， 可大大减少错码的可能性
1 ．5
逻辑代数基本知识
逻辑代数（布尔代数），是用来研究数字电路中的输入、 输出之间逻辑关系的工具。
在逻辑代数中，逻辑变量只能取两个值（二值变量）， 即0和1，中间值没有意义，这里的0和1只表示两个对立的 逻辑状态，如电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、 开关的开合等。 逻辑代数基本表达方式：逻辑表达式，真值表，逻辑 符号（逻辑电路） 基本逻辑运算：与、或、非
二、 十、二进制数之间的转换
1. B—D：二进制数按位（权）展开相加 例： (11010.011)2 = 124 +123+022+121+020+ 021+122+123
= (26.375)10
2.D—B 整数和小数部分分别转换，最后相加
整数除二，取出余数再除二，直到商为零 小数乘二，取出整数部分再乘二，直到满足误差要求
返回目录
房照明灯的控制电路。设A、B分别代
表上、下楼层的两个开关， 发光二极
F
JAK 2
管代表照明灯。在楼上闭合开关A，
可以将照明灯打开，在楼下闭合开关 B，又可以将灯关掉；反过来，也可 以在楼下开灯， 楼上关灯 。
JA JB
A B
图 1.1 照明灯的逻辑控制电路
4． 实训步骤与要求 1）连接电路 按图1.1连接好电路，注意不要将两个继电器接错。 2）试验开关和发光二极管的逻辑关系 接通电源，分别将开关A、B按表1.1的要求闭合或者 断开，观察发光二极管F的亮、灭情况，并填入表1.1中。
1 ．4
数 字 系 统 的 信 息
二进制码
数值 编码
自然二进制码 BCD码 格雷码 Encode
文字 符号 编码
二进制代码如ASCII
编码基本规则：2n>=N（N为需编码信息的项数， n为编码bit数）
一、 BCD码是Binary-Coded-Decimal的缩写， 即二进制编码的十进制数。用来表示十进制数。
P＝AB＋AB＝A⊙B
A
1
A B
&
AB
≥1 Y
逻辑电路图:
B 1
&
AB AB BA
A B
练习与作业
1. 写出逻辑表达式Y＝A（AC＋BC）的真值表。 2. A，B，C三个输入信号，当其中出现奇数个1时，输出 Z＝1，其余情况下，输出Z＝0。写出真值表和逻辑表达式。 作业：1.1.4 (2) 1.3.1 (2) (3) (4) 1.3.2 (1) 1.3.5 (1) 1.3.3 (2) 1.3.6(2)
0.706 X 0.412 X 0.824 X 0.648 X 2 = 1.412 — 1 — b-1 2 = 0.824 — 0 — b-2 2 = 1.648 — 1 — b-3 2 = 1.296 — 1 — b-4
(0.706)D = (0.1011)B
三、 各种制数之间的转换
1.H （或O）—D：按位（权）展开
一、
基本逻辑运算 1 . “与”逻辑
A B C F 逻辑式 F F=A•B•C 真值表 条件都具备时， 事件F才发生。 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 0 0 0 0 0 0 1
E 逻辑符号
A B C
&
2. “或”逻辑 A B C E 逻辑符号 A 1 F B C 当有一个具备时， 真值表 事件F就会发生。 F A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 1 1 1 1 1 1 1