《数字电子技术基本教程》教学课件：时序逻辑电路
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王海光数字电子技术基础 第5章 时序逻辑电路
与触发器的对应关系，还应给出排序示范
图 （ 如 图 5.1.2 示 范 图 圆 圈 中 标 注 的 Q3Q2Q1 ），对含多个输入输出端的时序
电路，也应在示范图中标出（如图5.1.2中
指向线上标注的/Y）。
5.1.1 时序逻辑电路的人工分析
（5）电路功能判断说明。
对电路功能的判断应结合输入输出信号的具体物理含义来
5.1.1 时序逻辑电路的人工分析
*二、异步时序逻辑电路的分析
与同步时序电路不同的是，异步时序电路中的所有触发 器并非由同一时钟源触发，所以在根据电路的现态计算电路 的次态时，应特别注意各个触发器的时钟条件是否具备。只 有时钟条件具备的触发器才会按状态方程描述的逻辑关系转
换成次态，否则将维持现态不变。为此在分析异步时序电路
组合逻辑电路
Y1 Yj
Z Zk 存储电路
图5.0.1 时序逻辑电路结构示意框图
这四种信号之间的逻辑关系可用以下三个向量函数表示： 输出方程：Y（tn）=F1[X（tn），Q（tn）]
驱动方程：Z（tn）=F2[X（tn），Q（tn）]
状态方程： Q（tn+1）=F3[Z（tn），Q（tn）] 式中tn、tn+1是对电路进行考察的两个相邻的离散时间。
5.1.1 时序逻辑电路的人工分析
一、同步时序逻辑电路的分析 导出同步时序电路的状态转换表、状态转换图和时序波 形图，判断时序电路逻辑功能的通常步骤：
1．根据给定的时序电路列出电路的输出方程和驱动方程组。 2．将各个驱动方程代入对应触发器的特性方程得到整个时序 电路的状态方程组。 3．根据电路的状态方程组计算列出电路的状态转换表。 4．根据电路的状态转换表画出状态转换图或时序波形图。 5．根据状态转换图或时序波形图说明电路的逻辑功能，判断 电路能否自启动。
※时序逻辑电路的图表描述※
第二十一讲 时序逻辑电路的特点及描述方法※ 时序逻辑电路的图表描述 ※SequenceRegisterShift registerCounter《数字电子技术基础》第二十一讲 时序逻辑电路的特点及描述方法引言 描述时序电路逻辑功能的方法有——驱动方程 状态转换表理论 描述状态方程 输出方程直观性 完整性状态转换图 时序图★ 三大方程与三大图表之间可以相互转换。
《数字电子技术基础》第二十一讲 时序逻辑电路的特点及描述方法█状态转换表（ State Table ）若将任何一组输入变量及电路初态的取值代 入状态方程和输出方程，即可算出电路的次态和 现态下的输出值，以得到的次态作为新的初态， 和这时的输入变量取值一起再代入状态方程和输 出方程进行计算，又得到一组新的次态和输出值。
如此继续下去，把全部的计算结果列成真值表的 形式，就得到了状态转换表。
《数字电子技术基础》第二十一讲 时序逻辑电路的特点及描述方法【例1】试列出图1所示电路的状态转换表，设电 路初态为‘00’。
图1 【例1】逻辑电路图《数字电子技术基础》第二十一讲 时序逻辑电路的特点及描述方法解：上一节中已得出【例1】所示电路的三大方程如下，则 可得电路对应的状态转换表如表1所示：表1 【例1】状态转换表驱动方程：输入n 1初态n Q2次态输出 Y 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0D2 = A ⊕ Q ⊕ Qn 2D1 = Qn 1A 0 0 0 0 1 1 1 1Q1n0 1 0 1 0 1 0 1n +1 Q2 Q1n +1状态方程组：n n ⎧ D A Q Q = ⊕ ⊕ 2 1 ⎪ 2 ⎨ n ⎪ D Q = 1 ⎩ 1 输出方程：0 0 1 1 0 1 1 00 1 1 0 1 1 0 0n n n Y = AQ2 Q1 + AQ2 Q1n《数字电子技术基础》第二十一讲 时序逻辑电路的特点及描述方法█状态转换图（ State Diagram ）为了以更加形象的方式直观的显示出时序电路 的逻辑功能，可以进一步把状态转换表的内容表 示成状态转换图的形式。
数字电子技术基础教程
第6页/共55页
2.2 逻辑代数的基本定律和规则
反演律 吸收律
A B AB
A AB A
A B A B A (A B) A
A B A B A
(A B)(A B) A
A AB A B
A(A B) AB
冗余律
AB AC BC AB AC
(A＋B)(A＋C)(B C) (A＋B)(A＋C)
F AB
2.或非逻辑
F AB
A
F
&
B
与非门
A
F
B
或非门
3. 与或非逻辑
&
F AB CD
第20页/共55页
异或逻辑与同或逻辑
4.异或逻辑
F A B AB AB
A
=1
F
B
5.同或逻辑 F=A ⊙ B= AB AB
A
=
F
B
AB F
00 0 01 1 10 1 11 0
AB F
00 1 01 0 10 0 11 1
② 任意两个i0最小项之积恒i为0A0B，C任·意AB两C个＝最0大项之
和恒等于1 。
mi m j 0(i j)
Mi M j 1(i j)
③ n 变量的每一个最小（大）项有n 个相邻项
（相邻项是指两个最小项只有一个因子互为反变
量，其余因子均相同，又称为逻辑相邻项）。
第32页/共55页
2.6 逻辑代数的K诺图
ABC ABC ABC
最大项表达式：
F ( A B C)( A B C)( A B C)
第28页/共55页
最大项的Mi表示
n个变量可以构成2n个最大项。最大项用符号Mi表示。与 最小项恰好相反，对于任何一个最大项，只有一组变量 取值使它为0，而变量的其余取值均使它为1。
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
数字电子技术第6章 时序逻辑电路
RD—异步置0端（低电平有效） 1 DIR—右移串行输入 1 DIL—左移串行输入 S0、S1—控制端 1 D0D1 D2 D3—并行输入
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4、扩展：两片74LS194A扩展一片8位双向移位寄存器
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例6.3.1的电路 （P276) 74LS194功能 S1S0=00,保持 S1S0=01,右移 S1S0=10,左移 S1S0=11,并入
（5）状态转换图
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小结
1、时序逻辑电路的特点、组成、分类及描述方法； 2、同步时序逻辑电路的分析方法； 课堂讨论： 6.1，6.4
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6.3 若干常用的时序逻辑电路
寄存器和移位寄存器 时序 逻辑电路 计数器 顺序脉冲发生器 序列信号发生器
移位寄存器不仅具有存储功能，且还有移位功能。 可实现串、并行数据转换，数值运算以及数据处理。 所谓“移位”，就是将寄存器所存各位数据，在每个移 位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。
2、类型： 根据移位方向，分成三种：
左移 寄存器 (a) 右移 寄存器 (b) 双向 移位 寄存器 (c)
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学习要求 ：
* *
自学掌握
1. 掌握寄存器和移位寄存器的概念并会使用； 2. 掌握计数器概念，熟练掌握中规模集成计数器74161 和74160的功能，熟练掌握用160及161设计任意进制计 数器的方法。
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6.3.1寄存器和移位寄存器
一、寄存器
寄存器是计算机的主要部件之一， 它用来暂时存放数据或指令。
《数字电子技术与接口技术试验教程》课件第5章
8
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
图5-2 边沿D触发器的仿真结果
9
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 (2) 边沿D触发器的VHDL源代码如下：
--Behavioral D Flip-Flop with Clock Enable and Asynchronous Reset
entity Dflipflop is Port (D,clk,rst,ce : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC);
architecture Behavioral of DFF is begin
process(clk, rst,D) begin
if (CLK'event and CLK='1') then if rst ='1' then Q <= '0'; else Q<=D; end if;
end if; end process; end Behavioral;
end if; end process; end Behavioral;
13
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
(3) 带有置位和清零端的边沿D触发器的约束文件规定
如下：
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
end Dflipflop;
architecture Behavioral of Dflipflop is begin
process(clk, rst,D,ce)
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
图5-2 边沿D触发器的仿真结果
9
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 (2) 边沿D触发器的VHDL源代码如下：
--Behavioral D Flip-Flop with Clock Enable and Asynchronous Reset
entity Dflipflop is Port (D,clk,rst,ce : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC);
architecture Behavioral of DFF is begin
process(clk, rst,D) begin
if (CLK'event and CLK='1') then if rst ='1' then Q <= '0'; else Q<=D; end if;
end if; end process; end Behavioral;
end if; end process; end Behavioral;
13
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
(3) 带有置位和清零端的边沿D触发器的约束文件规定
如下：
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
end Dflipflop;
architecture Behavioral of Dflipflop is begin
process(clk, rst,D,ce)
《数字电子技术基础》第版教学课件清华大学 阎石 王红(1)
《数字电子技术基础》第版教学课件清华大学阎石王红(1)清华大学阎石、王红教授编写的《数字电子技术基础》第四版教学课件是一本权威、全面、实用、易学的教材。
本课程主要面向计算机、电子、通信等相关专业的本科生，同时也适合从事数字电路设计等工作的工程技术人员学习。
教学课件包括了数字电路基本概念、逻辑代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路、运算电路、存储器、硬件描述语言等内容。
在本课程中，阎石、王红教授采用了“理论讲解+实例演示”的授课模式，通过生动的语言和形象的图片、动画，把抽象难懂的概念变成了通俗易懂的知识点。
在数字电路基本概念部分，本课程深入浅出地介绍了数字信号的特点、基本概念、布尔代数、真值表、卡诺图等知识，以及数字逻辑门的分类和特点。
在逻辑代数部分，本课程详细介绍了布尔代数的基本运算法则、德摩根定理、关键字代数等内容。
在组合逻辑电路部分，本课程对组合逻辑电路的设计方法、常用逻辑门的功能、译码器、编码器、复用器、解复用器、多路选择器等进行了详细讲解。
时序逻辑电路部分则介绍了时序逻辑电路的基本概念、触发器、寄存器和计数器等内容。
在运算电路部分，本课程重点讲解了加法器、减法器、比较器和累加器等内容。
在存储器部分，本课程详细介绍了RAM和ROM的特点、使用方法、缺陷等。
在硬件描述语言部分，本课程通过学习Verilog HDL语言的基本语法和应用实例，使学生掌握了硬件的描述方法和设计技巧。
总之，《数字电子技术基础》第四版教学课件由清华大学阎石、王红教授所编写，内容丰富、实用性强、难度适中、通俗易懂，是数字电路领域的一本经典教材，不仅适合本科生和研究生学习，也适合工程技术人员进修和自我学习。
数字电子技术时序逻辑电路
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数字电子技术时序逻辑电路
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图5-3 4位寄存器74LS175的逻辑图
数字电子技术时序逻辑电路
2. 移位寄存器 移位寄存器不仅具有存储的功能，而且还有移位功能，可以 用于实现串、并行数据转换。如图5-4所示为4位移位寄存器 的逻辑图。
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数字电子技术时序逻辑电路
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
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数字电子技术时序逻辑电路
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
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数字电子技术时序逻辑电路
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
数字电子技术时序逻辑电路
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图5-5 同步二进制加法计数器的数时字电序子图技术时序逻辑电路
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图5-8 同步4位二进制加法计数器74LS16数1字的电逻子技辑术图时序逻辑电路
表5-1 同步4位二进制加法计数器74LS161的功能表
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数字电子技术时序逻辑电路
写驱动方程：
写状态方程：
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数字电子技术时序逻辑电路
列状态转换表：
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数字电子技术时序逻辑电路
画状态转换图：
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数字电子技术时序逻辑电路
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
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图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
《数字电子技术基础》第五版教学课件清华大学阎石王红.pdf
8.7 现场可编程门阵列FPGA
一、基本结构
1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
1. IOB
《数字电子技术基础》第五版
可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器）
异步（不经触发器）
2. CLB
《数字电子技术基础》第五版
本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来，可形成大系统
8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
GAL输出缓冲级
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “不-或”阵列（PAL） + OLMC
二、采用EPROM工艺 集成度提高
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点：
• *丌再需要与用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
3. “装载”结束后，进入编程设定的 工作状态
！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
《数字电子技术基础》第五版
8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统
3. 互连资源
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点
二、编程数据的装载
《数字电子技术基础》第五版
一、基本结构
1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM
1. IOB
《数字电子技术基础》第五版
可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器）
异步（不经触发器）
2. CLB
《数字电子技术基础》第五版
本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来，可形成大系统
8.4.3 GAL的输入和输出特性
GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件
GAL输出缓冲级
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD
一、结构特点 相当于 “不-或”阵列（PAL） + OLMC
二、采用EPROM工艺 集成度提高
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
isp器件的编程接口（Lattice）
开发 环境
• 使用ispPLD的优点：
• *丌再需要与用编程器 • *为硬件的软件化提供可能 • *为实现硬件的远程构建提供可能
3. “装载”结束后，进入编程设定的 工作状态
！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载
《数字电子技术基础》第五版
8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）
ispGDS22的 结构框图
《数字电子技术基础》第五版
8.9 PLD的编程
以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统
3. 互连资源
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点
二、编程数据的装载
《数字电子技术基础》第五版
数字电子技术 时序逻辑电路的分析与设计 国家精品课程课件
《数字电子技术》精品课程——第6章
FF0
FF1
1J
Q0 1J
Q1
时序逻辑电路的分析与设计
&Z
FF2
1J
Q2
C1
C1
C1
1K
1K
1K
Q0
Q1
Q2
CP
➢驱动方程：
《数字电子技术》精品课程——第6章 时序逻辑电路的分析与设计
② 求状态方程
JK触发器的特性方程：
Qn1 JQ n KQn
将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
简化状态图（表）中各个状态。 （4）选择触发器的类型。
（5）根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计 电路的输出方程和驱动方程。
（6）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。
返回 （7）检查电路能否自启动。
《数字电子技术》精品课程——第6章 时序逻辑电路的分析与设计
2．同步计数器的设计举例
驱动方程： T1 = X T2 = XQ1n
输出方程: Z= XQ2nQ1n
（米利型）
2.写状态方程
T触发器的特性 方程为：
Qn1 TQn TQn
Q 1nQ1QX21nn TX1QQ1n1nXTQX11nQ1n X Q1n
Q1n
Qn1 2
T2 Q2n
T2Qn2
T Q n 将T1、 T2代入则得X到Q两1n Q2n XQ1nQn2
0T1 = X0 0 0 0 0 0
0
求T1、T2、Z
0T2
0
=ZX=01QX1nQ10 2nQ010n
0 0
0 1
1 0
0 0
由状态方程
求Q2n+1 、 Q1n+1
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-第一章PPT课件
•15
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
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第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
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第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
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第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
《数字电子技术》ppt课件
如出现tw1＞tw的情况时，可在触发信号源uI和 G1输入端之间接入一个RC微分电路。
5.2.2 集成单稳态触发器及其运用
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简 单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调理范围小， 而且触发方式单一。因此实践运用中常采用集成单 稳态触发器。
1. 输入脉冲触发方式
上升沿触发 下降沿触发
uO的下降沿比u单I的稳下电降路的沿延延时迟作了用tw的时间。
〔2〕. 脉冲定时 单稳态触发器可以产生一定宽度tw的矩形脉冲，
利用这个脉冲去控制某一电路，那么可使它在tw时 间内动作(或者不动作)。
脉冲定时
终了
5.3 多谐振荡器
放映
5.3.1 用门电路组成的多谐振荡器 5.4.3 石英晶体多谐振荡器
第5章 脉冲波形的产生与变换
终了 放映
5.1 施密特触发器
5.1.1 用门电路构成的施密特触发器
5.1.2 集成施密特触发器及其运用
复习
触发器有什么特点？ 请画出与非门实现的根本RS触发器的电路图。 请列出根本RS触发器的功能表。 什么叫现态？次态？ 根本RS触发器的触发方式？
第5章 脉冲波形的产生与变换
在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。 当uI2上升到达G2的UTH时，电路会发生如下正反响 过程：
使电路迅速由暂稳态前往稳态，uO1=UOH、 uO= uO2=UOL。
从暂稳态自动前往稳态之后，电容C将经过电 阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
单稳态触发器任务波形
2. 主要参数
5.2 单稳态触发器
任务特点： 第一，它有稳态和暂稳态两个不同的任务形状； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转 到暂稳态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动前往稳 态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与外加触发信号无关。 例：楼道的路灯 。
5.2.2 集成单稳态触发器及其运用
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简 单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调理范围小， 而且触发方式单一。因此实践运用中常采用集成单 稳态触发器。
1. 输入脉冲触发方式
上升沿触发 下降沿触发
uO的下降沿比u单I的稳下电降路的沿延延时迟作了用tw的时间。
〔2〕. 脉冲定时 单稳态触发器可以产生一定宽度tw的矩形脉冲，
利用这个脉冲去控制某一电路，那么可使它在tw时 间内动作(或者不动作)。
脉冲定时
终了
5.3 多谐振荡器
放映
5.3.1 用门电路组成的多谐振荡器 5.4.3 石英晶体多谐振荡器
第5章 脉冲波形的产生与变换
终了 放映
5.1 施密特触发器
5.1.1 用门电路构成的施密特触发器
5.1.2 集成施密特触发器及其运用
复习
触发器有什么特点？ 请画出与非门实现的根本RS触发器的电路图。 请列出根本RS触发器的功能表。 什么叫现态？次态？ 根本RS触发器的触发方式？
第5章 脉冲波形的产生与变换
在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。 当uI2上升到达G2的UTH时，电路会发生如下正反响 过程：
使电路迅速由暂稳态前往稳态，uO1=UOH、 uO= uO2=UOL。
从暂稳态自动前往稳态之后，电容C将经过电 阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
单稳态触发器任务波形
2. 主要参数
5.2 单稳态触发器
任务特点： 第一，它有稳态和暂稳态两个不同的任务形状； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转 到暂稳态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动前往稳 态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与外加触发信号无关。 例：楼道的路灯 。
《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6章 时序逻辑电路的设计
17
2.画出次态状态表 画出次态状态表
次态 y=0(down) Q2 Q1 Q0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 y=1(up) Q2 Q1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 Q0 1 1 0 0 1 1 0 0
为使电路能自启动，将卡诺图中的最小项 xxx取做有效状态例如010状态，这时Q2n+1 的卡诺图应修改为右图。化简后得到新状 态方程： Q1n+1= Q2n⊕Q3n Q2n+1= Q1n+ Q2nQ3n Q3n+1= Q2n 驱动方程：J1=Q2n⊕Q3n 输出方程：C= Q1n Q2n Q3n K1=Q2n⊕Q3n J2=Q1n+Q3n K2=Q1n J3= Q2n K3= Q2n
检查自启动：设初态为000，来第1个CP脉冲，将跳变为010，进入循环状态，该电路可 以自启动。
11
6.3同步时序逻辑电路设计 同步时序逻辑电路设计 (时钟同步状态机的设计)
1.用状态图设计同步时序逻辑电路 ①状态序有规则的时序电路； ②态序不规则的Moore型； ③Mealy型 2. 使用状态表设计时序逻辑电路 3.使用状态转换表设计时序状态机
8
例2：设计一个串行数据检测器。要求连续输入3个或3个以 上的1时，输出为1，其它情况下输出为0。
(1)因为输入多于3个1，有输出。设输入变量为x；检测 (5)最多连续输入m=3，可选用 结果为输出变量，定义为y；又因连续输入3个1以上有 (7)逻辑电路图： n=2，2个J-K FF，于是可画出次 输出，因此要求同步计数。 态及输出卡诺图。还可分解为3 个卡诺图。 (2)状态分析：初态S0为全0状态，设输入一个1时为S1 态，输入2个1时为S2，输入3个1及以上为S3。 Q1n+1 Q0n+1 y (3)状态转换图如图所示： (4)状态转换表。因为输入m>3和连续输入3个1(m=3)状态是相同的，都停留在S2上，故 (8)检查能否自启动： 状态转换图可以简化成如下。 当电路初态进入11状态后： (6)状态方程：Q1n+1=xQ0Q1+xQ 若x=1时，Q1n+1Q0n+1=10状态为 1 sn S S1 S2 S 0 X 次态；若x=0时，Q1n+1 Q0n+1=00 3 n 驱动方程：J1=xQ0 J0=xQ1 0 S0/0 S0/0 S0/0 S0/0 次态。 输出方程：y=xQ1n 1 S1/0 该电路可以自启动。S2/0 S3/1 S4/1 Q0n+1=xQ1Q0+1Q1 K1=x K0=1 自启动部分
数字电子技术基础教学课件第一章数制和码制
例1.3.1 将（173.39)D转化成二进制数,要求精度为1%。
解：其过程如下 a. 整数部分 即(173)D=(10101101) B
2 2 2 2
173 86
43 21
1
0 1 1
(k0 (k1
(k2 (k3
) )
) )
2
2 2 2
10 5
2 1
0 (k4 ) 1(k5 ) 0 (k6 ) 1(k7 )
低频模拟电路。期末总评成绩为：期末考试成绩（笔 试，70%）＋平时成绩（实验、作业及考勤，30%），
参考书：《数字电子技术基础》 阎石主编，高等教育 出版社
加油啦！！！☺
第一章 数码和码制
内容提要
本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和 术语，然后给出数字电路中常用的数制和编码。此外， 还将具体讲述不同数制之间的转化方法和二进制数算 术运算的原理和方法。
(D)10 kn1kn2 k0k1 km
n1
kn1 10n1 ko 100 k1 101 km 10m ki 10i im
(D)10 kn1kn2 k0k1 km
n1
kn1 10n1 ko 100 k1 101 km 10m ki 10i im
其中： ki－称为数制的系数，表示第i位的系数，十进制ki 的取值为0 ~ 9十个数， i 取值从 （n－1）～0的所 有正整数到－1～－m的所有负整数
⑤第四阶段：20世纪70年代中期到80年代中期，微电子 技术的发展，使得数字技术得到迅猛的发展，产生了大 规模和超大规模的集成数字芯片，应用在各行各业和我 们的日常生活
⑥20世纪80年代中期以后，产生一些专用和通用的集 成芯片，以及一些可编程的数字芯片，并且制作技术 日益成熟，使得数字电路的设计模块化和可编程的特 点，提高了设备的性能、适用性，并降低成本，这是 数字电路今后发展的趋势。
《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
相关主题
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《数字电子技术基本教程》
Y AQ1
Q1* AQ1 AQ0(Q1 Q1) ( AQ0 )Q1 AQ1
五、画逻辑图
Q0* ( AQ1 )Q0 1Q0
六、检查电路能否自启动
《数字电子技术基本教程》
将无效状态Q1Q0 11代入状态方程和输出方程计算，得到 A=1时次态转为10、输出为1；A=0时次态转为00、输出为0。
规则可知：在多位二进 制数末位加1，若第i位以 下皆为1时，则第i位应翻 转。
由此得出规律，若用T触发 器构成计数器，则第i位 触发器输入端Ti的逻辑 式应为： Ti Qi1Qi2 ...Q1Q0
T0始终等于1
《数字电子技术基本教程》
《数字电子技术基本教程》
器件实例：SN74163
《数字电子技术基本教程》
T3 Q0Q1Q2 Q0Q3
《数字电子技术基本教程》
T0 1 T1 Q0Q3
T2 Q0Q1
《数字电子技术基本教程》
能自启动
器件实例：74SN160
异步置0
《数字电子技术基本教程》
CLK RD LD EP ET 工作模式 X 0 X X X 置0 1 0 X X 预置数 X 1 1 0 1 保持 X 1 1 X 0 保持（C=0） 1 1 1 1 计数
串行进位法
②M不可分解 采用整体置零和整体置数法：
先用两片接成 M’> M 的计数器
然后再采用置零或置数的方法
《数字电子技术基本教程》
例：用74160接成二十九进制
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
数据依次右移1位
《数字电子技术基本教程》
应用： 代码转换，串 并 数据运算
《数字电子技术基本教程》
器件实例：74LS 194A，左/右移，并行输入，保持，异步 置零等功能
并行输入
并行输出
D1
Q0
《数字电子技术基本教程》
由图得到驱动方程：
S1 S Y R Y 带 入SR触 发 器 的 特 性 方 程 ， S1 得 到 状 态 方 程
《数字电子技术基本教程》
N<M ①M=N1× N2 先用前面的方法分别接成N1和N2两个计数器。
N1和N2间的连接有两种方式： a.并行进位方式：用同一个CLK，低位片的进位输出作为高
位片的计数控制信号（如74160的EP和ET）
b.串行进位方式：低位片的进位输出作为高位片的CLK，两 片始终同时处于计数状态
《数字电子技术基本教程》
例：用74160接成二十九进制
整体置零 （异步）
《数字电子技术基本教程》
整体置数 （同步）
6.4 同步时序逻辑电路的设计方法
《数字电子技术基本教程》
6.4.1 简单同步时序逻辑电路的设计 设计的一般步骤
一、分析设计要求，找出电路应有的状态转换图或状态转换表
1. 确定输入/输出变量、电路状态数。 2. 定义输入/输出逻辑状态以及每个电路状态的含义，并xi , q1 , q2 ,, ql )
驱动方程
q1* h1(z1 , z2 ,, zi , q1 , q2 ,, ql ) ql * hl (z1 , z2 ,, zi , q1 , q2 ,, ql )
状态方程
《数字电子技术基本教程》
三、时序电路的分类
同步置零和异步置零法
《数字电子技术基本教程》
例：将同步十六进制计数器74163→十二进制计数器
同步置0法，如双线所示，实现如下图所示
异步置0 如虚线所示
置数法
《数字电子技术基本教程》
例：将同步十进制计数器74160接成七进制计数器
同步预置数（如实线箭头所示），进位输出信号C由S9状态译 出，所以反向后作为 LD所需的低电平。
状态转换表
《数字电子技术基本教程》
状态方程：
QQ12**
Q1 A
Q1
Q2
输出方程 Y ((AQ1Q2 )( AQ1Q2 ))
AQ1Q2 AQ1Q2
Q2Q1 Q2*Q1* Y A
0
1
00 01/1 11/0
01 10/0 00/0
10 11/0 01/0
11 00/0 10/1
二、状态转换图
例：用74160接成一百进制
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
《数字电子技术基本教程》
《数字电子技术基本教程》
例：用两片74160接成一百进制计数器 并行进位法
S 0
S0 Q1* S RQ1 Y
Y S1S0 Q1 S1S0 Q0 S1S0Q2 S1S0 D1 Q1* S1S0 Q1 S1S0 Q0 S1S0Q2 S1S0 D1
通 过 控 制S1S0 就可以选择 194的 工 作 状 态
Q1
R’D S1 S0 工作状态 0 X X 置零 1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
74LS175
《数字电子技术基本教程》
74LS175 CLK 时 ， 将D0 ~ D3存 入四 个触 发 器中 ， 直到 下一 个CLK 到 达。 有 异 步 置0输 入 端RD 。
《数字电子技术基本教程》
6.3.2 移位寄存器（代码在寄存器中左/右移动） 具有存储 + 移位功能
因为 触发器有延迟时间t pd 所以 CLK 到达时，各触发器按前一级触发器原来的状态翻转
《数字电子技术基本教程》
第六章 时序逻辑电路
《数字电子技术基本教程》
6.1 时序逻辑电路的特点和逻辑功能的描述 一、时序逻辑电路的特点 1. 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还
与电路原来的状态有关。 例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加
2. 电路结构上 ①包含存储电路和组合电路 ②存储器状态和输入变量共同决定输出
电路状态顺序进行编号。
3. 按设计要求实现的逻辑功能画出电路的状态转换图或列出 状态转换表。
二、状态化简 若两个电路状态在相同的输入下有相同的输出，并转向同一个 次态，则称为等价状态；等价状态可以合并。
《数字电子技术基本教程》
三、状态编码 1. 确定触发器数目。 2. 给每个状态规定一个n位二制代码。 （通常编码的取法、排列顺序都依照一定的规律） 四、从状态转换图或状态转换表求出电路的状态方程，驱动
《数字电子技术基本教程》
四、时序图
《数字电子技术基本教程》
6.3 常用的时序逻辑电路
《数字电子技术基本教程》
6.3.1 寄存器
①用于存储二值信息代码，由N个触发器组成的寄存器能存 储一组N位的二值代码。
②只要求其中每个触发器可置1，置0。
例1：
74LS 75 CLK高 电 平 期 间Q随D改 变
由此得出规律，若用T触发 器构成计数器，则每一位触 发器的驱动方程为
Ti Qi1Qi2 ...Q1Q0
T0始终等于1
《数字电子技术基本教程》
《数字电子技术基本教程》
(2) 同步十进制计数器 ①加法计数器
基本原理：在同步十 六进制计数器基础上 修改，当计到1001时， 则下一个CLK电路状 态回到0000。
（3）任意进制计数器的构成方法
《数字电子技术基本教程》
用已有的N进制芯片，组成M进制计数器，是常用的方法。
N进制
M进制
N M N M
《数字电子技术基本教程》
N>M
原理：计数循环过程中设法跳过N－M个状态。
具体方法：置零法
置数法
异 步 置 零 法 同 步 置 零 法
异 步 预 置 数 法 同 步 预 置 数 法
用A（1位）表示输入数据
用Y（1位）表示输出（检测结果）
三、规定电路状态的编码
《数字电子技术基本教程》
取n=2，取 Q1Q0 的00、01、10为S0、S1、S2 则，
Q1* AQ1 AQ0 Q0* AQ1Q0 Y AQ1
四、选用JK触发器，求方程组
Q1* AQ1 AQ0 Q0* AQ1Q0
④为了能更加直观地显示电路的逻辑功能，还可以从方程式 求出电路的状态转换表，画出电路的状态转换图或时序图。
例：
《数字电子技术基本教程》
1.写 驱 动 方 程 ：
J1 J2
K1 K2
1 A
Q1
3.输 出 方 程 Y ((AQ1Q2 )( AQ1Q2 ))
AQ1Q2 AQ1Q2
2.代 入JK触 发 器 的 特 性 方 程 （Q* JQ K Q)， 得 状 态 方 程 ： Q1* J1Q1 K1Q1 Q1 Q2* J2Q2 K 2Q2 A Q1 Q2
能自启动
《数字电子技术基本教程》
6.4.2 时序逻辑电路中的竞争—冒险现象
分为两类：
* 由组合逻辑电路的竞争—冒险所引起。产生的输出脉冲噪声 不仅影响整个电路的输出，还可能使存储电路产生误动作。
* 如果存储电路中触发器的输入信号和时钟信号在状态变化 时配合不当，也可能导致触发器误动作。
同步置0
CLK R LD EP ET 工作模式 0 X X X 置零 1 0 X X 预置数
X 1 1 0 1 保持 X 1 1 X 0 保持（C=0）
1 1 1 1 计数
表示只有CLK上升沿达到时 R 0 的信号才起作用
②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 减1时，若第i位以下皆为0 时，则第i位应当翻转，否则 应保持不变。