数字电路与系统教学实验教程(周祖成,程晓军,马卓钊编著)思维导图
数字电路与系统第六章-4
CP↓的个数
Q3
0
0
1
0
2
0
3
0
4
1
5
1
6
1
7
1
S(t)
Q2
Q1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
Z=Q3Q2Q1
0 0 0 0 0 0 0 1
2020/3/3
第六章 时序逻辑电路
11
Q3Q2Q
1
X/Z
00
00
01
0
1
0
111
有效循环 011
110
10 1
10 0
图6.5.3 图6.5.2电路的状态转移图
Ø ↑ d3 d2 d1 d0 1 ↑ 0000～1001
1 Ø Q3n Q2n Q1n Qn0
0 Ø Q3n Q2n Q1n Qn0
功能
异步清0 同步并入
8421BCD计数
保持
n
QCC
保持 QCC=0
2020/3/3
第六章 时序逻辑电路
41
作业题
6.12 (1) 6.17
2020/3/3
第六章 时序逻辑电路
2020/3/3
第六章 时序逻辑电路
20
3.MSI二进制计数器 (1) 74 LS161 ①逻辑电路
CR：异步清0控制端
Q CC Q 3 Q 2
Q1 Q0 P
CR
7 41 61
T
LD D3 D2
D 1 D 0 CP
P、T：工作模式控制端 LD：同步置数控制端
《数字电路实验》课件
体管数量越来越多。
02
低功耗设计
随着便携式电子设备的普及，低功耗设计成为数字电路发展的重要趋势
。
03
可编程逻辑器件的应用
可编程逻辑器件（PLD）如现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程
逻辑器件（CPLD）的应用越来越广泛，使得数字电路设计更加灵活和
高效。
THANKS
感谢观看
03
认真观察实验现象，记录实验数据。
04
分析实验结果，总结实验经验，撰写实验 报告。
02
CATALOGUE
数字电路基础知识
数字电路概述
数字电路的定义
01
数字电路是处理离散信号的电路，其输入和输出信号通常为二
进制形式。
数字电路的特点
02
数字电路具有稳定性、可靠性、可重复性、易于大规模集成等
优点。
数字电路的应用
实验结果对比与分析
实验结果对比
将实验结果与理论值或预期结果进行 对比，找出差异和符合之处。
结果分析
对实验结果进行深入分析，探讨可能 的原因和影响因素，为实验总结提供 依据。
实验总结与建议
实验总结
根据实验过程和结果分析，总结实验的主要发现和结论，指出实验的局限性和不足之处 。
实验建议
针对实验中存在的问题和不足，提出改进和优化的建议，为后续的实验提供参考和借鉴 。
05
CATALOGUE
数字电路实验拓展
数字电路应用实例
01
02
03
数字钟
通过数字电路技术实现时 钟显示，包括时、分、秒 的计数和显示。
数字存储器
用于存储数据，如随机存 取存储器（RAM）、只读 存储器（ROM）等。
电梯控制器Verilog语言
数字系统设计大作业题目：电梯控制器姓名：温庆学号：031241214班级：0312412指导老师：黄双林摘要 (3)正文 (4)1设计目的及要求 (4)2设计原理 (4)2.1 设计实现原理 (4)2.2项目分块及其实现方案 (6)2.3电梯控制器的流程图 (7)3设计内容 (8)3.1基本状态设计 (8)3.2模块设计 (9)3.3波形仿真 (10)总结与致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已成为不可或缺的设备。
中国是全球最大的电梯市场，也具有最强的电梯生产能力，但由于缺乏自主知识产权和核心技术，自主品牌占市场的份额很少。
因此要加大对电梯技术的创新和发展，提升电梯的性能，就需要引进更好的技术，电梯控制器就是很好的装置，大力开发控制器是很必要的。
电梯的微机化控制主要有以下几种形式：PLC控制；单片机控制；单板机控制；单微机控制；多微机控制；人工智能控制。
本次课程设计采用了EDA技术进行操作EDA技术打破了软件和硬件间的壁垒，使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品性能合二为一，它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。
本设计采用Verilog HDL语言的编程技术，源程序Altera公司的Quartus II 软件仿真。
关键字：EDA技术; Verilog HDL语言; Quartus II软件1设计目的及要求1、进一步巩固理论知识，培养所学理论知识的在实际中的应用能力；掌握EDA设计的一般方法；熟悉一种EDA软件，掌握一般EDA系统的调试方法；利用EDA软件设计一个电子技术综合问题，培养Verilog HDL编程、书写技术报告的能力。
为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。
2、设计一个6层电梯控制器电路，用数码管显示电梯所在楼层号，电梯初始状态为第一楼层；每楼层电梯外都有上、下楼请求开关，电梯内设有乘客到达楼层的请求开关、电梯所处楼层、上升模式及下降模式的指示；电梯每2秒升降一层，到达有停站请求的楼层后，经4秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门4秒后，指示灯灭，关门，关门时间3秒，电梯继续运行。
《数字电路与系统》教学大纲
数字电路与系统（学分4，学时53+7）一、课程的性质和任务《数字电路与系统》是电气工程及自动化专业基础课，是该专业类学生学习和掌握数字系统、计算机原理、数字通讯、数字控制等方面知识的入门课程。
本课程从应用角度出发，学习数字电路的常用集成器件原理、符号、功能，以及由常用器件组成的组合电路、时序电路的分析和设计方法，进而分析和设计由中规模乃至大规模集成电路组成的数字系统。
同时也涉及了各种数字电路和系统，建立数字系统的整体概念，为使学生以后具有用硬件和软件设计中、大规模数字系统的能力打下基础。
二、课程内容、基本要求与学时分配（一）数字逻辑基础 2学时1. 数字电路2. 数制3. 数制间的转换4. 代码5. 带符号的二进制数教学要求：掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数的计数规律及相互转换；掌握原码、反码、补码以及带符号的二进制数的表示方法；了解数字系统的有关概念；了解BCD码与十进制数的关系及各自特点，以及格雷码的作用、特点和编码的原理。
（二）逻辑门电路 3学时1. 逻辑门电路介绍2. 半导体二极管和三极管的开关特性3. 分立器件门电路4. 集成逻辑门电路5. MOSFETs教学要求：掌握高、低电平与正、负逻辑的概念；掌握二极管、三极管、MOS管的开关特性；掌握CMOS和TTL反相器电气特性和功能；掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、与或门、与或非门、异或门、同或门、三态门、OC门、CMOS传输门的逻辑符号、逻辑功能；了解二极管与门和或门，三极管非门的电路结构及工作原理；了解CMOS和TTL反相器的电路结构工作原理。
（三）逻辑代数基础 9学时1．逻辑代数的运算法则2．逻辑函数的标准形式3．逻辑函数的公式化简法4. 逻辑函数的卡诺图化简法教学要求：掌握逻辑代数的公理、定理及重要规则；掌握逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法；了解逻辑函数表达式的不同形式与变换；了解逻辑代数中有关逻辑变量，逻辑运算、逻辑函数、最小项和最大项等基本概念。
最新数字电子技术实验课件 - 第三章数字系统33教学讲义PPT
图 2.3 74HC04电 压 传 输 特 性 曲 线
Vo(V)
5
4 3
2
1
0
12345
V I( V )
图 2.4 74HCT04电 压 传 输 特 性 曲 线
燕山大学电子实验中心
二 、 TTL、HC和HCT器件的电压传输特性
４.比较三条电压传输特性曲线的特点。
尽管只对三个芯片在输出无负载情况下进行了电压传输特性测 试，但是从图２.２、图２.３和图２.4所示的三条电压传输特性曲 线仍可以得出下列观点: （1）74LS芯片的最大输入低电平VＩＬ低于74HC芯片的最大输入 低电平VＩＬ，74LS芯片的最小输入高电平ＶＩＨ低于74HC芯片 的最小输出高电平ＶＩＨ。 （２）74LS芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、最小输入高电平ＶＩＨ 与74HCT芯片的最大输入低电平ＶＩＬ、 最小输出高电平ＶＩＨ 相同。 （３）74LS芯片的最大输出低电平ＶＯＬ高于74HC芯片和74HCT 芯片的最大输出低电平ＶＯＬ。74LS芯片的最小输出高电平ＶＯ Ｈ低于74HC芯片和74HCT芯片的最小输出高电平ＶＯＨ。 （４）74HC芯片的最大输出低电平 ＶＯＬ、最小输出高电平 ＶＯ Ｈ与 74HCT芯片的最大输出低电平ＶＯＬ、最小输出高电平ＶＯ Ｈ相同。
（四）、实验提示 • １.注意被测器件的引脚７和引脚１４分别接地和十5Ｖ。 • ２.将实验台上４.７ＫΩ电位器RTL的电压输出端连接到被测非门的输入端，
RTL的输出端电压作为被测非门的输入电压。旋转电位器改变非门的输入电压 值。 • ３.按步长0.2Ｖ调整非门输入电压。首先用万用表监视非门输入电压，调好 输入电压后，用万用表测量非门的输出电压，并记录下来。
数字电子技术实验课件 - 第三 章数字系统33
数字电路与系统第二章-2
2020/4/24
第二章 逻辑代数基础
13
④任一最小项与另一最小项非之积恒等于该最小
项。
即： m im j m i( 0 i ( j ) 2 n 1 , 且 i j )
证明：
若自变量的取值组合使mi = 1 ( 有且只有一组)，
则：
mimj 1mi
若自变量的取值组合使mi = 0 ( 其余2 n -1组)，
(k(2n1)j)
证明： 根据反演规则和对偶规则之间的关系可知，F中 的原、反变量互换，即得到F′。 所以，F 和F′中包含的最小项的个数是相等的， 且对应的最小项的编号之和为( 2n-1 )。
2020/4/24
第二章 逻辑代数基础
22
即上述关系式成立。
例1：若 F ( A ,B ,C ) m ( 3 ,4 ,6 )
2020/4/24
第二章 逻辑代数基础
18
A B C A B C（m5 )
000
0
001
0
010
0
011
0
100
0
101
1
110
0
111
0
A B C A+B+C(M5)
000
1
001
1
010
1
011
1
100
1
101
0
110
1
111
1
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第二章 逻辑代数基础
19
( 2 ) 若 F m j,则 F m k
(1) 项数最少 (2) 每项中的变量数最少
2020/4/24
第二章 逻辑代数基础
28
二、公式法
数字电路与系统第六章-1
(3)输出方程 Z i ( t n ) H i [ X 1 ( t n ) , X j ( t n ) Q 1 ( t , n ) , Q , m ( t n )] (i1,2,,k)
二、分析举例 例6.2.1 例6.2.2 例6.2.3
2019/11/10
第六章 时序逻辑电路
2
第六章 时序逻辑电路
第一节 概述
一、组合电路
1.结构特点 (1) 电路由逻辑门构成，不含记忆元件； (2) 输入信号是单向传输的，电路中不含反馈 回路；
2.功能特点： 无记忆功能。
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第六章 时序逻辑电路
状态或全零状态)按状态转移的顺序整理。
2019/11/10
第六章 时序逻辑电路
13
表6.2.1例6.2.1电路的状态转移表
Q Q Q Q Q Q Z n
n
n
n+1 n+1 n+1
n
3
2
1
3
2
1
000001 0
001010 0
010011 0
011100 0
100000 1
偏1 0 1 0 1 0 1 离1 1 0 0 1 0 1 态1 1 1 1 0 0 1
③各触发器的次态方程
Q3n+1 = [ Q1n ·Q2n ]· CP Q2n+1 = [ Q1n ⊕ Q2n ]· CP
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第六章 时序逻辑电路
数字电路与系统第二章-1
第一节 概述
一、三种基本逻辑关系 二、逻辑变量 三、逻辑函数及其表示方法
第二节 逻辑代数中的运算
一、三种基本逻辑 二、复合逻辑运算
2019/10/27
第二章 逻辑代数基础
1
第三节 逻辑代数的公式
一、基本公式 二、异或、同或逻辑的公式 三、常用公式
第四节 逻辑代数的基本规则
一、代入规则 二、反演规则 三、对偶规则
2019/10/27
第二章 逻辑代数基础
35
F
FF
F′
·
+·
+
+
·+
·
1
01
0
0
10
1
A
A
A
A
将 F′中的变量原反互换后即可得到 F ；
将 F中的变量原反互换后即可得到 F′。
2019/10/27
第二章 逻辑代数基础
36
例1：已知 A⊕0 = A，则其对偶公式为： A⊙1 = A
例2：已知 F = A⊕B ，则其反函数可写为： F = A⊙B
即 A⊕B = A⊙B
与反演律 A+B = A ·B 形式类似
2019/10/27
第二章 逻辑代数基础
37
作业题 2.4
2019/10/27
第二章 逻辑代数基础
38
第二章 逻辑代数基础
33
三、对偶规则 ： 用于等式的证明
F
F′ 注意：
·
+ (1) 与运算优先或运算，
+
· 若有括号，先算括号内
1
0
0
1
(2) 不属于单个变量上 的非号，在变换时应保
数字电路与系统第六章-2
N(t)/Z(t)
S(t)
X=0
X=1
A
C/1
B/0
B
C/1
E/0
C
B/1
E/0
D
D/1
B/1
E
D/1
B/1
2019/11/27
第六章 时序逻辑电路
11
解：① 作状态对图
B
B BE
C
C
BC BE
√
D
D× ××
E
E× ××√
ABCD
ABCD
图 6.3.4 (a)
(b)
②进行顺序比较，作隐含表
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lo 2 M g n lo 2 M g 1 所以，n = 2 。 ②按优先级别确定应相邻的状态 a. X=0时具有相同次态的现态为： AB、AC、AD、BC、BD、CD X=1时具有相同次态的现态为：CD
2019/11/27
第六章 时序逻辑电路
20
b.同一现态在相邻输入下的不同次态为： AB、AC、AD、AD
7
表 6.3.1 图6.3.3的原始状态转移表
N(t)/Z(t)
S(t)
X=0
X=1
S0
S0/0
S1/0
S1
S2/0
S1/0
S2
S3/0
S1/0
S3
S0/0
S1/1
2019/11/27
第六章 时序逻辑电路
8
(2)化简原始状态转移表 ①原始状态转移表
a.完全描述的原始状态转移表 ； b.非完全描述的原始状态转移表 ；
J1
nn
Q2Q1 X 00 01 11 10
0 Ø ØØ1
数字电路与系统基础知识
第1章 数字电路与系统实验基础知识随着数字技术日新月异的发展，数字电路与系统实验已成为高等学校电类相关专业重要的专业基础课程，具有较强的实用性、创造性和实践性。
数字电路与系统实验依据教学、科研的具体要求设计实验项目，要求学生实现电路设计、安装和调试，从基本逻辑功能的实现到复杂数字系统的设计，逐步掌握具有特定功能数字电路的设计方法，从而达到巩固基本理论知识、培养实践能力的目的。
千里之行，始于足下。
掌握基础知识，是做好数字电路与系统实验的第一步。
1.1 数字电路与系统实验基本知识1.1.1 数字电路与系统实验的特点与电路实验和模拟电子电路实验相比，数字电路与系统实验具有以下特点。
1．所有电路和系统的输入量和输出量都是二值化的数字量数字量具有在时间和数值上均离散的特点，在数字电路与系统实验中，一般输入量外接逻辑开关，输出量外接指示灯，实验结果直观、易判断，实验数据的处理较为简单，复杂计算极少，容易激发学生的学习兴趣，培养逻辑思维的能力。
2．实验器件都是集成芯片数字电路与系统实验中采用的器件主要是半导体集成芯片，而非独立元件。
在基本数字电路的设计中，一般采用中、小规模集成电路，在复杂系统的设计中，一般采用大规模甚至超大规模集成电路。
这一特点使得数字电路与系统实验的硬件连线大大减少，电路调试和排查错误的难度大大降低。
3．实践性很强优秀的数字电路与系统的设计需要丰富的实践经验，而这些实践经验来源于大量实际电路的设计和调试。
因此，在最基本的实验项目中，就应开始注重实践经验的积累。
1.1.2 数字电路与系统实验的基本过程独立、成功地完成一次实验课的基本过程如下。
1．课前预习在进入数字电路实验室之前，充分的课前预习对顺利完成所有实验项目具有举足轻重的作用。
课前预习的内容包括本次实验项目中涉及的基本理论知识、所需集成芯片的逻辑功能、每个实验任务的设计方案和具体的电路图，以及记录数据的表格和波形坐标系。
2．基本性实验项目每次实验课中都设计了基本性实验项目，其主要目的是测试和验证实验电路的基本逻辑功能，掌握基本器件的使用方法，锻炼电路连接能力，掌握实验数据的观察和处理方法。