数字电路技术基础全清华大学出版社PPT课件
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数电课件 第一章_清华
又如：(209.04)10＝ 2×102 ＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2
2、二进制 数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2 －2 ＝(5.25) 10
序
课程介绍 1. 课程的性质
言
2. 教学目标 3. 课程研究内容 4. 课程特点与学习方法 5. 教材和参考书 6. 对大家共同的要求
1.课程性质
《数字电子技术基础》课程是电子、电气、信息、计
算机、自动化类专业具入门性质的重要专业基础课。
2.教学目标
获得适应信息时代的数字电子技术方面的基本理论、
基本知识和基本技能。培养分析和解决实际问题的能力，
（4）片上系统（SoC）：有些PLD集成度很高，足 以满足设计一般数字系统的需要，这样就可以由 设计人员自行编程将一个数字系统集成在一片 PLD上，做成“片上系统”，而不必去请厂家做 专用集成电路了。 （5）可编程片上系统（SoPC）：是可编程的片上 系统。用可编程逻辑技术把整个系统放到一块芯 片上，具有灵活的设计方法，可裁剪、可扩充、 可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。 （6）在系统可编程器件（isp）：编程不需要专门 的编程器，在计算机上就可以完成。
• 摩尔定律 ：1965年时任仙童公司电子工程师 的戈顿· 摩尔在应邀为《电子学》杂志35周年 专刊写的文章中指出，芯片中的晶体管和电 阻器的数量每年会翻番。1968年与他人共同 创办了大名鼎鼎的芯片制造厂商Intel公司任 副总裁 。 1975年，摩尔在给IEEE学术年会 的论文中修正了摩尔定律，他认为，每隔24 个月，晶体管的数量将翻番。现在大家普遍 认同的是“集成电路芯片上所集成的电路的 数目，每隔18个月就翻一番”。
《数字电路技术基础》课件
1
复杂可编程逻辑器件是一种可编程逻辑器件，其 内部由多个逻辑门和触发器组成，可以编程实现 各种复杂的数字电路。
2
CPLD的规模比FPGA小，但其结构更加简单，易 于设计和实现。
3
CPLD广泛应用于低成本、低功耗的数字系统， 如消费电子、汽车电子等领域。
06 数字电路实验与实践
CHAPTER
数字电路实验箱介绍
译码器
将输入的二进制代码转换为另一种二进制代 码，常用于数据传输和存储。
多路选择器
根据选择信号选择一路输入信号输出，常用 于数据传输和存储。
比较器
比较两个二进制数的大小，输出比较结果， 常用于数据传输和存储。
04 时序逻辑电路
CHAPTER
时序逻辑电路概述
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功能的电路，其输出不仅取决于当 前的输入，还与之前的输入状态有关。
组成
时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储元件（如触发器）组成。
工作原理
时序逻辑电路在时钟信号的驱动下，按照一定的时序进行状态转换 。
触发器
1 2
定义
触发器是一种双稳态的存储元件，能够在外部信 号的作用下，从一个稳态跳变到另一个稳态。
分类
根据结构和工作原理，触发器可以分为RS触发器 、D触发器、JK触发器和T触发器等。
通过实验掌握基本门电路的工作原理和特性。
02
实验内容
搭建基本门电路，如与门、或门、非门等，测量输入输出电压，分析逻
辑功能。
03
实验步骤
搭建基本门电路，连接电源和测量仪表，输入信号并观察输出结果，记
录数据并分析。
组合逻辑电路实验
实验目的
通过实验掌握组合逻辑电路的设计和实现方法 。
数字电路技术基础 全 清华大学出版社
(01001 10 0)1 8 04-0 B 2 01C 0 D(12)D 98
BCD码除842l码外，常用的还有2421码、余3码、 余3循环码、BCD格雷码等等
《数字电子技术基础》
1.2 基本逻辑函数及运算定律
基本概念 逻辑：事物的因果关系 逻辑运算的数学基础：逻辑代数 在二值逻辑中的变量取值： 0/1 逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用字
1
11
UH
00
0
UL
0
0 t
图1.1.3 矩形脉冲数字表示方法
1.1.2 数制和码制
《数字电子技术基础》
一、数制 ①每一位的构成 ②从低位向高位的进位规则
我们常用到的： 十进制，二进制，八进制，十六进制
《数字电子技术基础》
十进制，二进制，八进制，十六进制
逢二进一 逢八进一
逢十进一
逢十六进一
《数字电子技术基础》
（a）
（b）
（c）
图1.1.1几种常见的脉冲波形
（d）
脉冲信号的参数
《数字电子技术基础》
Um tW
T
（a）
0.9Um
0.5Um
Um
0.1Um tr
tW tf T
（b）
图1.1.2 矩形脉冲参数
《数字电子技术基础》
矩形脉冲数字表示法
通常规定：0表示矩形脉冲的低电平；1表 示矩形脉冲的高电平，如图1.1.3波形所示。
十进制转换为二进制
2 129
余1
k0
2 64
余0
k1
2 32
余0
k2
2 16
余0
k3
28
余0
k4
24
余0
BCD码除842l码外，常用的还有2421码、余3码、 余3循环码、BCD格雷码等等
《数字电子技术基础》
1.2 基本逻辑函数及运算定律
基本概念 逻辑：事物的因果关系 逻辑运算的数学基础：逻辑代数 在二值逻辑中的变量取值： 0/1 逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用字
1
11
UH
00
0
UL
0
0 t
图1.1.3 矩形脉冲数字表示方法
1.1.2 数制和码制
《数字电子技术基础》
一、数制 ①每一位的构成 ②从低位向高位的进位规则
我们常用到的： 十进制，二进制，八进制，十六进制
《数字电子技术基础》
十进制，二进制，八进制，十六进制
逢二进一 逢八进一
逢十进一
逢十六进一
《数字电子技术基础》
（a）
（b）
（c）
图1.1.1几种常见的脉冲波形
（d）
脉冲信号的参数
《数字电子技术基础》
Um tW
T
（a）
0.9Um
0.5Um
Um
0.1Um tr
tW tf T
（b）
图1.1.2 矩形脉冲参数
《数字电子技术基础》
矩形脉冲数字表示法
通常规定：0表示矩形脉冲的低电平；1表 示矩形脉冲的高电平，如图1.1.3波形所示。
十进制转换为二进制
2 129
余1
k0
2 64
余0
k1
2 32
余0
k2
2 16
余0
k3
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余0
k4
24
余0
第四章触发器数字电路技术基础清华大学出版社-33页文档资料
。。。
4.4.1 维持阻塞结构边沿触发器
一、电路结构及工作原理
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
二、集成维持阻塞D触发器
常用的集成维持阻塞触发器有7474（T1074）、74H74 （T2074）、74S74（T3074）和74LS74（T4074） 等，这四种触发器均为双触发器。它们具有相同的逻辑功 能，具有相同的片脚排列。其特性表如表4.4.1所示。
《数字电子技术基础》
五、集成主从JK触发器
图示为集成主从JK触发器74H72的逻辑电路 和逻辑符号。
《数字电子技术基础》
4.4 边沿触发器
为了提高可靠性，增强抗干扰能力， 希望触发器的次态仅取决于CP的下降沿（或上升沿）到 时的输入信号状态，与在此前、后输入的状态没有关系。
用CMOS传输门的边沿触发器 维持阻塞触发器 用门电路tpd的边沿触发器
有 Qn1 Qn1 1，此既 非0态也非1态。
逻辑功能描述
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
【例4.2.1】已知和的波形图如图4.2.4所示，试画出基本RS 触发器输出端的波形（假设初态为0）。
或非门构成的基本RS触发器
《数字电子技术基础》
Qn1 SRQn SR0
4.2.2 同步RS触发器
解：画出两端波形如图4.3.2所示。由图可见，在 CP1期间，虽然主触 发器因 R和 S的变化而多次翻转，但从触发器只在 CP信号的下降沿翻
转一次，没有空翻。
《数字电子技术基础》
主从JK触发器
希望在 SR1的条件下，触发器的次态也是确定的
J
S
Q’
Q
主
从
K
R
Q’
Q
4.4.1 维持阻塞结构边沿触发器
一、电路结构及工作原理
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
二、集成维持阻塞D触发器
常用的集成维持阻塞触发器有7474（T1074）、74H74 （T2074）、74S74（T3074）和74LS74（T4074） 等，这四种触发器均为双触发器。它们具有相同的逻辑功 能，具有相同的片脚排列。其特性表如表4.4.1所示。
《数字电子技术基础》
五、集成主从JK触发器
图示为集成主从JK触发器74H72的逻辑电路 和逻辑符号。
《数字电子技术基础》
4.4 边沿触发器
为了提高可靠性，增强抗干扰能力， 希望触发器的次态仅取决于CP的下降沿（或上升沿）到 时的输入信号状态，与在此前、后输入的状态没有关系。
用CMOS传输门的边沿触发器 维持阻塞触发器 用门电路tpd的边沿触发器
有 Qn1 Qn1 1，此既 非0态也非1态。
逻辑功能描述
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
【例4.2.1】已知和的波形图如图4.2.4所示，试画出基本RS 触发器输出端的波形（假设初态为0）。
或非门构成的基本RS触发器
《数字电子技术基础》
Qn1 SRQn SR0
4.2.2 同步RS触发器
解：画出两端波形如图4.3.2所示。由图可见，在 CP1期间，虽然主触 发器因 R和 S的变化而多次翻转，但从触发器只在 CP信号的下降沿翻
转一次，没有空翻。
《数字电子技术基础》
主从JK触发器
希望在 SR1的条件下，触发器的次态也是确定的
J
S
Q’
Q
主
从
K
R
Q’
Q
《数字电路技术》PPT课件
精选课件ppt
（1-2）
模拟信号： 正弦波信号 u
锯齿波信号
u
精选课件ppt
t t
（1-3）
研究模拟信号时，我们注重电路 输入、输出信号间的大小、相位关系。 相应的电子电路就是模拟电路，包括 交直流放大器、滤波器、信号发生器 等。
在模拟电路中，晶体管一般工作 在放大状态。
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（1-4）
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（1-11）
每四位2进 十六进制与二进制之间的转换： 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
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
(10011100101101001000)O=
(10 011 100 101 101 001 000)D =
( 2 3 4 5 5 1 0 )O
=(2345510)O
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（1-14）
（4）十进制与二进制之间的转换：
（N）D Ki 2i i0
两边除二，余第0位K0
（N 2） Di 1Ki 2i1K 20
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（1-19）
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。这里主要介绍：
8421码 5421码
2421码 余3码
数字电路基础(全部课件)
②如果一个N进制数M包含ｎ位整数和ｍ位小数，即 (an-1 an-2 … a1 a0 ·a－1 a－2 … a－m)2
则该数的权展开式为： (M)2 ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0
＋a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m ③由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。
事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽 象地表示为 0 和 1 ，称为逻辑0状态和逻辑1状态。
逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。 逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1，0 和 1 称为 逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻 辑状态。
1.3.1 基本逻辑运算
1、与逻辑（与运算）
2、二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2
－2 ＝(5.25)10
各数位的权是２的幂
二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元 件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。
（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高， 只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可。
2、数字电路的分类
（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每 片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模 （LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数 目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可 分为通用型和专用型两大类型。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
A、B都接通，灯亮。
则该数的权展开式为： (M)2 ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0
＋a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m ③由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。
事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽 象地表示为 0 和 1 ，称为逻辑0状态和逻辑1状态。
逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。 逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1，0 和 1 称为 逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻 辑状态。
1.3.1 基本逻辑运算
1、与逻辑（与运算）
2、二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2
－2 ＝(5.25)10
各数位的权是２的幂
二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元 件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。
（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高， 只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可。
2、数字电路的分类
（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每 片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模 （LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数 目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可 分为通用型和专用型两大类型。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
A、B都接通，灯亮。
《数字电路技术基础》课件
逻辑函数的化简
总结词
逻辑函数的化简是数字电路设计中重要的一 步，它能够减少电路的复杂性和成本。
详细描述
逻辑函数的化简是指将一个复杂的逻辑函数 表达式简化为更简单或更紧凑的形式。通过 化简，可以减少所需的逻辑门数量，降低电 路的功耗和延迟，提高电路的性能和可靠性 。常用的化简方法包括代数法、卡诺图法和 布尔代数法等。
CHAPTER 06
数字电路的实践应用
数字钟的设计与实现
数字钟简介
数字钟的组成
数字钟是一种利用数字电路技术实现时间 显示的电子设备，通常由石英晶体振荡器 提供稳定的时钟信号。
数字钟一般由秒、分、时计数器、译码显 示电路以及校时电路等部分组成。
数字钟的设计步骤
数字钟的实现方式
首先确定设计方案，然后选择合适的芯片 和元件，接着设计电路原理图，最后进行 调试和测试。
自顶向下设计和自底向上设计等。
CHAPTER 04
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析与设计
组合逻辑电路的分析
通过真值表、逻辑表达式、逻辑图等 工具，对给定的组合逻辑电路进行分 析，了解其逻辑功能。
组合逻辑电路的设计
根据实际需求，利用基本逻辑门电路 （如AND、OR、NOT等）设计组合 逻辑电路。
编码器与译码器
要点一
编码器
将输入的多个信号转换为二进制代码，常用于数据传输和 存储。
要点二
译码器
将输入的二进制代码转换为多个输出信号，常用于地址解 码和数据选择。
加法器与比较器
加法器
实现二进制数的加法运算，输出结果为相加后的和。
比较器
比较两个二进制数的大小，输出结果为比较结果（大于 、小于或等于）。
多路选择器与多路分配器
《数字电子技术基础》PPT1第1章 数字电路基础
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
2、数字电路的特点 （1）设计简单，便于集成。 （2）抗干扰能力强，可靠高：高低电平范围、整形电路去 除噪声和干扰、差错控制技术（奇偶校验）。 （3）功能强大：不仅数值运算，而且能够进行逻辑判断与 运算。在控制系统中是不可缺少的。 （4）信息存储方便：相对较小空间能存储几十亿位。 （5）可编程：使繁琐的电路设计工作变得简单快捷。
二、数字信号的表示法
1、高低电平与正、负逻辑体制 数字信号有两种逻辑体制：
正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
二、数字信号的表示法
2、数字波形的两种类型
数字信号的传输波形可分为脉冲型和电平型 ▪ 电平型数字信号则是以一个时间节拍内信号是高电平
缺点：自然界大多数物理量是模拟量，需要模数转换和 数模转换等，增加了系统的复杂性。
三、数字电路
3、数字集成电路 ◆按照数字电路集成度的不同，逻辑电路通常分为SSI、
MSI、LSI、VLSI及至UFra bibliotekSI、GSI等。
数字集成电路按集成度分类
1.2 数制与BCD码
一、几种常用的数制
1.十进制(Decimal)：计数规律：逢十进一、借一当十 2.二进制(Binary)：计数规律：逢十进一、借一当十 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）
第一章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4 编码
三、数字电路
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
2、数字电路的特点 （1）设计简单，便于集成。 （2）抗干扰能力强，可靠高：高低电平范围、整形电路去 除噪声和干扰、差错控制技术（奇偶校验）。 （3）功能强大：不仅数值运算，而且能够进行逻辑判断与 运算。在控制系统中是不可缺少的。 （4）信息存储方便：相对较小空间能存储几十亿位。 （5）可编程：使繁琐的电路设计工作变得简单快捷。
二、数字信号的表示法
1、高低电平与正、负逻辑体制 数字信号有两种逻辑体制：
正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
二、数字信号的表示法
2、数字波形的两种类型
数字信号的传输波形可分为脉冲型和电平型 ▪ 电平型数字信号则是以一个时间节拍内信号是高电平
缺点：自然界大多数物理量是模拟量，需要模数转换和 数模转换等，增加了系统的复杂性。
三、数字电路
3、数字集成电路 ◆按照数字电路集成度的不同，逻辑电路通常分为SSI、
MSI、LSI、VLSI及至UFra bibliotekSI、GSI等。
数字集成电路按集成度分类
1.2 数制与BCD码
一、几种常用的数制
1.十进制(Decimal)：计数规律：逢十进一、借一当十 2.二进制(Binary)：计数规律：逢十进一、借一当十 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）
第一章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4 编码
《数字电子技术基础》全套课件(完整版)
表1-3 四位格雷码
格雷码
十进制数 二进制码
0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
8
1000
9
1001
10
1010
11
1011
12
1100
13
1101
14
1110
15
1111
格雷码
1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
1.4.1 十进制编码 【例1-8】 把二进制数1001转换成格雷码。 解：
1.2 数字系统中的数制
1.2.1 十进制数表述方法
1.在每个位置只能出现（十进制数）十个数码中的一个。
特点
2.低位到相邻高位的进位规则是“逢十进一”，故称为十进制。
3.同一数码在不同的位置(数位)表示的数值是不同的。
(N )10 an110n1
n1
ai 10i im
a1101 a0100 a1101 am10m
● 格雷码到二进制码的转换 （1）二进制码的最高位（最左边）与格雷码的最高位相同。 （2）将产生的每个二进制码位加上下一相邻位置的格雷码位，作为 二进制码的下一位（舍去进位）。
1.4.1 十进制编码
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
1.4 数字系统中数的表示方法与格式
1.4.1 十进制编码
1. 8421 BCD码
在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值， 把每一位中的1所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表 的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的1分别表示8、4、2、 1（权值），即从左到右，它的各位权值分别是8、4、2、1。所以把 这种代码叫做8421码。8421 BCD码是只取四位自然二进制代码的 前10种组合。
数字电子技术基础ppt课件
R
vo K合------vo=0, 输出低电平
vi
K
只要能判
可用三极管 代替
断高低电 平即可
在数字电路中，一般用高电平代表1、低 电平代表0，即所谓的正逻辑系统。
2.2.2 二极管与门
VCC
A
D1
FY
B
D2
二极管与门
A
B
【 】 内容 回顾
AB Y 00 0 01 0 100 11 1
&
Y
2.2.2 二极管或门
一般TTL门的扇出系数为10。
三、输入端负载特性
输入端 “1”,“0”？
A
ui
RP
R1 b1
c1
T1
D1
•
R2
•
T2
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
简化电路
R1
VCC
ui
A ui
T1
be
RP
2
be 0
RP
5
RP较小时
ui
RP RP R1
(Vcc Von )
当RP<<R1时, ui ∝ RP
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
TTL非门的内部结构
•
R1
R2
A
b1 c1
T1
•
T2
D1
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
前级输出为 高电平时
•
R2
R4
VCC
T4 D2
第六章_清华1 ppt课件
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 Q1Q 0 的00、01、10为S0、S1、S2 则，
Q1*AQ 1AQ 0 Q0*AQ1Q0 Y AQ1
《数字电子技术基本教程》
四、选用JK触发器，求方程组
Q1*AQ 1AQ 0 Q0*AQ1Q0 Y AQ1
异步置0
《数字电子技术基本教程》
CLR D K L D EE P 工T 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
（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。
AQ1Q2 AQ1Q2
Q 2Q 1
Q
* 2
Q
* 1
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
《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
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》
同步置0
CLR KL D 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
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《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》
1.2.1 逻辑代数中的三种基本运算
与（AND）
或（OR）
非（NOT）
以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开； 以Y=1表示灯亮，Y=0表示等不亮； 三种电路的因果关系不同：
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
1.2.2 逻辑代数的运算定律及规则
一、运算定律
证明方法：推演 真值 表
与
• 条件同时具备，结果发生 • Y=A AND B = A&B=A·B=AB
AB Y 00 0 01 0 10 0 11 1
《数字电子技术基础》
或
• 条件之一具备，结果发生 • Y= A OR B = A+B
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
《数字电子技术基础》
非
• 条件不具备，结果发生 • YANOTA
例如：
(E . A 1 E 6 5 1 2 3 5 C 6 1 ) 2 C 7 6 1 1 7 6 1 0 A 6 1 1 2 6 1 2
《数字电子技术基础》
二、数制间的转换
各种进制转换为十进制
( 1.1 ) 2 0 1 2 3 1 2 2 2 0 2 1 2 2 ( 1 .7 ) 3 25
(01001 10 0)1 8 04-0 B 2 01C 0 D(12)D 98
BCD码除842l码外，常用的还有2421码、余3码、 余3循环码、BCD格雷码等等
《数字电子技术基础》
1.2 基本逻辑函数及运算定律
基本概念 逻辑：事物的因果关系 逻辑运算的数学基础：逻辑代数 在二值逻辑中的变量取值： 0/1 逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用字
十进制转换为二进制
2 129
余1
k0
2 64
余0
k1
2 32
余0
k2
2 16
余0
k3
28
余0
k4
24
余0
k5
22
余0
k6
所以
21
余1
k7
0
(129)10 (100000)021
《数字电子技术基础》
二进制转换与十六进制间的转换
(0010, 1110, 1000. 0110) 2 = ( 2 E 8. 6)H
二进制数的补码：
《数字电子技术基础》
• 最高位为符号位（0为正，1为负） • 正数的补码和它的原码相同 • 负数的补码 = 数值位逐位求反 + 1
如 +5 = （0 0101） -5 = （1 1011）
• 通过补码，将减一个数用加上该数的补码来实现
《数字电子技术基础》
• 7–4=3 • 7 + 8 = 3 （舍弃进位）
• 4 + 8 = 12 产生进位的模 • 8是-4对模数12的补码
特别要注意的是，运算过程中 所有的数都用补码表示。
• 1110 – 0110 = 1000 （14 - 6 = 8）
• 1110 + 1010 = 11000 =1000（舍弃进位）
（14 + 10 = 8）
《数字电子技术基础》
16
十六进制转换为二进制正好和上述过程相反
三、二进制数算术运算
《数字电子技术基础》
• 算术运算 二进制数的0/1可以表示数量，进行 加，减，乘，除…等运算
• 二进制数的正、负号也是用0/1表示的。 在定点运算中，最高位为符号位（0为正，1为负） 如 +89 = （0 1011001）
-89 = （1 1011001）
（a）
（b）
（c）
图1.1.1几种常见的脉冲波形
（d）
脉冲信号的参数
《数字电子技术基础》
Um tW
T
（a）
0.9Um
0.5Um
Um
0.1Um tr
tW tf T
（b）
图1.1.2 矩形脉冲参数
《数字电子技术基础》
矩形脉冲数字表示法
通常规定：0表示矩形脉冲的低电平；1表 示矩形脉冲的高电平，如图1.1.3波形所示。
1
11
UH
00
0
UL
0
0 t
图1.1.3 矩形脉冲数字表示方法
1.1.2 数制和码制
《数字电子技术基础》
一、数制 ①每一位的构成 ②从低位向高位的进位规则
我们常用到的： 十进制，二进制，八进制，十六进制
《数字电子技术基础》
十进制，二进制，八进制，十六进制
逢二进一 逢八进一
逢十进一
逢十六进一
《数字电子技术基础》
A
பைடு நூலகம்
Y
0
1
1
0
《数字电子技术基础》
几种常用的复合逻辑运算
• 与非
或非
《数字电子技术基础》
与或非
几种常用的复合逻辑运算
• 异或 • Y= A B
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 0
《数字电子技术基础》
几种常用的复合逻辑运算
• 同或 • Y= A ⊙B
AB Y 00 1 01 0 10 0 11 1
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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》
1.2.1 逻辑代数中的三种基本运算
与（AND）
或（OR）
非（NOT）
以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开； 以Y=1表示灯亮，Y=0表示等不亮； 三种电路的因果关系不同：
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
1.2.2 逻辑代数的运算定律及规则
一、运算定律
证明方法：推演 真值 表
与
• 条件同时具备，结果发生 • Y=A AND B = A&B=A·B=AB
AB Y 00 0 01 0 10 0 11 1
《数字电子技术基础》
或
• 条件之一具备，结果发生 • Y= A OR B = A+B
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
《数字电子技术基础》
非
• 条件不具备，结果发生 • YANOTA
例如：
(E . A 1 E 6 5 1 2 3 5 C 6 1 ) 2 C 7 6 1 1 7 6 1 0 A 6 1 1 2 6 1 2
《数字电子技术基础》
二、数制间的转换
各种进制转换为十进制
( 1.1 ) 2 0 1 2 3 1 2 2 2 0 2 1 2 2 ( 1 .7 ) 3 25
(01001 10 0)1 8 04-0 B 2 01C 0 D(12)D 98
BCD码除842l码外，常用的还有2421码、余3码、 余3循环码、BCD格雷码等等
《数字电子技术基础》
1.2 基本逻辑函数及运算定律
基本概念 逻辑：事物的因果关系 逻辑运算的数学基础：逻辑代数 在二值逻辑中的变量取值： 0/1 逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用字
十进制转换为二进制
2 129
余1
k0
2 64
余0
k1
2 32
余0
k2
2 16
余0
k3
28
余0
k4
24
余0
k5
22
余0
k6
所以
21
余1
k7
0
(129)10 (100000)021
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二进制转换与十六进制间的转换
(0010, 1110, 1000. 0110) 2 = ( 2 E 8. 6)H
二进制数的补码：
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• 最高位为符号位（0为正，1为负） • 正数的补码和它的原码相同 • 负数的补码 = 数值位逐位求反 + 1
如 +5 = （0 0101） -5 = （1 1011）
• 通过补码，将减一个数用加上该数的补码来实现
《数字电子技术基础》
• 7–4=3 • 7 + 8 = 3 （舍弃进位）
• 4 + 8 = 12 产生进位的模 • 8是-4对模数12的补码
特别要注意的是，运算过程中 所有的数都用补码表示。
• 1110 – 0110 = 1000 （14 - 6 = 8）
• 1110 + 1010 = 11000 =1000（舍弃进位）
（14 + 10 = 8）
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16
十六进制转换为二进制正好和上述过程相反
三、二进制数算术运算
《数字电子技术基础》
• 算术运算 二进制数的0/1可以表示数量，进行 加，减，乘，除…等运算
• 二进制数的正、负号也是用0/1表示的。 在定点运算中，最高位为符号位（0为正，1为负） 如 +89 = （0 1011001）
-89 = （1 1011001）
（a）
（b）
（c）
图1.1.1几种常见的脉冲波形
（d）
脉冲信号的参数
《数字电子技术基础》
Um tW
T
（a）
0.9Um
0.5Um
Um
0.1Um tr
tW tf T
（b）
图1.1.2 矩形脉冲参数
《数字电子技术基础》
矩形脉冲数字表示法
通常规定：0表示矩形脉冲的低电平；1表 示矩形脉冲的高电平，如图1.1.3波形所示。
1
11
UH
00
0
UL
0
0 t
图1.1.3 矩形脉冲数字表示方法
1.1.2 数制和码制
《数字电子技术基础》
一、数制 ①每一位的构成 ②从低位向高位的进位规则
我们常用到的： 十进制，二进制，八进制，十六进制
《数字电子技术基础》
十进制，二进制，八进制，十六进制
逢二进一 逢八进一
逢十进一
逢十六进一
《数字电子技术基础》
A
பைடு நூலகம்
Y
0
1
1
0
《数字电子技术基础》
几种常用的复合逻辑运算
• 与非
或非
《数字电子技术基础》
与或非
几种常用的复合逻辑运算
• 异或 • Y= A B
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 0
《数字电子技术基础》
几种常用的复合逻辑运算
• 同或 • Y= A ⊙B
AB Y 00 1 01 0 10 0 11 1