数字电子技术基础(第五版)阎石课件
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关于数电第五版阎石课件
转换步骤：
（1）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。
（2）变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有 触发器的特性方程一致。
（3）比较已有和待求触发器的特性方程，根据两个 方程相等的原则求出转换逻辑。
（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。
JK 触发器→RS触发器
变换RS触发器的特性方程，使之形式与 JK触发器的特性 方程一致：
1 1
J=1 K=1 时， Q=0,G 7 输出0，主触发器置1，CLK↓,Q *=1； Q=1,G 8 输出0，主触发器置0，CLK↓,Q *=0。
Q *=Q′
JK 触发器的特性表
JKQ
Q*
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
功能
Q* ? Q
保持
Q* ? 0 置 0
例5.4.3
第二三个CLK=＝1 1期期间间，， Q=10,，J=J0=,KK==11,, 主触发 发器器被被置置1，0虽；然虽然CLK C下L降K沿下到降达沿时到又达回时到 又J=0回, 从到触K=发0器, 但保从持触输 发出器Q *输=1出。Q *=0.
1 0 11 0
四、边沿触发的触发器
1.用两个电平触发 D触发器组成的边沿触发器
CP
CP D Q2
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
一、触发器按逻辑功能的分类
按 逻
SR触发器
辑
功
JK 触发器
课件数字电技术基础第五版教学课件清华大学阎石王红.ppt
D Q Q*
0 0
1 1
0 1
0 1
0 0
1 1
2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
0
1
1 1
1 0
0
1*
1
1 1
1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
0 0
1 1
0 1
0 1
0 0
1 1
2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
0
1
1 1
1 0
0
1*
1
1 1
1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
阎石第五版数字电路技术课件
数字电路基础
触发器概述
触发器的分类
触发器的工作原理
触发器的应用
01
02
03
04
触发器是一种具有记忆功能的电路，能够存储二进制信息。
根据工作原理的不同，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。
触发器通过接收输入信号，根据不同的工作模式，将存储的信息保持或翻转。
触发器广泛应用于数字系统的设计和实现，如寄存器、计数器等。
详细描述
总结词
数字电路技术的发展历程
详细描述
数字电路技术自20世纪40年代诞生以来，经历了从小规模到大规模，再到超大规模集成电路的发展历程。随着半导体工艺的不断进步，数字电路技术的集成度越来越高，性能越来越强大，应用领域也越来越广泛。
总结词
数字电路技术的应用领域
详细描述
数字电路技术广泛应用于计算机、通信、控制、测量仪器、航空航天、军事等领域。在计算机领域，数字电路技术用于构建中央处理器、存储器、输入输出接口等关键部件。在通信领域，数字电路技术用于信号传输、调制解调、信道编码等。在控制领域，数字电路技术用于实现各种控制算法和控制系统。在测量仪器领域，数字电路技术用于提高测量精度和自动化程度。在航空航天和军事领域，数字电路技术用于实现高速数据处理和精确控制系统。
数字电路的分析与设计
根据逻辑函数表达式或真值表，设计实现特定逻辑功能的组合逻辑电路。
组合逻辑电路设计
根据给定的逻辑函数和触发器类型，设计实现特定功能的时序逻辑电路。
时序逻辑电路设计
利用可编程逻辑器件的资源和编程语言，设计实现各种数字电路和系统。
可编程逻辑器件设计
使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）进行数字电路和系统的设计和仿真。
数字电子技术基础课件阎石主编第五版第四章
当S1=1, S2=0, S3 =0（即S=1）时，可得输出
Y0 ( A2 A1A0 ) m0 Y1 ( A2 A1A0 ) m1 Y2 ( A2 A1A0 ) m2
Y4 ( A2 A1A0 ) m4 Y5 ( A2 A1A0 ) m5 Y6 ( A2 A1A0 ) m6
Y3 ( A2 A1A0 ) m3
c
d
BCD－七段显示译码器
A3-A0: 输入数
据
Ya
A3
Yb
A2 A1
译 码
Yc
Yd Ye
器
Yf
A0
Yg
a f gb e dc
要设计的七段显示译码器
十进制数 A3A2A1A0 Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 显示字形 0 0000 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0001 0 1 1 0 0 0 0 1 2 0010 1 1 0 1 1 0 1 2 3 0011 1 1 1 1 0 0 1 3 4 0100 0 1 1 0 0 1 1 4 5 0101 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0110 0 0 1 1 1 1 1 6 7 0111 1 1 1 0 0 0 0 7 8 1000 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1001 1 1 1 0 0 1 1 9
例4.3.1：试用两片74LS148组成16线－4线优先编码器。
优先权 最高
A15 ～ A8 均无信号时，才允许对A7 ～ A0 输入信号编码。
1 1 1 10 1 0 1 1
0 10 0
11 1
1
0
1
1
(1)片处于编码状态,(2)片被封锁。
11 11 11 11 1 10 10 10 1 0
关于数电第五版阎石课件
Q* ? 1 置 1
Q* ? Q? 翻转
具有多 输入端的主 从JK 触发器， 输入端J 1和 J 2、K1和K2 是与的关系。
集成主从JK 触发器
低电平有效
K ? K1K2K3
低电平有效 CP下降沿触发
J ? J1J2J3
例5.4.2
Q* ? JQ?? K?Q
脉冲触发方式的动作特点:
（1）触发器翻转分 两步动作 ：第一步，在 CLK ＝1期间主触发器接收输入端信号，被置成 相应的状态，从触发器不变；第二步， CLK 下降 沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转，输 出端Q和Q′ 的状态改变发生在 CLK 下降沿。
例5.4.3
第二三个CLK=＝1 1期期间间，， Q=10,，J=J0=,KK==11,, 主触发 发器器被被置置1，0虽；然虽然CLK C下L降K沿下到降达沿时到又达回时到 又J=0回, 从到触K=发0器, 但保从持触输 发出器Q *输=1出。Q *=0.
1 0 11 0
异步复位端（低 电平有效）
带异步置位、复位端的电平触发 SR 触发器
电平触发方式的动作特点:
在 CLK ＝1期间，输入信号的变化都直接改变输 出端Q和Q′ 的状态;CLK=0 期间输出状态保持不变。
例：5.3.1
不变
不变
不变
2.D锁存器
S D?
RD?
特性方程： Q*=D
例：5.3.2
特性方程： Q*=D
特性 ?Q* ? S ? R?Q
方程
? ?
SR
?
0
CLK 下降沿到来时有效
例5.4.1
?Q* ? S ? R?Q ??SR ? 0
2.主从JK 触发器
S ? JQ? R ? KQ
数字电子技术基础(第五版)阎石课件
第二十四页，共28页。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示 十进制数码，因各位的权值依次为8、4、2、1，
故称8421 BCD码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；
余3码由8421码加0011得到；
格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的 两个码字，仅有一位代码不同，其它位相同。
第二十五页，共28页。
=(5E.B2 )16
第十六页，共28页。
四、十六－二转换
方法：将每位十六进制数用4位二进制数表示。
( 8 F A . C 6)16
=(1000 1111 1010.1100 0110)2
第十七页，共28页。
五、八进制数与二进制数的转换
二进制数与八进制数的相互转换，按照每3 位二进制数对应于一位八进制数进行转换。
第二十六页，共28页。
2421 码 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111 2421
5211 码 0000 0001 0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111 5211
例：
（1）2＝（
）10 2195
常用 BCD 码
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 权
8421 码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 8421
余 3 码 格雷码 0011 0000 0100 0001 0101 0011 0110 0010 0111 0110 1000 0111 1001 0101 1010 0100 1011 1100 1100 1101
▪基 数： 进位制的基数，就是在该进位制
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示 十进制数码，因各位的权值依次为8、4、2、1，
故称8421 BCD码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；
余3码由8421码加0011得到；
格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的 两个码字，仅有一位代码不同，其它位相同。
第二十五页，共28页。
=(5E.B2 )16
第十六页，共28页。
四、十六－二转换
方法：将每位十六进制数用4位二进制数表示。
( 8 F A . C 6)16
=(1000 1111 1010.1100 0110)2
第十七页，共28页。
五、八进制数与二进制数的转换
二进制数与八进制数的相互转换，按照每3 位二进制数对应于一位八进制数进行转换。
第二十六页，共28页。
2421 码 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111 2421
5211 码 0000 0001 0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111 5211
例：
（1）2＝（
）10 2195
常用 BCD 码
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 权
8421 码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 8421
余 3 码 格雷码 0011 0000 0100 0001 0101 0011 0110 0010 0111 0110 1000 0111 1001 0101 1010 0100 1011 1100 1100 1101
▪基 数： 进位制的基数，就是在该进位制
数字电子技术基础阎石主编PPT课件
Y0 ((DB)(DC)) DB DC
第7页/共114页
由真值表知：该电路可用来判别输入的4位二进制数数值的范围。
第8页/共114页
A B (A B) CI ( A B)CI
AB
S A B CI CO (A B)CI AB
第9页/共114页
S A B CI CO (A B)CI AB
0 1 1 1 1 1 0 × ×低电平1表示“0 电路1 工 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 ×作，且1有编码1 输入0 ” 1 0
0 11111110
1 1 1 10
输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效
第24页/共114页
例4.3.1：试用两片74LS148组成16线－4线优先编码器。
f
gb
e
c
d
第43页/共114页
ab cd
a
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
第44页/共114页
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
a
510
Ya
510 b
Yb
g
510
Yg
a
发
f
g
b
光
二
极 管
e
c
d
Ya-Yg: 控制信号 高电平时,对应的LED亮 低电平时,对应的LED灭
1
1
第19页/共114页
4.3 若干常用的组合逻辑电路
§4.3.1 编码器
编码：用二进制代码来表示某一信息（文 字、数字、符号）的过程。
第7页/共114页
由真值表知：该电路可用来判别输入的4位二进制数数值的范围。
第8页/共114页
A B (A B) CI ( A B)CI
AB
S A B CI CO (A B)CI AB
第9页/共114页
S A B CI CO (A B)CI AB
0 1 1 1 1 1 0 × ×低电平1表示“0 电路1 工 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 ×作，且1有编码1 输入0 ” 1 0
0 11111110
1 1 1 10
输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效
第24页/共114页
例4.3.1：试用两片74LS148组成16线－4线优先编码器。
f
gb
e
c
d
第43页/共114页
ab cd
a
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
第44页/共114页
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
a
510
Ya
510 b
Yb
g
510
Yg
a
发
f
g
b
光
二
极 管
e
c
d
Ya-Yg: 控制信号 高电平时,对应的LED亮 低电平时,对应的LED灭
1
1
第19页/共114页
4.3 若干常用的组合逻辑电路
§4.3.1 编码器
编码：用二进制代码来表示某一信息（文 字、数字、符号）的过程。
数字电子技术基础课件阎石主编第五版第五章
转换步骤：
（1）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。 （2）变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有 触发器的特性方程一致。 （3）比较已有和待求触发器的特性方程，根据两个 方程相等的原则求出转换逻辑。 （4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。
JK触发器→RS触发器
变换RS触发器的特性方程，使之形式与JK触发器的特性 方程一致：
1 1
J=1 K=1时，
Q=0,G7 输出0，主触发器置1，CLK↓,Q*=1；
Q=1,G8 输出0，主触发器置0，CLK↓,Q*=0。
Q*=Q′
JK触发器的特性表
J 0 0 0 0 1 1 1 1 K 0 0 1 1 0 0 1 1 Q 0 1 0 1 0 1 0 1 Q* 0 1 0 0 1 1 1 0
特性 方程
Q * S R Q SR 0
CLK下降沿到来时有效
例5.4.1
Q * S R Q SR 0
2.主从JK触发器
Q S R Q
*
S JQ
R KQ
J Q ( KQ ) Q J Q K Q CLK 下降沿时有效
例5.5.1 已知D和CP的波 形，试画出Q的 波形。设触发器 初始状态为0。
课堂练习
题目:时钟CP及输入信号D 的波形如图所示,试画 出各触发器输出端Q的波形,设各输出端Q的
初始状态为0.
D CP
D
Q
Q1
D
D
Q
Q2
CP
D CP
D
Q
Q1
CP D
Q1
D CP
D
Q
Q2
CP D Q2
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
《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
数字电子技术基础第五版阎石课件
2006年
24
8.4 通用阵列逻辑GAL
要使用GAL器件，就要先进行设计。GAL器件的开发 工具包括硬件开发工具和软件开发工具。硬件开发工 具有编程器，软件开发工具有ABEL-HDL程序设计语言 和相应的编译程序。编程器的主要用途是将开发软件 生成的熔丝图文件按JEDEC格式的标准代码写入选定 的GAL器件。
8.1 概 述
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法 （a）与门
（b）输出恒等于0的与门 （c）或门 （d）互补输出的缓冲器 （e）三态输出的缓冲器
2006年
返回
1
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法
（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门 （d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器
辑模式（c）单乘积项模式 图8.8.7 输入/输出单元（ IOC ）的电路结构 图8.8.8 IOC的各种组态 图8.8.9 ispLSI器件的编程接口 图8.8.10 ispGDS22的结构框图 图8.8.11 ispGDS22的输入/输出单元（ IOC ）
支持不同厂家生产的，各种型号的PAL，GAL， EPLD，FPGA产品开发。
PLD开发系统包括软件和硬件俩部分。 开发系统软件是指PLD专用的编程语言和相 应的汇编程序或编译程序。开发系统软件大体
上可以分为汇编型，编译型和原理图收集型三
种。
2006年
58
8.8 在系统可编程逻辑器件（ISP－PLD）
图8.8.1 ispGAL16z8的电路结构框图 图8.8.2 ispGAL16z8编程操作流程图 图8.8.3 ispLSI1032的电路结构框图 图8.8.4 ispLSI1032的逻辑功能划分框图 图8.8.5 通用逻辑模块（GLB）的电路结构 图8.8.6 GLB的其它几种组态模式（a）高速旁路模式（b）异或逻
数字电子技术基础阎石主编第五版第五章 ppt课件
53
第五章
D
D Q Q1
CP
CP D
Q1
数字电子技术基础阎石主编第五版
54
第五章
D
D Q Q2
CP
CP D Q2
数字电子技术基础阎石主编第五版
55
第五章
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
一、触发器按逻辑功能的分类
按 逻
SR触发器
辑
功
JK触发器
能
可
D触发器
分
为
T和T'触发器
数字电子技术基础阎石主编第五版
21
第五章
例5.2.1
11
11
00 11
00 11
0
00
0
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数字电子技术基础阎石主编第五版
22
第五章
二、电平触发的触发器 （同步触发器）
1.电平触发SR触发器
数字电子技术基础阎石主编第五版
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第五章
同步SR触发器的特性表
特性方程：
Q* S RQ SR 0
特性 方程
Q* S RQ
SR 0
数字电子技术基础阎C石L主K编下第五降版 沿到来时有效
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第五章
例5.4.1
Q* S RQ SR 0
数字电子技术基础阎石主编第五版
32
第五章
2.主从JK触发器
Q* S RQ
SJQ RKQ JQ (KQ)Q
JQ K Q 主从JK触发器没有数字约电子束技术。基础阎石主编第C五L版K下降沿时有效 33
步置位、复位端的数作字电用子技。术基础阎石主编第五版
数字电子技术第五版课件
10 i－表示第i位的权值，10为基数，即采用数码的个数
n、m－为正整数， n为整数部分的位数， m为小数部分的位数
团结 信赖 创造 挑战
例如： (249.56)10＝2×102＋ 4×101＋ 9×100
+ 5×10–1＋ 2×10－2
其中n＝3，m＝2
若用N表示任意进制（称为N进制）的基数，则展成十进制数的通式为
团结 信赖 创造 挑战
二、二进制：
进位规则是“逢二进一”，任意一个n位整数、m位小数的二进制可表示
为
(D )2 kn 1 kn 2 k0 k 1 k m
n 1
kn 1 2 n 1 ko 2 0 k 1 2 1 k m 2 m ki 2 i i m
数码的编写形式是多样的，其遵循的原则称为码制。码制的编写不受限 制，但有一些通用的码制，如十进制、二进制、八进制和十六进制等等。下 面就介绍这几种常用的码制。
团结 信赖 创造 挑战
1.2 几种常用的数制
数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成方法以及按从低位到 高位的进位规则进行计数称为进位计数制，简称数制
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！！！☺
团结 信赖 创造 挑战
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 )N k n 1 k n 2 k 0 k 1 k m
n 1
k n 1 N n 1 k o N 0 k 1 N 1 k m N m k i N i i m
n、m－为正整数， n为整数部分的位数， m为小数部分的位数
团结 信赖 创造 挑战
例如： (249.56)10＝2×102＋ 4×101＋ 9×100
+ 5×10–1＋ 2×10－2
其中n＝3，m＝2
若用N表示任意进制（称为N进制）的基数，则展成十进制数的通式为
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二、二进制：
进位规则是“逢二进一”，任意一个n位整数、m位小数的二进制可表示
为
(D )2 kn 1 kn 2 k0 k 1 k m
n 1
kn 1 2 n 1 ko 2 0 k 1 2 1 k m 2 m ki 2 i i m
数码的编写形式是多样的，其遵循的原则称为码制。码制的编写不受限 制，但有一些通用的码制，如十进制、二进制、八进制和十六进制等等。下 面就介绍这几种常用的码制。
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1.2 几种常用的数制
数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成方法以及按从低位到 高位的进位规则进行计数称为进位计数制，简称数制
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
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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 )N k n 1 k n 2 k 0 k 1 k m
n 1
k n 1 N n 1 k o N 0 k 1 N 1 k m N m k i N i i m
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图8.3.3
具有互补输出的专用输出结构
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
14
二,可编程输入/输出结构 它的输出端是一个有可编程控制端的三态缓冲器 控制端由与逻辑阵列的一个乘积项给出.同时,输出 端又经过一个互补输出的缓冲器反馈到与逻辑阵 列上.
图8.3.4 PAL的可编程输入/输出结构
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
ห้องสมุดไป่ตู้
25
8.4 通用阵列逻辑GAL
要使用GAL器件，就要先进行设计。GAL器件的开发 工具包括硬件开发工具和软件开发工具。硬件开发工 具有编程器，软件开发工具有ABEL-HDL程序设计语言 和相应的编译程序。编程器的主要用途是将开发软件 生成的熔丝图文件按JEDEC格式的标准代码写入选定 的GAL器件。 典型的GAL设计流程图如图所示。
图8.6.1是FPGA基本结构形式的示意图。它由 三种 可编的单元是输入/输出模块IOB（I/O B1ock）， 可编程逻辑模块CLB（Configurable Logic Block） 和互连资源IR（Interconnect Resource）。它们 的工作状态全都由编程数据存储器中的数据设定 。
31
图8.4.6
OLMC5种工作模式下的简化电路（图中NC表示不连接）
（a）专用输入模式 （b）专用组合输出模式 （c）反馈组合输出模式 （d）时序电路中的组合输出模式 （e）寄存器输出模式
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 32
8.4.3 GAL的输入特性和输出特性
图8.4.7
2006年
GAL的输入缓冲器电路
33
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
GAL的输出缓冲器电路结构中.它除了具有 一般三态输出缓冲器的特点以外,还有两个 突出特点
第一个是输出级该用了单一类型的N沟道增强型 MOS 管,而不是采用P沟道与N沟道管互补的CMOS 机构. 第二个特点是它的输出具有“软开关特性”.
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 34
图8.4.8
2006年
GAL的输出缓冲器电路
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35
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
图8.4.9 GAL的静态输出特性 （a）输出为高电平时（b）输出为低电平时
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 36
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
2006年
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８.５.２ EPLD的与-或逻辑阵列
2006年
图8.5.1
新疆大学信息科学与工程学院 AT22V10 的电路结构框图 <数字电路课题组>
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图8.5.3
与－或逻辑阵列的乘积项共享结 构
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 39
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
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2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
21
图8.3.9
产生16种算术、逻辑运算的编程情况
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
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【例8.3.2 】 用PAL设计一个4为循环码计数器,并 要求所设计的计数器具有置零和对输出进行三态 控制的功能.
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
49
图8.6.7
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 1
8.1
概
述
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法 （a）与门 （b）输出恒等于0的与门 （c）或门 （d）互补输出的缓冲器 （e）三态输出的缓冲器
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 2
图8.1.1
8.3.1 PAL的基本电路结构
PAL器件当中最简单一种电路结构形式,它仅包含一个可编程的与 逻辑阵列和一个固定的或逻辑阵列,没有附加其他的输出电路.
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
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由图可见,在没有编程之前,与逻辑阵列的所有交叉点上均有熔 丝接通.编程将有的熔丝保留,将无用的熔丝熔断,既得到所有的电 路.它所产生的逻辑函数为
8.5.3 EPLD 的输出逻辑宏单元(OLMC)
EPLD的输出电路结构和GAL相似,也采用了可编 程的输出逻辑宏单元OLMC.通过编程的方法能将 OLMC设置成各种不同的工作状态.而且,由于增 加了对OLMC中触发器的预置和置零功能,因而具 有更大的使用灵活性.
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 40
图8.3.7
2006年
PAL的异或输出结构
18
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
五,运算选通反馈结构
在异或输出结构的基础上我们又增加了 一组反馈电路.
图8.3.8
2006年
PAL的运算选通反馈结构
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 19
8.3.3 PAL 的应用举例
2006年
PLD电路中门电路的惯用画法
（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门 （d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器
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*8.2
现场可编程逻辑阵列（FPLA）
图8.2.1 FPLA的基本电路结构 图8.2.2 FPLA的异或输出结构 图8.2.3 时序逻辑型 FPLA的电路结构
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 29
8.4.2 输出逻辑宏单元(OLMC)
图8.4.4
2006年
OLMC的结构框图
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新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
图8.4.5
GAL16V8结构控制字的组成
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2006年
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 4
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 5
图8.2.1
FPLA的基本电路结构
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
6
图8.2.2
FPLA的异或输出结构
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 7
2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 45
图8.6.3
XC2064的IOB电路
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
46
图8.6.4
二，CLB 在XC2064 中有64个 CLB，排列成8 8矩阵。 每个CLB的电路中包含 组合路基电路，存储电 路和由一些数据选择器 组成的内部控制电路， 如图所示。
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
26
图8.4.1
GAL16V8的电路结构图
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
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图8.4.2
由3个编程单元构成的与门
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 28
图8.4.3
GAL16V8编程单元的地址分配
它在输出三态缓冲器和与-或 逻辑阵列的输出之间串进 了由D触发器组成的寄存器.同时,触发器的状态又经过互 补输出的缓冲器反馈到与逻辑阵列的输入端.
2006年
图8.3.6 新疆大学信息科学与工程学院 PAL的寄存器输出结构
<数字电路课题组>
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四,异或输出结构 异或的电路结构与寄存器输出结构类似只在与 -或逻辑阵列的输出端又增设了异或门
图8.2.3
时序逻辑型 FPLA的电路结构
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2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 8
8.3可编程阵列逻辑PAL
PAL的与阵列是可编程的而或阵列不可编程，类似 于一个已经写入信息的ROM，但它的与阵列是可编 程的。
不可编程
2006年 新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组> 9
2006年
XC2064的CLB电路
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
47
图8.6.5
XC2064中CLB的3种组态
（a）四变量任意函数 （b）两个三变量任意函数 （c）五变量逻辑函数
2006年
新疆大学信息科学与工程学院 <数字电路课题组>
48
图8.6.6
二变量通用逻辑模块的原理图
2006年
8.5 可擦除的可编程逻辑器件(EPLD)
8.5.1 EPLD的基本结构和特点
EPLD是继PAL、GAL之后推出的一种可编程逻辑器件. 与PAL和GAL相比,EPLD有以下几个特点： 1)采用了CMOS工艺,所以EPLD具有CMOS器件低功耗、高 噪声容限的优点. 2)采用了UVEPROM工艺,以叠栅注入MOS管作为编程单元, 所以不仅可靠性高、可以改写,而且集成度高、造价也便宜. 3)特点是输出部分采用了类似于GAL器件的可编程的输出逻 辑宏单元． 此外，为了提高与－或 逻辑阵列中乘积项的利用率，有 些EPLD的或逻辑阵列部分也引入了可编辑逻辑结构．