基于Proteus的数字电路分析与设计第三章 门电路
《基于Proteus的数字电路分析与设计》课件第6章锁存器和触发器
0
1
S=× R=0
S=0 R=1
6.2.4 触发器功能汇总
2. D触发器功能描述
特性表
D Qn Qn+1
特性方程 Qn1 D
00 0 01 0 10 1 11 1
状态图
D=1
D=0
0
1
D=1
D=0
6.2.4 触发器功能汇总
3. JK触发器功能描述
特性方程
特性表
J K Qn 000 001
的约束条件。
6.2.2 脉冲触发的触发器
2.主从JK触发器电路结构及逻辑符号
6.2.2 脉冲触发的触发器
2.主从JK触发器电路结构及逻辑符号
JK触发器状态表
J K Qn Qn+1
00 0 1
01 0 1
0 10 1
Qn1 JQn ' K Qn
11 0 1
6.2.3 边沿触发的触发器
边沿触发器有维持阻塞结构、传输延迟结构等。
Qn1 JQn KQn
Qn+1
状态图
0 保持不变
1
J 1，K
010 011 100 101 110 111
0 置0 J 0，
0
K
0
1 置1
1
J ，
K 0
1
1 取反
状态
0 J
，K
1
状态
1
0
例：在同步工作条件下，JK触发器的现态Qn=0，要求Qn+1=0， 则应使 。
（1）J=1,K=0 （2）J=0，K=×（3）J=×，K= 0 （4）J=K=1
空翻带来两个问题：一是锁存器的抗干扰能力下降； 二是限制了锁存器的使用范围。
门电路及组合逻辑电路.pptx
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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：(1011.01)2＝ 1×23 +0×22 ＋1×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
B
E
Y
A断开、B接通，灯不亮。
A
B
E
Y
A接通、B断开，灯不亮。
A、B都接通，灯亮。
两个开关必须同时接通， 灯才亮。逻辑表达式为：
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Ｙ＝ＡＢ
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。 可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 断开 断开 断开 闭合 闭合 断开 闭合 闭合
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三、二进制数与八进制数的相互转换
（1）二进制数转换为八进制数： 将二进制数由小数点开始， 整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，不够3位补 零，则每组二进制数便是一位八进制数。(三位聚一位)
0 0 1 1 0 1 0 1 0 . 0 1 0 ＝ (152.2)8
（2）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进
Ｙ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋… 开关A，B并联控制灯泡Y
A
B
E
Y
电路图
第L22=页A/共B78页
A
A
B
E
Y
A、B都断开，灯不亮。
A
B
E
Y
A断开、B接通，灯亮。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
基于Proteus的数字电路分析与设计第1章 数字概念简介
这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系，称为二值逻辑。
当二进制数码“0”和“1”表示二值逻辑，并按某种因果 关系进行运算时，称为逻辑运算。
最基本的三种逻辑运算为“与”、“或”、“非”。
• 1. “与”运算 与运算也叫逻辑乘或逻辑与，即当所有的条件都满
• 除法是通过一系列相减、比较和移位来完成的。因此也可 以用加法器和其它电路来实现。
• 2个输入分别是被除数和除数，2个输出分别是商和余数。
• 5.码制转换功能(The Code Conversion Function)
• 一种码制是指一串二进制位按照特定的格式来安排并用来 表示指定的信息。一个码制转换器能够把一种形式的代码 信息转换成另外一种形式。
• 1. 加法 (Addition)
• 加功能是通过一个被称作加法器的逻辑电路来完成的。
• 一个二进制加法器能够加两个二进制数（在输入端A、B， 还有一个进位输入Cin）并产生一个和（Σ）的二进制数代 码和单个进位（Cout） 。
（a）基本加法器
（b）例子：A+B（3+9=12） 图 1-8 加法运算
• 数字系统中主要使用二进制数，即0和1。
• 二进制数只计两个数便进位，如从最低位LSB （Less Bit）开始计数，0、1，然后向高一位进1。
• 常用的二进制数字有8位、16位、32位等， 也分别被称为字节（Byte）、 字（Word）、 双字（Double word）等。
1.2.2 逻辑电平（Logic levels）
2) 采用逻辑电平来表示，即H和L； 3) 采用数字波形来表示。
V(t)
t
1.2 二进制数、逻辑电平和数字波形 (Binary digits, logic levels and digital waves)
门电路及组合逻辑电路的分析和设计讲课文档
MOS管的四种基本类型
D
G S
N 沟道增强型
D
G S
N 沟道耗尽型
第三十一页，共55页。
D
G S
P 沟道增强型
D
G S
P 沟道耗尽型
在数字电路中，多采用增强型。
第三十二页，共55页。
第三十三页，共55页。
第三十四页，共55页。
2、CMOS反相器工作原理
当NMOS管和PMOS管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为CMOS管。
A1
Y
IC C
UB
E
三极管 开关状态
饱和 导通
RB
A
3V
0
+UCC
RC Y
0.3V
第十一页，共55页。
非逻辑真值表
A
Y
0
1
1
0
3、集成逻辑门
(Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit , TTL)
TTL — 晶体管-晶体管逻辑集成电路
要求：理解TTL 与非门的组成和工作原理。
U BR
0
i D ( mA )
0.7 1
uD (V)
Ui>0U管.7i>导V0.通时5V。，时二，极二管极导通
第四页，共55页。
D
+
+
ui
RL uo
－
－
开关电路
D
+
ui=0V －
+ RL uo
－
ui=0V 时的等效电路
ui＝0V时，二极管截止，如同开关断开， uo＝0V。
第五页，共55页。
门电路及组合逻辑电路电子教案
门电路及组合逻辑电路电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述数字电路的定义数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字电路的基本概念逻辑值和逻辑运算逻辑门和逻辑函数逻辑函数的表示方法1.3 数字电路的分类组合逻辑电路时序逻辑电路混合逻辑电路第二章：门电路2.1 基本门电路与门（AND gate）或门（OR gate）非门（NOT gate）2.2 复合门电路与非门（AND-NOR gate）或非门（OR-NAND gate）与或门（AND-OR gate）或与门（OR-AND gate）2.3 门电路的应用逻辑门电路的设计方法门电路在数字系统中的应用实例第三章：组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的应用领域3.2 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的设计方法3.3 常见的组合逻辑电路加法器（Adder）减法器（Subtractor）多路选择器（Multiplexer）编码器（Enr）译码器（Der）第四章：逻辑函数和逻辑门的关系4.1 逻辑函数的定义和表示方法逻辑函数的定义逻辑函数的表示方法4.2 逻辑函数的性质和运算规则逻辑函数的性质逻辑函数的运算规则4.3 逻辑函数的化简方法逻辑函数化简的意义常用的逻辑函数化简方法第五章：组合逻辑电路的设计实例5.1 组合逻辑电路设计实例一：4位加法器设计要求电路原理图逻辑表达式5.2 组合逻辑电路设计实例二：2位乘法器设计要求电路原理图逻辑表达式5.3 组合逻辑电路设计实例三：数字信号处理器设计要求电路原理图逻辑表达式第六章：时序逻辑电路6.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用领域6.2 触发器（Flip-Flop）基本触发器类型触发器的真值表和时序图触发器的功能描述6.3 计数器（Counter）计数器的定义和分类同步计数器和异步计数器计数器的应用实例第七章：数字电路仿真软件的使用7.1 数字电路仿真软件概述数字电路仿真软件的定义数字电路仿真软件的作用常见数字电路仿真软件介绍7.2 Proteus软件的使用Proteus软件的安装与启动Proteus软件的基本操作Proteus软件在数字电路设计中的应用实例7.3 Multisim软件的使用Multisim软件的安装与启动Multisim软件的基本操作Multisim软件在数字电路设计中的应用实例第八章：数字电路的测试与维护8.1 数字电路测试的目的和意义数字电路测试的定义数字电路测试的目的和意义数字电路测试的分类8.2 数字电路测试方法静态测试方法动态测试方法测试序列的设计方法8.3 数字电路的维护数字电路维护的基本原则数字电路维护的方法和技巧数字电路维护中常见问题及解决方法第九章：数字电路在实际应用中的案例分析9.1 数字电路在通信系统中的应用通信系统的基本原理数字电路在通信系统中的应用实例9.2 数字电路在计算机系统中的应用计算机系统的基本组成数字电路在计算机系统中的应用实例9.3 数字电路在工业控制系统中的应用工业控制系统的基本原理数字电路在工业控制系统中的应用实例第十章：课程总结与拓展学习10.1 课程总结门电路及组合逻辑电路的基本概念数字电路的设计方法与步骤数字电路在实际应用中的案例分析10.2 拓展学习建议数字电路领域的最新研究动态推荐的学习资料和参考书籍实践项目与课程设计的建议重点和难点解析重点环节1：逻辑值和逻辑运算逻辑值是数字电路中的基础，包括逻辑0和逻辑1。
基于Proteus的数字电路分析与设计第三章 门电路
开关等效电路
(2)饱和状态 条件：发射结正偏，集电结正偏 特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅
五、双极型三极管的动态开关特性
ui
uo +Vcc
t
t 0.3V
3.2 TTL门电路工作原理
TTL (Transistor-Transistor Logic
发射结反偏
1V
截止
全导通
vB1=VIH+VON=4.1V
T2、T5饱和导通
2. 输入为高电平（3.4V）时 vo =VCE5≈0.3V 输出低电平
可见，无论输入如何，T4和T5总是一管 导通而另一管截止。
这种推拉式工作方式，带负载能力很强。
1. 悬空的输入端相当于接高电平。
2. 为了防止干扰，一般应将悬空的 输入端接高电平。
阻R1， 如图3-22所示， 多个 DS18B20与总线之
29 30 31
PSEN ALE EA
间分时串行传送温度数 据和命令字节。 ❖ 另外在图3-22中，单
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
AT89C51
片 机 P0 口 的 每 个 输 出 端
R4
130
T3
1
T1
1
D1 D2
VC1(VB2)
T2
V=1.63707
VE2(VB4) V=0.820699
D4
VC4
V=0.0179277
0
T4
R3
1k
TTL集成门电路的封装：
双列直插式
如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00 )
基于Protues的静态CMOS逻辑电路的设计与仿真
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald104DOI：10.16660/ki.1674-098X.2020.17.104基于Protues的静态CMOS逻辑电路的设计与仿真①钱香1 李丽萍2(1.无锡科技职业学院 江苏无锡 214028；2.无锡睿米信息技术有限公司 江苏无锡 214000)摘 要：微电子学是一门理论性较强的学科，为了提高学生的学习效果及学习兴趣，在课程中加入实验教学环节。
静态CMOS逻辑电路是集成电路中常用的逻辑电路。
本文介绍了Protues软件在集成电路设计教学中的应用，通过实例讲解如何用Protues软件进行静态CMOS逻辑电路的设计与仿真。
学生通过软件设计并仿真电路，加深对知识点的理解，提高学习效果和学习兴趣。
关键词：集成电路 CMOS Protues 表决器中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)06(b)-0104-02①作者简介：钱香（1985,3—），女，江苏如皋人，本科，讲师，主要从事微电子技术专业的教学。
集成电路产业是信息技术产业的核心。
《中国集成电路产业人才白皮书（2018-2019年版）》数据显示我国集成电路人才的缺口较大，预计到2021年存在26.1万人的缺口[1]。
无锡被公认为是中国的“硅谷”，微电子企业较多，可是并不是每个高职院校都开设了微电子技术专业，微电子技术专业的学生数量远远满足不了企业的需求。
对非微电子技术专业的学生开设微电子学相关课程一方面可以拓宽学生的知识面，另一方面可以让将来从事微电子工作的学生更快适应工作。
微电子学是一门理论性较强的学科，讲解专业知识时比较枯燥，学生容易缺乏兴趣，且不容易理解。
为了提高学生的学习效果及学习兴趣，在课程中加入实验教学环节。
其中集成电路设计一般使用Cadence软件，学生必须到实验室才能使用，且入门稍难。
Proteus数字电路的设计与仿真
图2-19 添加模拟量轨迹对话框
移动鼠标指针到图表分析框的标题处，鼠标变成画笔状，双击，出现图 表分析的放大画面，可修改它的各项属性，尤其是背景及轨迹的颜色。 555定时器接成多谐振荡器时的频率计算公式为
1 f = = 1 .4 ( 2 R 2 + R 1 ) C 1 T
由此可计算出图2-15中的输出频率约为1Hz。 由集成器件连接而成的频率可调的方波发生器电路 如图2-20所示。示波器的动态波形如图2-21所示。
图2-22为单稳态电路的仿真图。其中R1和按钮组成一个负脉 冲发生器，操作时动作尽量为快，这个时间要远远小于Tw的 宽度才能观察到效果。示波器的图形如图2-23所示，其中上 方的正脉冲为单稳态电路的输出，下方为触发脉冲。
图2-22 555构成的单稳态电路
图2-23 555构成的单稳态电路示波器波形
图5-18 修改标题及横坐标
接下来可在图表框中加入轨迹，即我们上边添加的 四个电压探针，但这里我们只添加两个轨迹，Vc和 Vout。这两个量一个为模拟量，一个为数字量。加 入轨迹时，多个模拟量的纵坐标起始点一般是一样 的，数字量则位于不同的位置。为了使Vc和Vout位 于同一起始高度，必须把二者都当作模拟量来添加。 在图表框内点击右键即出现右键菜单，选取“Add Traces”，出现一个对话框。先选择轨迹类型为 “Analog” 模拟量，在Probe P1中出现四个探针， 选择Vc，如图2-19所示，点击“OK”，关闭对话框。 再重复添加轨迹，仍选择轨迹类型“Analog”，在 Probe P1中选择“Vout”。 按“Space”空格键即生成相应的波形，而不必点击 仿真运行按钮。
555定时器组成的多谐振荡器 定时器组成的多谐振荡器
555定时器外接一个电容充放电电路即可构成一个无稳态多谐振荡器， 在3端产生方波信号，且频率可调，如图2-15所示
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第一节 常见元器件的开关特性
3.MOS管的开关特性
A、MOS管静态开关特性
在数字电路中，MOS管也是作为 开关元件使用，一般采用增强型的 MOS管组成开关电路，并由栅源电压 uGS控制MOS管的导通和截止。
时间。
toff = ts +tf 关断时间toff：从输入信号负跃变的瞬间，到iC 下降到 0.1ICmax所经历的时间。
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第一节 常见元器件的开关特性
2.三极管的开关特性
B、晶体三极管动态开关特性
ton和toff一般约在几十纳秒（ns=10-9 s）范围。通常都
有toff > ton，而且ts > tf 。
0 .3V 3 .6V 3 .6V
1V 5V
3 .6V
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
1.TTL集成逻辑门电路
3 .6V 3 .6V 3 .6V
2.1V
0 .3V
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
1.TTL集成逻辑门电路
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
❖ 2.教学重点：不同元器件的静态开关特性，分立元件门电路 和组合门电路，TTL和CMOS集成逻辑门电路基本功能和电气特 性。
❖ 3.教学难点：组合逻辑门电路、TTL和CMOS集成逻辑门4.课时 安排： 第一节 常见元器件的开关特性 第二节 基本逻辑门电路 第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
全国中等职业学校教师说课大赛一等奖电工技能与实训《逻辑门电路—与门》教学设计+说课稿
课时授课计划（首页）课时授课计划课前准备实物资源任务书、学生工作页、个性化电路板、直流稳压电源信息化资源ProtUeS仿真软件、网站资源、数字化教学平台师生问好、清点人数教学组织教师活动问好、环顾学生活动目的：使学生集中精力进入学习状态学生活动起立问好、端正坐姿、班长汇报班级人数情况引入阶段：教师引导3'活动目的新课架构课件展示一个电影《终结者2》的视频引发学生注意力，使学生开始思考本节课知识新课架构教师活动学生活动点精讲解视频，引导学生悟出逻辑关系再提问学生：生活中还有没有其他具有这种逻辑规律的应用？积极思考，进行回答问题。
活动目的探究阶段：学生自主探究分四组，每组给出个性化电路板提高学生的自学能力，培养学生自己分析问题的能力。
培养学生的团队合作意识。
提示用电安全用“完成测试电路板逻辑功能”为任务驱动学生动手操作认识741S08的与门芯片，自主动手通过控制两路输入开关，观察输出现象。
总结逻辑规律，将功能表填写到学生工作页，上传教学平台新课架构新课架构分析阶段：教师引导15,活动目的逻辑符号与崖里的定义I仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A.B,...）均Si足时.■件（Y）才IE发生.表达式突出：本节课重点内容在专业能力上：让学生掌握与门的逻辑关系及表达方法在方法能力上：提高学生总结问题的能力提炼出：与逻辑口诀：有0出0,全1出I教师活动利用黄金15分钟，帮助学生分析理论，引导学生完成各种表的方法的学习。
学生活动在老师引导下，准确的总结出与逻辑的真值表、逻辑符号、表达式和定义。
强化阶段：学生自主探究10，活动目的与逻辑定义突破：本节课难点内容通过“做中学”提高学生的自学能力，并锻炼学生理论联系实际的能力教师给出推荐网站活动难点之处提示强调学生自主上网查找资料了解与门内部引脚结构活动根据任务书中的电路图，使用Proteus软件连接电路并仿真板书设计:任务书基本逻辑门电路一与门一、任务名称：与逻辑门电路的学习二、任务目标：1.了解常用与门逻辑芯片名称2.理解与逻辑的逻辑关系及各种表达方式3.掌握与门逻辑芯片各管脚的作用及在电路中的应用三、任务要求1.根据所给实际电路,测试其逻辑功能,并完成工作页相关要求。
数字电子技术逻辑门电路课件
数字电子技术-逻辑门电路
二极管与门/或门电路的缺点
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值 的情况。 （2）负载能力差。
+VCC（+5V）
R 3kΩ
D1
0V
D2
5V
D1
p
5V
D2
0.7V
+VCC（+5V） R 3kΩ
L
RL
1.4V
数字电子技术-逻辑门电路
解决办法：
将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组 合起来。
1
3
2T 3
Hale Waihona Puke R e21kΩ输入级
中间级
输出级
数字电子技术-逻辑门电路
TTL与非门的逻辑关系分析
1、输入全为高电平3.6V时。
T2、T3饱和导通， 由于T2饱和导通，VC2=1V。
由于T3饱和导通，输出电压为： VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的逻 辑功能之一： 输入全为高电平时， 输出为低电平。 A
管相当于一个闭合的开关。
D
K
V
F
IF
RL
V
F
IF
RL
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的理想开关特性
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二
极管相当于一个断开的开关。
D
K
V
R
IS
RL
V
R
RL
iD
理想二极管 伏安特性
uD
0V
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的实际开关特性
实际的硅二极管正向导通时，存在 一个0.7V的门槛电压（锗二极管为 0.3V),其伏安特性曲线为：
Proteus数字电路的设计与仿真
目录
CONTENTS
• Proteus软件介绍 • 数字电路设计基础 • Proteus中的数字电路设计 • 数字电路仿真实验 • Proteus与其他EDA软件的比较 • Proteus在数字电路设计中的应用实例
01 Proteus软件介绍
软件特点
集成开发环境
Proteus软件提供了一个完整的集 成开发环境，支持数字电路的设 计、仿真和调试。
实时仿真
Proteus支持实时仿真，可以在设 计阶段实时观察电路的行为，提 高了设计效率。
丰富的元件库
Proteus拥有丰富的元件库，包括 各种数字逻辑门、触发器、存储 器等，方便用户进行电路设计。
软件功能
01
原理图设计
在Proteus中设计矩阵键盘和数码管显示电 路的原理图，编写程序实现键盘输入与数码
管显示的对应关系，并进行仿真测试。
感谢您的观看
THANKS
嵌入式系统开发
Proteus可以用于嵌入式系统的设计和仿真，支持多种微控制器和 外设。
教学与实验
由于Proteus的易用性和丰富的功能，它也被广泛应用于电子工程和 计算机科学的教学中，作为学生进行实验和实践的优秀工具。
02 数字电路设计基础
数字电路概述
数字电路定义
数字电路是处理离散二进制信号的电路，与模拟 电路处理连续信号不同。
06 Proteus在数字电路设计 中的应用实例
4位二进制计数器设计
要点一
总结词
使用Proteus软件设计一个4位二进制计数器，通过仿真验 证其功能。
要点二
详细描述
首先在Proteus软件中绘制4位二进制计数器的电路原理图 ，然后进行仿真测试，观察计数器的计数过程和输出结果 。
《数字电子技术》电子教案
《数字电子技术》电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述数字电路的概念数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字逻辑基础逻辑代数逻辑函数逻辑门1.3 数字电路的基本组成逻辑门电路逻辑电路图逻辑表达式第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的概念组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的应用领域2.2 常见的组合逻辑电路编码器译码器多路选择器算术逻辑单元2.3 组合逻辑电路的设计方法最小项方法卡诺图方法逻辑门实现方法第三章：时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的概念时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用领域3.2 常见的时序逻辑电路触发器计数器寄存器移位寄存器3.3 时序逻辑电路的设计方法状态图设计方法状态表设计方法逻辑门实现方法第四章：数字电路仿真4.1 数字电路仿真概述数字电路仿真的概念数字电路仿真的特点数字电路仿真的应用领域4.2 数字电路仿真工具ProteusMultisimLabVIEW4.3 数字电路仿真实例组合逻辑电路仿真时序逻辑电路仿真数字系统综合仿真第五章：数字电路应用实例5.1 数字电路应用概述数字电路应用的概念数字电路应用的特点数字电路应用的领域5.2 数字电路应用实例数字钟自动售货机数字音箱5.3 数字电路应用设计方法需求分析系统调试第六章：数字电路设计流程6.1 需求分析分析系统的功能需求确定输入输出关系确定电路性能指标6.2 逻辑设计选择合适的逻辑门实现电路功能绘制逻辑电路图编写逻辑表达式6.3 电路仿真与优化使用仿真工具验证电路功能优化电路性能调整电路参数第七章：数字电路的测试与维护7.1 数字电路测试概述测试的目的和方法测试电路的组成测试用例的7.2 数字电路测试技术功能测试边界测试7.3 数字电路的维护维护的方法和技巧故障诊断与排除电路升级与优化第八章：数字集成电路8.1 数字集成电路概述集成电路的分类和特点数字集成电路的封装形式数字集成电路的应用领域8.2 常见数字集成电路逻辑门集成电路触发器集成电路计数器集成电路模拟接口集成电路8.3 数字集成电路的选择与使用根据电路需求选择合适的集成电路了解集成电路的性能参数正确使用和保护集成电路第九章：数字系统的可靠性设计9.1 可靠性概述可靠性的概念和指标数字系统可靠性的重要性影响可靠性的因素9.2 提高数字系统可靠性的方法冗余设计容错设计降额设计9.3 可靠性测试与评估可靠性测试的方法和步骤可靠性数据的收集与分析可靠性评估的方法第十章：数字电路技术的发展趋势10.1 数字电路技术的现状集成电路技术的进展数字电路设计方法的发展数字电路应用领域的拓展10.2 数字电路技术的发展趋势纳米集成电路技术量子计算与量子集成电路智能数字电路与系统10.3 我国数字电路技术的发展我国数字电路技术的发展现状我国数字电路技术的挑战与机遇我国数字电路技术的政策与规划重点和难点解析重点环节1：数字电路的基本组成和逻辑门解析：理解逻辑门的概念、功能和组合是学习数字电路的基础。
门电路、组合逻辑电路(数字电路与数字信号)分析和设计讲义PPT100页
十进制数转换为二进制数
十进制整数转换为二进制采用除基取余法，先得到的余数 为低位，后得到的余数为高位。
2 44
余数
2 22 ……… 0=K0 2 11 ……… 0=K1 2 5 ……… 1=K2 2 2 ……… 1=K3 2 1 ……… 0=K4
0 ……… 1=K5
所以：(44)10＝(101100)2
低位 高位
几种进制数之间的对应关系
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制数
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
八进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17
＝(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。
运算 规则
加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1， 1+1=10
乘法规则：0.0=0， 0.1=0 ，1.0=0，
（1）数制：十六进制 数码为：0～9、A～F；基数是16。 运算规律：逢十六进一，即：F＋1＝10。 十六进制数的权展开式： 如：(D8.A)2＝ 13×161 ＋8×160＋10 ×16－1＝(216.625)10
各数位的权是16的幂
（2）数制转换
二进制数与十六进制数的相互转换 二进制数与十六进制数的相互转换，按照每4位二进制数 对应于一位十六进制数进行转换。
0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 . 0 1 1 0 ＝ (1D6)16 (AF76)16 = 1010 1111 0100 . 0111 0110
数电逻辑门电路
数电逻辑门电路
逻辑门电路是数字电路中最基本的组成部分，它执行基本的逻辑运算，如 AND、OR、NOT 等。
常见的逻辑门
•AND 门：只有当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。
•OR 门：只要有一个输入为高电平时，输出就为高电平。
•NOT 门：当输入为高电平时，输出为低电平，反之亦然。
•NAND 门：与 AND 门相同，但输出取反。
•NOR 门：与 OR 门相同，但输出取反。
•XOR 门：只有当输入不同时，输出才为高电平。
•XNOR 门：只有当输入相同时，输出才为高电平。
逻辑门符号
每个逻辑门都有一个标准符号，用于表示其功能和输入/输出关系。
逻辑门特性
•逻辑电平：逻辑门通常使用高电平和低电平表示二进制信号。
•传递延迟：逻辑门之间有延迟时间，称为传递延迟。
•扇出：逻辑门可以驱动多个其他逻辑门，其数量称为扇出。
•功耗：逻辑门消耗功率，这取决于其尺寸、类型和开关频率。
逻辑门应用
逻辑门电路用于各种数字系统中，包括：
•计算机
•智能手机
•数字仪表
•控制系统
•数据通信
逻辑门实现
逻辑门电路可以通过以下方式实现：
•分立器件：使用晶体管、电阻器和二极管等分立器件构建。
•集成电路（IC）：将多个逻辑门集成到一个单一的 IC 芯片中。
•现场可编程门阵列（FPGA）：提供可编程逻辑，允许用户配置自定义逻辑门电路。
基于Proteus的数电课程设计乒乓球游戏机
课程设计说明书设计题目：乒乓球比赛游戏机专业：电子信息科学与技术姓名：学号：2指导教师：2010年1月15日1.用两个74LS194四位双向移位寄存器模拟乒乓球台，其中第一个74LS194的DL输出端接第二个的右移串行输入端，这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。
同样道理，第二个74LS194的AR输出端接第一个的左移串行输入端。
2.用D触发器及逻辑门电路构成驱动控制电路3.用计数器、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路第三章设计步骤及方法一、单元电路的设计1.球台电路如下图2设计所示：图2.球台电路图3.控制电路图中74LS74为上升沿触发的D触发器，s’为置1端（低有效），R’为置0端（低有效）。
当J1=0时，两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1，通过接入74LS194，此时实现的是并行输入功能。
当J1=1时，L1=J2=1，J3=L8=0,通过各门电路可知U2A,U4A,U2B输出端分别为0，1，1，则D触发器输出端分别为0，1即S1=0,S0=1。
相反情况时，当J1=1时，L1=J2=0，J3=L8=1，D触发器输出端分别为1，0即S1=1,S0=0。
通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3.计分电路的设计如下图4所示：图4.计分电路如上图所示，计分电路由一个7404非门，7409与门和十进制的74LS161计数器构成。
得分真值表如下L1 J2(A) L8 J3 Y(A) Y(B)由上表可得上图中非门和与门的接法。
同步十进制计数器74LS160的功能表如下：CPR DLD EP ET 工作状态 ×× ×0 1 1 1 1× 0 1 1 1× × × × 0 1 × 0 1 1置零 预置数 保持 保持（但C=0）计数由74LS160的功能表可知，当~RD=~LD=EP=ET=1时工作状态为计数，即图4中的~CLR=~LOAD=ENT= ENP=1时。
Proteus在《数字逻辑电路》课程教学中的应用
Proteus在《数字逻辑电路》课程教学中的应用【摘要】数字逻辑电路是计算机科学与技术领域的基础课程之一，在教学中Proteus软件的应用已经成为不可或缺的一部分。
本文从Proteus 在数字逻辑电路课程中的基本应用、具体操作步骤、优势作用、案例分析以及注意事项等方面进行了深入探讨。
通过对Proteus的使用，学生能够更直观地理解数字逻辑电路的原理，提高实验设计的效率和准确性。
Proteus还能够帮助教师更有效地展示教学内容，促进学生的学习兴趣和思维能力。
结合实际案例分析，本文总结了Proteus在数字逻辑电路实验中的重要性，并提出了未来在教学中应用Proteus的展望。
通过本文的研究，希望能够进一步推动数字逻辑电路课程的教学水平和学生学习效果。
【关键词】Proteus, 数字逻辑电路, 课程教学, 应用, 实验设计, 操作步骤, 优势, 作用, 案例分析, 注意事项, 总结, 展望未来应用, 结语.1. 引言1.1 背景介绍数字逻辑电路是电子信息类专业中的一门重要课程。
通过学习数字逻辑电路，学生可以深入了解数字电子技术的基础知识和原理，掌握数字电路的设计和实现方法，为日后从事电子领域的工作打下坚实的基础。
Proteus是一款专业的电子电路仿真软件，广泛应用于电子工程领域。
在数字逻辑电路课程中，Proteus的应用可以帮助学生更直观地理解电路原理，加深对数字电路的认识，提高实验设计和分析能力。
通过使用Proteus软件，学生可以在计算机上进行数字电路实验的仿真演示，观察电路运行状态，分析电路性能，调试和优化电路设计。
这种虚拟仿真的实验方式不仅可以节约实验设备和材料的成本，还能够避免因操作失误导致的设备损坏，保障实验的安全性和有效性。
Proteus在数字逻辑电路课程中的应用具有重要意义，可以提高教学效果，促进学生的学习兴趣和能力提升。
在接下来的内容中，我们将详细探讨Proteus在数字逻辑电路教学中的基本应用、操作步骤、优势作用、案例分析以及注意事项，从而全面了解其在教学实践中的应用价值和意义。
数字电子技术-逻辑门电路PPT课件
或非门（NOR Gate）
逻辑符号与真值表
描述或非门的逻辑符号，列出其对应的真值表， 解释不同输入下的输出结果。
逻辑表达式
给出或非门的逻辑表达式，解释其含义和运算规 则。
逻辑功能
阐述或非门实现逻辑或操作后再进行逻辑非的功 能，举例说明其在电路中的应用。
异或门（XOR Gate）
逻辑符号与真值表
01
02
03
Байду номын сангаас
04
1. 根据实验要求搭建逻辑门 电路实验板，并连接好电源和
地。
2. 使用示波器或逻辑分析仪 对输入信号进行测试，记录输
入信号的波形和参数。
3. 将输入信号接入逻辑门电 路的输入端，观察并记录输出
信号的波形和参数。
4. 改变输入信号的参数（如频 率、幅度等），重复步骤3， 观察并记录输出信号的变化情
THANKS
感谢观看
低功耗设计有助于提高电路效率和延长设 备使用寿命，而良好的噪声容限则可以提 高电路的抗干扰能力和稳定性。
扇入扇出系数
扇入系数
指门电路允许同时输入的最多 信号数。
扇出系数
指一个门电路的输出端最多可 以驱动的同类型门电路的输入 端数目。
影响因素
门电路的输入/输出电阻、驱动 能力等。
重要性
扇入扇出系数反映了门电路的驱动 能力和带负载能力，对于复杂数字 系统的设计和分析具有重要意义。
实际应用
举例说明非门在数字电路中的应用， 如反相器、振荡器等。
03
复合逻辑门电路
与非门（NAND Gate）
逻辑符号与真值表
描述与非门的逻辑符号，列出其 对应的真值表，解释不同输入下
基于Proteus的数字电路分析与设计第章数字概念简介
基于proteus的数字电路分析与设计第章数字概念简介xx年xx月xx日CATALOGUE目录•数字电路基础•数字电路元件•数字电路分析与设计方法•Proteus在数字电路中的应用•数字电路的计算机辅助设计软件•数字电路设计与应用实例01数字电路基础模拟信号：连续时间变化的信号，如温度、声音、光线等。
数字信号：离散、有限的信号值，通常表示为二进制形式。
模拟信号到数字信号的转换：通过采样、量化和编码实现。
模拟与数字1数制与转换23基数为2的数制系统，用于计算机内部数据存储和计算。
二进制数制基数为10的数制系统，用于常规数值表示和计算。
十进制数制包括二进制转十进制、十进制转二进制、二进制转十六进制等。
不同数制间的转换逻辑门实现布尔代数的电路元件，如与门、或门、非门等。
布尔代数一种数学逻辑系统，由英国数学家乔治·布尔创立。
它包含基本逻辑运算如与、或、非等，用于简化逻辑推理和证明。
逻辑电路设计利用逻辑门构建复杂的数字电路，实现特定的功能和性能要求。
布尔代数与逻辑门02数字电路元件触发器是一种数字电路元件，能够存储一位二进制信息，具有clk、d、q和q非等端口。
触发器概述触发器分类触发器应用根据功能不同，触发器可以分为rs触发器、jk触发器、d触发器和t触发器等。
触发器在数字电路设计中具有重要作用，可以用于数据存储、时序电路等方面。
030201寄存器是数字电路中用于存储二进制信息的元件，具有clk、d、q等端口。
寄存器概述根据存储位数不同，寄存器可以分为一位寄存器、两位寄存器、四位寄存器等。
寄存器分类寄存器在数字电路设计中主要用于暂存数据、传递数据和控制电路等。
寄存器应用计数器是一种用于对时间、事件等进行计数的数字电路元件，具有clk、d、q等端口。
计数器概述计数器可以根据计数值的不同可以分为二进制计数器、十进制计数器和其它进制计数器等。
计数器分类计数器在数字电路设计中主要用于时间显示、脉冲信号整形等方面。
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开启电压
输入特性曲线
IC(mA )
100A
放大区
80A 60A
40A
20A IB=0
3 6 9 12 UCE(V)
截止区
输出特性曲线
三、双极型三极管的基本开关电路
在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和 和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。
四、双极型三极管的开关等效电路
(1) 截止状态
二. Proteus仿真
Vcc
R4
R2
130
R1
1.6k
4k
VC2(VB3)
T3
V=5
VB1 V=0.793974
VC1(VB2)
0
T1
T2
V=0.0189791
D2
VC4 V=4.50137
VE2(VB4)
1
T4
V=9.50187e-09
D1
R3
1k
二. Proteus仿真
Vcc
R4
R2
130
❖ “非”运算关系实现一个逻辑电平值转 换为相反的逻辑电平值，即输入为1时，输 出为0；输入为0时，输出为1。因此，实现 “非”操作的门又被称作反相器。
表 1-4 “非”运算逻辑关系真值表
A
Y
0
1
1
0
3.2.2 TTL与非门（TTL NAND gate）
Vcc
R1
4k
VB1 V=0.794486
R2
BY
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
❖ 2.“或”运算（OR operation） “或”运算关系的描述为：当所有输入都为低电 平（0）时，输出为低电平（0）；当任何一个输 入为高电平（1）时，输出为高电平（1）。
表 1-3 “或”运算逻辑关系真值表
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
❖ 3.“非”运算（NOT operation）
3.1 三极管的基本开关电路
3.1.1 双极型三极管的开关特性
一、双极型三极管的结构
C 集电极
集电极 C
N
B
P
基极 N
C B
B
P N
基极 P
C B
E
E
发射极
E
E
发射极
NPN型三极管
PNP型三极管
二、双极型三极管的输入特性和输出特性
IB(A)
80
饱4
和
60
区3
40
2 20
0.4 0.8 UBE(V) 1
R4
130
T3
1
T1
1
D1 D2
VC1(VB2)
T2
V=1.63707
VE2(VB4) V=0.820699
D4
VC4
V=0.0179277
0
T4
R3
1k
TTL集成门电路的封装：双列 Nhomakorabea插式如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00 )
电源VCC（+5V）
外形
地GND
管脚
74LS00内含4个2输入与非门， 74LS20内含2个4输入与非门。
1.6k
VC2(VB3) V=5
R4
130
T3
0
T1
1
D1 D2
VC1(VB2)
T2
V=0.0374221
D4
VC4
V=4.50137
VE2(VB4)
1
T4
V=9.50227e-09
R3
1k
3.2.2 TTL与非门（TTL NAND gate）
Vcc
R1
4k
VB1 V=0.794486
R2
1.6k
R1
1.6k
4k
VC2(VB3)
T3
V=0.856948
VB1 V=2.39998
VC1(VB2)
1
T1
T2
V=1.63691
D2
VC4 V=0.0179277
VE2(VB4)
0
T4
V=0.820625
D1
R3
1k
❖ 1.“与”运算（AND operation）
表1-2 “与”运算逻辑关系真值表
A
输入级 倒相级 输出级
称为推拉式 电路或图腾 柱输出电路
1.输入为低电平（0.2V）时
不足以让 T2、T5导通
0.9V
三个PN结 导通需2.1V
T2、T5截止
1.输入为低电平（0.2V）时
vo
vo= 5－vR2－vbe4－vD2 ≈ 3.4V 输出高电平
2. 输入为高电平（3.4V）时
电位被嵌 在2.1V
VC2(VB3) V=5
R4
130
T3
1
T1
0
D1 D2
VC1(VB2)
T2
V=0.0374221
D4
VC4
V=4.50137
VE2(VB4)
1
T4
V=9.50227e-09
R3
1k
3.2.2 TTL与非门（TTL NAND gate）
Vcc
R1
4k
VB1 V=0.775636
R2
1.6k
VC2(VB3) V=5
集 成 门
双极型
Integrated Circuit , TTL) ECL
电
PMOS
路 MOS型（Metal-Oxide-
NMOS
Semiconductor，MOS）
CMOS
TTL — 晶体管-晶体管逻辑集成电路 MOS — 金属氧化物半导体场效应管集成电路
3.2.1 TTL反相器
一、TTL反相器的电路结构和工作原理
发射结反偏
1V
截止
全导通
vB1=VIH+VON=4.1V
T2、T5饱和导通
2. 输入为高电平（3.4V）时 vo =VCE5≈0.3V 输出低电平
可见，无论输入如何，T4和T5总是一管 导通而另一管截止。
这种推拉式工作方式，带负载能力很强。
1. 悬空的输入端相当于接高电平。
2. 为了防止干扰，一般应将悬空的 输入端接高电平。
条件：发射结反偏 特点：电流约为0
开关等效电路
(2)饱和状态 条件：发射结正偏，集电结正偏 特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅
五、双极型三极管的动态开关特性
ui
uo +Vcc
t
t 0.3V
3.2 TTL门电路工作原理
TTL (Transistor-Transistor Logic
或非门
与或非门
74LS86
3.4 其它功能门电路
3.4.1 CMOS传输门
C和C＇是控制信号，当输入电压vI在0~VDD之间时： （1）当C = 0，C＇= 1时，T1和T2都不具备开启条件 而截止，输入与输出之间相当于开关断开一样，呈现 高阻状态（大于1kΩ，输出既不是1也不是0）。 （2）当C = 1，C＇= 0时，T1和T2至少有一个是导通 的，使vI与vO之间呈现低阻状态（小于1kΩ），传输 门导通。
3.0 概述
门电路是实现逻辑运算的电子电路，与已经讲过的 逻辑运算相对应。常用的门电路在逻辑功能上有与门、 或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。
正逻辑：高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0。 负逻辑：高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑1。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的 导通、截止（即开、关）两种工作状态。
R4
130
T3
0
T1
0
D1 D2
VC1(VB2)
T2
V=0.0184557
D4
VC4
V=4.50137
VE2(VB4)
1
T4
V=9.50186e-09
R3
1k
3.2.2 TTL与非门（TTL NAND gate）
Vcc
R1
4k
VB1 V=2.38238
R2
1.6k
VC2(VB3) V=0.856931