1数字逻辑概论解析
数字逻辑1
数字逻辑数字逻辑是一种重要的计算机科学分支，它主要涉及数字电路、数字系统和逻辑设计等方面的知识。
数字逻辑的基础是布尔代数和逻辑运算，通过对这些知识的掌握，我们可以设计出各种各样的电子电路，从而实现计算机硬件的功能。
数字逻辑的背景数字逻辑是由20世纪早期发展起来的一项技术，最初的目的是为了解决电路设计中的问题。
当时，人们发现越来越多的电路需要使用布尔代数和逻辑运算进行设计，而这些知识大多是数学家和哲学家的研究成果。
通过将这些知识应用到实际的电路设计当中，数字逻辑逐渐发展成了一个独立领域。
在20世纪后期，随着集成电路和计算机的发展，数字逻辑的应用范围越来越广泛。
数字逻辑的基本概念数字逻辑最基本的概念是布尔代数和逻辑运算。
布尔代数是一种逻辑代数，它只包含两个值：真和假，用1和0来表示。
逻辑运算则是对这些值进行操作的关系。
最基本的逻辑运算包括与、或、非三种运算。
与运算（AND）表示两个条件都为真时才满足条件，或运算（OR）表示两个条件中有一个为真时就满足条件，非运算（NOT）则是对一个条件进行取反。
在数字电路中，这些逻辑运算可以通过各种不同的电路元件来实现。
数字逻辑的应用数字逻辑在计算机科学当中的应用非常广泛。
一台计算机本质上就是由大量的数字电路组成的，其中包含了各种各样的逻辑门电路（如与门、或门、非门等）。
通过对这些电路进行组合和优化，我们可以设计出各种不同的计算机硬件，从最简单的逻辑门到复杂的微处理器和芯片。
除此之外，数字逻辑也广泛应用于计算机网络、通信系统、控制系统等领域。
数字电路的实现数字电路的实现有两种基本方式：组合逻辑和时序逻辑。
组合逻辑指电路的输出只与当前的输入有关，而与之前的输入和电路状态无关。
例如，一个加法器就是一个组合逻辑电路，它将两个二进制数相加得出结果。
时序逻辑则指电路的输出不仅与当前的输入有关，而且还与电路的状态有关，即输出还受到电路的历史输入和状态的影响。
例如，一个计数器就是一个时序逻辑电路，它可以记录电路之前输入的次数。
第01章数字逻辑概论
❖ Daniel M. Kaplan. Hands-On Electronics. Cambridge University Press. 2003
数模和模数转换
• 模拟电路中讲授
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
8
课程安排
❖课程名称：数字电子技术 ❖英文名称：Digital Electronics Technology ❖课程性质：学科基础理论必修课 ❖考核方式：考试 ❖开课专业：自控、电科 ❖开课学期： 4 ❖总学时： 56 ❖总学分： 3.5
第1章
作业
❖1.1.4
❖1.2.2 （2）（4）
❖1.2.6 （2）
❖1.3.1（2） （3）
❖1.4.1 （1）
补充： 1、现车牌为六位，前三位为英文字母，后三位 为十进数，求车牌容量。 2、一千个梨分放入十个葙中，如给定小于一千 任意数，都能整葙取走，如何分放？
2021/5/6
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❖稳定性好，抗干扰能力强；
❖设计相对容易，集成度高；
❖信息处理能力强；
❖持久高精度；
❖便于存储和检索；
❖灵活的可编程能力；
❖低功耗；
1958年，Jack Kilby发明了集成电路（IC）
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北京化工大学电工电子中心
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1.1.4 数字电路与模拟电路的混合应用
许多系统融合了模拟电路与数字电路各自的优势。 一个典型的例子是CD播放器。通过CD驱动器接收CD唱 盘上的数字数据，通过数模转换为模拟信号并进行信号 放大。
第一章数字逻辑概论(DOC)
典型的模拟信号包括工频信号、射频信号、视频信号等。
我国和欧洲的工频信号的频率50Hz ，美国为60Hz。
调幅波的射频信号在 530Hz～1600kHz之间。
调频波的射频信号在880MHz～108MHz之间。
甚高频（VHF）和超高频（UHF）视频信号在6GHz以上。
二、数字信号二值数字逻辑和逻辑电平――二进制数正好是利用二值数字逻辑中的０和１来表示的。
二⑵位置记数法：(d)(d) (d)讨论与非逻辑运算的逻辑口诀，全1才0”的复合运算称为或非运算。
+B+C讨论或非逻辑运算的逻辑口诀，全1才0”非”的复合运算称为与或非运算。
AB+CD与或非逻辑的逻辑符号异或运算所谓异或运算，是指两个输入变量取值相同时输出为0讨论异或逻辑运算的逻辑口诀相同为0，相异为1”同或运算所谓同或运算，是指两个输入变量取值相同时输出为逻辑表达式： AB B A Y +=式中符号“⊙”表示同或运算。
讨论同或逻辑运算的逻辑口诀1.6.1是一个控制楼梯照明灯的电路，单刀双掷开关由表可以看出，最小项具有下列性质：⑴对于任意一个最小项，只有对应一组变量取值，才能使其的值为1，而在变量的其它取值时，这个最小项的值都是0。
对于C AB 这个最小项，只有变量取值为110时，它的值为1，在变量取其它各组值时，这个最小项的值为0。
⑵对于变量的任意一组取值，任意两个最小项的乘积（逻辑与）为0。
⑶对于变量的任意一组取值，所有最小项之和（逻辑或）为1。
最小项的编号任何函数表达式都可以转换成最小项表达式。
由最小项构成的函数表达式成为标准与或表达式对于不是最小项表达式的与或表达式，可利用公式1=+A A 和A(B+C)＝BC A A C C +++)()2）. 用卡诺图表示逻辑函数1）从真值表画卡诺图根据变量个数画出卡诺图，再按真值表填写每一个小方块的值（0或1）即可。
需注意二结构特点：①3变量的卡诺图有把表达式中所有的最小项在对应的小方块中填入1，其余的小方块中填入3）从与－或表达式画卡诺图把每一个乘积项所包含的那些最小项（该乘积项就是这些最小项的的公因子）所对应的小方块都填上1，剩下的填0或不填，就可以得到逻辑函数的卡诺图。
数字逻辑朱勇ppt课件
仿真工具
用于模拟和测试数字电 路的行为和功能。
布局布线工具
将逻辑电路转换为物理 版图，并生成制程需要
的掩膜。
05 数字信号处理
数字信号的特点
01
02
03
04
离散性
数字信号在时间或幅度上都是 离散的，表现为信号状态的突
然跳变。
稳定性
数字信号的幅度值范围较小， 因此信号相对稳定，不易受到
噪声干扰。
可存储性
数字信号可以方便地存储在计 算机存储器、数字磁带等介质
上。
抗干扰能力强
由于数字信号是离散的，因此 具有较强的抗干扰能力，传输
过程中不易失真。
数字信号处理的方法
时域分析法
频域分析法
通过观察信号在不同时间点的取值来分析 信号的特性。
将信号转换为频域表示，通过分析信号的 频率成分来理解信号特性。
数字逻辑还可以应用于加密、编码、图像处理等领域，为现代信息社会提供了重 要的技术支持。
02 数字逻辑基础
基本逻辑门
OR门
实现逻辑或运算， 当输入有一个为真 时，输出为真。
NAND门
实现逻辑与非运算 ，当输入都为真时 ，输出为假。
AND门
实现逻辑与运算， 当输入都为真时， 输出为真。
NOT门
实现逻辑非运算， 对输入取反。
时序逻辑电路
总结词
具有记忆功能的电路，输出不仅取决于当前的输入，还与过 去的输入状态有关。
详细描述
时序逻辑电路具有存储元件（如触发器），可以保存之前的 输入状态，因此其输出不仅取决于当前的输入，还与之前的 输入和状态有关。常见的时序逻辑电路有寄存器、计数器、 微处理器等。
可编程逻辑电路
第1章数字逻辑概论
第1章数字逻辑概论ʌ内容提要ɔ本章将探究为什么要学习数字电子技术㊁数字电路中的数值表达,以及计算机是如何进行运算和处理信息(数值㊁文字㊁符号㊁图形㊁声音和图像信号)等数字电路基础知识㊂主要内容有:数字信号的概念和数字电路的分类及特点,数字电路与模拟电路的比较,常用数制㊁码制以及各种数制间的转换㊂ʌ本章目标ɔ(1)了解数字信号与模拟信号的区别㊁数字电路的特点及分类㊂(2)掌握数字电路中1和0的含义,掌握二进制㊁八进制㊁十进制㊁十六进制数及其转换㊂(3)理解8421码㊁2421码㊁余3码及格雷码等㊂1.1概述当今世界,科学技术的发展日新月异,人类社会进入了一个前所未有的数字化㊁信息化的时代,计算机的应用已经普及到寻常百姓家㊂信息数字化,使得广播及通信变得多频道化㊁双向化和多媒体化㊂目前广泛应用的D V D㊁因特网㊁电子邮件㊁微博及微信等,无不在改变人们的工作方式㊁学习方式及生活方式㊂有人说,世界已进入数字经济时代,一切信息都将数字化㊂所有这些都是与数字电子技术密不可分的㊂数字电子技术是现代工程技术的重要组成部分,是信息技术的基础,与国民经济和社会生活的关系日益密切㊂计算机网络㊁广播㊁雷达㊁通信㊁电视及音像传媒㊁自动控制㊁医疗㊁电子测量仪表㊁核物理㊁航天等无一不与数字电子技术密切相关并因此获得了巨大的技术进步㊂例如,在通信系统中,应用数字电子技术的数字通信系统,不仅比模拟通信系统的抗干扰能力强㊁保密性好,而且还能应用计算机进行数字处理和控制,形成以计算机为中心的自动交换通信网;在测量仪表中,数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高㊁测试功能强,而且还易实现测试的自动化和智能化㊂随着集成电路技术(尤其是大规模和超大规模集成器件)的发展,各种电子系统可靠性大大提高,全世界正在经历一场数字化信息革命 即进入用数字0和1编码的信息时代㊂1.1.1模拟信号和数字信号1.模拟信号自然界广泛存在的物理量都是模拟量,如温度㊁压力㊁位移㊁声音等㊂这类物理量的变化在时间上和数值上都是连续的㊂表示模拟量的信号叫作模拟信号,处理和传输模拟信号的电路叫作模拟电路㊂温度是一个模拟量,因为它的取值是连续的,而且在连续变化过程中的任何一个取值都有具体的物理意义,即表示一个相应的温度㊂在一天中的某个时间段内,温度的变化不是从一个值跳变到另一个值,而是在值域范围内连续变化㊂例如,温度不会在一瞬间从20ħ跳变到30ħ,而是经历了从20ħ到30ħ之间的所有值㊂图1-1所示为气象台记录的某城市夏季一天内的气温曲线㊂其中,纵轴为温度值,横轴为一天的时间值㊂随着计算机的广泛应用,绝大多数电子系统都已经采用计算机来对信号进行处理㊂由于计算机无法直接处理模拟信号,所以需将模拟信号转换为数字信号㊂图1-1夏季某一天的温度变化曲线图1-2对图1-1中温度的取样(间隔为1h)2.数字信号图1-2所示为一天内每隔1h取样测量到的离散气温点图㊂由此可见,这类物理量的变化在时间上和数量上都是离散的,也就是说,它们的变化在时间上是不连续的,总是发生在一系列离散的瞬间㊂而且,它们数值的大小和每次的增减变化都是某一个最小数量单位的整数倍,而小于这个最小数量单位的数值没有任何物理意义㊂我们把这一类物理量称为数字量,把表示数字量的信号称为数字信号,并把工作在数字信号下的电子电路称为数字电路㊂例如,用一个电子电路记录信号灯闪亮的次数,信号灯每闪亮一次,就给电子电路一个信号,记作1;不闪亮时,不给电子电路信号,记作0㊂可见,电路工作信号的变化非0即1,即发生在离散信号的瞬间㊂又如电子表的秒信号㊁生产流水线上记录零件个数的计数信号㊁交通信号灯控制电路㊁智力竞赛抢答电路㊁计算机键盘输入电路中的信号,都是数字信号㊂不考虑温度的连续变化,只考虑时间轴上整点的温度值,这实际上是对温度曲线的特定点进行取样㊂如果取样点足够多,量化单位足够小,数字信号可以较真实地反映模拟信号㊂从一般的模拟信号到数字信号,要经过取样㊁保持㊁量化㊁编码,最终一个连续的模拟信号波形就变成了一串离散的㊁只有高低电平之分的 0101 变化的数字信号㊂如何实现模拟信号向数字信号的转化(数字化)是我们将要研究的数字电路问题㊂下面举例说明㊂传统电话线传输的是声音信号,计算机处理的是数字信号㊂利用传统的电话线即采用模拟传送线路的通信方式进行信息传递(E P上网)是过去许多家庭使用的一种方式㊂如图1-3所示,此种方式只能在1条通道上传递信息,因此用计算机进行数据传递时,还要通过MO D E M与传统的电话线路的模拟传送通路相连接,将模拟信号转换为数字信号㊂第1章数字逻辑概论图1-3模拟信号与数字信号之间的转换1.1.2数字电路的特点及优点随着计算机技术和数字技术的发展,现代电子设备已经实现从单纯用模拟电路到大范围地转变为数字电路㊂目前,大多只在模拟信号采集㊁微弱信号放大㊁高频大功率输出等局部电路采用模拟电路,其余部分广泛采用数字电子技术及数字电路㊂其广泛应用的主要原因是廉价集成电路的发展,以及显示㊁存储和计算机技术的应用㊂数字电路是数字电子技术的核心,是计算机和数字通信的硬件基础㊂与模拟电路相比,数字电路具有以下特点及优点㊂1.数字电路的特点(1)数字电路研究的是数字电路输入信号与输出信号间的因果关系,也称逻辑关系或逻辑功能㊂(2)由于数字电路的输入信号和输出信号都只有两种状态,所以工作在数字电路中的半导体二极管一般工作在开(导通)或关(截止)状态,对于半导体三极管,则不是工作在饱和状态就是工作在截止状态(而模拟电路中这类器件经常工作在放大状态),这两种状态的外部表现正是开关的通断㊁电流的有无㊁电压的高低㊂这种开与关㊁有与无㊁高与低㊁通与断㊁亮与灭㊁是与否㊁真与伪相对应的两种逻辑状态分别用逻辑1和逻辑0两个数码来表示(这里的1和0不是数值)㊂这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑,可以进行逻辑运算㊂数字电路能够对数字信号进行各种逻辑运算和算术运算,因此在数控装置㊁智能仪表以及计算机等方面得到了广泛应用㊂(3)数字电路的主要任务是进行逻辑分析和设计,运用的数学工具是逻辑代数,所以数字电路又叫逻辑电路㊂数字电路的研究可以分为两种:一种是对已有电路分析其逻辑功能,叫作逻辑分析;另一种是按逻辑功能要求设计出满足逻辑功能的电路,称为逻辑设计㊂而模拟电路研究的主要是对输入信号的放大和变换的电路㊂(4)数字电路的基本单元是逻辑门和触发器,而模拟电路的基本单元是放大器㊂(5)数字电路表达电路功能的方法主要有真值表㊁逻辑函数式㊁波形图㊁卡诺图及状态转换图(状态图)等,而模拟电路采用的分析方法是图解法和微变等效电路法㊂数字电路和模拟电路的主要区别见表1-1㊂2.数字电路的优点(1)数字电路实现简单,易于设计㊂以二进制为基础的数字逻辑电路,基本单元电路比较简单,只要能够可靠地区分0和1两种状态就可以正常工作,主要分析设计工具是逻辑代表1-1数字电路和模拟电路的主要区别类别数字电路模拟电路电路功能(研究问题)输入信号与输出信号间的逻辑关系如何不失真地进行模拟信号的放大工作信号数字信号(在时间上和数量上都离散)模拟信号(在时间上和数量上都连续)管子的作用及工作区域开关,工作在饱和区或截止区放大,工作在放大区研究对象逻辑功能放大性能基本单元电路逻辑门㊁触发器放大器主要分析工具真值表㊁逻辑函数式㊁卡诺图㊁波形图㊁状态图图解法和微变等效电路法数,不需要复杂的数学知识,电路元器件的精度要求不高,允许有较大的误差,制作时工艺要求相对低㊂因此,电路的分析和设计相对较容易㊂特别是采用计算机辅助设计工具以后,数字电路的设计时间要远远小于模拟电路的设计时间㊂(2)数字电路稳定性好,抗干扰能力强,精度高㊂数字电路主要是用高电平1和低电平0来表示信号的有和无,而高电平和低电平为一定的范围值(如T T L系列的高电平为3~ 5V),并不是一个固定值,只需要能区分信号两种截然不同的状态,不必精确地测量信号的大小,允许在一定范围内波动,从而大大提高了数字电路工作的可靠性,信号易辨别,不像模拟电路那样容易受噪声的干扰,噪声容限大㊂数字电路通过增加数字信号的位数就可以提高精度,它可以通过整形很方便地去除叠加于传输信号上的噪声与干扰,可以利用差错控制技术对传输信号进行查错和纠错,而模拟电路易受温度㊁电源电压㊁元器件老化及其他因素的影响㊂(3)数字信号更便于存储㊁加密㊁压缩㊁传输和再现㊂数字信息可以利用某种媒介,如磁带㊁磁盘㊁光盘等进行长时期的存储㊁携带和交换,可以方便地进行加密处理,保密性好,信息资源不易被窃取㊂(4)数字电路集成度高㊁产品系列多㊁通用性强㊁成本低㊂集成度高㊁体积小㊁速度高㊁功耗低是数字电路突出的优点之一㊂电路的设计㊁维修㊁维护灵活方便,随着集成电路技术的高速发展,数字逻辑电路的集成度越来越高,从元件级㊁器件级㊁部件级㊁板卡级上升到系统级㊂电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路模块单元连接而成㊂对于非标准的特殊电路还可以使用可编程逻辑阵列电路,通过编程的方法实现任意的逻辑功能㊂数字电路能够制造成系列化㊁标准化的数字部件,并以此构成各种各样的数字系统,产品系列多㊁通用性强㊁容易制造且成本低廉㊂(5)便于计算机处理,实现智能化㊂只有数字电路才能直接与计算机连接,容易实现算术和逻辑运算功能,实现自动化㊁智能化控制㊂1.1.3数字电路的发展与应用数字电子技术产生于20世纪30年代,是在通信技术(电报㊁电话)中首先引入二进制的信息存储技术㊂在1847年由英国科学家乔治㊃布尔(G e o r g eB o o l e)创立布尔代数,形成开关代数,有一套完整的数字逻辑电路的分析和设计方法,并在电子电路中得到应用㊂数字电子技术是一门应用学科,数字电路的发展与应用可分为5个阶段㊂初级阶段:20世纪40年代以电子管(真空管)作为基本器件,在电子计算机中得到应用,另外在电话交换和数字通信方面也有应用㊂第二阶段:1947年晶体管的出现,使得数字电子技术有一个飞跃发展,除了在计算机㊁通信领域应用外,在其他(如测量)领域也得到了应用㊂第三阶段:20世纪50年代末期集成电路的出现,使得数字电子技术有了更广泛的应用,如在医疗㊁雷达㊁卫星等领域㊂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电子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中㊂第五阶段:20世纪80年代中期以后,产生了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㊂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㊁适用性,并降低了成本㊂越来越大的设计㊁越来越短的推向市场的时间㊁越来越低的价格㊁多层次的设计表述㊁大量使用复用技术㊁大量使用计算机辅助设计工具(E D A技术)是数字电路今后发展的趋势㊂随着微电子技术及集成电路(I C)工艺技术的迅猛发展,数字电路在计算机㊁通信系统㊁仪器仪表㊁数控技术㊁家电等领域都得到了广泛应用㊂电子电路数字化是当今电子技术的发展趋势㊂对数字电路的分析与设计,成为电子工程技术人员必备的专业基础知识㊂1.1.4数字电路的分类1.按组成结构分类按组成结构,数字电路可分为分立电路和集成电路两大类㊂分立电路是指将电阻㊁电感㊁电容㊁变压器㊁开关等分立元器件用导线在电路板上逐个连接起来的电路,从外观上可以看到一个一个的电子元器件㊂当你打开一台高清晰度的液晶电视机的后盖,或当你拆开一部功能齐全的手机或笔记本电脑时,你所看到的电路板已经不再是密密麻麻的分立元件,而是排列整齐的一个个I C(集成)芯片,有的芯片集成了几十个电子元器件,有的集成了几十万个电子元器件(例如:奔腾ⅣC P U就集成了38万个之多的电子元器件)㊂集成电路是用特殊的半导体制作工艺将许多微小的电子元器件及连接导线制作在同一块半导体晶片上而成为一个不可分割的整体电路(集成芯片),从外观上看不到任何元器件,只能看到一个一个的引脚㊂通常把一个芯片封装后含有等效元器件的个数定义为集成度㊂随着微电子技术的发展和数字I C芯片集成度的不断提高,在不久的将来,量子器件和以分子(原子)为基础的纳米电子学将成为集成电路技术领域研究的热点㊂集成电路技术和其他新技术相结合,将形成新的技术增长点,智能计算机㊁光子计算机㊁生物芯片等将会出现在人们的现实生活中㊂2.按集成度分类按照传统的集成度划分方法,数字集成电路可划分为小规模集成电路(S m a l lS c a l e I n t e g r a t i o n,S S I)㊁中规模集成电路(M e d i u m S c a l eI n t e g r a t i o n,M S I)㊁大规模集成电路(L a r g eS c a l e I n t e g r a t i o n,L S I)㊁超大规模集成电路(V e r y L a r g eS c a l e I n t e g r a t i o n,V L S I)㊁特大规模集成电路(U l t r aL a r g eS c a l e I n t e g r a t i o n,U L S I)㊁巨大规模集成电路(G r e a tL a r g e S c a l e I n t e g r a t i o n,G L S I),见表1-2㊂不过,国际上最近出现了一种模糊了小规模集成电路与中规模集成电路之间的分类界限的集成电路,将它们统称为普通规模集成电路;同时也有。
《数字逻辑概论》课件
01
02
03
分析方法
通过逻辑表达式、真值表 和波形图等工具，对组合 逻辑电路的输入和输出关 系进行解析。
功能描述
明确组合逻辑电路的功能 ，包括输入信号的逻辑关 系、输出信号的逻辑关系 以及电路的逻辑功能。
性能评估
根据电路的响应速度、功 耗和可靠性等指标，对组 合逻辑电路的性能进行评 估。
组合逻辑电路的设计
数字系统的实现技术
集成电路技术
利用集成电路实现数字系统的功能模块。
可编程逻辑器件技术
利用可编程逻辑器件实现数字系统的灵活配置和重构。
嵌入式系统技术
将微处理器、存储器、外设接口等集成在一个芯片上，实现特定功 能的数字系统。
THANKS
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基本门电路
包括与门、或门、非门等 ，是构成复杂组合逻辑电 路的基本单元。
常用组合电路
如编码器、译码器、多路 选择器等，广泛应用于数 据传输、信号处理和控制 系统等领域。
应用实例
如计算机中的算术运算器 、比较器等，都是组合逻 辑电路的应用实例。
04
时序逻辑电路
时序逻辑电路的基本概念
总结词
基本组成和特点
逻辑电路的设计
组合逻辑电路设计
01
根据给定的逻辑函数，设计实现该函数的组合逻辑电路。
时序逻辑电路设计
02
了解时序逻辑电路的基本概念，如触发器、寄存器等，并掌握
其设计方法。
可编程逻辑器件（PLD）设计
03
了解可编程逻辑器件的基本概念和设计方法，如FPGA、CPLD
等。
03
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析
《数字逻辑概论》 ppt课件
目录
• 数字逻辑概述 • 数字逻辑基础 • 组合逻辑电路 • 时序逻辑电路 • 数字系统设计
1数字逻辑基础讲解
计算机
智能仪器
数码相机
11
1.1.2 数字集成电路的分类及特点
电子电路按功能分为模拟电路和数字电路。 现代数字电路由数字集成器件构造而成，逻 辑门是基本的单元电路。根据电路的结构特点 及其对输入信号响应规则不同，数字电路分为 两个大类：组合逻辑电路、时序逻辑电路。
12
1. 数字集成电路的分类
从集成度来说，数字集成电路可分为：小规模 （SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）、 超大 规模（VLSI）和甚大规模（ULSI）等五类。
者提出方案后，利用计算机进行逻辑分析、性能分析和时 序测试，如发现错误或方案不理想，可以重复上述过程直 到得到满意的电路，然后进行硬件电路的实现。这种方法 对于设计较复杂的数字系统，优点更为突出。
EDA技术实现硬件设计软件化。电路设计、 分析、仿 真 、修订全通过计算机完成。
17
EDA（Electronics Design Automation)技术
间的逻辑关系。 分析工具： 逻辑代数。 电路逻辑功能的表达：主要用真值表、功能表、逻辑表
达式、卡诺图和波形图。
15
（2） 数字电路的设计方法
设计过程：方案提出、验证和修改三阶段。 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择 适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。
设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件 的设计方式。
EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完 成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯 片，实现系统功能。使硬件设计软件化。 a、设计：
2
三次工业革命：
第一次是以蒸汽机的发明为标志的工业革命，单 说工业革命指的是本次工业革命，代表性的国家 是英国。第二次是1870年至20世纪初，主要是电 力的应用，以及汽车和内燃机的发明，主要国家 是德国、美国，这次革命造成德国崛起，挑战英 国霸权，是一战发生的经济、科技动因。第三次 是20世纪80年代至今的信息科技技术革命，最大 成就是互联网的应用，美国一枝独秀，遥遥领先 ，成为历史上最强大的超级大国。
数字电路知识点讲解汇总(精华版)
数字电路知识点讲解汇总(精华版) 数字电路知识点汇总(东南大学)第1章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与16进制数的转换二、基本逻辑门电路第2章逻辑代数表示逻辑函数的方法,归纳起来有:真值表,函数表达式,卡诺图,逻辑图及波形图等几种。
一、逻辑代数的基本公式和常用公式1)常量与变量的关系A +0=A与A =⋅1AA +1=1与00=⋅ AA A +=1与A A ⋅=02)与普通代数相运算规律a.交换律:A +B=B +AA B B A ⋅=⋅b.结合律:(A +B)+C=A +(B +C))()(C B A C B A ⋅⋅=⋅⋅c.分配律:)(C B A ⋅⋅=+⋅ B A C A ⋅))()(C A B A C B A ++=⋅+)3)逻辑函数的特殊规律a.同一律:A +A +Ab.摩根定律:B A B A ⋅=+,B A B A +=⋅b.关于否定的性质A=A二、逻辑函数的基本规则代入规则在任何一个逻辑等式,如果将等式两边同时出现某一变量A的地方,都用一个函数L表示,则等式仍然成立,这个规则称为代入规则例如:C B A C B A ⊕⋅+⊕⋅可令L=C B ⊕ 则上式变成L A L A ⋅+⋅=C B A L A ⊕⊕=⊕三、逻辑函数的:——公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数,通常,我们将逻辑函数化简为最简的与—或表达式1)合并项法:利用A +1=+A A 或A B A B A =⋅=⋅,将二项合并为一项,合并时可消去一个变量例如:L=B A C C B A C B A C B A =+=+)(2)吸收法利用公式A B A A =⋅+,消去多余的积项,根据代入规则B A ⋅可以是任何一个复杂的逻辑式例如化简函数L=D ++ 解:先用摩根定理展开:AB =B A + 再用吸收法L=E B D A AB ++=E B D A B A +++=)()(+++=)1()1(E B B D A A +++=B A +3)消去法利用 B A B A A +=+ 消去多余的因子例如,化简函数L=ABC E B A B A B A +++解: L=ABC E B A B A B A +++=)()(ABC B A E B A B A +++ =)()(BC B A E B B A +++ =))(())((C B B B A B B C B A +++++ =)()(C B A C B A +++ =AC BA C AB A +++ =C B A B A ++4)配项法利用公式 C A B A BC C A B A ⋅+⋅=+⋅+⋅将某一项乘以(A A +),即乘以1,然后将其折成几项,再与其它项合并。
第1章 数字逻辑概论
16
解：
2 57 2 28 2 14
27 23 21 0
余数
1 0 0 1 1
1
有效位 k0(最低位) k1 k2 k3 k4 k5(最高位)
17
0.6875
整数
有效位
×2
1.3750
1
k-1(最高位)
×2
0.7500
0
k-2
×2
1.5000
一、十进制（Decimal）
构成：十个数码（0～9）；逢十进一， 借一当十。
(5.5 ) 5 1 0 5 11 0 5 10 0 5 1 10
其中：101----位权 ；1----数位的序号；10----基数
10
一般情况下（n位整数，m位小数）；
n1
(N)10(N)D ki10i im
其中：i为正整数，ki ----0～9中任一数码。
第一章 数字逻辑概论
1.1 数字电路与数字信号 1.2 数制 1.3 二进制数的算术运算 1.4 二进制代码 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算 1.6 逻辑函数及其表示方法
§1.1 数字电路与数字信号
• 本小节要点
– 什么是数字信号？ – 什么是数字电路？
2
一、模拟信号和数字信号
1.模拟信号：数值连续、时间连续
一般采用正逻辑，如：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
4
4、数值“1”和“0”的波形表示
1）数值
1 1 0 10 0 0
（1）电位型 （非归零）
（2）脉冲型 （归零）
5
2）脉冲信号的部分参数
数字逻辑第1章概论精品文档
【例3】将八进制数(67.731)8写成权表示的形式。
解:
(67.731)8=6×81+7×80+7×8-1+3×8-2+1×8-3
【例4】 将十六进制数(8AE6)16写成权表示的形式。
解:
(8AE6)16=8×163+A×162+E×161+6×160
1.2 数制系统
【例5】分别将二进制数(11010.101)2和十六进制数(B6F.C)16转换为 十进制数。
十六进制数运算规则自行推导
1.3 有符号二进制数的编码表示
术语：
1、真值：二进制数值前用“－”、 “＋”符号表示二进制数负数和正数。这 种表示的二进制数的方法，称为符号数的 真值，简称真值。
2、机器数：将真值的符号部分数字 化以及真值的数值部分采用编码表示，称 为机器数。
真值的符号部分在机器数中称为符号 位，真值的数值部分在机器数中称为尾数。
【例1】将十进制数(2019.9)10写成权表示的形式。
解: (2019．9)10＝2×103+0×102+0×101+1×100+9×10-1
【例2】将二进制数(1101.101)2写成权表示的形式。
解: (1101.101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
第一章 数字逻辑概论
第一章 数字逻辑概论第一讲 教学内容： ① 模拟电路与数字电路的基本概念； ②几种常用数制；③不同数制间的相互转换。
教学要求： ①了解 理解数字电路的信号特点和电路性质；② 理解各种数制的特点；③ 掌握各种进制之间转换的方法 。
教学难点：不同数制间的相互转换。
1.1数字电路的基本概念一． 模拟信号和数字信号电子电路中的信号可以分为两大类：模拟信号和数字信号。
模拟信号——时间连续、数值也连续的信号。
数字信号——时间上和数值上均是离散的信号。
（如电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等。
这些信号的变化发生在一系列离散的瞬间，其值也是离散的。
）数字信号只有两个离散值，常用数字0和1来表示，注意，这里的0和1没有大小之分，只代表两种对立的状态，称为逻辑0和逻辑1，也称为二值数字逻辑。
数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流，如图1.1.1所示。
该信号有两个特点： （1）信号只有两个电压值，5V 和0V 。
我们可以用5V 来表示逻辑1，用0V 来表示逻辑0；当然也可以用0V 来表示逻辑1，用5V 来表示逻辑0。
因此这两个电压值又常被称为逻辑电平。
5V 为高电平，0V 为低电平。
（2）信号从高电平变为低电平，或者从低电平变为高电平是一个突然变化的过程，这种信号又称为脉冲信号。
二．正逻辑与负逻辑如上所述，数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。
那么究竟是用哪个电平来表示哪个逻辑值呢？两种逻辑体制：(1)正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。
(2)负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
如果采用正逻辑，图1.1.1所示的数字电压信号就成为如图1.1.2所示逻辑信号。
Âß¼0Âß¼1Âß¼0Âß¼1Âß¼0V t (V)(ms)5图1.1.2 逻辑信号三． 数字信号的主要参数一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描绘，见图1.1.3。
数字逻辑电路概论详解演示文稿
结构域 系统级：CPU、存储器 算法级：控制器、网表 RTL级：ALU、寄存器、MUX 逻辑级：门、触发器 电路级：晶体管
描述部件或系统的三个充分必要条件，也就是从不同角度充分描 述部件或系统：行为域、结构域、物理域。
第19页，共24页。
行为域 ：强调行为，说明电路功能，即电路的输入/输出关系，但与该行为 的实现无关。
第22页，共24页。
三、全书各章总述
概论 总述《数字逻辑电路》课程的主要任务、研究目
的、研究的内容，以及学习方法。 第一章 数制和编码
数字系统主要处理二进制数据（binary digits－0s和 1s）。数字系统设计者应在二进制数据和现实生活中的
数、事件、条件之间建立一种联系。也就是要知道如何
在二进制数字系统中表示并处理我们日常熟悉的数值量
开关部分：
Vi
VIH
开关部分：
截止，Vi=0
Vo=1
模拟部分： 放大
饱和，Vi=1
Vo=0
注意：
a 模拟器件和模拟系统是处理模拟信号的。 b 晶体管的开关特性是数字电路研究的重点，上例中物理量已逻辑约定
成逻辑量 0 和 1。
c 数字电路具有模拟电路的特性，如时间延迟问题。
第7页，共24页。
Vcc
这个三极管电路起到了逻辑取反的作用：Vi＝0时Vo＝ 1；Vi＝1时Vo＝0。可作为一个非门。
• 研究“因果”关系，即逻辑关系。输入量、输出量均为逻辑量；
三种基本因果关系：
逻辑与:只有决定事物结果的全部条件同时具备时，结果才会发生。 逻辑或:在决定事物结果的诸条件中只要有任一个满足，结果就会发生。 逻辑非:只要某一条件具备了，结果便不发生；而此条件不具备时，结果就会发生。 逻辑量是逻辑状态的表示。 在二值逻辑中，只有两种状态，并且这两种状态互不相容，分别用0－
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《数字电路》课程教案
教员姓名：专业技术职务：助教
教学进程安排
要形式
（三）真值表：这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做真值表。
（四）逻辑符号：实现与逻辑的电路称为与门。
与门的逻辑符号：
二、或逻辑（或运算）
（一）或逻辑的定义：当决定事件（Y ）发生的各种条件（A ，B ，C ，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y ）就发生。
表达式为：
Ｙ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋…
开关A ，B 并联控制灯泡Y
对上图所示电路的功能，作如下描述：
“开关A 断开，开关B 也断开，则电灯Y 熄灭，但是，只要有一个开
Y
A B
&
电路图
L=AB
E
A
B
Y
开关A 开关B 灯Y 0 0 0 1 1 0 1 1
0 0 0 1
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课堂教学过程设计方案
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课堂教学总结。