数字电子技术基础课件

数字电子技术基础四版课件•数字电子技术概述•数字电路基础目录•组合逻辑电路•时序逻辑电路•半导体存储器与可编程逻辑器件•数字系统设计基础01数字电子技术概述数字电子技术的定义与特点定义数字电子技术是一门研究数字信号处理、数字电路设计和数字系统优化的学科特点数字信号处理具有离散性、抗干扰性强、易于存储和传输等优点，使得数字电子技术在通信、计算机、控制等领域得到广泛应用数字电子技术的应用领域通信控制数字电子技术在通信领域的应用包括数字电子技术在控制领域的应用包括数字信号处理、数字调制解调、数字数字控制器、智能仪表、工业自动化滤波等，提高了通信的可靠性和保密等，提高了控制的精度和可靠性性计算机数字电子技术是计算机硬件系统的核心技术，包括CPU、内存、硬盘等关键部件的设计与制造数字电子技术的发展趋势低功耗随着环保意识的提高，低功耗技术高速化成为数字电子技术的重要发展方向，如低功耗集成电路和绿色计算随着信号处理速度的提高，数字电子技术正朝着高速化方向发展，如高速串行接口技术集成化随着半导体工艺的发展，数字电子技术正朝着集成化方向发展，如FPGA、ASIC等可编程逻辑器件的应用02数字电路基础逻辑门电路逻辑门电路简介常用逻辑门电路逻辑门电路的特性逻辑门电路是数字电路的基本组包括与门、或门、非门、与非门、包括输入、输出状态表，真值表，成单元，用于实现逻辑运算和逻或非门等，每种逻辑门电路都有特性方程，转移曲线等，这些特辑控制功能其特定的逻辑功能和符号表示性描述了逻辑门电路的逻辑行为和功能触发器010203触发器简介常用触发器触发器的特性触发器是数字电路中的一包括RS触发器、D触发器、包括状态表、状态图、特种存储设备，用于存储二JK触发器和T触发器等，性方程和波形图等，这些进制数位每种触发器都有其特定的特性描述了触发器的存储功能和使用场景特性和行为编码器和译码器编码器和译码器简介编码器和译码器是数字电路中的两种组合逻辑电路，用于实现编码和解码的功能常用编码器和译码器包括二进制编码器、二进制译码器、余3码编码器和余3码译码器等，每种编码器和译码器都有其特定的编码和解码规则编码器和译码器的特性包括输入、输出状态表和真值表等，这些特性描述了编码器和译码器的功能和行为寄存器和移位器寄存器和移位器简介寄存器和移位器是数字电路中的两种时序逻辑电1路，用于存储数据和实现数据的移位操作常用寄存器和移位器包括二进制寄存器、移位寄存器和移位器等，每2种寄存器和移位器都有其特定的存储和移位规则寄存器和移位器的特性包括状态表、状态图、特性方程和波形图等，这3些特性描述了寄存器和移位器的存储特性和行为03组合逻辑电路组合逻辑电路的分析分析步骤分析方法分析内容首先分析输入和输出信号采用真值表、逻辑表达式包括判断电路的逻辑功能、的逻辑关系，然后列出逻和波形图等方法进行分析分析输入和输出信号的逻辑表达式，最后根据逻辑辑关系、列出逻辑表达式表达式确定电路的功能等常用组合逻辑电路01020304编码器译码器数据选择器加法器将输入的无符号二进制数转换将输入的二进制代码转换成一根据选择控制信号从多路输入实现二进制数的加法运算，有成一组输出信号，输出信号的组输出信号，输出信号的个数信号中选择一路输出，有2选半加器和全加器两种类型个数与输入端数相同与输入信号的变量个数相同

1、4选

1、8选1等类型组合逻辑电路的设计设计步骤01首先根据实际需求确定电路的逻辑功能，然后根据逻辑功能选择合适的组合逻辑电路，最后进行电路的实现和优化设计方法02采用卡诺图、逻辑代数和波形图等方法进行设计设计内容03包括确定电路的输入和输出变量、列出真值表、进行逻辑函数化简、选择合适的组合逻辑电路等04时序逻辑电路时序逻辑电路的分析同步时序逻辑电路分析同步时序逻辑电路是指各触发器的时钟信号由同一时钟源驱动的电路分析步骤包括列出状态转移表、状态图和时序图，以及验证电路是否具有自启动能力异步时序逻辑电路分析异步时序逻辑电路是指各触发器的时钟信号不是由同一时钟源驱动的电路分析步骤包括列出状态转移表和状态图，以及验证是否存在竞争冒险现象常用时序逻辑电路计数器计数器是一种能够实现计数功能的时序逻辑电路，根据需要实现二进制数、十进制数或任意进制数的计数寄存器寄存器是一种常见的时移位器序逻辑电路，用于存储二进制数据常见的寄移位器是一种能够实现存器有D触发器、JK触数据位移功能的时序逻发器和T触发器等辑电路，常见的移位器有循环移位器和算术移位器等时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路设计同步时序逻辑电路的设计步骤包括确定逻辑功能、状态编码、状态转移图、状态转移表、驱动方程、时钟方程和输出方程等异步时序逻辑电路设计异步时序逻辑电路的设计步骤与同步时序逻辑电路类似，但需要注意处理竞争冒险现象和确保电路的可靠运行05半导体存储器与可编程逻辑器件半导体存储器随机存取存储器（RAM）具有随时读写、易失性的特点，主要用于计算机的内存只读存储器（ROM）只能读出数据，不能写入数据，非易失性存储器，一般用于存放固件程序快闪存储器（Flash Memory）可擦除、可编程、非易失性存储器，具有较高的写入和擦除速度可编程逻辑器件可编程逻辑门阵列（FPGA）01基于查找表结构的可编程逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性复杂可编程逻辑器件（CPLD）02具有较小的规模和简单的结构，适用于中小规模电路的设计现场可编程逻辑门阵列（FPGA）03基于查找表结构的可编程逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性在系统可编程逻辑器件（ISP）在系统编程技术在电路板上直接对器件进行编程，无需将器件从电路板上取下在系统可编程逻辑器件的特点可在电路运行过程中进行编程和重构，具有高度的灵活性和适应性在系统可编程逻辑器件的应用广泛应用于数字系统的设计和开发，尤其适用于需要快速原型设计和硬件加速的领域06数字系统设计基础数字系统的基本概念数字系统定义数字系统是指使用离散的二进制数字信号进行信息处理的系统数字信号特点数字信号具有离散性、二进制性和稳定性等特点，能够进行精确、可靠的信息传输和处理数字系统组成数字系统通常由输入设备、输出设备、中央处理器、存储器和通信接口等组成数字系统的设计方法自顶向下设计方法从系统整体出发，先设计系统结构，再逐级细化设计，直至实现具体电路自下而上设计方法从具体电路出发，先设计最小单元电路，再组合成更大规模的电路，最终实现整个系统软硬件协同设计方法将硬件和软件作为一个整体进行设计，以提高系统的性能和可靠性数字系统的设计流程系统需求分析系统架构设计详细设计系统集成与测试根据需求分析，设计系将各功能模块集成在一明确系统的功能、性能对每个功能模块进行详统的整体架构，包括各起，进行系统测试和调和成本等要求，确定设细设计，包括电路图设功能模块的组成和相互试，确保系统性能和稳计目标和方案计、逻辑电路设计等关系定性。