《数字电路与逻辑门》课件

《数字电路与逻辑门》欢迎学习数字电路与逻辑门！课程概述本课程将带你深入了解数字电路的基本原理，并学习构建各种逻我们将从二进制数和逻辑代数开始，逐步探索各种逻辑门的工作辑门原理和应用数字电路的特点离散信号逻辑运算12数字电路使用离散信号，通常数字电路使用逻辑运算来处理表示为0和1信息高可靠性可编程性34数字电路具有较高的可靠性和数字电路可以根据需要进行编抗噪声能力程，实现不同的功能二进制数与逻辑代数二进制数逻辑代数数字电路使用二进制数来表示信息，仅包含0和1逻辑代数用于分析和设计数字电路，提供了一种数学语言来描述逻辑关系布尔代数基本运算与运算或运算非运算只有当所有输入都为时，输出才为只要有一个输入为，输出就为将输入变为，将输入变为11110110真值表与逻辑门真值表逻辑门用于显示逻辑门的输入和输出关系实现基本逻辑运算的电路，如AND、OR、NOT、、逻辑门AND ORNOT门AND1只有当所有输入都为时，输出才为11门OR2只要有一个输入为，输出就为11门NOT3将输入变为，将输入变为

0110、、逻辑门NAND NORXOR门NAND门的反相，只有当所有输入都为时，输出才为AND10门NOR门的反相，只有当所有输入都为时，输出才为OR01门XOR当输入不同时，输出为；当输入相同时，输出为10逻辑门的特性延迟1信号从输入到输出的延迟扇出2一个门可以驱动多少个门功耗3门在工作时消耗的能量噪声容限4门在噪声干扰下仍能正常工作的能力逻辑电路的组合组合逻辑电路1输出仅取决于当前输入，不依赖于电路历史状态时序逻辑电路2输出不仅取决于当前输入，还取决于电路历史状态反馈3时序逻辑电路中，输出被反馈到输入，形成闭环基本组合逻辑电路12加法器减法器实现二进制数加法运算实现二进制数减法运算3比较器比较两个二进制数的大小编码器和译码器编码器译码器将多个输入信号转换为一个唯一的输出代码将一个唯一的代码转换为多个输出信号多路选择器和数字比较器多路选择器数字比较器选择多个输入信号中的一个，并将选定的信号传送到输出比较两个二进制数的大小，输出结果表示比较结果组合逻辑电路的设计步骤功能描述1用文字描述电路的功能真值表2列出所有可能的输入和输出组合逻辑表达式3从真值表推导出逻辑表达式逻辑电路4根据逻辑表达式绘制电路图电路实现5用实际的器件实现电路基本时序电路触发器的工作原理存储单元时钟信号触发器可以存储一个二进制位触发器通常在时钟信号的控制下改变状态反馈输出被反馈到输入，形成闭环，实现状态保持型触发器和触发器D JK型触发器触发器D JK数据输入端直接控制触发器的状态输入端控制触发器状态的切换方式，具有更灵活的控制能力D JK寄存器和移位寄存器寄存器移位寄存器由多个触发器组成，用于存储多个位数据数据可以逐位移动，用于实现数据串行传输计数器电路12同步计数器异步计数器所有触发器在同一时钟信号控制下进触发器由前级触发器的输出信号控制行状态切换，非同步状态切换同步和异步计数器同步计数器1所有触发器在同一时钟信号控制下进行状态切换，确保计数同步性异步计数器2每个触发器由前一级触发器的输出信号控制，计数速度受触发器延迟影响计数器的设计实现计数功能定义计数器的计数范围和计数模式触发器选择根据计数范围和计数模式选择合适的触发器类型连接方式根据计数逻辑连接触发器，实现计数功能数模转换和模数转换数模转换模数转换DAC ADC将数字信号转换为模拟信号将模拟信号转换为数字信号和的工作原理ADC DACDACADC通过电压或电流的比例加权，将通过采样、保持、量化和编码等数字信号转换成模拟信号步骤将模拟信号转换成数字信号和的性能指标ADC DAC分辨率1ADC的量化精度，用位数表示采样率2每秒采样模拟信号的次数ADC线性度3或输出与输入之间的线性关系的程度ADC DAC稳定性4或输出随时间变化的程度ADC DAC数字系统的设计流程需求分析1确定数字系统的功能和性能要求系统设计2设计系统的硬件和软件架构模块设计3设计系统的各个模块，包括逻辑电路、时序电路等验证测试4对系统进行验证和测试，确保其功能和性能符合要求可编程逻辑器件可编程逻辑器件主要类型PLD可以根据用户需求进行编程，实现不同的逻辑功能包括CPLD和FPGA，提供更高灵活性和可定制性和简介CPLD FPGACPLD FPGA复杂可编程逻辑器件，适合实现小型现场可编程门阵列，适合实现大型复逻辑电路杂数字系统和的应用CPLDFPGA123数字信号处理通信系统工业控制例如音频、视频和图像处理例如无线通信、数据传输等例如自动化控制、机器人控制等综合应用案例分析案例一1基于的机器人控制系统FPGA案例二2基于的数字信号处理系统CPLD课程总结与展望。