《数字电路学习题纲》课件

数字电路学习题纲本课件旨在帮助学习者系统学习数字电路基础知识，并提供典型例题帮助理解概念应用绪论数字电路概述数字电路的应用介绍数字电路的基本概念，包括数字信号、逻辑运算、逻辑门等探讨数字电路在计算机、通信、自动化等领域的广泛应用集成电路分类按集成度按功能小规模集成电路（SSI）、中规模逻辑门电路、组合逻辑电路、时集成电路（MSI）、大规模集成序逻辑电路、存储器电路、微处电路（LSI）、超大规模集成电路理器等（VLSI）按工艺双极型集成电路、MOS型集成电路、CMOS型集成电路等数制及其运算二进制八进制使用0和1两种数字，是计算机内部使使用0-7八个数字，在程序设计中偶用的主要数制尔使用十六进制使用0-9和A-F十六个数字，在计算机程序中常用布尔代数基础基本概念1运算定律2逻辑函数3逻辑表达式4逻辑门电路非门（）NOT1输出与输入取反与门（）AND2所有输入为1时，输出为1，否则输出为0或门（）OR3任意一个输入为1时，输出为1，所有输入为0时，输出为0异或门（）XOR4当输入不同时，输出为1，否则输出为0与非门（）NAND5所有输入为1时，输出为0，否则输出为1或非门（）NOR6所有输入为0时，输出为1，否则输出为0组合逻辑电路基本概念1逻辑函数化简2电路实现3应用案例时序逻辑电路12状态时钟信号描述电路在不同时刻的内部状态控制电路状态变化的定时信号34触发器反馈用来存储状态信息的电路将输出信号反馈到输入端，形成闭环系统寄存器电路概念类型应用由多个触发器组成的电路，用来存储二进并行寄存器、串行寄存器、移位寄存器等数据存储、数据传输、地址译码等制数计数器电路计数原理计数器类型12通过计数器状态的变化来进行同步计数器、异步计数器、二计数操作进制计数器等应用3时间测量、频率测量、循环控制等移位寄存器电路概念类型应用一种特殊的寄存器，可以进行数据的移串行输入串行输出、串行输入并行输出数据传输、地址生成、模式控制等位操作、并行输入串行输出等编码器和译码器编码器将多个输入信号转换为唯一的输出信号译码器将唯一的输入信号转换为多个输出信号应用地址译码、数据转换等存储器电路单稳态、双稳态和触发器单稳态双稳态只有一种稳定的状态，可以产生具有两种稳定的状态，可以用来固定宽度的脉冲存储一个二进制位触发器具有两种稳定的状态，可以用来存储一个二进制位，并且具有控制状态转换的触发功能门电路的综合逻辑函数的化简1利用布尔代数定律对逻辑函数进行化简门电路的实现2将化简后的逻辑函数用逻辑门电路实现电路优化3通过改变电路结构，降低成本，提高性能多输入门电路的综合多输入与门1多输入或门2多输入异或门3多输入与非门4多输入或非门5组合逻辑电路的综合真值表卡诺图电路实现列出所有可能的输入组合和对应的输出一种图形化的逻辑函数化简方法使用逻辑门电路实现化简后的逻辑函数时序逻辑电路的综合状态机1用状态图或状态表描述时序逻辑电路的行为状态分配2为每个状态分配唯一的二进制编码触发器选择3根据电路功能和性能要求选择合适的触发器电路实现4使用触发器和逻辑门电路实现状态机通用时序逻辑电路设计步骤功能分析状态机设计逻辑实现测试验证明确电路的功能要求用状态图或状态表描述电路使用逻辑门电路和触发器实通过仿真和实验验证电路功行为现状态机能触发器及其应用D触发器结构触发器特性D D一个数据输入端D，一个时钟时钟信号上升沿到来时，将D输入端CLK，一个数据输出端端的数据锁存到Q端Q触发器应用D数据存储、数据传输、状态控制等触发器及其应用JK触发器结构JK1两个数据输入端J和K，一个时钟输入端CLK，一个数据输出端Q触发器特性JK2时钟信号上升沿到来时，根据J和K端的值，改变Q端的状态触发器应用JK3计数器、移位寄存器、状态控制等触发器及其应用T触发器结构T一个数据输入端T，一个时钟输入端CLK，一个数据输出端Q触发器特性T时钟信号上升沿到来时，T端为1时，Q端取反；T端为0时，Q端保持不变触发器应用T计数器、时钟分频、状态控制等寄存器的工作原理及应用12并行寄存器串行寄存器所有数据位同时输入和输出数据位逐位输入和输出34移位寄存器寄存器应用数据位在内部按照指定的顺序进行移数据存储、数据传输、地址生成、模位式控制等常见计数器电路的工作原理二进制计数器十进制计数器环形计数器计数器状态的变化按照二进制数的规律进计数器状态的变化按照十进制数的规律进计数器状态的变化按照环形方式进行行行移位寄存器的应用串行通信地址生成实现数据在串行通信链路上的传用于产生访问内存的地址输模式控制用于控制设备的工作模式数模转换电路工作原理类型应用将数字信号转换为模拟信号权重型DAC、R-2R型DAC、逐次逼近型音频信号处理、图像显示、控制系统等DAC等模数转换电路工作原理类型12将模拟信号转换为数字信号逐次逼近型ADC、双积分型ADC、闪速型ADC等应用3音频信号采集、图像扫描、数据采集系统等设计案例分析案例一1案例二2案例三3测试评价功能测试1验证电路是否能够按照设计要求工作性能测试2测试电路的运行速度、精度、可靠性等指标可靠性测试3评估电路在不同环境条件下的稳定性和可靠性总结与展望本课件介绍了数字电路基础知识，并提供了一些典型案例帮助理解概念应用未来数字电路技术将朝着更加高速、低功耗、高集成度方向发展。