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1、1,数字电子技术 PPT课件,制作人：张海燕 曾晓宏 2013.7,2,第1章 数字逻辑电路基础,1.1 数字信号和数字电路 1.2 数制与码制 1.3 逻辑运算及其逻辑门电路 1.4 逻辑函数及其表示方法 1.5 逻辑代数的基本定律及规则 1.6 逻辑函数的标准表达式及其化简 1.7 数字逻辑电路系列,3,电子电路中的信号,模拟信号,数字信号,随时间连续变化的信号 如：温度、压力、速度，照度,时间和幅度都是离散的信号 常用0、1两种状态表示,1.1.1 模拟信号与数字信号,1.1数字信号与数字电路,4,电路的对比,模拟电路,数字电路,放大倍数、失真度,输入输出的逻辑关系,1.1.2 模拟电路
2、与数字电路,处理数字信号的电路称为数字电路， 而处理模拟信号的电路称为模拟电路。,5,1.1.3 数字电路的分类和学习方法,1.数字电路的分类 （1）按电路结构分类 组合逻辑电路 时序逻辑电路：。 （2）按集成电路规模分：小规模、中规模和大规模。 2数字电路学习方法,6,1.2.1 数制,所谓“数制”，即各种进位计数制 表达数值的方式。,分类：十进制、二进制、十六进制等。,1.2 数制与编码,1.十进制数 1 2 4 3 6 8 5 9 4 5 . 6 7 8 0 7,“逢十进一”的计数规则,12345.67809 = 1104 + 2103 + 3102 + 4101 + 510 0 + 6
3、10-1 + 710-2 + 810-3 + 0 10-4 + 910 - 5,7,2. 二进制数,以二为基数的记数体制,表示数的两个数码：,0, 1,遵循逢二进一的规律,（1001) B =,= ( 9 ) D,3. 八进制数和十六进制数：,(437.25)O =,482+3 81+7 80 +28-1+58-2,(4E6)H =,4162+14 161+6 160,= ( 1254 ) D,8,3. 八进制数和十六进制数：,十六进制记数码：,0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15),(4E6)
4、H =,4162+14 161+6 160,= ( 1254 ) D,八进制记数码：,0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,(437.25)O =,482+3 81+7 80 +28-1+58-2,= ( 287 .328125 ) D,9,(1)各种进制转换成十进制 求二进制数的等值十进制数时，将所有值为1的数位的位权相加即可。,4.数制间的转换,求八进制数的等值十进制数时，将各数位的值和相应的位权相乘，然后相加即可。,求十六进制数的等值十进制数时，将各数位的值和相应的位权相乘，然后相加即可。,（2）十进制转换为二进制八进制和十六进制,整数除二取余，从低到高。 小数乘二取整，从高到低。
5、,10,十进制转换为八进制、十六进制 将十进制数转换为八进制数时，要分别对整数和小数进行转换。进行整数部分转换时，先将十进制整数除以8，再对每次得到的商除以8，直至商等于0为止。然后将各次余数按倒序写出来，即第一次的余数为八进制整数的最低有效位，最后一次的余数为八进制整数的最高有效位,所得数值即为等值八进制整数。 将十进制数转换为十六进制数的方法同理可得。,11,进行小数部分转换时，先将十进制小数乘以8，积的整数作为相应的八进制小数，再对积的小数部分乘以8。如此类推，直至小数部分为0，或按精度要求确定小数位数。第一次积的整数为八进制小数的最高有效位，最后一次积的整数为八进制小数的最低有效位。,
6、12,1.2.2 编码,数字电子技术中，常用二进制0和1来表示文字符号信息，这种特定的二进制码称为代码。 建立这种代码与信息的一一对应关系称为编码。,概念：表达信息，不一定按值表达。,13,二进制数,自然码,8421码,2421码,5421码,余3码,14,1.3 逻辑运算及逻辑门电路,1.3.1 逻辑变量与逻辑系统 逻辑值的取值只有两种：0和1，0表示逻辑假，1表示逻辑真。取值为逻辑值的变量称为逻辑变量。 逻辑变量的逻辑值0和1不表示数量的大小，而是表示一种对立的逻辑状态，比如用1表示开关闭合，用0表示开关断开。 逻辑变量通常用英文字母表示，如变量A、B、C等 。 逻辑变量只有两种取值的逻辑
7、系统称为二值逻辑系统。如果逻辑变量的取值超过两个，就称为多值逻辑系统。 用高电平表示逻辑1，用低电平表示逻辑0的逻辑系统称为正逻辑系统；反之称为负逻辑系统。 本书主要讨论的是正逻辑二值系统。,15,1.3.2 基本逻辑运算及其门电路 1与逻辑和与门电路 (1) 与逻辑 图1-2(a)给出串联开关灯控电路。电池通过开关A和B向灯炮Y供电，只有开关A和B同时“闭合”时，灯泡才亮。从此电路可总结出如下逻辑关系：只有决定一个事件（灯Y“亮”）的所有条件（开关A“闭合”、开关B“闭合”）都具备时，这件事（灯Y“亮”）才会发生，否则这件事不发生（灯Y“灭”），这种逻辑关系称为与逻辑。用表格来描述此逻辑关系
8、可得表1-3。如将此表用二元常量来表示，设开关“断开”和灯“灭”都用0表示，而设开关“闭合”和灯“亮”都用1表示，并将输入、输出变量都用逻辑变量表示，则得逻辑真值表即表1-4。,16,（a）串联开关灯控电路 （b）与门逻辑符号 图1-2串联开关灯控电路和与门逻辑符号,A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1,表1-3 与逻辑关系表 表1-4 与逻辑真值表,17,若用逻辑表式来描述与逻辑，则可写为 式中的小圆点“”表示A、B的与运算，也表示为逻辑乘。 与逻辑运算的规则是：输入变量（A、B）全为1时，输出变量为1，否则输出变量为0。 在数字电路中实现与逻辑功能的电路称为“与门”。
9、“与门”的逻辑符号如图1-2(b)所示。该符号表示两个输入的与逻辑关系。,18,图1-3 与门电路 其电路工作原理为：当A、B都为低电平（如V）时，VD1、VD2都正向导通，输出为低电平。 当A、B中任一个为低电平时，接低电平的二极管优先导通，使输出仍为低电平。 当A、B都为高电平时，VD1、VD2都正向导通，输出为高电平。,19,2或逻辑和或门电路 (1) 或逻辑 图1-4(a)给出并联开关灯控电路。电池通过开关A或B向灯炮Y供电，只要开关A或开关B或者二个开关都“闭合”，灯泡就亮。而开关A和B二者都“断开”，灯泡Y才不亮。由此可总结出如下逻辑关系：在决定一个事件（灯Y“亮”）的几个条件（开
10、关A“闭合”、开关B“闭合”）中只要有一个或一个以上条件具备时，这件事（灯Y“亮”）就发生，只有条件全不具备时，这件事才不发生（灯Y“灭”），这种逻辑关系称为或逻辑，其逻辑符号如图1-4（b）所示。或逻辑的真值表如表1-5所示。,20,（a）并联开关控制电路 （b）或门逻辑符号 图1-4 并联开关灯控电路和或门逻辑符号,表1-5或逻辑真值表,图1-5 二极管或门电路,或逻辑运算的逻辑表达式可写为,或逻辑运算的规则是：输入变量（A、B）全为0时，输出变量为0，否则输出变量为1。,21,2或逻辑门电路 或门电路是能满足输入与输出变量之间或逻辑关系的电路。图1-5是由二极管组成的二输入或门的逻辑电路
11、。图中A、B为输入端，Y为输出端。 二极管或门的工作原理如下： 1）当A、B都为低电平时，VD1、VD2都反向截止，则输出为低电平。 2）当A、B中任一个为高电平时，接高电平的二极管优先导通，使输出为高电平 3）当A、B都为高电平时，VD1、VD2正向导通，输出为高电平。,22,3非逻辑和非门电路 （1）非逻辑 图1-6(a)是旁路开关灯控电路。开关A“断开”时，电池通过限流电阻向灯炮Y供电，灯亮。而当开关A“闭合”，灯泡Y两端就被短路，灯灭。由此得第三种逻辑关系：决定一个事件（灯Y“亮”）的发生，是以其相反的条件（开关“断开”）为依据，这种逻辑关系称为非逻辑。非逻辑的真值表如表1-6所示。,
12、（a）旁路开关灯控电路 （b）非门逻辑符号 图1-6 旁路开关灯控电路和非门逻辑符号,23,表1-6非逻辑真值表,非运算的逻辑表达式可写为,非逻辑运算的规则是：输入变量与输出变量的取值总相反。 在数字电路中实现非逻辑功能的电路称为“非门”。非门的逻辑符号如图1-6 (b)所示。 （2）非门电路 由三极管所构成的非门电路如图1-7所示。,图1-7 三极管非门电路,非门电路工作原理为： 1)当输入信号A为高电平时，三极管工作在饱和状态，输出电压Y为低电平。 2)当输入信号A为低电平时，三极管工作在截止状态，输出电压Y为高电平。,24,1.3.3 复合逻辑运算及其门电路 1与非逻辑和与非门电路 （1
13、）与非逻辑,由与逻辑和非逻辑组合，先与后非构成与非逻辑。与非逻辑电路、逻辑符号、分别如图1-8（a）、（b）所示。与非逻辑真值表如表1-7所示。,（a）与非逻辑电路 （b）与非逻辑符号 图1-8 与非逻辑电路和与非逻辑符号,25,表1-7 与非逻辑真值表,非逻辑运算规则：只要输入有低电平，输出都为高电平；输入全为高电平时，输出才为低电平。 与非逻辑表达式为：,（2）与非逻辑门电路 与非逻辑门电路是由与门电路和非门电路组合而成，如图1-9所示。,图1-9 与非门电路,工作原理：当A或B为低电平。对应二极管正偏导通，使得三极管VT截止，输出Y为高电平；当A和B都为高电平时，两个二极管都反偏截止，使
14、得三极管VT饱和导通，输出Y为低电平。,26,2或非逻辑和或非门电路 （1）或非逻辑 由或逻辑和非逻辑组合，先或后非构成或非逻辑。与或非逻辑电路、逻辑符号、分别如图1-10（a）、（b）所示。或非逻辑真值表如表1-8所示。,（a）或非逻辑电路 （b）或非逻辑符号 图1-10 与非逻辑电路和与非逻辑符号,表1-8 或非逻辑真值表,27,由表1-8可得或非逻辑运算规则：只要输入有高电平，输出都为低电平；输入全为低电平时，输出才为高电平。 或非逻辑表达式为：,（2）或非逻辑门电路 或非逻辑门电路是由或门电路和非门电路组合而成，如图1-11所示。 工作原理：当A或B为高电平时，对应的二极管正偏导通，使
15、得三极管VT饱和导通，输出Y为低电平；当A和B都为低电平时，两个二极管都反偏截止，使得三极管VT截止，输出Y为高电平。,图1-11 或非门电路,28,3异或逻辑和异或逻辑门电路 由与、或、非逻辑组合，构成较复杂的异或逻辑。异或逻辑是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时，输出函数为0；当两个逻辑变量取值不同时，输出函数为1。,（a）异或逻辑电路 （b）异或逻辑符号 图1-12 异或逻辑电路和异或逻辑符号 由异或逻辑电路得到其表达式为,29,表1-9 异或逻辑真值表,由异或逻辑表达式可得其逻辑真值表如表1-9所示。,30,同或若两个输入变量A、B的取值相同，则输出变量Y为1； 若A、B取值相异
16、，则Y为0。这种逻辑关系叫“同或”逻辑，也叫“符合”逻辑。,逻辑表达式,逻辑符号,4.同或逻辑运算及其门电路,31,由同或逻辑表达式可得其逻辑真值表如表1-10所示。 表1-10 同或逻辑真值表,由表1-10可得同或逻辑运算规则：只要两输入同为高电平或低电平，输出都为高电平；只有两输入不同时，即一个为高电平，一个为低电平，则输出为低电平。,32,3常见的集成逻辑门电路,（1）集成与门电路 74LS08是四路二输入与门集成电路，其外形与外引脚电路图如图1-14所示。,（a）74LS08外形图 (b) 74LS08引脚功能图 图1-14 集成与门电路74LS08外形和引脚功能图,33,常用的TTL集成与门电路还有3路三输入与门电路74LS11和2路四输入与门电路74LS21，他们的外引脚图如图1-15(a)和(b)所示。其中，NC表示不用的引脚。,
