数电(逻辑代数基础).ppt

数字电子技术基础 龚昌来 嘉应学院电子信息工程学院 课程简介 本课程是信息类学科的一门重要的专业基础课。 本课程介绍数字逻辑电路的基础知识，数字逻辑电路设计的原理、方法和应用. 通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力，为以后学习有关专业课程及进行电子电路设计打下坚实的基础。 本课程的主要内容有：逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形、半导体存储器、可编程逻辑器件、数模和模数转换等。 第一章 逻辑代数基础 数字量：在时间和幅度上的取值是不连续的、离散的物理量。如：元器件个数、车站的客流量等。 (数值总是发生在一系列离散的瞬间，同时，其数值每次的增减变化都是某一个最小数量的整数倍。小于这个最小数量单位的数值没有任何物理意义。) 数字信号：表示数字量的信号称为数字信号，矩形波、方波信号. 数字电路：工作在数字信号下的电子电。(另一种定义:处理数字信号并能完成数字运算的电路) 二、数字电路的特点 模拟电路的特点：主要是研究微弱信号的放大以及各种形式信号的产生、变换和反馈等。 数字电路的特点： 1 基本工作信号是二进制的数字信号，只有0，1两个状态，反映在电路上就是低电平和高电平两个状态。 2 易实现：利用三极管的导通（饱和）和截止两个状态。 3 易集成，器件的特性要求不高。数字电路是由几种最基本的单元电路组成，这些基本单元中，对元件的精度要求不高，允许有较大的误差，只要在工作的时候能可靠地区分0，1两种状态即可。 4 数字电路中，研究的主要问题是输入信号和输出信号之间的关系即逻辑关系，即电路的逻辑功能。 5 数字工具：逻辑代数. 利用逻辑代数对电路进行分析和设计，数字电路能够对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算。 三、数字电路的应用 1．在数字通信系统中，可以用若干个0，1编制成各种代码，分别代表不同的含义，用以实现信息的传递（全球通手机）。 2．利用数字电路的逻辑功能，可以设计出各种各样的数字控制装置用来实现对生产过程的自动控制，如精密机床，巡航导弹。 3．近代测量仪表中，也广泛采用了数字电路。例 ：数字万用表。 4．当代最杰出的应用数字电路的成就----计算机。今天，计算机不仅成了近代自动控制系统中不可缺少的一个组成部分，而且几乎渗透到国民经济和人民生活的一切领域中，并且在许多方面引起了根本性的变革 。 必须指出，数字电路的应用同样也有局限性。因为实现工业控制过程中，需要量测和控制的信号大部分都是模拟信号，这就给数字电路的使用带来很大的不便。为了用数字电路处理这些模拟信号，必须首先把它们转换为数字信号（成为A/D转换），才可送给数字电路处理。同时，还要把得到的数字结果，再转换成相应的模拟信号（D/A转换），送给控制对象，所以在有些情况下，是否采用数字电路应视具体情况而定. 伴随着计算机技术的发展,数字集成电路发展非常迅速 1．小规模集成电路（ Small Scale Integration, SSI） 1960年出现，在一块硅片上包含10-100个元件或1-10个逻辑门。如 逻辑门和触发器。 2．中规模集成电路（ Mdeium Scale Integration, MSI） 1966年出现，在一块硅片上包含100-1000个元件或10-100个逻辑门。如 ：集成记时器，寄存器，译码器。 3．大规模集成电路（LSI） 1970年出现，在一块硅片上包含1000-10000个元件或100-1000个逻辑门。如 ：半导体存储器，某些计算机外设。628512，628128（128K）最大容量1G。 4．超大规模集成电路（VLSI）1975年出现 在一块硅片上包含10000个以上的元件。 如在一块硅片上能集成一个完整的微型计算机。 本课程以小规模集成电路为主，说明各种功能的数字电路的基本原理和设计方法，在此基础上，适当地介绍一些中、大、超大规模数字集成电路。 1.1.2 数制和码制 一、数制 用数字量表示物理量的大小时一位往往不够，经常用到进位 计数法，用多位数码表示。 数制:多位数码中每一位的构成方法及从低位到高位的进位规则. 几种常用的计数体制: 十进制(Decimal) 二进制(Binary) 八进制（Octal） 十六进制(Hexadecimal) 1.十进制 在十进制数中，每一位有0—9十个数码。进位规则：逢十进一。 任意一个十进制数D可以表示为 其中，ki：0~9十个数码中的任意一个 m、n：正整数，n为整数位数，m为