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数字逻辑与数字系统 自我介绍 昆明理工大学计算机系 袁梅宇 课程简介——大纲 “数字逻辑”是计算机专业必修的专业基础课程。它主要讲述如何应用数字电路来进行数字系统的逻辑设计的基本理论和方法，具体内容包括：数字逻辑设计的基础知识和数字网络的分析和设计方法。对于从事计算机研制和应用的广大科技工作者来说，熟练掌握数字逻辑设计的理论和方法是十分必要的，它不仅能使计算机专业学生了解数字系统的工作原理和设计方法，对于其它专业课程（如：计算机组成原理、接口技术等）的学习也会有很大帮助。 课程简介 课程名称 数字逻辑 总学时 32 总学分 2 课程类别 专业基础课 专业 计算机科学与技术 考试 最后一周当堂考试（开卷） 试卷类型 待定？ 如何学习 认真听课 认真复习 不划范围 缺勤三分之一取消考试资格 比例 平时 40% 考试 60% 内容 第一章 开关理论基础 第二章 组合逻辑 第三章 时序逻辑 第一章 开关理论基础 开关理论是以二进制为基础的理论，包括二进制为基础的数制和码制，描述逻辑电路的数学工具、图形和符号语言。 奠定了计算机等现代数字系统的硬件构造基础。 1.1 二进制系统 一、模拟信号与数字信号 模拟信号： 时间连续数值也连续的信号。如速度、压力、温度等。在时间、数值是平滑地、连续地变化。所以模拟信号在一定范围内的任意值必须测量其大小。缺点：很难度量； 容易受噪声的干扰； 难以保存。 数字信号：在时间上和数值上均是离散的、不连续的。如电子表的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。 用二元数0、1来表示，一个0或一个1称为一比特（Bit），所以对数字信号只能计数其数目多少，而不需要大小。 数字电路：是工作在数字信号下的电路。 脉冲信号：是指一种持续时间极短的电压、电流波形。（ 持续时间是与电路的暂态过渡历程持续时间相比拟。） 从广义讲：凡按非正弦规律变化的电压、电流波形都可以称为脉冲信号。脉冲信号是属于模拟信号范畴。 例如：方波、矩形波、尖脉冲、锯齿波等。 数字电路的特点 极高的稳定性与可靠性； 欲提高信号处理精度，可增加信号的长度（位数）； 具有智能； 可长期存储； 功耗低。 数字系统的应用 1. 数字系统的设计 器件设计：完成简单逻辑功能； 功能部件设计：实现某种功能的子系统； 系统设计： 如计算机、数控机床、控制器等。 1.2 数制与码制 数制是计数进位制的简称 1.2.1 进位计数制 (1). 十进制(Decimal) (2). 二进制(Binary) (3). 十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal） 十进制： 是用 0、1、2、3、· · · · · 9 这十个数码按一定规律排列而成。其按位权值展开为： 数码（系数）： 0、1、2、3、· · · · · 9 这十个数字； 位权值：10的幂（10i ），i为位值；以10为基数的数制； 加权系数：系数 * 位权值。 十进制数值 = 各加权系数之和（位权值展开） 1.3 逻辑函数及其描述工具 1.3.1 逻辑函数的基本概念 1.3.2 逻辑函数的描述工具 布尔代数法 逻辑真值表法 逻辑图法 卡诺图法 波形图法 硬件描述语言法 （跳过，后面部分细说） 1.3.3 基本的逻辑运算 与 或 非 （P11表1.3） 1.4 布尔代数 1.4.1 布尔代数的基本定理 1.5 集成门电路外特性 一、集成门电路类型: TTL ----电源固定为5V。速度较快，功耗较大。常用于电子设备或台式仪器。 CMOS----电源范围可由3-18V，功耗小，性能稳定，常用于便携式仪器或设备。 二、集成门电路的主要参数指标: 1、输出电压指标 输出高电平电压UOHmin大于标准高电平U(1) 输出低电平电压UOLmax小于标准低电平U(0) 2、 输入电压指标 当逻辑门的输入信号电压的最小高电平UIHmin高于开门电平Uon为逻辑1， 最大低电平UILmax 低于关门电平Uoff为逻辑0。信号电平不能在Uon和Uoff之间 UOHminUIHmin 高电平抗干扰容限=UOHmin-UIHmin UILHmaxUOLmax 低电平抗干扰容限= UILmax-UOLmax 3、 输入电流指标 逻辑门输入高电平时电流IIH流入输入端， 逻辑门输入低电平时电流IIL从输入端流出。 4、 输出电流指标 逻辑门输出高电平时电流流出输出端，有最大值限制IOHmax 。 逻辑门输出低电平时电流从输出端流入，有最大值限制IOLmax。 5、 输出能力（扇出系数N） 逻辑门输出端可以最多连接其他门输入端