第6章数字电路.ppt
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1、数字电路,电子与电气工程学院张利娜,数制和码制,一、几种常用的数制,(1)数制:多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制,简称数制。,1、几个定义,(2)基数:进位制的基数,就是在该进位制中可能用到的数码个数。,(3)位权:在某一进位制的数中,每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数,这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。,2、十进制和二进制,数码为:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9; 基数是10,用字母D表示; 运算规律:逢十进一,即9+1=10。 十进制数的权展开式:Dki10i,(1)十进制,数码为:0 1 ; 基数是2,用字母B表示; 运算规律:
2、逢二进一,即1+1=10。 十进制数的权展开式:Dki2i,(2)二进制,逻辑代数基础,一、卡诺图化简法,将n变量的全部最小项各用一个小方块表示,并使具有逻辑相邻性的最小项在几何位置上相邻排列,得到的图形叫做n变量最小项的卡诺图。,1、卡诺图的定义,2、逻辑相邻项:仅有一个变量不同其余变量均相 同的两个最小项,称为逻辑相邻项。,(1)把已知逻辑函数式化为最小项之和形式。,(2)将函数式中包含的最小项在卡诺图对应的方格中填 1,其余方格中填 0。,3、用卡诺图表示逻辑函数:,Y = AC+ AC + BC + BC,,例1:,试用卡诺图表示之。,卡诺图:,1,1,1,1,1,1,0,0,A(B+
3、B)C +,(A+A)BC,Y=A(B+B)C+,(A+A)BC+,解:,4、用卡诺图化简逻辑函数的步骤, 写出函数的最小项表达式; 作出函数的卡诺图; 画圈; 写出最简与或表达式。,画 圈 的 原 则, 合并个数为2n; 圈尽可能大-乘积项中含因子数最少; 圈尽可能少-乘积项个数最少; 每个圈中至少有一个最小项仅被圈过一次,以免出现多余项。,例1: 用卡诺图将下式化简为最简与或函数式,1,1,Y,Y,例2: 用卡诺图将下式化简为最简与或函数式,Y,Y,门电路,正逻辑:高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0。,负逻辑:高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑1。,一、逻辑定义,二、二极管与门,Y=AB,三
4、、二极管或门,Y=A+B,组合逻辑电路,任一时刻的输出仅取决于该时刻的输入,与电路原来的状态无关。,一、组合逻辑电路的定义,组合逻辑电路的框图,组合逻辑电路在电路结构上不包含存储单元,仅仅是由各种门电路组成。,二、若干常用的组合逻辑电路,1、编码器普通编码器和优先编码器,编码:用二进制代码来表示某一信息(文字、数字、符号)的过程。 实现编码操作的电路称为编码器。,优先编码器,在优先编码器电路中,允许同时输入两个以上编码信号。编码时只对优先权最高的进行编码。,8线3线优先编码器74LS148逻辑图如下图。,选通输入端,选通输出端,扩展端,输入:逻辑0(低电平)有效,输出:逻辑0(低电平)有效,低
5、电平表示“电路工作,但无编码输入”,低电平表示“电路工作,且有编码输入”,例3:试用两片74LS148组成16线4线优先编码器。,优先权最高, 均无信号时,才允许对 输入信号编码。,(1)片处于编码状态,(2)片被封锁。,2、译码器,译码:将二进制代码翻译成对应的输出信号的过程。译码是编码的逆过程。 实现译码操作的电路称为译码器。,常用的译码器有:二进制译码器、二十进制译码器、显示译码器三类。,74HC138集成译码器 二进制译码器,S=1,译码器正常工作,片选输入端 (使能端),输出低电平有效,地址输入端,3线8线译码器74HC138功能表,当S1=1, =0, =0(即S=1)时,可得输出
6、,例4:试用两片3线8线译码器74HC138组成4线16线译码器。,(1)片工作,(2)片禁止。若输入D3D2D1D0=0100时,译码器_输出_。,0,(1),11110111,(2)片工作,(1)片禁止。若输入D3D2D1D0=1101时,译码器_输出_。,1,(2),11111011,显示译码器,用来驱动各种显示器件,从而将用二进制代 码表示的数字、文字、符号翻译成人们习惯的 形式直观地显示出来的电路,称为显示译码器。,七段显示译码器7448引脚排列图,灯测试输入,灭零输入,灭灯输入灭零输出,用7448驱动BS201的连接方法,RBI和RBO配合使用,可使多位数字显示时的最高位及小数点后
7、最低位的0不显示,0 0 0 6 7 . 9 0 0,二进制译码器的应用,例5:试用3线8线译码器74HC138设计一个多输出的组合逻辑电路。输出逻辑函数式为,解:,化为最小项之和的形式:,当S1=1, S2=S3=0时,令A2=A, A1=B, A0=C ,则,画电路图,触发器,一、概述,、定义:能够存储位二值信号的基本单元电路。,.特点: ()有两个稳定的状态:和。 ()在适当输入信号作用下,可从一种状态翻转到另一种状态; 在输入信号取消后,能将获得的新状态保存下来。,3、触发器的现态和次态:,现态: 次态:*,4、触发器逻辑功能描述方法,功能表(特性表)、 特性方程、状态图、波形图,按结
8、构可分为,5、触发器分类,按逻辑功能可分为,二、SR锁存器,1.或非门构成,RD Reset 直接复位端(置0端),SD Set 直接置位端(置1端),(基本RS触发器),或非门组成的基本RS触发器的特性表,0,0,1,1,1,1,0,0,或非门组成的基本RS触发器的特性表,0,0,1,或非门组成的基本RS触发器的特性表,0,0,1,或非门组成的基本RS触发器的特性表,当SD、RD同时跳变时,输出端Q和Q状态不定。,?,特性方程:,三、电平触发的触发器,1.电平触发SR触发器,(同步触发器),同步SR触发器的特性表,特性方程:,电平触发方式的动作特点:,在 CLK1期间,输入信号的变化都直接改
9、变输出端Q和Q的状态;CLK=0期间输出状态保持不变。,例6:,不变,不变,不变,四、脉冲触发的触发器,1.主从SR触发器,(主从触发器),脉冲触发方式的动作特点:,(1)触发器翻转分两步动作:第一步,在 CLK1期间主触发器接收输入端信号,被置成相应的状态,从触发器不变;第二步,CLK下降沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转,输出端Q和Q的状态改变发生在CLK下降沿。 (2)在CLK=1的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。,在Q=0时,J端出现正向干扰,在Q=1时,K端出现正向干扰,触发器的状态只能根据输入端的信号(正向干扰信号)改变一次的现象称为一次变化现象。,一次变化现象降低
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