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数字逻辑电路 (电子技术基础:数字部分),课程性质:专业基础课 考试课,课程特点:逻辑性强 实践性强 独立性强,电子技术的应用领域:4个C,C:Communication,C:Control,C:Computer,C:Culture Life,数字系统的优点,1。通信抗干扰能力强,保密好 2。音像、电视保真好、便于存储 3。仪表比模拟仪表精度高,功能强, 易于自动化、智能化、可靠性高、体积小,第一章 数字逻辑基础,11 模拟信号与数字信号,1.1.1 模拟信号(Analog Signal),模拟量,时间和数值连续的物理量,如速度、温度、声音,u,正弦波信号,锯齿波信号,u,Frequency,Period,Amplitude,Phase,模拟电路:分析输出信号输入信号在频率、 幅度、相位等方面的不同,如交、直流放 大器(AC、DC Amplifier)、信号发生器 (Signal Generator)、滤波器(Filter)等。 在模拟电路中,Transistor、Diode工作在放 大状态 。,1.1.2 数字信号(Digital Signal,pulse),数字量,:时间和幅度都是离散的,大多数数字信号都是由模拟信号变换而来,数字电路信号,11 模拟信号与数字信号,1.1.2 数字信号,bit、bit time、 bit rate比特率,数字信号,周期性:Duty Frequency、Period、Pulse Width脉宽、 Ratio占空比、Amplitude,非周期性:,正逻辑,Bit time=50ms,Bit rate=20bps,Frequency=? Period=? Amplitude=? Pulse width (tw) =? Duty ratio (q) =?,实际数字信号,tr tf tw,第1章 数字逻辑基础,12 数字电路,常见逻辑电路:逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、PLD,二值逻辑(数字逻辑):用彼此相关又对立的两 种状态来代表逻辑变量1和0,在数字电路中 常用开关的闭合与断开、指示灯的亮灭、特别是电 平的高低 (正逻辑、负逻辑),数字电路研究:输入与输出的逻辑关系,第1章 数字逻辑基础,12 数字电路,1.2.1 数字电路的发展与分类,电子管,甚大规模,1.2.2 数字电路的分析方法与测试技术,1. 数字电路的分析方法,基本分析方法:功能表、真值表、逻辑表达式、波形图,2. 数字电路的测试技术,数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪,仿真软件:EWB(Electronics Workbench),PLD设计软件:ISP Synario、MAX+PLUSII,13 数制(Number system),一、N进制数,N进制:以N为基数的记数体制,1. 有N个数码(Digit): 0(N1),2. 逢N进1,3.,基数(Base),二进制:,Binary 如(1001.001)B,八进制:,Octonary or Octal如 (75.2)O,Hexadecimal如(9E.0A)H,十六进制:,十进制:,Decimal or Denary 如(19.2)D,1. BD:二进制数按位(权)展开相加,例: (11010.011)2 =,124,+123+022+121+020+,021+122+123,= (26.375)10,二、 十、二进制数之间的转换,2.DB 整数和小数部分分别转换,最后相加,整数除二,取出余数再除二,直到商为零,小数乘二,取出整数部分再乘二,直到满足误差要求,例:(25)D =,(11001)B,b0,b1,b2,b3,b4,整数除二,取出余数再除二,直到商为零,除二取余,0.706 X 2 = 1.412 1 b-1,0.412 X 2 = 0.824 0 b-2,0.824 X 2 = 1.648 1 b-3,(0.706)D = (0.1011)B,例:(0.375)D =( ? )B,0.648 X 2 = 1.296 1 b-4,0.375 X 2 = 0.750 0 b-1,0.750 X 2 = 1.500 1 b-2,0.500 X 2 = 1.000 1 b-3,= (0.011)B,小数乘二,取出整数部分再乘二,直到满足误差要求,例:(0.706)D 转换为二进制数,要求其误差不大于2-4。,乘二取整,2.BH:以小数点为基准,分别向左、右每四位分为一组,转换为相应的十六进制数,(4E6)H=,4162+14 161+6 160,=(1254)D,三、 各种制数之间的转换,1.H (或O)D:按位(权)展开,BH,(0101 1001)B=,027+1 26+0 25+1 24 +1 23+0 22+0 21+1 20D,=,(023+1 22+0 21+1 20) 161 +(1 23+0 22+0 21+1 20) 160D,=(59)H,每四位2进制数对应一位16进制数,(11101.011000111) B =,(0001 1101 . 0110 0011 1000) B =,=(1D.638)H,.,BH:以小数点为基准,分别向左、右每 四位分为一组,转换为相应的十六进制数,(10101011110.100000111) B =,(010 101 011 110. 100 000 111) B =,=(2536.407)O,.,3.BO:以小数点为基准,向左、右每三位分为一组,转换为相应的八进制数,4.HB:将每一位16进制数转换为4位二进制数,5.OB:将每一位8进制数转换为3位二进制数,(567)O = ( ?)B,(567)H = ( ?)B,6.DO:,7. DH:,8. HO:,(BE.29D)H = ( ?)O,= (10111110.001010011101)B,= (276.1235)O,9. OH:,整数除8取余,小数乘8取整;D-B-O,整数除16取余,小数乘16取整;D-B-H,H-B-O,O -B- H,数字系统的信息,二进制代码如ASCII,14 二进制码,自然二进制码,BCD码,格雷码,编码基本规则:2n=N(N为需编码信息的项数, n为编码bit数),一、 BCD码是Binary-Coded-Decimal的缩写,即二进制编码的十进制数。用来表示十进制数。,在BCD码中,用四位二进制数表示0-9十个数码。四位二进制数最多可以表示16个字符,因此0-9十个字符与这16中组合之间可以有多种情况,不同的对应便形成了一种编码。,无权码,有权码,二、 格雷码(循环码),4.采用格雷码,位数变化小,可大大减少错码的可能性,请观察如下格雷码的特点?,1.每两个相邻代码中的数码仅有一位不同,其余各位均相同,2.首尾(0和15)两个代码也仅有一位不同,构成“循环”,3.无权码,15 逻辑代数基本知识,逻辑代数(布尔代数),是用来研究数字电路中的输入、输出之间逻辑关系的工具。,在逻辑代数中,逻辑变量只能取两个值(二值变量),即0和1,中间值没有意义,这里的0和1只表示两个对立的逻辑状态,如电位的低高(0表示低电位,1表示高电位)、开关的开合等。,基本逻辑运算:与、或、非,逻辑代数基本表达方式:逻辑表达式,真值表,逻辑符号(逻辑电路),1 . “与”逻辑,逻辑符号,逻辑式,F=ABC,条件都具备时,事件F才发生。,真值表,一、 基本逻辑运算,2. “或”逻辑,逻辑符号,当有一个具备时,事件F就会发生。,逻辑式,F=A+B+C,真值表,3. “非”逻辑,A具备时 ,事件F不发生;A不具备时,事件F发生。,逻辑符号,逻辑式,真值表,(1)为国家标准规定的符号; (2)为过去沿用的图形符号; (3)为部分国外资料中常用的图形符号。,常见符号,二、 复合逻辑运算,当两个输入相同时, 输出为1;当两输入 不同时,输出为0。,当两个输入不同时, 输出为1;当两输入 相同时,输出为0。,16 逻辑函数与逻辑问题的描述,实际问题,逻辑变量含义及状态定义,真值表,逻辑表达式,例,练习与作业,1. 写出逻辑表达式YA(ACBC)的真值表。,2. A,B,C三个输入信号,当其中出现奇数个1时,输出 Z1,其余情况下,输出Z0。写出真值表和逻辑表达式。,作业:1.1.4 (2) 1.3.1 (2) (3) (4) 1.3.2 (1) 1.3.3 (2) 1.3.5 (1) 1.3.6(2),实训1 信号灯的逻辑控制,1 实训目的 (1) 了解逻辑控制的概念。 (2) 掌握表示逻辑控制的基本方法。 2 实训设备和器件 实训设备和器件: 直流电源、发光二极管、限流电阻、 继电器两个、导线若干。 3 实训电路图,图1.1为实训电路图。这是一个楼 房照明灯的控制电路。设A、B分别代 表上、下楼层的两个开关, 发光二极 管代表照明灯。在楼上闭合开关A, 可以将照明灯打开,在楼下闭合开关 B,又可以将灯关掉;反过来,也可 以在楼下开灯, 楼上关灯 。,图 1.1 照明灯的逻辑控制电路,4 实训步骤与要求 1)连接电路 按图1.1连接好电路,注意不要将两个继电器接错。 2)试验开关和发光二极管的逻辑关系 接通电源,分别将开关A、B按表1.1的要求闭合或者 断开,观察发光二极管F的亮、灭情况,并填入表1.1中。,5 实训总结与分析 通过上述实训,可做如下总结: (1)实训图中,JA和JB分别代表继电器的两个线圈,JAK1、JBK1代表继电器的常开触点,电器的常闭触点。在实训图所示的状态下开关A、B均断开),由于没有通路给发光二极管供电,所以发光二极管灭。开关A闭合,继电器线圈JA通电,其JAk1闭合,常闭触点JAK2断开,JBK1、JBK2则维持原来状态,此时图1.1最上面的一条电路连通,通过电源给发光二极管供电,发光二极管亮。同样道理, 如果只闭合开关B,也将给发光二极管提供供电通路使之点亮。当开关A、B均闭合时,由于没有通路,所以发光二极管灭,读者可自行分析。 ,返回目录,
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