1、電子技術項目教程主 編：徐超明 李 珍副主編：姚華青 王平康章青松2022/9/181知識目標：理解二進制、十進制、十六進制及其相互轉換。理解用編碼表示二進制數的方法。熟悉邏輯代數中的基本定律、基本公式，理解邏輯代數中的基本規則。掌握邏輯函數的表示方法及其相互之間的轉換。掌握組合邏輯電路的分析方法。熟悉邏輯函數公式法化簡。掌握組合邏輯電路的設計方法。熟悉邏輯函數卡諾圖法化簡。項目4 加法器的測試與設計2022/9/182技能目標：會查閱數字集成電路資料，能根據邏輯功能選用或代換集成門電路。掌握TTL和CMOS集成電路引腳識讀方法，掌握其使用常識。熟悉集成門電路的邏輯功能和主要參數的測試方法。能

2、用實驗的方法分析組合邏輯電路。能根據需要選用合適型號的集成電路設計出簡單的組合邏輯電路。項目4 加法器的測試與設計2022/9/183工作任務：數字信號的認識，數字電路實驗裝置的使用。常用集成門電路邏輯功能的測試。常用集成邏輯門電路的參數測試。組合邏輯電路的分析與測試。設計裁判判定電路。設計全加器、加法器電路。分析測試簡單智力競賽搶答器。項目4 加法器的測試與設計2022/9/1844.1 數字信號的認識和邏輯函數實訓4-1：數字電路實驗裝置的使用和數字信號的認識4.1.1 數字電子技術概述4.1.2 數制和碼制4.1.3 邏輯代數4.1.4 邏輯函數實訓任務4.1 數字信號的認識和邏輯函數2

3、022/9/185實訓4-1：數字電路實驗裝置的使用和數字信號的認識數字電路實驗裝置基本部分： 1、電源：提供TTL和MOS芯片工作的合適電源。 2、脈沖信號源：一般有單次脈沖和連續脈沖兩種。 3、邏輯電平指示：一組發光二極管，用其亮滅來表示輸出電平“0”、“1”值。 4、邏輯電平開關：一組撥位開關，上推（輸出高電平，如5V）或下撥（輸出低電平，如0V）來輸出電平“0”、“1”值。 5、集成電路插座：用來安放所要測試的芯片。 有的實驗臺還有：數碼顯示器、邏輯筆、元件庫（如：電位器、二極管、三極管）等。 6操作流程：一、邏輯電平開關輸出口與邏輯電平指示輸入口逐個連接，波動邏輯開關，體會邏輯信號“

4、0”、“1”的輸出和顯示；檢測結果填入下面兩表中（正常的在對應位置打“”）：L1L2L3L4L5L6L7L8H1H2H3H4H5H6H7H8用萬用表測量輸出的低電平電壓數值： ； 高電平電壓數值： 。 實訓4-1：數字電路實驗裝置的使用和數字信號的認識7二、將單脈沖輸出口與電平指示輸入口相連，按下相應的按鍵，發光二極管亮然后熄滅，說明輸出一個單脈沖，邏輯信號“0”、“1”的變換； 三、邏輯筆的使用：將邏輯開關的輸出與邏輯筆的信號輸入接口相連，撥動邏輯開關，低電平時綠燈亮，高電平時紅燈亮；實訓4-1：數字電路實驗裝置的使用和數字信號的認識8四、將邏輯開關的K1-K4輸出口分別與數碼顯示器的A、B

5、、C、D輸入口對應接通，根據邏輯開關的K1-K4輸出情況，寫出數碼顯示器所顯示的數碼，填入表中；實訓4-1：數字電路實驗裝置的使用和數字信號的認識9五、將撥盤的1、2、4、8輸出口分別與電平指示L1、L2、L3、L4輸入口對應接通，根據撥盤數值寫出4個指示燈顯示的狀況，填入表中。項目4-1：數字電路實驗裝置的使用，數字信號的認識 10想一想：1、數字信號一般用幾種邏輯電平來描述？2、09十個數碼需要用幾位來表示？3、09十個數碼分別對應邏輯開關的什么狀態？實訓4-1：數字電路實驗裝置的使用和數字信號的認識11 模擬信號：隨時間連續變化 數字信號：離散的不連續變化 模擬電路：處理和傳輸模擬信號的

6、電路 數字電路：處理和傳輸數字信號的電路 4.1.1 數字電子技術概述122022/9/18幾個要點： 1、數字信號可以用兩種邏輯電平0和1來描述； 2、邏輯電平0和1不表示具體的數量，是一種邏輯值； 3、正邏輯與負邏輯。4.1.1 數字電子技術概述132022/9/18數字電路的特點 ： 1、電路結構簡單，穩定可靠 ； 2、抗干擾能力強、精度高 ； 3、通用性強； 4、具有“邏輯思維”能力； 5、元件處于開關狀態，功耗較小。 數字電路在通信、儀表、計算機、自動控制、家用電器等幾乎所有領域都得到了應用。智能型數字器件深入電子設備；數字系統逐步替代模擬系統已經成為一種必然趨勢。4.1.1 數字電

7、子技術概述142022/9/181、數制 記數方法 位置記數法：即將表示數字的數碼從左到右排列起來。（1）各種記數體制及其表示方法 常用十進制進行數據計算。數字系統中，通常只有兩種狀態，可分別用0、1表示，電路也容易實現，因此數字電路中多使用二進制。二進制位數多，不易讀寫，數字系統還用到八進制、十六進制。 4.1.2 數制和碼制152022/9/18記數體制 十進制 二進制八進制十六進制數碼0，1，2，3，4，5，6，7，8，90，10，1，2，3，4，5，6，70，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F記數規律逢十進一逢二進一逢八進一逢十六進一基102816i位權10 i

8、-1 2 i-18 i-116 i-1按權展開式（N）10 （N）2 （N）8 （N）16 表4-3 十進制、二進制、八進制、十六進制比較 4.1.2 數制和碼制162022/9/18基、權和進制是數制的三個要素。進制：進位規則權：數碼所在位置表示數值的大小；基：數碼的個數；（2）數制轉換 非十進制轉換為十進制 方法：“按權展開，然后相加”。 （101101）2 （125024123122 021120）1045 （4E8）16 （4162E1618160）10 1256 4.1.2 數制和碼制172022/9/18 十進制轉換為非十進制 方法：“除基取余，逆序排列”。 （213）10 （11

9、010101）2 22 1 3 余1 21 0 6 余0 25 3 余1 22 6 余0 21 3 余1 26 余0 23 余1 21 余1 04.1.2 數制和碼制182022/9/18 二進制與十六進制之間的轉換 方法：“4位1碼，對應轉換”。 二進制數十六進制數二進制數十六進制數001000811100191021010A（10）1131011B（11）10041100C（12）10151101D（13）11061110E（14）11171111F（15）4.1.2 數制和碼制192022/9/18例：（8A7E）16 （1000，1010，0111，1110）2 （1000101001

10、111110）2 （11011010101）2 （110，1101，0101）2 （6D5）16 （617）8 （ 110，001，111）2 （110001111）2 （1011010101) 2 = （ 1，011，010，101 ）2 （1325）84.1.2 數制和碼制202022/9/182、碼制用二進制代碼表示數字和符號的編碼方法。BCD碼：用二進制碼表示十進制碼的編碼方法稱為二十進制編碼。常用BCD碼的編碼方法：8421碼、5421碼、余3碼、格雷碼等。4.1.2 數制和碼制212022/9/18常用BCD碼的幾種編碼方法 十進制數8421碼5421碼余3碼格雷碼00000000

11、0001100001000100010100000120010001001010011300110011011000104010001000111011050101100010000111601101001100101017011110101010010081000101110111100910011100110010004.1.2 數制和碼制222022/9/18說明： 1、從00001111十六種狀態中選取不同的十種狀態就構成不同的BCD碼。其它不用的六種狀態，稱為禁用碼。 2、8421碼和5421碼為有權碼，從高位到低位的權值分別為8（或5）、4、2、1。 3、格雷碼又稱循環碼，其顯著特

12、點是：任意兩個相鄰的數所對應的代碼之間只有一位不同，其余位數都相同。例：（3975）10 （0011 1001 0111 0101）8421BCD4.1.2 數制和碼制232022/9/181、基本的邏輯運算 與、或、非三種基本的邏輯關系，對應著三種基本的邏輯運算，即與運算、或運算和非運算。邏輯與運算：F AB （其中 表示邏輯乘，一般省略不寫）邏輯或運算：F AB邏輯非運算：F 4.1.3 邏輯代數2022/9/1824 邏輯代數是研究邏輯電路的數學工具，它為分析和設計邏輯電路提供了理論基礎。邏輯代數用二值函數進行邏輯運算。利用邏輯代數可以將客觀事物的邏輯關系用簡單的邏輯代數式進行描述，從而

13、可方便地研究各種復雜的邏輯問題。 基本邏輯運算法則 邏輯與邏輯或邏輯非 01律A 1 =AA0 = A還原律 AA 0 =0 A1 = 1互補律 A =0 A = 1重疊律A A =AAA = A4.1.3 邏輯代數2022/9/18252、邏輯代數的運算定律交換律AB = BA A + B = B + A 結合律A(BC) = (AB)C A+(B+C) = (A+B)+C 分配律A(B+C) = AB + AC A + BC = (A+B)( A+ C) 反演律4.1.3 邏輯代數2022/9/1826真值表：將邏輯函數的輸入變量的所有可能取值和對應的輸出變量函數值排列在一起而組成的表格。

14、 如：Y 的真值表： 如果兩個邏輯函數具有相同的真值表，則這兩個邏輯函數相等。用真值表法可以證明邏輯代數的基本邏輯運算法則和運算定律。AB Y（ ）001011101110BA+4.1.3 邏輯代數2022/9/1827例：證明反演律：解：等式兩邊的真值表AB0001101111101110在變量A、B的所有四種取值組合下結果完全相同，因此等式成立。 4.1.3 邏輯代數1100101000012022/9/18283、邏輯代數的基本規則 （1）代入規則 在任何一個邏輯等式中，如果將等式兩邊出現的某變量A都用一個函數代替，則等式依然成立，這個規則稱為代入規則。 所有出現B的地方代以函數BC，則

15、等式仍成立。 同理 4.1.3 邏輯代數2022/9/1829（2）反演規則 Y的 所有的“ ”變成“+”、“+”變成“ ”， 所有的原變量變成反變量（如A換成 ）、 反變量變成原變量， 所有的“1”變成“0”、“0”變成“1”， Y的反函數，記作 。 注意：（1）保持原來的運算優先順序； （2）不是一個變量以上的“非”號應保持不變。4.1.3 邏輯代數2022/9/18304.1.3 邏輯代數2022/9/1831（3）對偶規則Y的 所有的“ ”變成“+”、“+”變成“ ”， 所有的“1”變成“0”、“0”變成“1”， Y的對偶式，記作 Y。 注意：（1）保持原來的運算優先順序； （2）原、

16、反變量不需改變。 Y A（B+ C） 對偶定理：如果兩個表達式相等， 則它們的對偶式也一定相等。 4.1.3 邏輯代數2022/9/18321. 邏輯函數的概念 將實際問題變成邏輯問題，即確定各變量的邏輯含義。開關A、B為輸入變量，開關閉合為1，斷開為0；燈Y為輸出變量，燈亮為1，燈滅為0。“與”邏輯關系：“決定某件事情的所有條件都具備時，結果才會發生”。 表示為：YAB“或”邏輯關系：“決定某件事情的多個條件中，只要有一個（或一個以上的）條件具備，結果就會發生” 表示為：YAB“非”邏輯關系：“條件與結果總是相反”。表示為：Y4.1.4 邏輯函數2022/9/1833邏輯函數：輸出與輸入之間

17、的關系。（邏輯函數關系） Y= F(A，B，C，D) A、B、C、D為輸入變量， Y為輸出變量或者稱作邏輯函數， F為某種對應的邏輯關系。 舉重比賽中有三個裁判員，規定只要兩個或兩個以上的裁判員認為成功，試舉成功；否則試舉失敗。 三個裁判員作為三個輸入變量，分別用A、B、C來表示，并且用“1”表示該裁判員認為成功，用“0”表示該裁判員認為不成功。 用Y作為輸出的邏輯函數，Y=1表示試舉成功，Y=0表示試舉失敗。 邏輯關系式：Y=F(A、B、C)。 4.1.4 邏輯函數2022/9/18342. 邏輯函數的表示方法 邏輯表達式、邏輯圖、真值表和卡諾圖 （1）真值表表示法 輸入邏輯變量的所有可能

18、取值和對應的輸出變量函數值 排列在一起而組成的表格。每個輸入變量有0和1兩種取值，n個變量就有2 n個不同的取值組合。對于一個確定的邏輯函數，它的真值表是惟一的。“舉重裁判” 邏輯關系真值表A B CY0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 001 0 111 1 011 1 114.1.4 邏輯函數2022/9/1835真值表表示邏輯函數的優點： 可以直觀、明了地反映出函數值與變量取值之間的對應關系； 由實際問題抽象出真值表比較容易。 缺點： 由于一個變量有二種取值，二個變量有224種取值組合，n個變量有2 n種取值組合。因此變量多時真值表太龐大，麻煩。4.1.4 邏輯函數2

19、022/9/1836（2）邏輯函數式表示法 將邏輯變量用與、或、非等運算符號按一定規則組合起來表示邏輯函數的一種方法，也稱表達式。“舉重裁判”函數關系表達式：邏輯函數式表示法優點： 簡單、容易記憶、不受變量個數的限制、可以直接用公式法化簡邏輯函數。缺點： 不能直觀地反映出輸出函數與輸入變量之間的一一對應關系。 4.1.4 邏輯函數2022/9/1837（3）邏輯圖表示法 用邏輯符號表示邏輯函數的一種方法。一個邏輯符號就是一個最簡單的邏輯圖。“舉重裁判”的邏輯圖邏輯圖表示邏輯函數優點： 最接近工程實際，圖中每一個邏輯符號通常都有相應的門電路與之對應。缺點： 不能用于化簡；不能直觀的反映出輸出函數

20、與輸入變量之間的對應關系。 4.1.4 邏輯函數2022/9/1838（4）波形圖表示法4.1.4 邏輯函數2022/9/1839 如果將邏輯函數輸入變量每一種可能出現的取值與對應的輸出值按時間順序依次排列起來，就得到了表示該邏輯函數的波形圖。（4）波形圖表示法4.1.4 邏輯函數2022/9/1840 波形圖也稱作時序圖，多用于信號隨時間變化情況的時序分析，以檢驗實際邏輯電路的功能正確性。 圖4.3所示為圖4.2電路邏輯功能仿真的波形圖，在不同的輸入信號（信號“4”、“5”、“6”）下可得到相應的輸出信號（信號“7”）。基本邏輯函數的幾種表示方法 4.1.4 邏輯函數2022/9/1841常

21、用復合邏輯函數的幾種表示方法 4.1.4 邏輯函數2022/9/1842組合邏輯電路的分析和設計過程實際上就是邏輯函數的邏輯圖、邏輯表達式和真值表之間的相互轉換。 （1）由邏輯圖寫出邏輯函數式 從輸入端到輸出端逐級寫出每一個邏輯符號所對應的邏輯函數式。 4.1.4 邏輯函數3.各種表示方法之間的轉換432022/9/18（1）由邏輯圖寫出邏輯函數式 從輸入端到輸出端逐級寫出每一個邏輯符號所對應的邏輯函數式。例： 4.1.4 邏輯函數442022/9/18 （2）由邏輯函數式列出真值表 真值表左邊變量的取值組合是固定的，把真值表左邊每一種變量的取值組合代入邏輯函數式中，求出函數值，填在對應的位置

22、上，列成表格即得到該函數的真值表。 Y=AB+ A BY 0 01 0 10 1 00 1 114.1.4 邏輯函數452022/9/18（2）由邏輯函數式列出真值表例： 4.1.4 邏輯函數A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100000001462022/9/18 （3）由真值表寫出邏輯函數式 一般方法： 找出使邏輯函數Y1的行， 每一行用一個乘積項表示。變量取值為“1”時用原變量表示；變量取值為“0”時用反變量表示。 將所有的乘積項或運算，即可以得到Y的邏輯函數式。 A B CY0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 001 0 111 1 011 1 114.1.4 邏輯函數472022/9/18（3）由真值表寫出邏輯函數式4.1.4 邏輯函數A B CY0 0 000 0 100 1 000 1 101 0 001 0 101 1 001 1 11例： 482022/9/18 （3）由真值表寫出邏輯函數式4.1.4