1、9/18/20221十個按鍵 輸出代碼控制使能標志 9/18/202221.數字技術的發展數字電路概述80年代后 1 0 億個晶體管/片 、 ASIC 制作技術成熟目前- 芯片內部的布線細微到亞微米(0.130.09m)量級微處理器的時鐘頻率高達3GHz（109Hz）90年代后- 97年一片集成電路上有40億個晶體管。6070代-IC技術迅速發展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。將來- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結構的電路9/18/202239/18/20224使用10小時、待機1個月 薄了(8.8mm),輕了（601g),快了（A5雙核）IPad29/18/20225蘋果 T

2、he new iPad系列采用Retina高清顯示屏，主要參數中分辨率為2048x1536，雙核A5X處理器，四核GPU，500萬像素攝像頭，支持1080P視頻，支持高速4G LTE網絡，9.4毫米厚，重652克，電池續航10個小時，4G下9小時。IPad3使用10小時、待機1個月 9/18/20226可編程邏輯器件、多功能專用集成電路106以上甚大規模大型存儲器、微處理器、各種型號的單片機10,00099,999超大規模小型存儲器、 門陣列、各種接口電路1009999大規模計數器、加法器1299中規模邏輯門、觸發器最多12個小規模典型集成電路門的個數分類集成度:每一芯片所包含的邏輯門個數9/

3、18/20227發展特點:以電子器件的發展為基礎電子管時代1906年，福雷斯特等發明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在一些大功率發射裝置中使用。9/18/20228晶體管時代電流控制器件 半導體技術半導體二極管、三極管器件9/18/20229集成電路9/18/202210數字集成電路的特點1)電路簡單,便于大規模集成,批量生產2)可靠性、穩定性和精度高,抗干擾能力強 對元件精度要求較低3)體積小,通用性好,成本低.4)具可編程性,可實現硬件設計軟件化5)高速度 低功耗 6)加密性好 7)能對數字信號進行算術和邏輯運算，具有一定的“邏輯思維”能力，易于實現控制和決策 9/18

4、/2022112.數字電路的分析、設計1) 數字電路的分析方法數字電路的分析:確定數字電路輸出與輸入之間的邏輯關系。2) 數字電路的設計方法數字電路的設計:從給定的邏輯功能要求出發，選擇適當的邏輯器件，設計出符合要求的邏輯電路。 分析工具：邏輯代數。電路邏輯問題描述:真值表、功能表、邏輯表達式和波形圖。9/18/202212模擬信號：隨時間連續變化的信號3.數字信號模擬信號數字信號電子電路中的信號1） 模擬信號正弦波信號t三角波信號tBJT工作在放大狀態9/18/202213數字信號波形2）數字信號 -在時間上和數值上均是離散的信號。處理數字信號的電路稱為數字電路BJT工作在開關狀態邏輯電平表

5、示的數字信號9/18/2022141）十進制十進制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十個數碼，其進位的規則是“逢十進一”。4587.29=4103+5102+8101+7100+2101+91024.數制 在數字電路中，計數的基本思想是要把電路的狀態與數碼一一對應起來，顯然，采用十進制是十分不方便的,它需要十種電路狀態，要想嚴格區分這十種狀態是很困難的。9/18/202215易于電路表達-0、1兩個值，可以用管子的導 通或截止，燈泡的亮或滅、繼電器觸點的閉合或斷開來表示。二進制的優點二進制數字裝置所用元件少,電路簡單、可靠 。基本運算規則簡單, 運算操作方便。 位數太

6、多，不符合人的習慣，不能在頭腦中立即反映出數值的大小，一般要將其轉換成十進制后，才能反映。2）二進制9/18/202216十進制數轉換成二進制數： 整數的轉換: 除2取余倒排法 將十進制數連續不斷地除以2 , 直至商為零，所得余數由低位到高位排列，即為所求二進制數整數部分小數部分3）二-十進制之間的轉換“按權相加”二進制數轉換成十進制數 乘2取整法，直到結果為零，或滿足精度要求。9/18/2022177.1晶體管的開關作用1. 二極管的開關特性2. 三極管的開關特性3.二值邏輯變量9/18/202218R7.1晶體管的開關作用1. 二極管的開關特性導通截止相當于開關斷開相當于開關閉合S3V0V

7、SRRD3V0V9/18/2022192. 三極管的開關特性飽和截止3V0VuO 0相當于開關斷開相當于開關閉合uO UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V9/18/202220“0”和“1”邏輯“0”、邏輯“1”：3.二值邏輯變量一般不同于十進制數中的數字邏輯0和邏輯1，邏輯0和邏輯1為常量例如，“是”與“非”、“真”與“假”、“開”與“關”、“低”與“高”等等。表示彼此相關又互相對立的兩種狀態。9/18/202221一般用“1”和“0”兩種狀態區別電平的高低，若規定高電平為“1”，低電平為“0”則稱為正邏輯,反之則稱為負邏輯，若無特殊說明，均采用正

8、邏輯。100VUCC高電平低電平9/18/202222LABC+5V要設計的邏輯電路9/18/202223*邏輯運算: 邏輯變量間的運算。邏輯運算使用的數學工具是邏輯代數。* 邏輯代數與普通代數:與普通代數不同,邏輯代數中的變量只有0和1兩個可取值，它們分別用來表示兩個完全對立的邏輯狀態。在邏輯代數中，有與、或、非三種基本的邏輯運算。9/18/2022247.2邏輯門電路 門電路是用以實現邏輯關系的電子電路，與前面的基本邏輯關系相對應。 門電路主要有：與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門等。門電路的概念與運算. 或運算3.非運算4. 幾種常用復合邏輯運算9/18/202225 電路

9、狀態表開關S1開關S2燈斷斷滅斷合滅合斷滅合合亮S1S2燈電源與運算1)與邏輯:與邏輯舉例只有當決定某一事件的條件全部具備時，這一事件才會發生，這種因果關系稱為與邏輯關系。ABL0010101100019/18/202226 邏輯真值表ABL001010110001 與邏輯舉例狀態表開關S1開關S2燈斷斷滅斷合滅合合斷滅合亮邏輯表達式與邏輯：L = AB 與運算有0出0，全1出1斷0合1滅0亮1邏輯乘9/18/202227. 或運算只要在決定某一事件的幾個條件中，有一個具備時，這一事件就會發生，這種因果關系稱為或邏輯關系。S1燈電源S2 或邏輯舉例 電路狀態表開關S1開關S2燈斷斷滅斷合亮合斷

10、亮合合亮 邏輯真值表ABL0010101101119/18/202228 邏輯真值表ABL001010110111 或邏輯舉例狀態表開關S1開關S2燈斷斷滅斷合亮合合斷亮合亮邏輯表達式或邏輯：L = A + .或運算有1出1，全0出0斷0合1滅0亮1邏輯加9/18/202229Y220VA+-R非邏輯舉例狀態表A燈斷亮合滅3.非運算事件發生的條件具備時，事件不會發生；事件發生的條件不具備時，事件發生。這種因果關系稱為非邏輯關系。9/18/202230 非邏輯真值表AL0110非邏輯符號邏輯表達式L = A 非邏輯舉例狀態表A燈斷亮合滅3.非運算9/18/202231 兩輸入變量與非邏輯真值表A

11、BL0010011111104. 幾種常用復合邏輯運算與非邏輯表達式L = A B1)與非運算9/18/202232 兩輸入變量或非邏輯真值表ABL2)或非運算L = A+B或非邏輯表達式0010011110009/18/2022333 )異或邏輯若兩個輸入變量的值相異，輸出為1，否則為0。 異或邏輯真值表ABL異或邏輯表達式001001110110相異為1，相同為09/18/2022344 )同或運算若兩個輸入變量的值相同，輸出為1，否則為0。同或邏輯表達式同或邏輯真值表ABLL=AB =1ABY邏輯符號相同為1，相異為000100111100101109/18/2022357.5邏輯代數及

12、其運算規律1.邏輯代數運算法則2.邏輯函數的化簡9/18/2022367.5邏輯代數及其運算規律 邏輯代數（又稱布爾代數），它是分析設計邏輯電路的數學工具。 邏輯代數所表示的是邏輯關系，而不是數量關系，這是它與普通代數的本質區別。變量的取值只有“0”，“1”兩種，分別稱為邏輯“0”和邏輯“1”。表示兩種相互對立的邏輯狀態。9/18/2022371） 常量與變量的關系1.邏輯代數運算法則2）邏輯代數的基本運算法則自等律0-1律重疊律還原律互補律交換律或（加）與（乘）9/18/2022382） 邏輯代數的基本運算法則普通代數不適用！證:結合律分配律A+1=1 A A=A.9/18/202239110011111100反演律列真值表證明：AB00011011111001000000吸收律1) A+AB = A2) A(A+B) = A9/18/2022402.邏輯函數的化簡 由邏輯狀態表直接寫出的邏輯式及由此畫出的邏輯圖，一般比較復雜化簡方法公式法卡諾圖法若經過簡化，則可使用較少的邏輯門實現同樣的邏輯功能。節省器件，降低成本，提高電路工作的可靠性。9/18/202241 互補律 重疊律 反演律 還原律 吸收律定理及常用公式需記憶9/18/202242要點回顧:邏輯門邏輯代數化簡公式AB =1LL=A