數(shù)字電子技術(shù)

數(shù)字電子技術(shù)第1頁/共234頁2023/4/1121.電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用(1).電子技術(shù)的應(yīng)用科學(xué)研究中，先進的儀器設(shè)備；傳統(tǒng)的機械行業(yè)，先進的數(shù)控機床、自動化生產(chǎn)線；通信、廣播、電視、雷達、醫(yī)療設(shè)備、新型武器、交通、電力、航空、宇航等領(lǐng)域；日常生活的家用電器；電子計算機及信息技術(shù)。返回第2頁/共234頁2023/4/113(2).電子技術(shù)的發(fā)展←→電子器件的改進與創(chuàng)新

1904年發(fā)明電真空器件（電子管）——電子管時代。1948年發(fā)明半導(dǎo)體器件——晶體管時代。20世紀60年代制造出集成電路——集成電路時代。(3).電子技術(shù)的分類電子技術(shù)：研究電信號的產(chǎn)生、傳送、接收和處理。模擬電子技術(shù)

數(shù)字電子技術(shù)第3頁/共234頁2023/4/1142.數(shù)字電路與模擬電路

(1).基本概念電信號：指隨時間變化的電壓和電流。模擬信號：在時間和幅值上都為連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都為離散的信號。模擬電路：處理和傳輸模擬信號的電路。數(shù)字電路：處理和傳輸數(shù)字信號的電路。返回第4頁/共234頁2023/4/115模擬信號：時間上連續(xù)：任意時刻有一個相對的值。數(shù)值上連續(xù)：可以是在一定范圍內(nèi)的任意值。例如：電壓、電流、溫度、聲音等。真實的世界是模擬的。缺點：很難度量；容易受噪聲的干擾；難以保存。優(yōu)點：用精確的值表示事物。模擬電路：處理和傳輸模擬信號的電路。三極管工作在線性放大區(qū)。第5頁/共234頁2023/4/116數(shù)字信號：時間上離散：只在某些時刻有定義。數(shù)值上離散：變量只能是有限集合的一個值，常用0、1二進制數(shù)表示。例如：開關(guān)通斷、電壓高低、電流有無。第6頁/共234頁2023/4/117數(shù)字化時代：音樂：CD、MP3電影：MPEG、RM、DVD數(shù)字電視數(shù)字照相機數(shù)字攝影機手機數(shù)字電路：處理和傳輸數(shù)字信號的電路。三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，即飽和區(qū)或截止區(qū)。第7頁/共234頁2023/4/118(2).數(shù)字電路特點（與模擬電路相比）（1）數(shù)字電路的基本工作信號是用1和0表示的二進制的數(shù)字信號，反映在電路上就是高電平和低電平。（2）晶體管處于開關(guān)工作狀態(tài)，抗干擾能力強、精度高。（3）通用性強。結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，便于集成及系列化生產(chǎn)。（4）具有“邏輯思維”能力。數(shù)字電路能對輸入的數(shù)字信號進行各種算術(shù)運算和邏輯運算、邏輯判斷，故又稱為數(shù)字邏輯電路。第8頁/共234頁2023/4/1193.數(shù)字電路的分類和學(xué)習(xí)方法

(1).數(shù)字電路的分類（a）按電路結(jié)構(gòu)分類

組合邏輯電路：電路的輸出信號只與當時的輸入信號有關(guān)，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。

時序邏輯電路：電路的輸出信號不僅與當時的輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。返回第9頁/共234頁2023/4/1110（b）按集成電路規(guī)模分類集成度：每塊集成電路芯片中包含的元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC，SSI)中規(guī)模集成電路(MediumScaleIC，MSI)大規(guī)模集成電路(LargeScaleIC，LSI)超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIC，VLSI)特大規(guī)模集成電路(UltraLargeScaleIC，ULSI)巨大規(guī)模集成電路(GiganticScaleIC，GSI）第10頁/共234頁2023/4/1111

(2).數(shù)字電路的學(xué)習(xí)方法

（1）邏輯代數(shù)是分析和設(shè)計數(shù)字電路的重要工具，應(yīng)熟練掌握。（2）重點掌握各種常用數(shù)字邏輯電路的邏輯功能、外部特性及典型應(yīng)用。對其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和工作原理不必過于深究。（3）掌握基本的分析方法。（4）本課程實踐性很強。應(yīng)重視習(xí)題、基礎(chǔ)實驗和綜合實訓(xùn)等實踐性環(huán)節(jié)。（5）注意培養(yǎng)和提高查閱有關(guān)技術(shù)資料和數(shù)字集成電路產(chǎn)品手冊的能力。第11頁/共234頁2023/4/1112越來越大的設(shè)計越來越短的推向市場的時間越來越低的價格大量使用計算機輔助設(shè)計工具（EDA技術(shù)）多層次的設(shè)計表述大量使用復(fù)用技術(shù)

IP（IntellectualProperty）(3).當前數(shù)字電路設(shè)計的趨勢第12頁/共234頁2023/4/1113作業(yè)題（思考題）1、什么是數(shù)字信號？與模擬信號有何區(qū)別？2、什么是數(shù)字電路？數(shù)字電路有哪些特點？3、數(shù)字電路在生活中有哪些廣泛應(yīng)用？4、怎樣才能學(xué)好數(shù)字電路？返回第13頁/共234頁2023/4/11141.1數(shù)制及編碼1.1.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.1.2編碼返回結(jié)束放映第14頁/共234頁2023/4/1115復(fù)習(xí)什么是數(shù)字信號？數(shù)字電路的特點？第15頁/共234頁2023/4/11161.1.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.十進制

數(shù)字符號（系數(shù)）：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9計數(shù)規(guī)則：逢十進一基數(shù)：10權(quán)：10的冪例：（1999）10=（1×103+9×102+9×101+9×100）10

返回

數(shù)碼：由數(shù)字符號構(gòu)成且表示物理量大小的數(shù)字和數(shù)字組合。

計數(shù)制（簡稱數(shù)制）：多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成方法，以及從低位到高位的進制規(guī)則。一、數(shù)制第16頁/共234頁2023/4/11172.二進制

數(shù)字符號：0、1計數(shù)規(guī)則：逢二進一基數(shù)：2權(quán)：2的冪例：（1011101）2=

（1×26+0×25+1×24+1×23+1×22+0×21+1×20）10

=（64+0+16+8+4+0+1）10=（93）10數(shù)值越大，位數(shù)越多，讀寫不方便，容易出錯！第17頁/共234頁2023/4/11183.八進制

數(shù)字符號：0~7計數(shù)規(guī)則：逢八進一基數(shù)：8權(quán)：8的冪例：（128）8=（1×82+2×81+8×80）10=（64+16+8）10=（88）10第18頁/共234頁2023/4/11194.十六進制

數(shù)字符號：0~9、A、B、C、D、E、F計數(shù)規(guī)則：逢十六進一基數(shù)：16權(quán)：16的冪返回例：（5D）16=（5×161+13×160）10=（80+13）10=（93）10第19頁/共234頁2023/4/1120二、數(shù)制轉(zhuǎn)換

1.十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制

整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：除2取余法。返回例：求（217）10=（）2

解：∵2∣217…………余1b02∣108…………余0b12∣54…………余0b22∣27…………余1b32∣13…………余1b42∣6…………余0b52∣3…………余1b62∣1…………余1b70∴（217）10=（11011001）2第20頁/共234頁2023/4/1121例：求（0.3125）10=（）2

解：

∵0.3125×2=0.625…………整數(shù)為0b-1

0.625×2=1.25…………整數(shù)為1b-20.25×2=0.5…………整數(shù)為0b-3

0.5×2=1.0…………整數(shù)為1b-4

說明：有時可能無法得到0的結(jié)果，這時應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換精度的要求適當取一定位數(shù)。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：乘2取整法?！啵?.3125）10=（0.0101）2第21頁/共234頁2023/4/11222.二進制與八進制、十六進制之間的轉(zhuǎn)換

（1）二進制與八進制之間的轉(zhuǎn)換三位二進制數(shù)對應(yīng)一位八進制數(shù)。（101011100101）2

=（101，011，100，101）2

=（5345）8（6574）8=（110，101，111，100）2

=（110101111100）2第22頁/共234頁2023/4/1123（2）二進制與十六進制之間的轉(zhuǎn)換例如：（9A7E）16=（1001101001111110）2

=（1001101001111110）2四位二進制數(shù)對應(yīng)一位十六進制數(shù)。（10111010110）2=（010111010110）2

=（5D6）16第23頁/共234頁2023/4/1124表1-1幾種計數(shù)進制數(shù)的對照表返回十進制二進制八進制十六進制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F第24頁/共234頁1.1.2編碼

返回二進制代碼：具有特定意義的二進制數(shù)碼。編碼：代碼的編制過程。BCD碼：用一個四位二進制代碼表示一位十進制數(shù)字的編碼方法。1.二—十進制編碼（BCD碼）第25頁/共234頁2023/4/1126表1-2幾種常用的BCD碼

十進制數(shù)8421碼5421碼余3碼0000000000011100010001010020010001001013001100110110401000100011150101100010006011010011001701111010101081000101110119100111001100第26頁/共234頁2023/4/1127（1）8421碼選取0000~1001表示十進制數(shù)0~9。按自然順序的二進制數(shù)表示所對應(yīng)的十進制數(shù)字。是有權(quán)碼，從高位到低位的權(quán)依次為8、4、2、1，故稱為8421碼。1010~1111等六種狀態(tài)是不用的，稱為禁用碼。例：（1985）10

=（0001100110000101）8421BCD第27頁/共234頁2023/4/1128（2）5421碼（3）余3碼選取0000~0100和1000~1100這十種狀態(tài)。0101~0111和1101~1111等六種狀態(tài)為禁用碼。是有權(quán)碼，從高位到低位的權(quán)值依次為5、4、2、1。

選取0011~1100這十種狀態(tài)。與8421碼相比，對應(yīng)相同十進制數(shù)均要多3（0011），故稱余3碼。第28頁/共234頁2023/4/11292.其它常用的代碼

（1）格雷碼（又稱循環(huán)碼）

特點：任意兩個相鄰的數(shù)所對應(yīng)的代碼之間只有一位不同，其余位都相同。循環(huán)碼的這個特點，使它在代碼的形成與傳輸時引起的誤差比較小。第29頁/共234頁2023/4/1130表1-3四位循環(huán)碼的編碼表十進制數(shù)循環(huán)碼十進制數(shù)循環(huán)碼00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000第30頁/共234頁2023/4/1131（2）奇偶校驗碼

具有檢錯能力，能發(fā)現(xiàn)奇數(shù)個代碼位同時出錯的情況。

構(gòu)成：信息位(可以是任一種二進制代碼)及一位校驗位。

校驗位數(shù)碼的編碼方式：

“奇校驗”時，使校驗位和信息位所組成的每組代碼中含有奇數(shù)個1；

“偶校驗”時，使校驗位和信息位所組成的每組代碼中含有偶數(shù)個1。第31頁/共234頁2023/4/1132表1-4奇偶校驗碼（以8421BCD碼為例）第32頁/共234頁2023/4/1133（3）字符碼

字符碼：專門用來處理數(shù)字、字母及各種符號的二進制代碼。最常用的：美國標準信息交換碼ASCII碼。用7位二進制數(shù)碼來表示字符。可以表示27＝128個字符。第33頁/共234頁2023/4/1134表1-5美國標準信息交換碼（ASCII碼）第34頁/共234頁2023/4/1135作業(yè)題1、1-1單號題2、1-2單號題3、1-3返回第35頁/共234頁2023/4/11361.2邏輯代數(shù)

1.2.1三種基本的邏輯關(guān)系和運算

1.2.2

常用的邏輯關(guān)系和運算

返回結(jié)束放映1.2.3邏輯代數(shù)的基本運算規(guī)律

1.2.4邏輯函數(shù)的及其表示方法1.2.5邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法第36頁/共234頁2023/4/1137復(fù)習(xí)（255）10=（）2=（）8=（）16=（）8421BCD00100101010110000000-1=11111111111111=7F1111111=177請列舉所學(xué)習(xí)過的二進制代碼。BCD碼：8421、5421、余3碼；格雷碼（循環(huán)碼）、奇偶校驗碼、ASCII碼第37頁/共234頁2023/4/1138

內(nèi)容提要1.2邏輯函數(shù)及其化簡

邏輯代數(shù)的基本運算；邏輯函數(shù)及其表示方法（真值表、邏輯表達式、邏輯圖和卡諾圖）；邏輯代數(shù)的運算公式和基本規(guī)則；邏輯函數(shù)的化簡方法（代數(shù)化簡法和卡諾圖化簡法）。第38頁/共234頁2023/4/11391.2.1邏輯代數(shù)的基本運算

返回

邏輯：一定的因果關(guān)系。

邏輯代數(shù)是描述客觀事物邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)方法，是進行邏輯分析與綜合的數(shù)學(xué)工具。因為它是英國數(shù)學(xué)家喬治·布爾(GeorgeBoole)于1847年提出的,所以又稱為布爾代數(shù)。

邏輯代數(shù)有其自身獨立的規(guī)律和運算法則，不同于普通代數(shù)。

相同點：都用字母A、B、C……表示變量；

不同點：邏輯代數(shù)變量的取值范圍僅為“0”和“1”，且無大小、正負之分。邏輯代數(shù)中的變量稱為邏輯變量?！?”和“1”表示兩種不同的邏輯狀態(tài)：是和非、真和假、高電位和低電位、有和無、開和關(guān)等等。

第39頁/共234頁2023/4/11401.三種基本邏輯關(guān)系與運算

（1）與運算

當決定某一事件的全部條件都具備時，該事件才會發(fā)生，這樣的因果關(guān)系稱為與邏輯關(guān)系，簡稱與邏輯。開關(guān)A開關(guān)B燈Y斷開斷開滅斷開閉合滅閉合斷開滅閉合閉合亮ABY000010100111表1-6與邏輯的真值表

A、B全1，Y才為1。串聯(lián)開關(guān)電路功能表

圖1-1(a)串聯(lián)開關(guān)電路設(shè)定邏輯變量并狀態(tài)賦值：邏輯變量：A和B，對應(yīng)兩個開關(guān)的狀態(tài)；

1－閉合，0－斷開；邏輯函數(shù)：Y，對應(yīng)燈的狀態(tài)，

1－燈亮，0－燈滅。第40頁/共234頁2023/4/1141圖1-1(b)與邏輯的邏輯符號邏輯表達式：

Y＝A·B＝AB符號“·”讀作“與”（或讀作“邏輯乘”）；在不致引起混淆的前提下，“·”常被省略。實現(xiàn)與邏輯的電路稱作與門，與邏輯和與門的邏輯符號如圖1-1(b)所示，符號“&”表示與邏輯運算。第41頁/共234頁2023/4/1142

若開關(guān)數(shù)量增加，則邏輯變量增加。

ABCY00000010010001101000101011001111A、B、C全1，Y才為1。Y＝A

·

B·C＝ABC第42頁/共234頁2023/4/1143（2）或運算

當決定某一事件的所有條件中，只要有一個具備，該事件就會發(fā)生，這樣的因果關(guān)系叫做或邏輯關(guān)系，簡稱或邏輯。開關(guān)A開關(guān)B燈Y斷開斷開滅斷開閉合亮閉合斷開亮閉合閉合亮ABY000011101111表1-7或邏輯的真值表

A、B有1，Y就為1。并聯(lián)開關(guān)電路功能表

圖1-2(a)并聯(lián)開關(guān)電路第43頁/共234頁2023/4/1144圖1-2(b)或邏輯的邏輯符號邏輯表達式：

Y＝A＋B符號“＋”讀作“或”（或讀作“邏輯加”）。實現(xiàn)或邏輯的電路稱作或門，或邏輯和或門的邏輯符號如圖1-2(b)所示，符號“≥1”表示或邏輯運算。第44頁/共234頁2023/4/1145（3）非運算

當某一條件具備了，事情不會發(fā)生；而此條件不具備時，事情反而發(fā)生。這種邏輯關(guān)系稱為非邏輯關(guān)系，簡稱非邏輯。表1-8非邏輯的真值表

A與Y相反開關(guān)與燈并聯(lián)電路功能表

圖1-3(a)開關(guān)與燈并聯(lián)電路開關(guān)A燈Y斷開亮閉合滅AY0110第45頁/共234頁2023/4/1146圖1-3(b)非邏輯的邏輯符號實現(xiàn)非邏輯的電路稱作非門，非邏輯和非門的邏輯符號如圖1-3(b)所示。邏輯符號中用小圓圈“?！北硎痉沁\算，符號中的“1”表示緩沖。邏輯表達式：

Y＝A符號“

—

”讀作“非”。第46頁/共234頁2023/4/11472.常用復(fù)合邏輯運算

在數(shù)字系統(tǒng)中，除應(yīng)用與、或、非三種基本邏輯運算之外，還廣泛應(yīng)用與、或、非的不同組合，最常見的復(fù)合邏輯運算有與非、或非、與或非、異或和同或等。

（1）與非運算“與”和“非”的復(fù)合運算稱為與非運算。

邏輯表達式：Y＝ABCABCY00010011010101111001101111011110表1-9與非邏輯的真值表

圖1-4與非邏輯的邏輯符號“有0必1，全1才0”

第47頁/共234頁2023/4/1148（2）或非運算“或”和“非”的復(fù)合運算稱為或非運算。

邏輯表達式：Y＝A+B+CABCY00010010010001101000101011001110表1-10或非邏輯的真值表

“有1必0，全0才1”

圖1-5或非邏輯的邏輯符號第48頁/共234頁2023/4/1149（3）與或非運算“與”、“或”和“非”的復(fù)合運算稱為與或非運算。

邏輯表達式：Y＝AB+CD圖1-6與或非邏輯的邏輯符號第49頁/共234頁2023/4/1150（4）異或運算所謂異或運算，是指兩個輸入變量取值相同時輸出為0，取值不相同時輸出為1。

表1-11異或邏輯的真值表

“相同為0，相異為1”

圖1-7異或邏輯的邏輯符號邏輯表達式：Y=A⊕B=AB+AB式中符號“⊕”表示異或運算。

ABY000011101110第50頁/共234頁2023/4/1151（5）同或運算所謂同或運算，是指兩個輸入變量取值相同時輸出為1，取值不相同時輸出為0。

表1-12同或邏輯的真值表

“相同為1，相異為0”

圖1-8同或邏輯的邏輯符號ABY001010100111邏輯表達式：Y=A⊙B=AB+AB=A⊕B

式中符號“⊙”表示同或運算。

第51頁/共234頁2023/4/11521.2.3邏輯代數(shù)的基本運算規(guī)律

返回1.基本公式

2.常用公式

3.運算規(guī)則

結(jié)束放映第52頁/共234頁2023/4/1153復(fù)習(xí)舉例說明什么是“與”邏輯？邏輯代數(shù)有哪三種基本運算？分別對應(yīng)的開關(guān)電路圖？真值表？邏輯表達式？邏輯圖？Y=A⊕B實現(xiàn)怎樣的邏輯功能？什么是邏輯函數(shù)？有哪些表示方法？第53頁/共234頁2023/4/11541.2.3邏輯代數(shù)的公式和運算法則

返回

邏輯函數(shù)的相等：

已知Y=F1

(A、B、C、D……)

W=F2

(A、B、C、D……)問：Y=W

的條件？

僅當A、B、C、D……的任一組取值所對應(yīng)的Y和W都相同，具體表現(xiàn)為二者的真值表完全相同時，Y=W

。等號“＝”不表示兩邊數(shù)值相等，僅表示一種等價、等效的邏輯關(guān)系。因為邏輯變量和邏輯函數(shù)的取值0和1是不能比較大小的，僅表示一種狀態(tài)。結(jié)論：可用真值表驗證邏輯函數(shù)是否相等。

ABY000010100111ABW001010100111第54頁/共234頁2023/4/11551.基本公式（1）常量之間的關(guān)系

這些常量之間的關(guān)系，同時也體現(xiàn)了邏輯代數(shù)中的基本運算規(guī)則，也叫做公理，它是人為規(guī)定的，這樣規(guī)定，既與邏輯思維的推理一致，又與人們已經(jīng)習(xí)慣了的普通代數(shù)的運算規(guī)則相似。

0·

0=0

0+0=0

0·

1=0

0+1=1

1·

0=0

1+0=1

1·

1=1

1+1=1

0=1

1=0請?zhí)貏e注意與普通代數(shù)不同之處與或返回第55頁/共234頁2023/4/1156（2）常量與變量之間的關(guān)系普通代數(shù)結(jié)果如何？（3）與普通代數(shù)相似的定理交換律A·B=B·AA+B=B+A結(jié)合律A·（B·C）=（A·B）·CA+(B+C)=(A+B)+C分配律A·（B+C）=A·B+A·CA+(BC)=(A+B)(A+C)第56頁/共234頁2023/4/1157（4）特殊的定理De·morgen定理表1-16反演律(摩根定理)真值表第57頁/共234頁2023/4/1158表1-15邏輯代數(shù)的基本公式第58頁/共234頁2023/4/11592.常用公式

B：互補A：公因子A是AB的因子返回第59頁/共234頁2023/4/1160A的反函數(shù)是因子與互補變量A相與的B、C是第三項添加項第60頁/共234頁2023/4/1161常用公式需記憶第61頁/共234頁2023/4/1162在任何一個邏輯等式（如F＝W）中，如果將等式兩端的某個變量（如B）都以一個邏輯函數(shù)（如Y=BC）代入，則等式仍然成立。這個規(guī)則就叫代入規(guī)則。3.運算規(guī)則

（1）代入規(guī)則推廣返回利用代入規(guī)則可以擴大公式的應(yīng)用范圍。

理論依據(jù)：任何一個邏輯函數(shù)也和任何一個邏輯變量一樣，只有邏輯0和邏輯1兩種取值。因此，可將邏輯函數(shù)作為一個邏輯變量對待。第62頁/共234頁2023/4/1163

（2）反演規(guī)則運用反演規(guī)則時，要注意運算的優(yōu)先順序（先括號、再相與，最后或），必要時可加或減擴號。對任何一個邏輯表達式Y(jié)作反演變換，可得Y的反函數(shù)Y。這個規(guī)則叫做反演規(guī)則。

反演變換：“﹒”→“﹢”“﹢”→“﹒”

“0”

→

“1”“1”

→“0”，原變量→反變量反變量→原變量第63頁/共234頁2023/4/1164對任何一個邏輯表達式Y(jié)作對偶變換，可Y的對偶式Y(jié)ˊ。

（3）對偶規(guī)則

運用對偶規(guī)則時，同樣應(yīng)注意運算的優(yōu)先順序，必要時可加或減擴號。對偶變換：“﹒”→“﹢”“﹢”→“﹒”“0”

→

“1”“1”

→“0”第64頁/共234頁2023/4/1165利用對偶定理，可以使要證明和記憶的公式數(shù)目減少一半?；閷ε际綄ε级ɡ恚喝舻仁結(jié)=W成立，則等式Y(jié)ˊ=Wˊ也成立。

第65頁/共234頁2023/4/1166作業(yè)題1-4單返回第66頁/共234頁2023/4/11671.2.4

邏輯函數(shù)及其表示法

返回1.邏輯函數(shù)

輸入邏輯變量和輸出邏輯變量之間的函數(shù)關(guān)系稱為邏輯函數(shù)，寫作

Y=F(A、B、C、D……)

A、B、C、D為有限個輸入邏輯變量；

F為有限次邏輯運算（與、或、非）的組合。表示邏輯函數(shù)的方法有：真值表、邏輯函數(shù)表達式、邏輯圖和卡諾圖。第67頁/共234頁2023/4/1168

真值表是將輸入邏輯變量的所有可能取值與相應(yīng)的輸出變量函數(shù)值排列在一起而組成的表格。

1個輸入變量有0和1兩種取值，

n個輸入變量就有2n個不同的取值組合。例：邏輯函數(shù)Y=AB+BC+AC

表1-11邏輯函數(shù)的真值表

ABCY00000010010001111000101111011111三個輸入變量，八種取值組合2.真值表ABBCAC第68頁/共234頁2023/4/1169ABCY00000010010001111000101111011111真值表的特點：①唯一性;②按自然二進制遞增順序排列（既不易遺漏，也不會重復(fù)）。③n個輸入變量就有2n個不同的取值組合。

第69頁/共234頁2023/4/1170例：控制樓梯照明燈的電路。

兩個單刀雙擲開關(guān)A和B分別裝在樓上和樓下。無論在樓上還是在樓下都能單獨控制開燈和關(guān)燈。設(shè)燈為L，L為1表示燈亮，L為0表示燈滅。對于開關(guān)A和B，用1表示開關(guān)向上扳，用0表示開關(guān)向下扳。表1-14控制樓梯照明燈的電路的真值表ABL001010100111圖1-9控制樓梯照明燈的電路第70頁/共234頁2023/4/11713.邏輯表達式按照對應(yīng)的邏輯關(guān)系，把輸出變量表示為輸入變量的與、或、非三種運算的組合，稱之為邏輯函數(shù)表達式（簡稱邏輯表達式）。由真值表可以方便地寫出邏輯表達式。方法為：①找出使輸出為1的輸入變量取值組合；②取值為1用原變量表示，取值為0的用反變量表示，則可寫成一個乘積項；③將乘積項相加即得。ABL001010100111L=AB+ABABAB第71頁/共234頁2023/4/11724.邏輯圖用相應(yīng)的邏輯符號將邏輯表達式的邏輯運算關(guān)系表示出來，就可以畫出邏輯函數(shù)的邏輯圖。ABL001010100111L=AB+AB圖1-10圖1-9電路的邏輯圖第72頁/共234頁2023/4/1173作業(yè)題思考題：列舉生活中的與、或、非邏輯。返回第73頁/共234頁2023/4/11741.2.5邏輯函數(shù)的化簡返回1.化簡的意義和最簡概念

2.公式化簡法

結(jié)束放映3.邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法

本章小結(jié)第74頁/共234頁2023/4/1175復(fù)習(xí)什么是邏輯函數(shù)的相等？怎樣判斷？請寫出反演律的公式和四個常用公式。邏輯代數(shù)有哪三個規(guī)則？分別有什么用途？第75頁/共234頁2023/4/11761.化簡的意義和最簡單的概念

（1）化簡的意義

例：用非門和與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)返回

解：直接將表達式變換成與非－與非式：

可見，實現(xiàn)該函數(shù)需要用兩個非門、四個兩輸入端與非門、一個五輸入端與非門。電路較復(fù)雜?！?×4×1兩次求反反演律第76頁/共234頁2023/4/1177若將該函數(shù)化簡并作變換：

可見，實現(xiàn)該函數(shù)需要用兩個非門和一個兩輸入端與非門即可。電路很簡單?！?×1第77頁/共234頁2023/4/1178（2）邏輯函數(shù)的多種表達式形式與-或表達式與非-與非表達式或-與非表達式或非-或表達式兩次求反并用反演律反演律反演律第78頁/共234頁2023/4/1179（2）邏輯函數(shù)的多種表達式形式（續(xù)）或-與表達式或非-或非表達式與-或非表達式與非-與表達式第79頁/共234頁2023/4/1180由以上分析可知，邏輯函數(shù)有很多種表達式形式，但形式最簡潔的是與或表達式，因而也是最常用的。（3）邏輯函數(shù)的最簡標準由于與或表達式最常用，因此只討論最簡與或表達式的最簡標準。最簡與或表達式為：①與項（乘積項）的個數(shù)最少；②每個與項中的變量最少。第80頁/共234頁2023/4/11812.公式化簡法

返回反復(fù)利用邏輯代數(shù)的基本公式、常用公式和運算規(guī)則進行化簡，又稱為代數(shù)化簡法。必須依賴于對公式和規(guī)則的熟練記憶和一定的經(jīng)驗、技巧。第81頁/共234頁2023/4/1182

（1）代入規(guī)則

在任何一個邏輯等式（如F＝W）中，如果將等式兩端的某個變量（如B）都以一個邏輯函數(shù)（如Y=BC）代入，則等式仍然成立。這個規(guī)則就叫代入規(guī)則。

在公式化簡中大量應(yīng)用！需靈活掌握。最常使用，特別需要熟練記憶！第82頁/共234頁2023/4/1183

（2）反演規(guī)則－便于實現(xiàn)反函數(shù)。（3）對偶規(guī)則－使公式的應(yīng)用范圍擴大一倍，使公式的記憶量減小一倍。反演變換：“﹒”→“﹢”“﹢”→“﹒”“0”

→

“1”“1”

→“0”，原變量→反變量反變量→原變量對偶變換：“﹒”→“﹢”“﹢”→“﹒”“0”

→

“1”“1”

→“0”第83頁/共234頁2023/4/1184例1-2化簡函數(shù)解：例化簡函數(shù)解：代入規(guī)則

（1）并項法利用公式A+A=1或公式AB+AB=A進行化簡，通過合并公因子，消去變量?；颍捍胍?guī)則第84頁/共234頁2023/4/1185

（2）吸收法利用公式A+AB=A進行化簡，消去多余項。例1-3化簡函數(shù)解：例化簡函數(shù)解：第85頁/共234頁2023/4/1186例1-4化簡函數(shù)解：例化簡函數(shù)解：

（3）消去法利用公式A+AB=A＋B進行化簡，消去多余項。第86頁/共234頁2023/4/1187例1-5化簡函數(shù)解：

（4）配項法在適當?shù)捻椗渖螦+A=1進行化簡。第87頁/共234頁2023/4/1188例1-5化簡函數(shù)解2：解1得：問題：函數(shù)Y的結(jié)果不一樣，哪一個解正確呢？答案都正確!最簡結(jié)果的形式是一樣的，都為三個與項，每個與項都為兩個變量。表達式不唯一！第88頁/共234頁2023/4/1189例化簡函數(shù)解：

（5）添加項法利用公式AB+AC+BC=AB＋AC，先添加一項BC，然后再利用BC進行化簡，消去多余項。第89頁/共234頁2023/4/1190下面舉一個綜合運用的例子。解：第90頁/共234頁2023/4/1191

公式化簡法評價：特點：目前尚無一套完整的方法，能否以最快的速度進行化簡，與我們的經(jīng)驗和對公式掌握及運用的熟練程度有關(guān)。優(yōu)點：變量個數(shù)不受限制。缺點：結(jié)果是否最簡有時不易判斷。

下次課將介紹與公式化簡法優(yōu)缺點正好互補的卡諾圖化簡法。當變量個數(shù)超過4時人工進行卡諾圖化簡較困難，但它是一套完整的方法，只要按照相應(yīng)的方法就能以最快的速度得到最簡結(jié)果。第91頁/共234頁2023/4/1192作業(yè)題1-6單返回第92頁/共234頁2023/4/11933.邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法返回(1).最小項及最小項表達式

(2).卡諾圖及其畫法

(3).用卡諾圖表示邏輯函數(shù)(4).卡諾圖化簡法

結(jié)束放映(5).具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡

第93頁/共234頁2023/4/1194復(fù)習(xí)與或表達式最簡的標準是什么？公式化簡法的優(yōu)點？局限性？第94頁/共234頁2023/4/11953.邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法

公式化簡法評價：優(yōu)點：變量個數(shù)不受限制。缺點：目前尚無一套完整的方法，結(jié)果是否最簡有時不易判斷。

利用卡諾圖可以直觀而方便地化簡邏輯函數(shù)。它克服了公式化簡法對最終化簡結(jié)果難以確定等缺點。卡諾圖是按一定規(guī)則畫出來的方框圖，是邏輯函數(shù)的圖解化簡法，同時它也是表示邏輯函數(shù)的一種方法。卡諾圖的基本組成單元是最小項，所以先討論一下最小項及最小項表達式。

第95頁/共234頁2023/4/1196（1）.最小項及最小項表達式

（1）最小項返回具備以上條件的乘積項共八個，我們稱這八個乘積項為三變量A、B、C的最小項。

設(shè)A、B、C是三個邏輯變量，若由這三個邏輯變量按以下規(guī)則構(gòu)成乘積項：①每個乘積項都只含三個因子，且每個變量都是它的一個因子；②每個變量都以反變量(A、B、C)或以原變量(A、B、C)的形式出現(xiàn)一次，且僅出現(xiàn)一次。AB是三變量函數(shù)的最小項嗎？ABBC是三變量函數(shù)的最小項嗎？推廣：一個變量僅有原變量和反變量兩種形式，因此N個變量共有2N個最小項。第96頁/共234頁2023/4/1197最小項的定義:對于N個變量，如果P是一個含有N個因子的乘積項，而且每一個變量都以原變量或者反變量的形式，作為一個因子在P中出現(xiàn)且僅出現(xiàn)一次，那么就稱P是這N個變量的一個最小項。表1-17三變量最小項真值表第97頁/共234頁2023/4/1198（2）最小項的性質(zhì)①對于任意一個最小項，只有一組變量取值使它的值為1，而變量取其余各組值時，該最小項均為0；②任意兩個不同的最小項之積恒為0；③變量全部最小項之和恒為1。第98頁/共234頁2023/4/1199最小項也可用“mi”

表示，下標“i”即最小項的編號。編號方法：把最小項取值為1所對應(yīng)的那一組變量取值組合當成二進制數(shù)，與其相應(yīng)的十進制數(shù)，就是該最小項的編號。

表1-18三變量最小項的編號表

第99頁/共234頁2023/4/11100（3）最小項表達式

任何一個邏輯函數(shù)都可以表示為最小項之和的形式——標準與或表達式。而且這種形式是惟一的，就是說一個邏輯函數(shù)只有一種最小項表達式。例1-7將Y=AB+BC展開成最小項表達式。解：或：第100頁/共234頁2023/4/11101（2）.卡諾圖及其畫法

返回（1）卡諾圖及其構(gòu)成原則

卡諾圖是把最小項按照一定規(guī)則排列而構(gòu)成的方框圖。構(gòu)成卡諾圖的原則是：

①N變量的卡諾圖有2N個小方塊（最小項）；

②最小項排列規(guī)則：幾何相鄰的必須邏輯相鄰。

邏輯相鄰：兩個最小項,只有一個變量的形式不同,其余的都相同。邏輯相鄰的最小項可以合并。

幾何相鄰的含義：一是相鄰——緊挨的；二是相對——任一行或一列的兩頭；三是相重——對折起來后位置相重。在五變量和六變量的卡諾圖中，用相重來判斷某些最小項的幾何相鄰性，其優(yōu)點是十分突出的。第101頁/共234頁2023/4/11102圖1-11三變量卡諾圖的畫法

（2）卡諾圖的畫法首先討論三變量（A、B、C）函數(shù)卡諾圖的畫法。①3變量的卡諾圖有23個小方塊；②幾何相鄰的必須邏輯相鄰：變量的取值按00、01、11、10的順序（循環(huán)碼）排列。相鄰相鄰第102頁/共234頁2023/4/11103圖1-12四變量卡諾圖的畫法相鄰相鄰不相鄰正確認識卡諾圖的“邏輯相鄰”：上下相鄰，左右相鄰，并呈現(xiàn)“循環(huán)相鄰”的特性，它類似于一個封閉的球面，如同展開了的世界地圖一樣。對角線上不相鄰。第103頁/共234頁2023/4/11104

（1）從真值表畫卡諾圖根據(jù)變量個數(shù)畫出卡諾圖，再按真值表填寫每一個小方塊的值（0或1）即可。需注意二者順序不同。例1-8已知Y的真值表，要求畫Y的卡諾圖。表1-19邏輯函數(shù)Y的真值表（3）.

用卡諾圖表示邏輯函數(shù)ABCY00000011010101101001101011001111圖1-13例1-8的卡諾圖返回第104頁/共234頁2023/4/11105

（2）從最小項表達式畫卡諾圖

把表達式中所有的最小項在對應(yīng)的小方塊中填入1，其余的小方塊中填入0。例1-9畫出函數(shù)Y(A、B、C、D)=∑m(0,3,5,7,9,12,15)的卡諾圖。圖1-14例1-9的卡諾圖第105頁/共234頁2023/4/11106

（3）從與－或表達式畫卡諾圖把每一個乘積項所包含的那些最小項（該乘積項就是這些最小項的的公因子）所對應(yīng)的小方塊都填上1，剩下的填0，就可以得到邏輯函數(shù)的卡諾圖。1111AB＝11例已知Y＝AB＋ACD＋ABCD，畫卡諾圖。最后將剩下的填01+1ACD=1011ABCD=0111第106頁/共234頁2023/4/11107

（4）從一般形式表達式畫卡諾圖

先將表達式變換為與或表達式，則可畫出卡諾圖。第107頁/共234頁2023/4/11108

（1）卡諾圖中最小項合并的規(guī)律合并相鄰最小項，可消去變量。合并兩個最小項，可消去一個變量；合并四個最小項，可消去兩個變量；合并八個最小項，可消去三個變量。合并2N個最小項，可消去N個變量。（4）.卡諾圖化簡法

由于卡諾圖兩個相鄰最小項中，只有一個變量取值不同，而其余的取值都相同。所以，合并相鄰最小項，利用公式A+A=1，AB＋AB＝A，可以消去一個或多個變量，從而使邏輯函數(shù)得到簡化。返回第108頁/共234頁2023/4/11109圖1-15兩個最小項合并

m3m11BCD第109頁/共234頁2023/4/11110圖1-16四個最小項合并

第110頁/共234頁2023/4/11111圖1-17八個最小項合并第111頁/共234頁2023/4/11112

（2）利用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)

A．基本步驟：

①畫出邏輯函數(shù)的卡諾圖；②合并相鄰最小項（圈組）；③從圈組寫出最簡與或表達式。

關(guān)鍵是能否正確圈組。

B．正確圈組的原則①必須按2、4、8、2N的規(guī)律來圈取值為1的相鄰最小項；②每個取值為1的相鄰最小項至少必須圈一次，但可以圈多次；③圈的個數(shù)要最少（與項就少），并要盡可能大（消去的變量就越多）。第112頁/共234頁2023/4/11113

C．從圈組寫最簡與或表達式的方法：

①將每個圈用一個與項表示

圈內(nèi)各最小項中互補的因子消去，相同的因子保留，相同取值為1用原變量，相同取值為0用反變量；

②將各與項相或，便得到最簡與或表達式。第113頁/共234頁2023/4/11114例1-10用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)

Y(A、B、C、D)=∑m(0,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11)

解：相鄰A第114頁/共234頁2023/4/11115相鄰BCA第115頁/共234頁2023/4/11116BCABD第116頁/共234頁2023/4/11117例1-11化簡圖示邏輯函數(shù)。解：多余的圈11223344第117頁/共234頁2023/4/11118圈組技巧(防止多圈組的方法)：

①先圈孤立的1；

②再圈只有一種圈法的1；③最后圈大圈；④檢查：每個圈中至少有一個1未被其它圈圈過。第118頁/共234頁2023/4/11119作業(yè)題1-8單返回第119頁/共234頁2023/4/11120復(fù)習(xí)卡諾圖化簡法的特點？步驟？什么叫邏輯相鄰？正確圈組的原則？第120頁/共234頁2023/4/11121(5).具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡

返回

①無關(guān)項的概念

對應(yīng)于輸入變量的某些取值下，輸出函數(shù)的值可以是任意的(隨意項、任意項)，或者這些輸入變量的取值根本不會（也不允許）出現(xiàn)(約束項)，通常把這些輸入變量取值所對應(yīng)的最小項稱為無關(guān)項或任意項，在卡諾圖中用符號“×”表示，在標準與或表達式中用∑d（）表示。例：當8421BCD碼作為輸入變量時，禁止碼1010～1111這六種狀態(tài)所對應(yīng)的最小項就是無關(guān)項。

第121頁/共234頁2023/4/11122

②具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡

因為無關(guān)項的值可以根據(jù)需要取0或取1，所以在用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)時，充分利用無關(guān)項，可以使邏輯函數(shù)進一步得到簡化。第122頁/共234頁2023/4/11123

例1-12

設(shè)ABCD是十進制數(shù)X的二進制編碼，當X≥5時輸出Y為1，求Y的最簡與或表達式。表1-20例1-12的真值表

XABCDY00

000010

001020

010030

011040

100050

101160

110170

111181

000191

0011/1010×/1011×/1100×/1101×/1110×/1111×解：列真值表，見表1-20所示。畫卡諾圖并化簡。第123頁/共234頁2023/4/11124圖1-20例1-12的卡諾圖

充分利用無關(guān)項化簡后得到的結(jié)果要簡單得多。注意：當圈組后，圈內(nèi)的無關(guān)項已自動取值為1，而圈外無關(guān)項自動取值為0。利用無關(guān)項化簡結(jié)果為：Y＝A＋BD＋BC第124頁/共234頁2023/4/11125

例1-13化簡邏輯函數(shù)Y(A、B、C、D)=∑m(1,2,5,6,9)+∑d(10,11,12,13,14,15)式中d表示無關(guān)項。圖1-21例1-13的卡諾圖

解：畫函數(shù)的卡諾圖并化簡。結(jié)果為：Y＝CD＋CD

第125頁/共234頁2023/4/11126本章小結(jié)

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數(shù)字電路中廣泛采用二進制，二進制的特點是逢二進一，用0和1表示邏輯變量的兩種狀態(tài)。二進制可以方便地轉(zhuǎn)換成八進制、十進制和十六制。

BCD碼是十進制數(shù)的二進制代碼表示，常用的BCD碼是8421碼。數(shù)字電路的輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系可以用邏輯代數(shù)來描述，最基本的邏輯運算是與運算、或運算和非運算。第126頁/共234頁2023/4/11127邏輯函數(shù)有四種表示方法：真值表、邏輯表達式邏輯圖和卡諾圖。這四種方法之間可以互相轉(zhuǎn)換，真值表和卡諾圖是邏輯函數(shù)的最小項表示法，它們具有惟一性。而邏輯表達式和邏輯圖都不是惟一的。使用這些方法時，應(yīng)當根據(jù)具體情況選擇最適合的一種方法表示所研究的邏輯函數(shù)。第127頁/共234頁2023/4/11128

本章介紹了兩種邏輯函數(shù)化簡法。公式化簡法是利用邏輯代數(shù)的公式和規(guī)則，經(jīng)過運算，對邏輯表達式進行化簡。它的優(yōu)點是不受變量個數(shù)的限制，但是否能夠得到最簡的結(jié)果，不僅需要熟練地運用公式和規(guī)則，而且需要有一定的運算技巧?？ㄖZ圖化簡法是利用邏輯函數(shù)的卡諾圖進行化簡，其優(yōu)點是方便直觀，容易掌握，但變量個數(shù)較多時（五個以上），則因為圖形復(fù)雜，不宜使用。在實際化簡邏輯函數(shù)時，將兩種化簡方法結(jié)合起來使用，往往效果更佳。第128頁/共234頁2023/4/11129作業(yè)題1-13單返回第129頁/共234頁2023/4/111304.3寄存器4.3.3寄存器的應(yīng)用實例

4.3.1數(shù)碼寄存器4.3.2移位寄存器

返回結(jié)束放映第130頁/共234頁2023/4/11131復(fù)習(xí)觸發(fā)器按觸發(fā)方式分類？各自特點？觸發(fā)器按邏輯功能分類？各自功能表？第131頁/共234頁2023/4/111321.寄存器通常分為兩大類：

4.3寄存器

數(shù)碼寄存器：存儲二進制數(shù)碼、運算結(jié)果或指令等信息的電路。移位寄存器：不但可存放數(shù)碼，而且在移位脈沖作用下，寄存器中的數(shù)碼可根據(jù)需要向左或向右移位。2.組成：觸發(fā)器和門電路。一個觸發(fā)器能存放一位二進制數(shù)碼；

N個觸發(fā)器可以存放N位二進制數(shù)碼。第132頁/共234頁2023/4/111333.寄存器應(yīng)用舉例：

(1)運算中存貯數(shù)碼、運算結(jié)果。

(2)計算機的CPU由運算器、控制器、譯碼器、寄存器組成，其中就有數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器、一般寄存器。4.寄存器與存儲器有何區(qū)別?寄存器內(nèi)存放的數(shù)碼經(jīng)常變更，要求存取速度快，一般無法存放大量數(shù)據(jù)。（類似于賓館的貴重物品寄存、超級市場的存包處。）存儲器存放大量的數(shù)據(jù)，因此最重要的要求是存儲容量。（類似于倉庫）

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數(shù)碼寄存器具有接收、存放、輸出和清除數(shù)碼的功能。在接收指令（在計算機中稱為寫指令）控制下，將數(shù)據(jù)送入寄存器存放；需要時可在輸出指令（讀出指令）控制下，將數(shù)據(jù)由寄存器輸出。

4.3.1

數(shù)碼寄存器

單拍工作方式的數(shù)碼寄存器返回1．由D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)碼寄存器（1）電路組成

CP：接收脈沖（控制信號輸入端)

輸出端

數(shù)碼輸入端

第134頁/共234頁2023/4/11135（2）工作原理當CP↑時，觸發(fā)器更新狀態(tài)，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，即接收輸入數(shù)碼并保存。單拍工作方式：不需清除原有數(shù)據(jù)，只要CP↑一到達，新的數(shù)據(jù)就會存入。常用4D型觸發(fā)器74LS175、6D型觸發(fā)器74LS174、8D型觸發(fā)器74LS374或MSI器件等實現(xiàn)。第135頁/共234頁2023/4/111362．由D型鎖存器構(gòu)成的數(shù)碼寄存器（1）鎖存器的工作原理鎖存器

送數(shù)脈沖CP為鎖存控制信號輸入端，即使能信號（電平信號）。

工作過程：①當CP=0時，Q=D，電路接收輸入數(shù)據(jù)；即當使能信號到來（不鎖存數(shù)據(jù)）時，輸出端的信號隨輸入信號變化；

②當CP=1時，D數(shù)據(jù)輸入不影響電路的狀態(tài)，電路鎖定原來的數(shù)據(jù)。即當使能信號結(jié)束后（鎖存），數(shù)據(jù)被鎖住，輸出狀態(tài)保持不變。第136頁/共234頁2023/4/11137（2）集成數(shù)碼鎖存器74LS3738D型鎖存器74LS373(a)外引腳圖(b)邏輯符號第137頁/共234頁2023/4/111388D型鎖存器74LS373功能表

第138頁/共234頁2023/4/111394.3.2移位寄存器

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移位寄存器除了具有存儲數(shù)碼的功能外，還具有移位功能。移位功能：寄存器中所存數(shù)據(jù)，可以在移位脈沖作用下逐位左移或右移。在數(shù)字電路系統(tǒng)中，由于運算（如二進制的乘除法）的需要，常常要求實現(xiàn)移位功能。第139頁/共234頁2023/4/111404位右移位寄存器1．單向移位寄存器單向移位寄存器，是指僅具有左移功能或右移功能的移位寄存器。（1）右移位寄存器①電路組成串行輸入同步時序邏輯電路第140頁/共234頁2023/4/11141②工作過程（仿真運行圖5－4電路。

）將數(shù)碼1101右移串行輸入給寄存器（串行輸入是指逐位依次輸入）。在接收數(shù)碼前，從輸入端輸入一個負脈沖把各觸發(fā)器置為0狀態(tài)（稱為清零）。③

狀態(tài)表

表5-2

4位右移位寄存器狀態(tài)表

CP順序輸

入DSR輸

出Q0Q1Q2Q3010000111000201100310110401011500101600010700001800000第141頁/共234頁2023/4/11142④時序圖

4位右移位寄存器時序圖并行輸出串行輸出第142頁/共234頁2023/4/111434位左移位寄存器（2）左移位寄存器

串行輸入異步清零第143頁/共234頁2023/4/11144②工作過程（仿真運行圖5－6電路。

）將數(shù)碼1011左移串行輸入給寄存器。在接收數(shù)碼前清零。③狀態(tài)表

4位左移位寄存器狀態(tài)表

CP順序輸

入DSR輸

出Q0Q1Q2Q3010000100001210010310101401011500110601100701000800000第144頁/共234頁2023/4/11145④時序圖。

4位左移位寄存器時序圖并行輸出串行輸出第145頁/共234頁2023/4/111462．雙向移位寄存器

數(shù)據(jù)既可以左移又可以右移的寄存器叫雙向移位寄存器，如圖4.2.6為一基本的雙向移位寄存器。

第146頁/共234頁2023/4/11147

當右移信號到來S=1時，四個與或非門左邊的與門開啟，右邊的與門關(guān)閉。右移輸入數(shù)碼DSR取反以后，再經(jīng)與或非門取反，再從FF0的D端輸入，（相當于右移輸入數(shù)碼DSR直接從D端輸入）。FF0的端經(jīng)過與或非門加到FF1的D端，（相當于Q0直接從FF1的D端輸入），以此類推。因此，每輸入一個移位脈沖，數(shù)碼右移一位。當S=0時，所有的與或非門的右邊的與非門開啟，左邊的與或非門關(guān)閉，左移數(shù)碼DSL經(jīng)非門取反，再經(jīng)與或非門取反從FF3的D端輸入，再有FF3的經(jīng)與或非門取反，從FF2的D端輸入，以此類推，每經(jīng)一個移位脈沖，數(shù)碼左移一位。因此當控制信號S=1時，數(shù)碼右移；S=0時數(shù)碼左移現(xiàn)雙向移位。

第147頁/共234頁2023/4/11148集成雙向移位寄存器在單向移位寄存器的基礎(chǔ)上，增加由門電路組成的控制電路實現(xiàn)。

74LS194為四位雙向移位寄存器。與74LS194的邏輯功能和外引腳排列都兼容的芯片有CC40194、CC4022和74198等。

雙向移位寄存器74LS194（a）外引腳圖（b）邏輯符號第148頁/共234頁2023/4/1114974LS194功能表

結(jié)論：清零功能最優(yōu)先（異步方式）。計數(shù)、移位、并行輸入都需CP的↑到來（同步方式）第149頁/共234頁2023/4/11150

工作方式控制端M1M0區(qū)分四種功能。

M1M0功能00保持01右移10左移11并行置數(shù)第150頁/共234頁2023/4/111514.3.3寄存器的應(yīng)用實例

數(shù)據(jù)顯示鎖存器；

序列脈沖信號發(fā)生器；數(shù)碼的串／并與并／串轉(zhuǎn)換；構(gòu)成計數(shù)器……2位數(shù)據(jù)顯示鎖存器

返回1．數(shù)據(jù)顯示鎖存器

在許多設(shè)備中常需要顯示計數(shù)器的計數(shù)值，計數(shù)值通常以8421BCD碼計數(shù)，并以七段數(shù)碼顯示器顯示。

問題：如果計數(shù)器的計數(shù)速度高，人眼則無法辨認顯示的字符。措施：在計數(shù)器和譯碼器之間加入鎖存器，就可控制數(shù)據(jù)顯示的時間。

若鎖存信號C＝1時，計數(shù)器的輸出數(shù)據(jù)可通過鎖存器到達譯碼顯示電路；

若鎖存信號C＝0時，數(shù)據(jù)被鎖存，譯碼顯示電路穩(wěn)定顯示鎖存的數(shù)據(jù)。第151頁/共234頁2023/4/111522．序列脈沖信號發(fā)生器

序列脈沖信號是在同步脈沖的作用下，按一定周期循環(huán)產(chǎn)生的一組二進制信號。如111011101110…，每隔4位重復(fù)一次1110，稱為4位序列脈沖信號。序列脈沖信號廣泛用于數(shù)字設(shè)備測試、通信和遙控中的識別信號或基準信號等。

8位序列脈沖信號產(chǎn)生電路M1M0=01，為右移方式，Q3經(jīng)非門接DSR，同時Q3作為OUT。