《數(shù)字邏輯電路》課件

數(shù)字邏輯電路本課程將帶你走進數(shù)字邏輯電路的世界，深入理解數(shù)字電路的基本概念、原理和應(yīng)用，為后續(xù)的電子系統(tǒng)設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。課程介紹課程目標掌握數(shù)字邏輯電路的基本理論、分析方法和設(shè)計流程。了解常見的數(shù)字邏輯器件和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法。課程內(nèi)容課程涵蓋數(shù)制與編碼、布爾代數(shù)、邏輯門、組合邏輯電路、時序邏輯電路、存儲器、可編程邏輯器件等內(nèi)容。電子技術(shù)基礎(chǔ)回顧基本概念電壓、電流、電阻、電容、電感等基本概念。電路分析基爾霍夫定律、歐姆定律、戴維寧定理等電路分析方法。常用元件電阻、電容、電感、二極管、三極管等常用電子元件。數(shù)制與編碼進制的概念二進制、十進制、八進制、十六進制等進制及其轉(zhuǎn)換。常用編碼BCD碼、ASCII碼、Gray碼等常用編碼及其應(yīng)用。布爾代數(shù)及邏輯門布爾代數(shù)基本運算、邏輯運算、代數(shù)定理等。邏輯門與門、或門、非門、異或門、與非門、或非門等基本邏輯門。邏輯門電路邏輯門的符號、真值表、邏輯表達式等。組合邏輯電路加法器半加器、全加器、多位加法器等。減法器補碼減法器、一位減法器、多位減法器等。編碼器二進制編碼器、優(yōu)先編碼器、十進制編碼器等。譯碼器二進制譯碼器、七段譯碼器、BCD譯碼器等。組合邏輯電路分析1邏輯表達式分析2真值表分析3卡諾圖化簡4電路圖分析組合邏輯電路設(shè)計需求分析邏輯表達式設(shè)計邏輯表達式化簡電路圖設(shè)計觸發(fā)器的概念1基本概念2狀態(tài)觸發(fā)器具有兩種狀態(tài)，分別表示邏輯“0”和邏輯“1”。3翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器可以通過輸入信號進行狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。4保持觸發(fā)器能夠在沒有輸入信號的情況下保持其狀態(tài)。D觸發(fā)器1結(jié)構(gòu)D觸發(fā)器包含一個數(shù)據(jù)輸入端D、一個時鐘輸入端CLK和一個數(shù)據(jù)輸出端Q。2工作原理當時鐘信號CLK有效時，D觸發(fā)器將數(shù)據(jù)輸入端D的數(shù)據(jù)鎖存到輸出端Q。3特性D觸發(fā)器具有透明性，即時鐘信號有效時，輸出端Q始終跟隨數(shù)據(jù)輸入端D。JK觸發(fā)器1輸入JK觸發(fā)器包含兩個輸入端J和K，以及一個時鐘輸入端CLK。2輸出JK觸發(fā)器有一個數(shù)據(jù)輸出端Q。3功能JK觸發(fā)器可以實現(xiàn)多種邏輯功能，如置位、復(fù)位、保持等。時序邏輯電路時鐘信號時鐘信號是時序邏輯電路中的關(guān)鍵信號，用于控制數(shù)據(jù)在電路中的流動。狀態(tài)轉(zhuǎn)換時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入，還取決于電路的歷史狀態(tài)。狀態(tài)機及其分類Moore型狀態(tài)機輸出僅與當前狀態(tài)有關(guān)，與輸入無關(guān)。Mealy型狀態(tài)機輸出與當前狀態(tài)和輸入都有關(guān)。同步時序邏輯設(shè)計1狀態(tài)機的狀態(tài)表2狀態(tài)圖3狀態(tài)方程4電路實現(xiàn)異步時序邏輯設(shè)計競態(tài)冒險競爭-冒險分析消除競態(tài)和冒險寄存器和計數(shù)器寄存器存儲一組二進制數(shù)據(jù)的器件，可用于存儲指令、地址、數(shù)據(jù)等。計數(shù)器用于計數(shù)的電路，可以實現(xiàn)加計數(shù)、減計數(shù)、循環(huán)計數(shù)等功能。移位寄存器右移寄存器數(shù)據(jù)向右移動，最高位數(shù)據(jù)丟失，最低位補0。左移寄存器數(shù)據(jù)向左移動，最低位數(shù)據(jù)丟失，最高位補0。計數(shù)器的設(shè)計1計數(shù)方式加計數(shù)、減計數(shù)、循環(huán)計數(shù)等。2計數(shù)模計數(shù)器所能計數(shù)的最大值。3電路實現(xiàn)使用觸發(fā)器、邏輯門等元件實現(xiàn)計數(shù)器。存儲器的概念1基本概念2地址用于識別存儲器單元的唯一編號。3數(shù)據(jù)存儲器中存儲的二進制信息。4讀寫存儲器可以讀出存儲的數(shù)據(jù)，也可以寫入新的數(shù)據(jù)。RAM的工作原理1隨機存取可以隨機存取任何一個存儲單元。2易失性斷電后數(shù)據(jù)會丟失。3種類靜態(tài)RAM（SRAM）、動態(tài)RAM（DRAM）等。ROM的工作原理1只讀只能讀出數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)。2非易失性斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。3種類掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM等?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA現(xiàn)場可編程門陣列，允許用戶根據(jù)需要對器件進行編程。CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件，提供更大的集成度和更復(fù)雜的邏輯功能。FPGA的工作原理可配置邏輯塊包含邏輯門、觸發(fā)器等，可根據(jù)需要配置不同的邏輯功能?？删幊袒ミB網(wǎng)絡(luò)用于連接不同的邏輯塊，實現(xiàn)復(fù)雜的電路連接。CPLD的工作原理1可編程宏單元2可編程互連網(wǎng)絡(luò)3可編程I/O塊數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例需求分析系統(tǒng)設(shè)計電路設(shè)計電路仿真電路調(diào)試實驗指導(dǎo)實驗?zāi)康尿炞C數(shù)字邏輯電路的基本原理和應(yīng)用。實驗內(nèi)容使用實驗器材搭建數(shù)字邏輯電路，進行測試和分析。實驗要求認真閱讀實驗指導(dǎo)書，安全操作實驗器材，獨立完成實驗報告。實驗報告要求實驗內(nèi)容詳細記錄實驗步驟、實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)等。實驗分析分析實驗結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論。課程總結(jié)