第1章數字邏輯基礎
1.數碼訊號、模擬訊號的定義
2.數位電路的分類
3.數制、編碼其及轉換
要求:能熟練在10進製、2進製、8進製、16進製制、8421bcd之間進行相互轉換。
舉例1:(37.25)10= ( )2= ( )168421bcd
解:(37.25)10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421bcd
4.基本邏輯運算的特點
與運算:見零為零,全1為1;
或運算:見1為1,全零為零;
與非運算:見零為1,全1為零;
或非運算:見1為零,全零為1;
異或運算:相異為1,相同為零;
同或運算:相同為1,相異為零;
非運算:零變 1, 1變零;
要求:熟練應用上述邏輯運算。
5.數位電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉換。
①真值表(組合邏輯電路)或狀態轉換真值表(時序邏輯電路):是由變數的所有可能取值組合及其對應的函式值所構成的**。
②邏輯表示式:是由邏輯變數和與、或、非3種運算子連線起來所構成的式子。
③卡諾圖:是由表示變數的所有可能取值組合的小方格所構成的圖形。
④邏輯圖:是由表示邏輯運算的邏輯符號所構成的圖形。
⑤波形圖或時序圖:是由輸入變數的所有可能取值組合的高、低電平及其對應的輸出函式值的高、低電平所構成的圖形。
⑥狀態圖(只有時序電路才有):描述時序邏輯電路的狀態轉換關係及轉換條件的圖形稱為狀態圖。
要求:掌握這五種(對組合邏輯電路)或六種(對時序邏輯電路)方法之間的相互轉換。
6.邏輯代數運算的基本規則
①反演規則:對於任何乙個邏輯表示式y,如果將表示式中的所有「·」換成「+」,「+」換成「·」,「0」換成「1」,「1」換成「0」,原變數換成反變數,反變數換成原變數,那麼所得到的表示式就是函式y的反函式y(或稱補函式)。這個規則稱為反演規則。
②對偶規則:對於任何乙個邏輯表示式y,如果將表示式中的所有「·」換成「+」,「+」換成「·」,「0」換成「1」,「1」換成「0」,而變數保持不變,則可得到的乙個新的函式表示式y',y'稱為函y的對偶函式。這個規則稱為對偶規則。
要求:熟練應用反演規則和對偶規則求邏輯函式的反函式和對偶函式。
舉例3:求下列邏輯函式的反函式和對偶函式:
解:反函式:
對偶函式:
7.邏輯函式化簡
(1)最小項的定義及應用;
(2)二、
三、四變數的卡諾圖。
要求:熟練掌握邏輯函式的兩種化簡方法。
①公式法化簡:邏輯函式的公式化簡法就是運用邏輯代數的基本公式、定理和規則來化簡邏輯函式。
舉例4:用公式化簡邏輯函式:
解: 舉例5:用公式法化簡邏輯函式為最簡與或式:
解: 舉例6:用公式法化簡邏輯函式為最簡與或式:
解: ==
==0②圖形化簡:邏輯函式的圖形化簡法是將邏輯函式用卡諾圖來表示,利用卡諾圖來化簡邏輯函式。(主要適合於3個或4個變數的化簡)
舉例7:用卡諾圖化簡邏輯函式:
解:畫出卡諾圖為
則舉例8:已知邏輯函式,約束條件為。用卡諾圖化簡。
最簡邏輯表示式為
第2章邏輯閘電路
(1)基本概念
1)數位電路中電晶體作為開關使用時,是指它的工作狀態處於飽和狀態和截止狀態。
2)ttl閘電路典型高電平為3.6 v,典型低電平為0.3 v。
3)oc門和od門具有線與功能。
4)三態閘電路的特點、邏輯功能和應用。高阻態、高電平、低電平。
5)閘電路引數:雜訊容限vnh或vnl、扇出係數no、平均傳輸時間tpd。
6)oc門(集電極開路門)的主要應用。
7)三態門的主要應用。
8)閘電路多餘輸入端的處理。
要求:掌握八種邏輯閘電路的邏輯功能;掌握oc門和od門,三態閘電路的邏輯功能;能根據輸入訊號畫出各種邏輯閘電路的輸出波形。
舉例9:畫出下列電路的輸出波形。
解:由邏輯圖寫出表示式為:,則輸出y見上。
舉例10:p91,作業2.7、2.8.
第3章組合邏輯電路
1.常用組合邏輯部件的作用和特點
2.會用組合邏輯部件設計邏輯函式
要求:掌握編碼器、解碼器、資料選擇器、數值比較器、半加器、全加器的定義,功能和特點,以及應用。
舉例11:能對兩個1位二進位制數進行相加而求得和及進製的邏輯電路稱為半加器。
第4章觸發器
1)觸發器的的概念和特點:
觸發器是構成時序邏輯電路的基本邏輯單元。其具有如下特點:
①它有兩個穩定的狀態:0狀態和1狀態;
②在不同的輸入情況下,它可以被置成0狀態或1狀態,即兩個穩態可以相互轉換;
③當輸入訊號消失後,所置成的狀態能夠保持不變。具有記憶功能
2)不同邏輯功能的觸發器的特性方程為:
rs觸發器:,約束條件為:rs=0,具有置0、置1、保持功能。
jk觸發器:,具有置0、置1、保持、翻轉功能。
d觸發器:,具有置0、置1功能。
t觸發器:,具有保持、翻轉功能。
t′觸發器: (計數工作狀態),具有翻轉功能。
要求:能根據觸發器(重點是jk-ff和d-ff)的特性方程熟練地畫出輸出波形。
舉例12:已知j,k-ff電路和其輸入波形,試畫出
第5章時序邏輯電路
1.常用時序邏輯部件的作用和特點
時序邏輯部件:計數器、暫存器。
2.同步時序邏輯電路的設計方法
3.用中規模積體電路設計時序邏輯電路
要求:掌握編碼器、解碼器、資料選擇器、數值比較器、半加器、全加器的定義,功能和特點,以及應用。
第6章半導體儲存器與可程式設計邏輯器件
1.半導體儲存器的分類、基本結構、工作原理;
2.半導體儲存器的使用方法,半導體儲存器擴充套件儲存容量的方法,可程式設計邏輯器件pld、pal、gal的分類、基本結構、基本功能和使用方法,可程式設計邏輯器件的程式設計方法和在系統可程式設計技術。
要求:掌握半導體儲存器的分類、基本結構、工作原理,掌握可程式設計邏輯器件pld、pal、gal的分類、基本結構、基本功能;掌握半導體儲存器和可程式設計邏輯器件的程式設計方法。
第7章脈衝波形的產生與整形
1)施密特觸發器是一種能夠把輸入波形整形成為適合於數位電路需要的矩形脈衝的電路。要求:會根據輸入波形畫輸出波形。
特點:具有滯回特性,有兩個穩態,輸出僅由輸入決定,即在輸入訊號達到對應門限電壓時觸發翻轉,沒有記憶功能。
2)多諧振盪器是一種不需要輸入訊號控制,就能自動產生矩形脈衝的自激振盪電路。
特點:沒有穩態,只有兩個暫穩態,且兩個暫穩態能自動轉換。
3)單穩態觸發器在輸入負脈衝作用下,產生定時、延時脈衝訊號,或對輸入波形整形。
特點:①電路有乙個穩態和乙個暫穩態。
②在外來觸發脈衝作用下,電路由穩態翻轉到暫穩態。
③暫穩態是乙個不能長久保持的狀態,經過一段時間後,電路會自動返回到穩態。
要求:熟練掌握555定時器構成的上述電路,並會求有關引數(脈寬、週期、頻率)和畫輸出波形。
舉例7:已知施密特電路具有逆時針的滯回特性,試畫出輸出波形。
解:第8章 a/d和d/a轉換器
1)a/d和d/a轉換器概念:
模數轉換器:能將模擬訊號轉換為數碼訊號的電路稱為模數轉換器,簡稱a/d轉換器或adc。由取樣、保持、量化、編碼四部分構成。
數模轉換器:能將數碼訊號轉換為模擬訊號的電路稱為數模轉換器,簡稱d/a轉換器或dac。由基準電壓、變換網路、電子開關、反向求和構成。
adc和dac是溝通模擬電路和數位電路的橋梁,也可稱之為兩者之間的介面。
2)d/a轉換器的解析度
解析度用輸入二進位制數的有效位數表示。在解析度為n位的d/a轉換器中,輸出電壓能區分2n個不同的輸入二進位制**狀態,能給出2n個不同等級的輸出模擬電壓。
解析度也可以用d/a轉換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。
舉例8:10位d/a轉換器的解析度為:
3)a/d轉換器的解析度
a/d轉換器的解析度用輸出二進位制數的位數表示,位數越多,誤差越小,轉換精度越高。
舉例9:輸入模擬電壓的變化範圍為0~5v,輸出8位二進位制數可以分辨的最小模擬電壓為5v×2-8=20mv;而輸出12位二進位制數可以分辨的最小模擬電壓為5v×2-12≈1.22mv。
典型題型總結及要求
(一)分析題型
1.組合邏輯電路分析:
分析思路:
①由邏輯圖寫出輸出邏輯表示式;
1 將邏輯表示式化簡為最簡與或表示式;
③由最簡與或表示式列出真值表;
④分析真值表,說明電路邏輯功能。
要求:熟練掌握由閘電路和組合邏輯器件74ls138、74ls153、74ls151構成的各種組合邏輯電路的分析。
舉例11:分析如圖邏輯電路的邏輯功能。
解:①由邏輯圖寫出輸出邏輯表示式
②將邏輯表示式化簡為最簡與或表示式
③由最簡與或表示式列出真值表
④分析真值表,說明電路邏輯功能
當輸入a、b、c中有2個或3個為1時,輸出y為1,否則輸出y為0。所以這個電路實際上是一種3人表決用的組合邏輯電路:只要有2票或3票同意,表決就通過。
2.時序邏輯電路分析:
分析思路:
1 由電路圖寫出時鐘方程、驅動方程和輸出方程;
2 將驅動方程代入觸發器的特徵方程,確定電路狀態方程;
③分析計算狀態方程,列出電路狀態表;
④由電路狀態表畫出狀態圖或時序圖;
⑤分析狀態圖或時序圖,說明電路邏輯功能。
要求:熟練掌握同步時序電路,比如同步加法計數器、減法計數器、環形計數器、扭環形計數器的分析。
舉例12:如圖所示時序邏輯電路,試分析它的邏輯功能,驗證是否能自啟動,並畫出狀態轉換圖和時序圖。
解:時鐘方程為:cp0=cp1=cp
激勵方程為:
將激勵方程代入j-k-ff的特性方程可得狀態方程為
由狀態方程做出狀態轉換表為:
則狀態轉換圖和時序圖為:
可見電路具有自啟動特性,這是乙個三進製計數器。
(二)設計題型
1.組合邏輯電路設計:
設計思路:
1 由電路功能描述列出真值表;
2 由真值表寫出邏輯表示式或卡若圖;
③將表示式化簡為最簡與或表示式;
④實現邏輯變換,畫出邏輯電路圖。
要求:熟練掌握用常用閘電路和組合邏輯器件74ls138、74ls153、74ls151設計實現各種組合邏輯電路。
舉例13:某汽車駕駛員培訓班進行結業考試,有三名評判員,其中a為主評判員,b和c為副評判員,在評判時按照服從多數原則通過,但主評判員認為合格也通過,試用與非門實現該邏輯電路。(或用74138、74151、74153實現)
解:由題意可作出真值表為:用卡諾圖化簡為
則輸出邏輯表示式為
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