【正文】 寫(xiě)字母 (?A??B?… ?Z?)小寫(xiě)字母（ ‘ a??b?…? z?) 作業(yè)： P9——， ， ， 2022/5/24 31 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程（方法） 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 設(shè)計(jì)輸入 原理圖、 HDL、波形圖 設(shè)計(jì)處理 編譯、綜合、優(yōu)化、適配、分割、布局、布線 器件編程 設(shè)計(jì)完成 設(shè)計(jì)仿真 硬件驗(yàn)證 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ Electronic Design Automation ， EDA） 2022/5/24 32 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備是指設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，依據(jù)任務(wù)要求，確定系統(tǒng)所要完成的功能及復(fù)雜程度，器件資源的利用、成本等所要做的準(zhǔn)備工作，如進(jìn)行方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和器件選擇等。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 設(shè)計(jì)輸入 設(shè)計(jì)輸入是指將設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)或電路按照 EDA開(kāi)發(fā)軟件要求的某種形式表示出來(lái)，并送入計(jì)算機(jī)的過(guò)程。設(shè)計(jì)輸入有多種方式，包括采用硬件描述語(yǔ)言（如 VHDL和 Verilog HDL等）進(jìn)行設(shè)計(jì)的文本輸入方式、圖形輸入方式和波形輸入方式，或者采用文本、圖形兩者混合的設(shè)計(jì)輸入方式。 2022/5/24 33 設(shè)計(jì)處理 設(shè)計(jì)處理是 EDA設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)處理階段，編譯軟件將對(duì)設(shè)計(jì)輸入文件進(jìn)行邏輯化簡(jiǎn)、綜合和優(yōu)化，并適當(dāng)?shù)赜靡黄蚨嗥骷詣?dòng)地進(jìn)行適配，最后產(chǎn)生編程用的編程文件。設(shè)計(jì)處理主要包括設(shè)計(jì)編譯和檢查、邏輯優(yōu)化和綜合、適配和分割、布局和布線、生成編程數(shù)據(jù)文件等過(guò)程。 設(shè)計(jì)仿真 設(shè)計(jì)仿真 ——驗(yàn)證設(shè)計(jì) 2022/5/24 34 器件編程 編程是指將設(shè)計(jì)處理中產(chǎn)生的編程數(shù)據(jù)文件通過(guò)軟件放到具體的可編程邏輯器件中去的過(guò)程。 器件測(cè)試和設(shè)計(jì)驗(yàn)證 設(shè)計(jì)驗(yàn)證可以在 EDA硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行。 EDA硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的核心部件是一片可編程邏輯器件 FPGA或 CPLD，再附加一些輸入輸出設(shè)備，如按鍵、數(shù)碼顯示器、指示燈、喇叭等，還提供時(shí)序電路需要的時(shí)鐘脈沖源。將設(shè)計(jì)電路編程下載到FPGA或 CPLD中后，根據(jù) EDA硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的操作模式要求，進(jìn)行相應(yīng)的輸入操作，然后檢查輸出結(jié)果，驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路。 2022/5/24 35 同步練習(xí) 一 、 填 空 題 1. 將二進(jìn)制 、 八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的共同規(guī)則 是 。 2. 十進(jìn)制數(shù) ；十六進(jìn)制數(shù) 5FE對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為 。 3. 二進(jìn)制數(shù) ， 對(duì)應(yīng)的 8421BCD碼為 。 4. 二進(jìn)制數(shù) ， 對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為 。 5. ()8421BCD表示的十進(jìn)制數(shù)為 。 1. 按權(quán)展開(kāi)； 2. ； 010111111110B 3. ， ()8421BCD 4. ， ； 5. 2022/5/24 36 6. ()2421BCD表示的十進(jìn)制數(shù)為 。 7. ()5211BCD表示的十進(jìn)制數(shù)為 。 8. ()余 3BCD表示的十進(jìn)制數(shù)為 。 9. 數(shù)字字符 “ 9”對(duì)應(yīng)的 ASCII碼為 。 10. 字母字符 “ b”對(duì)應(yīng)的 ASCII碼為 。 6. 7. 8. 9. 0111001B（ 39H） 10. 1100010B（ 62H） 2022/5/24 37 二 、 單向選擇題 1. 表示一個(gè)兩位十進(jìn)制數(shù)至少需要 （ ） 位二進(jìn)制數(shù) 。 ① 5 ② 6 ③ 7 ④ 8 2. 十進(jìn)制數(shù) （ ） 。 ① ② ③ ④ 3. 十進(jìn)制數(shù) 3BCD碼是 （ ） 。 ① ② ③ ④ 4. 在下列 ASCII字符中 ， 最大的字符是 （ ） 。 ①“ A” ② “z” ③ “9” ④ “0” 5. 在下列 ASCII字符中 ， 最小的字符是 （ ） 。 ①“ A” ② “z” ③ “9” ④ “0” 2022/5/24 38 第 2章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 本章介紹分析和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路功能的數(shù)學(xué)方法 ， 包括：邏輯代數(shù)的基本概念 、 邏輯函數(shù)及其表示方法 、 基本公式 、 常用公式和重要定理和邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)方法化 。 2022/5/24 39 邏輯代數(shù)基本概念 邏輯常量和邏輯變量 1. 邏輯常量 ——“0”和 “ 1”（ 高阻 “ Ｚ ” 、 未知 “ Ｘ ” ） 用來(lái)代表兩種邏輯狀態(tài) ， 如電平的高和低 、 電流的有和無(wú) 、燈的亮和滅 、 開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)等 。 1, ACBA2. 邏輯變量 ——由字母或字母加數(shù)字組成 原變量： A、 B、 C、 A1 反變量： 原變量與反變量的關(guān)系：“互非”或“互補(bǔ)” 2022/5/24 40 基本邏輯和復(fù)合邏輯 1. 基本邏輯 (與、或、非三種 ) A B P ＋ － （ 1） 與邏輯 與邏輯概念 :只有決定事件結(jié)果的全部條件 （ 輸入 ） 同時(shí)具備時(shí) ， 結(jié)果 （ 輸出 ） 才發(fā)生 。 邏輯函數(shù)的表示方法： 真值表、函數(shù)表達(dá)式、卡諾圖和邏輯圖 2022/5/24 41 輸入條件（開(kāi)關(guān) A、 B）：閉合 ——“1” 斷開(kāi) ——“0” 輸出結(jié)果（燈 P）：亮 ——“1”，滅 ——“0” A B P ＋ － 真值表：用 “ 0”和 “ 1”表示輸入與輸出之間全部關(guān)系的表格 A B P 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 ① 真值表 （ 與 ） ③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式： P = A?B =AB=Aamp。B ④ 邏輯符號(hào)： A B P 常用符號(hào) （部標(biāo)） A B P 國(guó)際常用符號(hào) IEEE amp。 A B P 國(guó)標(biāo) ② 運(yùn)算規(guī)則 ： 0?0＝ 0， 0?1＝ 0， 1?0＝ 0， 1?1＝ 1 2022/5/24 42 （ 2） 或邏輯 或邏輯概念 :在決定事件結(jié)果的諸多條件中只要有任何一個(gè)滿足 ， 結(jié)果就會(huì)發(fā)生 。 ＋ － P A B A B P 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 ① 真值表（或） ③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式： P = A＋ B =A|B ② 運(yùn)算規(guī)則： 0＋ 0＝ 0， 0＋ 1＝ 1， 1＋ 0＝ 1， 1＋ 1＝ 1 ④ 邏輯符號(hào)： A B P 國(guó)際常用符號(hào) ?1 A B P 國(guó)標(biāo) A B P 常用符號(hào) （部標(biāo)） ＋ 2022/5/24 43 ① 真值表（非） （ 3） 非邏輯 非邏輯概念 :只要條件具備了 ， 結(jié)果便不會(huì)發(fā)生 ， 而條件不具備時(shí) ， 結(jié)果一定發(fā)生 。 P R A ＋ － A P 0 1 1 0 ④ 邏輯符號(hào)： 國(guó)標(biāo) 1 A P 常用符號(hào) （部標(biāo)） A P 國(guó)際常用符號(hào) A P ② 運(yùn)算規(guī)則： 0＝ 1， 1＝ 0 ③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式： AAP ~??2022/5/24 44 2. 復(fù)合邏輯 ——與非、或非、與或非、異或和同或邏輯 （ 1）與非邏輯 A B P 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 ② 真值表 特點(diǎn)：全高出低、一低出高 ③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式： )amp。(~ BAABBAP ????① 邏輯符號(hào)： A B P 常用符號(hào) （部標(biāo)） A B P 國(guó)際常用符號(hào) amp。 A B P 國(guó)標(biāo) 2022/5/24 45 （ 2）或非邏輯 A B P 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 ② 真值表 （或非） 特點(diǎn)：全低出高、一高出低 ① 邏輯符號(hào) ?1 A B P 國(guó)標(biāo) A B P 常用符號(hào) （部標(biāo)） ＋ 國(guó)際常用符號(hào) A B P ③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式 )|(~ BABAP ???2022/5/24 46 （ 3）與或非邏輯 ① 邏輯符號(hào) ② 邏輯函數(shù)表達(dá)式 )amp。|amp。(~ DCBACDABP ???國(guó)際常用符號(hào) P A B CD P 國(guó)標(biāo) ?1 amp。 amp。 A B CD 常用符號(hào) （部標(biāo)） + A B CD P 2022/5/24 47 （ 4）異或邏輯 A B P 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 ② 真值表 特點(diǎn)：相同為 0、相異為 1 ① 邏輯符號(hào) ＝ 1 A B P 國(guó)標(biāo) 國(guó)際常用符號(hào) A B P XORinst③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式 BABABABAPamp。)(~|)(~amp。???A B P 常用符號(hào) （部標(biāo)） ? 2022/5/24 48 （ 5）同或邏輯 A B P 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 ② 真值表 （同或） 特點(diǎn)：相同為 相異為 0 ① 邏輯符號(hào) ＝ A B P 國(guó)標(biāo) A B P 常用符號(hào) （部標(biāo)） ⊙ 國(guó)際常用 符號(hào) BABA ???③ 邏輯函數(shù)表達(dá)式： P = A⊙ B= =(~Aamp。~B)|(Aamp。B) BABA ???說(shuō)明： ① 異或和同或邏輯只有兩個(gè)輸入；與（與非）、或（或非）邏輯有兩個(gè)以上的輸入；非邏輯只有一個(gè)輸入。 ② 異或邏輯與同或邏輯是互非關(guān)系： A?B ＝ A⊙ B ； A⊙ B ＝ A?B 2022/5/24 49 邏輯函數(shù)的表示方法 1. 真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式 【 例 】 樓上樓下開(kāi)關(guān)電路如圖所示，該電路讓用戶在樓上或樓下均可控制樓道電燈的亮和滅。 P A B E A B P 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 真值表 邏輯函數(shù)表達(dá)式： P = A⊙ B ＝ AB+AB 2022/5/24 50 【 例 】 設(shè)計(jì)三人表決器電路。 表決器 A B C F 真值表 A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 表達(dá)式： ① 最小項(xiàng)推導(dǎo)法 ——最小項(xiàng)表達(dá)式 使輸出為 1的輸入組合寫(xiě)成乘積項(xiàng)的形式，其中取值為 1的輸入用原變量表示，取值為 0的輸入用反變量表示，然后把這些乘積項(xiàng)加起來(lái)。 A B CCABCBABCAF ????2022/5/24 51 ② 最大項(xiàng)推導(dǎo)法 ——最大項(xiàng)表達(dá)式 把使輸出為 0的輸入組合寫(xiě)成和項(xiàng)的形式，其中取值為 0的輸入用原變量表示，取值為 1的輸入用反變量表示，然后把這些和項(xiàng)乘起來(lái)。 ))()()(( CBACBACBACBAF ?????????【 練習(xí)題 】 設(shè)計(jì)長(zhǎng)走廊開(kāi)關(guān)電路，要求用四個(gè)開(kāi)關(guān)（ A， B，C， D）獨(dú)立控制一盞（ P）燈的亮與滅。 P A B C D 2022/5/24 52 A B C D F 0000 0 1 0001 1 0 0010 1 0 0011 0 1 0100 1 0 0101 0 1 0110 0 1 0111 1 0 1000 1 0 1001 0 1 1010 0 1 1011 1 0 1100 0 1 1101 1 0 1110 1 0 1111 0 1 2022/5/24 53 2. 邏輯函數(shù)表達(dá)式和邏輯圖 ——用邏輯符號(hào)實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)表達(dá)式中的各種運(yùn)算而畫(huà)出的部件圖 函數(shù)： F=A+BC ?1 amp。 A B C F 函數(shù)： G=(A+B)(A+C) amp。 ?1 A B C G ?1 優(yōu)先規(guī)則： 括弧內(nèi) “ （） ” ?“ 邏輯乘 ” ?“ 邏輯加 ” 2022/5/24 54 邏輯函數(shù)的相等 函數(shù) F與