【正文】 1 數(shù)字邏輯 —— 是電子、通信、信息、計算機等專業(yè) 的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。 是進(jìn)入數(shù)字化世界必須學(xué)習(xí)的課程。 2 “數(shù)字邏輯”在硬件系列課程中的位置 硬件系統(tǒng)設(shè)計 微機原理 數(shù)字邏輯 數(shù)字邏輯是計算機 組成的物理實現(xiàn) 3 本課程的主要內(nèi)容 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)：邏輯代數(shù) (布爾代數(shù) ) 無記憶的邏輯電路：組合邏輯器件與電路 記憶元件：觸發(fā)器 有記憶的邏輯電路：時序邏輯電路基礎(chǔ)與常用器件 有記憶的邏輯電路：時序邏輯電路分析與設(shè)計 可編程邏輯器件 數(shù)模、模數(shù)接口電路 4 主要參考書 （ 1） 鄧元慶等 ， 數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計 ， 西安電子科技大學(xué)出版社 （ 2） 閻石 ， 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) ， 高教出版社 （ 3） 陳光夢 ， 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) ， 復(fù)旦大學(xué)出版社 （ 4） 劉寶琴 ， 數(shù)字電路與系統(tǒng) ， 清華大學(xué)出版社 （ 5） 王毓銀 ， 數(shù)字電路邏輯設(shè)計 ， 高等教育出版社 （ 6） 蔡良偉 ， 數(shù)字電子技術(shù) ， 西安電子科技大學(xué)出版社 5 如何學(xué)好這門課 掌握本課的特點：重視實踐環(huán)節(jié) 掌握分析、設(shè)計方法 作業(yè)和實驗獨立完成 6 第 1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 1 3 2 4 緒論 邏輯函數(shù)的描述方法 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 邏輯函數(shù)的化簡 5 數(shù)制與代碼 7 緒論 、數(shù)字電路的基本概念 電信號 模擬信號： 時間上、數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號。 如正弦波信號、話音信號、交流電壓信號、 流量、壓力信號等。 模擬電路： 傳輸、處理模擬信號的電路稱為模擬電路。 數(shù)字信號： 時間上、數(shù)值上都是斷續(xù)變化的離散 信號。如矩形波、方波信號等。 數(shù)字電路 ：傳輸、處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字 電路。 8 Um －信號幅度； T －信號重復(fù)周期； tW －脈沖寬度。 q －占空比。其定義為： 理想周期性數(shù)字信號 %10 0(% ) ?? Ttq W9 實際的數(shù)字信號 50% 90% 10% tW tr tf Um tr： 脈沖上升時間 tf: 脈沖下降時間 T 10 數(shù)字信號是非連續(xù)變化的，只有兩種狀態(tài)，用 “ 1‖和 “ 0‖ 表示。 數(shù)字電路研究對象是電路的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系， 所以數(shù)字電路也稱邏輯電路。分析方法采用邏輯代數(shù)、真 值表、卡諾圖、特征方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、時序波形圖等。 數(shù)字電路不僅可以對信號進(jìn)行算術(shù)運算，而且能夠完成邏 輯運算，具有邏輯推理和邏輯判斷的能力。在電子計算 機、數(shù)字控制、數(shù)字通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 數(shù)字電路的特點 11 第 1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 1 3 2 4 緒論 邏輯函數(shù)的描述方法 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 邏輯函數(shù)的化簡 5 數(shù)制與代碼 12 數(shù)制與代碼 一、十進(jìn)制： Decimal System 共有 0十個數(shù)碼，位與位之間 遵循 逢十進(jìn)一 的規(guī)律。 157 = 012 107105101 ?????一個十進(jìn)制數(shù)數(shù) N 可以表示成： ???????iiiD KN 10)(若在數(shù)字電路中采用十進(jìn)制，必須要有十個電路狀態(tài)與十個記數(shù)碼相對應(yīng)。這樣將在技術(shù)上帶來許多困難，而且很不經(jīng)濟。 13 二、二進(jìn)制： Binary System 共有兩個數(shù)碼 0或 1，位與位之間遵循 逢二進(jìn)一 的規(guī)律。 ???????iiiB KN 2）（（ 1001） B = 0123 21202021 ??????? = (9)D 二進(jìn)制的優(yōu)點： 電路中任何具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的元件都可用來表示一位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)碼的存儲和傳輸簡單、可靠。 二進(jìn)制的缺點： 位數(shù)較多，不便于讀數(shù)；不合人們的習(xí)慣，輸入時將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，運算結(jié)果輸出時再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。 一個二進(jìn)制數(shù)數(shù) N 可以表示成： 14 三、十六進(jìn)制和八進(jìn)制 十六進(jìn)制的數(shù)碼： 0、 A(10)、B(11)、 C(12)、 D(13)、E(14)、 F(15) (4E6)H= 4?162+14 ?161+6 ?160 = (1254)D=(010011100110)B (F)H (1111)B 說明： 十六進(jìn)制的一位對應(yīng)二進(jìn)制的四位。 1. 十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。 Hexadecimal：十六進(jìn)制的 Decimal：十進(jìn)制的 Octal: 八進(jìn)制的 Binary：二進(jìn)制的 15 (0101 1001)B= [0?27+1 ?26+0 ?25+1 ?24 +1 ?23+0 ?22+0 ?21+1 ?20]D = [(0?23+1 ?22+0 ?21+1 ?20) ?161 +(1 ?23+0 ?22+0 ?21+1 ?20) ?160]D = (59)H 每四位 2進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位16進(jìn)制數(shù) (10011100101101001000)B= 從末位開始四位一組 (1001 1100 1011 0100 1000)B ( )H 8 4 B C 9 = (9CB48)H 16 2. 八進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。 (10011100101101001000)O= 從末位開始三位一組 (10 011 100 101 101 001 000)B ( )O 0 1 5 5 4 =(2345510)O 3 2 八進(jìn)制記數(shù)碼： 0、 7 (7)O (111)B 說明： 八進(jìn)制的一位對應(yīng)二進(jìn)制的三位。 17 四、十進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 ?????02iiiD KN ）（222011 KKNiiiD ??? ????）（2221222KKNiiiD ??? ????）（兩邊除 2，余第 0位 K0 商兩邊除 2，余第 1位 K1 十進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法： 可以用二除十進(jìn)制數(shù)，余數(shù)是二進(jìn)制數(shù)的第 0位 K0，然后依次用二除所得的商，余數(shù)依次是第 1位 K1 、第 2位 K2 、 …… 。 …… 18 2 25 ? ? 余 1 ? ? K0 12 2 ? ? 余 0 ? ? K1 6 2 ? ? 余 0 ? ? K2 3 2 ? ? 余 1 ? ? K3 1 2 ? ? 余 1 ? ? K4 0 例： 十進(jìn)制數(shù) 25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換過程： (25)D=(11001)B 19 由于人們生活中習(xí)慣采用的是十進(jìn)制， 而數(shù)字電路便于采用的是二進(jìn)制，這自 然就提出了如何用二進(jìn)制編碼來表示十 進(jìn)制數(shù)的問題，即 二 十進(jìn)制編碼 的 問題。 BCD－ Binary Coded Decimal (二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制代碼 ) 20 二進(jìn)制編碼 : 將二進(jìn)制數(shù)字的符號“ 0‖和“ 1‖按 一定的規(guī)律排列 ,并賦予每一種排列一個固定