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数字电路逻辑设计

时间:2024-07-24 15:40:40 编辑:阿旭

什么是数字逻辑电路?

在数字电路中,逻辑“1”与逻辑“0”可表示两种不同电平的取值,根据实际取值的不同,有正、负逻 辑之分。正逻辑中,高电平用逻辑“1”表示,低电平用逻辑“0”表示;负逻辑中,高电平用逻辑“0” 表示,低电平用逻辑“1”表示。   2.门电路的基本功能  数字电路中的四种基本操作是与、或、非及触发器操作,前三种为组合电路,后一种为时序电路。与非 、或非和异或的操作仍然是与、或、非的基本操作。与、或、非、与非、或非和异或等基本逻辑门电路为 常用的门电路,它们的逻辑符号、逻辑表达式和真值表均列于表1中,应熟练掌握。|
表1 常用门电路逻辑符号及逻辑功能  3.数字集成电路的引脚识别及型号识别  (1)引脚识别  集成电路的每一个引脚各对应一个脚码,每个脚码所表示的阿拉伯数字(如1,2,3,…)是该集成电路物理引脚的排列次序。使用器件时,应在手册中了解每个引脚的作用和每个引脚的物理位置,以保证正确地使用和连线。每个双列直插式集成电路都有定位标识,以帮助使用者确定脚码为1的引脚。从图1可见,定位标识有半圆和圆点两种表达形式,最靠近定位标识的引脚规定为物理引脚的第1脚,脚码为1,其他引脚的排列次序及脚码按逆时针方向依次加1递增。

图1 数字集成电路的脚码及型号  (2)型号识别  如图1所示,每一个TTL数字集成电路上都印有该器件的型号,国标的TTL命名示例如下。  图标示例: C T 74LS04 C(或M) J(或D或P或F)   ① ② ③ ④ ⑤  说明:①C:中国;②T:TTL集成电路;③74:国际通用74系列(如果是54,则表示国际通用54系列),LS:低功耗肖特基电路,04:器件序号(04为六反相器);④C:商用级(工作温度0~70'C),M:-55~125°C(只出现在54系列);⑤J:黑瓷低熔玻璃双列直插封装,D:多层陶瓷双列直插封装,P:塑料双列直插封装,F:多层陶瓷扁平封装。  如果将型号中的CT换为国外厂商缩写字母,则表示该器件为国外相应产品的同类型号。例如,SN表示美国得克萨斯公司,DM表示美国半导体公司,MC表示美国摩托罗拉公司,HD表示日本日立公司。  集成电路元件型号的下方有一组表示年、周数生产日期的阿拉伯数字,注意不要将元件型号与生产日期混淆。  4.实验中所用的门电路引脚图  74LS00 (⊥弓昌卜门), 74LS02 (豆戈爿|门), 74LS04 (芎卜门), 74LS08 (⊥弓门), 74LS32 (厦戈门),74LS86(异或门)的外部引脚参看附录“部分集成电路引脚图”中的内容。  5.门电路功能验证方法  为了验证某一种门电路功能,首先选定元件型号,并正确连接好元件的工作电压端。选定某种“逻辑电平输出”电路,该电路应具有多个输出端,每个端都可以独立提供逻辑“0”和“1”两种状态,将被测门电路的每个输入端分别连接到“逻辑电平输出”电路的每个输出端。选定某种具有可以显示逻辑状态“0”或“1”的电路,将被测门电路的输出端连接到这种电路的输入端上。确定连线无误后,可以上电实验,并记录实验数据,分析结果。  在“RTDZ-4电子技术综合实验台”上以测试74LS08与门功能为例,测试74LS08与门功能就是验证该门电路的真值表。测试电路如图2所示。首先将电子技术实验台上的RTDZ05号板的“+5 V”和“⊥”端分别对应接至实验台的5V直流电源输出端的“+5V”和“⊥”端处,保证RTDZ05号板上的电路被提供5 V工作电压。
图2 门电路功能验证连线图  74LS08的14脚和7脚同样分别接到实验台的5V直流电源输出端的“+5V”和“⊥”端处,连接好集成电路工作电压。TTL数字集成电路的工作电压为5V(实验允许±5%的误差),究竟哪一个引脚应接电源,需查阅该器件手册或该器件外部引脚排列图。  A,B为被测与门的两个输入端,分别接RTDZ-5板的“十六位逻辑电平输出”端,该板有16个逻辑电平输出端,每个端均可分别输出TTL逻辑高电平或低电平,使用时可以任选两个输出端。Y为与门输出端,接 “十六位逻辑电平输入及高电平显示”输入端,用于显示门电路的输出状态。实验连线如图⒋2所示,当S,接“⊥”时,A端为逻辑“0”;当S,接“+5 V”时,A端为逻辑“1”。由于S1,S2共有四种开关位置的组合,对应了被测电路的四种输入逻辑状态,即00,01,10,II,因而可以改变S,,S,开关的位置,观察“十六位逻辑电平输入及高电平显示”电路中的LED的亮(表示“I”)和灭(表示“0”),以真值表的形式记录被测门电路的输出逻辑状态。表格形式如表所示。

表 74LS08与门功能测试记录  比较实测值与理论值,比较结果一致,说明被测门的功能是正确的,门电路完好。如果实测值与理论值不一致,应检查集成电路的工作电压是否正常,实验连线是否正确,判断门电路是否损坏。  6.故障排除方法  在门电路组成的组合电路中,若输入一组固定不变的逻辑状态,则电路的输出端应按照电路的逻辑关系输出一组正确结果。若存在输出状态与理论值不符的情况,则必须进行查找和排除故障 的工作,方法如下:  首先用万用表(直流电压挡)测所使用的集成电路的工作电压,确定工作电压是否为正常的电源电压( TTL集成电路的工作电压为5V,实验中4.15~5.25V也算正常),工作电压正常后再进行下一步工作。  根据电路输入变量的个数,给定一组固定不变的输入状态,用所学的知识正确判断此时该电路的输出状 态,并用万用表逐一测量输入、输出各点的电压。逻辑“1”或逻辑“0”的电平必须在规定的逻辑电平范 围内才算正确,如果不符,则可判断故障所在。通党出现的故障有集成电路无工作电压,连线接错位置, 连接短路、断路。  7.TTL集成电路的使用注意事项  (1)接插集成块时,认清定位标识,不允许插错。  (2)工作电压5V,电源极性绝对不允许反接。  (3)闲置输入端处理。  ①悬空。相当于正逻辑“1”,TTL门电路的闲置端允许悬空处理。中规模以上电路和CMOS电路不允许悬 空。  ②根据对输入闲置端的状态要求,可以在Ucc与闲置端之间串入一个1~10 kΩ电阻或直接接Ucc,此时 相当于接逻辑“1”。也可以直接接地,此时相当于接逻辑“0”。  ③输入端通过电阻接地,电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R≤680Ω(关门电阻)时,输入 端相当于接逻辑“0”;当R≥4.7 kΩ(开门电阻)时,输入端相当于接逻辑“1”。对于不同系列器件, 其开门电阻RON与关门电阻ROFF的阻值是不同的。  ④除三态门(TS)和集电极开路(OC)门之外,输出端不允许并联使用。  ⑤输出不允许直接接地和接电源,但允许经过一个电阻R后,再接到直流+5V,R取3~5.1 kΩ。  


数字逻辑电路的作用是什么

可以用来设计数字电路。数字电路是相对模拟电路来讲的,这两种电路的特征区别就是信号传递不同:模拟电路传递的信号是连续变化的,信号本身就易受到干扰,加上电路的漂移,信号失真大。数字电路传递的信号是断续的(就是高低电平),不易受到干扰,电路的漂移小,信号基本不失真。所以数字电路用于高保真的领域。逻辑电路是模仿人的思维,也就是按人的逻辑推理搭成的电路,并不是一种器件性的电路(或是数字电路或是模拟电路)。特别是有各种逻辑特征的器件,就像搭积木一样,很快就可组成某种功能的电路。逻辑电路显然在自动控系统的设计和作上有着显著的优越性。门电路门电路可以看成是数字逻辑电路中最简单的元件。目前有大量集成化产品可供选用。最基本的门电路有3种:非门、与门和或门。非门就是反相器,它把输入的0信号变成1,1变成0 。这种逻辑功能叫“非”,如果输入是A ,输出写成P=A 。与门有2个以上输入,它的功能是当输入都是1时,输出才是1。这种功能也叫逻辑乘,如果输入是A,B,输出写成 P=A·B。或门也有2个以上输入,它的功能是输入有一个1时,输出就是1 。这种功能也叫逻辑加,输出就写成P=A+B 。把这三种基本门电路组合起来可以得到各种复合门电路,如与门加非门成与非门,或门加非门成或非门。图1是它们的图形符号和真值表。此外还有与或非门、异或门等等。数字集成电路有TTL 、 HTL 、 CMOS等多种,所用的电源电压和极性也不同,但只要它们有相同的逻辑功能,就用相同的逻辑符号。而且一般都规定高电平为1 、低电平为0。

数字电路与逻辑设计是什么?

数字电路与逻辑设计是一门计算机科学中的基础课程,它涉及到数字电路的组成、逻辑电路设计、数字系统的设计和实现等方面。其目的是培养学生对数字电路和逻辑设计的理解与应用能力,为他们后续的计算机硬件领域的学习和工作打下坚实基础。数字电路是由数字信号进行处理的电路,主要用于完成数字信号的转换、处理、存储和传输等功能。它由多个基本逻辑门电路组成,如与门、或门、非门、异或门等,利用这些门电路可以实现各种逻辑运算和复杂的数字电路设计。数字电路的应用广泛,包括计算机硬件、电信通讯、工业自动化、家用电器、汽车电子等领域。逻辑设计则是指在数字电路中使用逻辑元件(如逻辑门、触发器、计数器等)按照一定的规则组合成符合特定功能要求的电路的过程。逻辑设计需要深入了解数字电路的工作原理,掌握不同类型逻辑门的性质,并能够灵活应用各种逻辑门实现电路的设计。数字电路与逻辑设计的学习内容主要涉及数字信号、布尔代数、数字系统的表示与转换、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路等。在学习过程中,需要掌握基本的电路分析和设计方法,培养逻辑思维和创新能力,并注重实际应用和相关技术的发展。

数字电路和逻辑电路的用途是什么?

可以用来设计数字电路。数字电路是相对模拟电路来讲的,这两种电路的特征区别就是信号传递不同:模拟电路传递的信号是连续变化的,信号本身就易受到干扰,加上电路的漂移,信号失真大;数字电路传递的信号是断续的(就是高低电平),不易受到干扰,电路的漂移小,信号基本不失真。所以数字电路用于高保真的领域。逻辑电路是模仿人的思维,也就是按人的逻辑推理搭成的电路,并不是一种器件性的电路(或是数字电路或是模拟电路)。特别是有各种逻辑特征的器件,就像搭积木一样,很快就可组成某种功能的电路。逻辑电路显然在自动控制系统的设计和制作上有着显著的优越性。

哪些研究生专业考数字电路

)控制科学与工程、数字电子线路方向专业是考数字电路的。用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路,或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能,所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二进制数据的数字电路。从整体上看,数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始,数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件;70年代末,微处理器的出现,使数字集成电路的性能产生质的飞跃。数字集成器件所用的材料以硅材料为主,在高速电路中,也使用化合物半导体材料,例如砷化镓等。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。TTL逻辑门电路问世较早,其工艺经过不断改进,至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展,TTL的主导地位受到了动摇,有被CMOS器件所取代的趋势。近几年来,可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步,使数字电子技术开创了新局面,不仅规模大,而且将硬件与软件相结合,使器件的功能更加完善,使用更灵活。


数字电路与逻辑设计,求答案

现今的计算机都使用“二进制”数字系统,尽管它的计算规则非常简单,但其实“二进制”逻辑并不能完美地表达人类的真实想法。相比之下,“三进制”逻辑更接近人类大脑的思维方式。因为在一般情况下,我们对问题的看法不是只有“真”和“假”两种答案,还有一种“不知道”。在三进制逻辑学中,符号“1”代表“真”;符号“-1”代表“假”;符号“0”代表“不知道”。显然,这种逻辑表达方式更符合计算机在人工智能方面的发展趋势。它为计算机的模糊运算和自主学习提供了可能。只可惜,目前电子工程师对这种非二进制的研究大都停留在表面或形式上,没有真正深入到实际应用中去。 不过,凡事都有一个例外,三进制计算机并非没有在人类计算机发展史上出现过。其实,早在上世纪50、60年代。一批莫斯科国立大学的研究员就设计了人类历史上第一批三进制计算机“Сетунь”和“Сетунь 70”(“Сетунь”是莫大附近一条流入莫斯科河的小河的名字)。 “Сетунь”小型数字计算机的设计计划由科学院院士С·Л·Соболев在1956年发起。这个计划的目的是为大专院校、科研院所、设计单位和生产车间提供一种价廉物美的计算机。为此,他在莫大计算机中心成立了一个研究小组。该小组最初由9位年轻人(4名副博士、5名学士)组成,都是工程师和程序员。С·Л·Соболев、К·А·Семендяев、М·Р·Шура-Бура和И·С·Березин是这个小组的永久成员。他们经常在一起讨论计算机架构的最优化问题以及如何依靠现有的技术去实现它。他们甚至还设想了一些未来计算机的发展思路。 随着技术的进步,真空管和晶体管等传统的计算机元器件逐渐被淘汰,取而代之的是速度更快、可靠性更好的铁氧体磁芯和半导体二极管。这些电子元器件组成了一个很好的可控电流变压器,这为三进制逻辑电路的实现提供了可能,因为电压存在着三种状态:正电压(“1”)、零电压(“0”)和负电压(“-1”)。三进制逻辑电路非但比二进制逻辑电路速度更快、可靠性更高,而且需要的设备和电能也更少。这些原因促成了三进制计算机“Сетунь”的诞生。 “Сетунь”是一台带有快速乘法器的时序计算机。小型的铁氧体随机存储器(容量为3页,即54字)充当缓存,在主磁鼓存储器中交换页面。这台计算机支持24条指令,其中3条为预留指令,目前不用。 三进制代码的一个特点是对称,即相反数的一致性,因此它就和二进制代码不同,不存在“无符号数”的概念。这样,三进制计算机的架构也要简单、稳定、经济得多。其指令系统也更便于阅读,而且非常高效。 在这群天才青年日以继夜的开发和研制下,“Сетунь”的样机于1958年12月准备完毕。在头两年测试期,“Сетунь”几乎不需要任何调试就运行得非常顺利,它甚至能执行一些现有的程序。1960年,“Сетунь”开始公共测试。 1960年4月,“Сетунь”就顺利地通过了公测。它在不同的室温下都表现出惊人的可靠性和稳定性。它的生产和维护也比同期其它计算机要容易得多,而且应用面广,因此“Сетунь”被建议立即投入批量生产。 不幸的是,苏联官僚对这个不属于经济计划一部分的“科幻产物”持否定的态度。他们甚至勒令其停产。而此时,对“Сетунь”的订单却如雪片般从各方飞来,包括来自国外的订单,但10到15台的年产量远不足以应付市场需求,更不用说出口了。很快,计划合作生产“Сетунь”的捷克斯洛伐克工厂倒闭了。1965年,“Сетунь”停产了。取而代之的是一种二进制计算机,但价格却贵出2.5倍。 “Сетунь”总共生产了50台(包括样机)。30台被安装在高等院校,其余的则在科研院所和生产车间落户。从加里宁格勒到雅库茨克,从阿什哈巴德到新西伯利亚,全苏都能看到“Сетунь”的身影。各地都对“Сетунь”的反应不错,认为它编程简单(不需要使用汇编语言),支持反向波兰表示法,适用于工程计算、工业控制、计算机教学等各个领域。 有了“Сетунь”的成功经验,研究员们决定不放弃三进制计算机的计划。他们在1970年推出了“Сетунь 70”型计算机。“Сетунь 70”对三进制的特性和概念有了进一步的完善和理解:建立了三进制字节——“tryte”(对应于二进制的“byte”),每个三进制字节由6个三进制位(“trit”,约等于9.5个二进制位“bit”)构成;指令集符合三进制逻辑;算术指令允许更多的操作数长——1、2和3字节(三进制),结果长度也扩展到6字节(三进制)。 对“Сетунь 70”而言,传统计算机的“字”的概念已经不存在了。编程的过程就是对三进制运算和三进制地址的操作。这些基于三进制字节的命令将会通过对虚拟指令的编译而得到。当然,程序员们不必考虑这些——他们只需直接和操作数及参数打交道即可。 “Сетунь 70”是一台双堆栈计算机。其回叫堆栈用来调用子程序。这一简单的改进启发了荷兰计算机科学家艾兹格·W·迪科斯彻,为他日后提出“结构化程序设计”思想打下了基础。 “Сетунь 70”成了莫斯科国立大学三进制计算机的绝唱。由于得不到上级的支持,这个科研项目不得不无限期停顿下来。


转载自其它百度百科的答案。


数字电路与逻辑设计应该怎么学?求好的学习方法。。。。

数字逻辑是计算机科学与技术专业的一门基础专业必修课。学习此课的目的是掌握对数字逻辑电路的分析和设计方法。其中包括用门和触发器的逻辑分析及设计方法,中大规模集成电路的原理、使用方法和可编程逻辑器件的逻辑设计方法。它的先修课程有“电路与电子技术”及“程序设计语言”等;它的后续课程有“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机接口技术”等。

数字逻辑课程的基本内容:
数制和编码
逻辑代数基础
组合逻辑电路的分析与设计
同步时序逻辑电路分析
异步时序逻辑电路的分析与设计
可编程逻辑器件PLD
数字系统设计


数字电路逻辑函数的化简方法有哪些?

数字电路 逻辑函数的化简之 公式化简法1.并项法: AB + AB’ = A两项合并为一项,消去B与B’2.吸收法: A + AB = A短项吸收长项3.消项法: AB+ A’C + BC =AB + A’C可拓展为:AB+ A’C + BCD =AB + A’C4.消因子法:A + A’B = A + B短项能够消去 长项中 的 相反项此处也能这样理解:A看作A*(1+B), 即A+AB+A’B5.配项法: 基本公式 A + A = A拓展其他常用公式:1.A+AB=A 两乘积项相加,其一项以另一项为因子,该项可以删去;2.A+A’B=A+B 两乘积项相加,一项取反后是另一项的因子,该因子可以消去;3.AB+AB’=A 两乘积项相加,若他们分别包含B和B’两个因子而其他因子相同,则两项定能合并,且可将B,B’消去;4.A(A+B)=A 变量A和包含变量A的和相乘时,结果为A,即可将和消掉;5.AB+A’C+BC=AB+A’C ;若两乘积项中分别包含A,A’两个因子,而且这两个乘积项的其余因子组成第三个乘积项时,则第三个乘积项是多余的,可以消去,进一步推广:AB+A’C+BCD=AB+A’C;6.A(AB)’=AB’ 当A和一个乘积项的非相乘,并且A为乘积项的因子时,则A这个因子可以消去;A’(AB)’=A’ 当A’和一个乘积项的非相乘,并且A为乘积项的因子时,其结果就等于A’