数字系统课程概述及预备知识.pptx

数字系统数字系统吴吴 量量Email数字逻辑电路数字逻辑电路逻辑电路分为两大类：逻辑电路分为两大类：组合逻辑电路组合逻辑电路（Combinational Logic Circuit）任何时刻的输出仅取决与当时的输入任何时刻的输出仅取决与当时的输入电路特点：无反馈回路、无记忆元件电路特点：无反馈回路、无记忆元件时序逻辑电路时序逻辑电路（Sequential Logic Circuit）任一时刻的输出不仅取决与当时的输入，还取决于过任一时刻的输出不仅取决与当时的输入，还取决于过去的输入序列去的输入序列电路特点：有反馈回路、有记忆元件电路特点：有反馈回路、有记忆元件需要时钟信号需要时钟信号主要内容主要内容一一 课程概述及预备知识课程概述及预备知识二二触发器触发器(Latches and Flip-Flops)三三状态机分析和设计状态机分析和设计(State-Machine)四四移位寄存器移位寄存器(Shift Registers)和和计数器计数器(Counters)五五 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路六六存储器存储器(Memory)、CPLD和和FPGA七七Verilog HDL语言精简教程语言精简教程时时序序逻逻辑辑电电路路重点难点分析重点难点分析预备知识预备知识触发器触发器状态机分析和设计状态机分析和设计移位寄存器移位寄存器脉冲产生电路脉冲产生电路存储器、存储器、CPLDCPLD和和FPGAFPGAVerilog HDLVerilog HDL语言语言这门课难吗？重点计数器计数器参考书参考书DIGITAL DESIGN -Principles&Practices(4th Edition)，John F.Wakerly数字设计数字设计原理与实践原理与实践（原书（原书第四版），第四版），林林生生 等译等译 机械工业出版社机械工业出版社 数字电子技术基础简明教程，余孟尝主编，数字电子技术基础简明教程，余孟尝主编，高等教育出版社高等教育出版社数字系统设计数字系统设计Verilog实现，夏宇闻主编，实现，夏宇闻主编，高等教育高等教育出版社出版社课程相关课程相关总课时数：总课时数：40成绩构成：成绩构成：平时成绩平时成绩+作业成绩（作业成绩（20%）期中考试成绩（期中考试成绩（30%）期末考试成绩（期末考试成绩（50%)学习方法：学习方法：教学参考书仅仅是参考教学参考书仅仅是参考听课记笔记是王道听课记笔记是王道课后作业必不可少课后作业必不可少知识复习很重要知识复习很重要预备知识预备知识先期先期课程：数字电路课程：数字电路已已学知识点：学知识点：数制编码：数制、数制转换、编码数制编码：数制、数制转换、编码常用逻辑符号常用逻辑符号逻辑函数表示方法：逻辑函数表示方法：真值表真值表(truth table)逻辑表达式逻辑表达式(logic expression)卡诺图卡诺图(Karnaugh map)逻辑图逻辑图(logic diagram)波形波形图图(waveform)门电路门电路组合逻辑电路分析与设计组合逻辑电路分析与设计编码器、译码器、选择器、分配器编码器、译码器、选择器、分配器数制与编码数制与编码1.数制：数制：十进制（十进制（Decimal）、二进制（）、二进制（Binary）十六进制（十六进制（Hexadecimal）、八进制（）、八进制（Octal）2.数制转换数制转换 二二十进制转换、十十进制转换、十二进制转换二进制转换3.二进制编码二进制编码二二十进制代码（十进制代码（8421BCD码）码）常用逻辑符号常用逻辑符号曾用符号曾用符号ABYABYABYAAY国标符号国标符号AB&A1ABYAB1美国符号美国符号常用逻辑符号常用逻辑符号国标符号国标符号曾用符号曾用符号美国符号美国符号AB&ABYABYABYAB=1ABABYABYAB1逻辑函数的基本概念逻辑函数的基本概念逻辑函数的逻辑函数的基本概念基本概念逻辑函数的逻辑函数的基本概念基本概念3、逻辑函数的最简表达式、逻辑函数的最简表达式(1)最最简与或式简与或式 定义：乘积项的个数最少，每个乘积项中相乘的变量个数也最定义：乘积项的个数最少，每个乘积项中相乘的变量个数也最少的与或表达式少的与或表达式。(2)最简与非最简与非与非式与非式 定义：非号最少，且每个非号下面乘积项中的变量也最少。定义：非号最少，且每个非号下面乘积项中的变量也最少。(3)最简或与式最简或与式 定义：括号最少，括号内相加的变量最少。定义：括号最少，括号内相加的变量最少。(4)最简或非最简或非或非式或非式 定义：非号最少，非号下面加变量的个数最少。定义：非号最少，非号下面加变量的个数最少。(5)最简与或非式最简与或非式 定义：在非号下面相加的乘积项的个数最少，每个乘积项中相定义：在非号下面相加的乘积项的个数最少，每个乘积项中相乘的变量个数也最少的与或非式。乘的变量个数也最少的与或非式。1、基本公式和定理、基本公式和定理(1)常量间常量间(2)基本公式：基本公式：01律律互补律互补律同一律（等幂律）同一律（等幂律）还原率（双重否定律）还原率（双重否定律）(3)基本定理：基本定理：交换律交换律结合律结合律分配率分配率反演律（德反演律（德摩根定理）摩根定理）逻辑代数的公式和定理逻辑代数的公式和定理逻辑代数的公式和定理逻辑代数的公式和定理逻辑函数的公式化简方法逻辑函数的公式化简方法逻辑函数的图形化简方法逻辑函数的图形化简方法用卡诺图化简逻辑函数，求最简与或表达式的方法。用卡诺图化简逻辑函数，求最简与或表达式的方法。1.卡诺图卡诺图 卡诺图：最小项的方框图，横向和纵向的逻辑变量的取卡诺图：最小项的方框图，横向和纵向的逻辑变量的取值按照格雷码（循环码）的顺序排列。值按照格雷码（循环码）的顺序排列。逻辑相邻逻辑相邻：两个最小项中只有一个变量不同。：两个最小项中只有一个变量不同。几何相邻：包括三种情况：一是相接几何相邻：包括三种情况：一是相接紧挨着；二是紧挨着；二是相对相对任一行或一列的两头；三是相重任一行或一列的两头；三是相重对折起来后位对折起来后位置重合。置重合。AB010111 10BC010001m0m1m2m3m4m5m6m7AAB0001111000 01 11 10m0m1m2m3m4m5m6m7m12m13m14m15m8m9m10m11CD(a)(b)(c)逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法2.逻辑函数的卡诺图表示逻辑函数的卡诺图表示(1)从真值表到卡诺图从真值表到卡诺图(2)从逻辑表达式到卡诺图从逻辑表达式到卡诺图 (a)如果逻辑表达式为最小项表达式，则只如果逻辑表达式为最小项表达式，则只要将函数式中出现的最小项在卡诺图对应的要将函数式中出现的最小项在卡诺图对应的小方格中填入小方格中填入1，没出现的最小项则在卡诺，没出现的最小项则在卡诺图对应的小方格中填入图对应的小方格中填入0(b)如果逻辑表达式不是最小项表达式，但是如果逻辑表达式不是最小项表达式，但是“与与或或”表达式，可将其先化成最小项表表达式，可将其先化成最小项表达式，再填入卡诺图：达式，再填入卡诺图：也可直接填入，具体也可直接填入，具体方法是方法是:分别找出每一个与项所包含的所有小分别找出每一个与项所包含的所有小方格，全部填入方格，全部填入(c)如果逻辑表达式不是如果逻辑表达式不是“与与或或”表达式，表达式，可先将其化成可先将其化成“与与或或”表达式，再填入卡表达式，再填入卡诺图。诺图。ABCY00000010010001111000101111011111逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法 1 1 1 1 1 1 1ABCD 1 1 1 1 1 1 1ABCD 1C 1 1 1 1 1 1ABD 1 1 1 1 1 1逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法 1 1 1 1 1 1 1ABCD 1 1 1 1 1 1 1ABCD 1C 1 1 1 1 1 1ABD 1 1 1 1 1 1逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法 1 1 1 1 1 1 1ABCD 1 1 1 1 1 1 1ABCDBC 1C 1 1 1 1 1 1ABD 1 1 1 1 1 1逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法 1 1 1 1 1 1 1ABCD 1 1 1 1 1 1 1ABCDBC 1C 1 1 1 1 1 1ABD 1 1 1 1 1 1逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法逻辑函数的逻辑函数的图形图形化简方法化简方法