数字设计课件数电课程小结.ppt

课程小结数制与编码熟悉并能完成不同进制间的转换熟悉并能完成不同进制间的转换（1）2、8、16进制数之间的相互转换进制数之间的相互转换（2）2进制与进制与10进制数之间的相互转换进制数之间的相互转换2进制进制10进制：进制：按权求和按权求和10进制进制2进制：进制：整数整数除基取余除基取余、小数小数乘基取乘基取整整掌握二进制无符号数、符号数的表达掌握二进制无符号数、符号数的表达（1）符号数）符号数-数值码（原码）、补码、反码：数值码（原码）、补码、反码：最高位为符号位，最高位为符号位，正数正数”0”，负数，负数“1”数制与编码（2）10进制正数、负数的进制正数、负数的2进制符号数表达；进制符号数表达；正数正数SM码、补码、反码是一样的。形式是码、补码、反码是一样的。形式是0负数负数SM码、码、反码、反码、补码补码1，1，1 理解同一个二进制数码串在定义为无符号数、原理解同一个二进制数码串在定义为无符号数、原码、补码及反码时的含义；码、补码及反码时的含义；10进制数的进制数的2进制数值进制数值10进制数的进制数的2进制数值进制数值取反取反+1数制与编码二进制补码的加二进制补码的加/减法及减法及溢出溢出的判断的判断带符号位一起进行加带符号位一起进行加/减运算。减法可以用加法实现，减运算。减法可以用加法实现，此时溢出的判断采用加法的溢出判断方法。此时溢出的判断采用加法的溢出判断方法。BCD码和码和Grey码的构造，了解其余二码的构造，了解其余二十进制编十进制编码，码，e-3码、码、2421码等。码等。例例：（：（1）123.6875d=()2=()8=()h，（2）两个操作数，）两个操作数，A=+78，B=-89，试用，试用8-bit二进二进制补码完成下列运算并判断是否有溢出：制补码完成下列运算并判断是否有溢出：A+B B-A（3）129的的BCD码，码，Grey码码数字电路基本性质：基本性质：逻辑电平、正负逻辑；逻辑电平、正负逻辑；稳态电气特性：噪声容限、逻辑门的负载特性、扇稳态电气特性：噪声容限、逻辑门的负载特性、扇入入/出系数、未用输入端的处理；出系数、未用输入端的处理；动态电器特性：转换时间、传输时延（能画出时序动态电器特性：转换时间、传输时延（能画出时序图）图）CMOS逻辑：基本结构（一个逻辑：基本结构（一个NMOS和一个和一个PMOS构成反相器，具备带非的特性），开关特构成反相器，具备带非的特性），开关特性，其他带非的逻辑门是在此基础上添加输入端，性，其他带非的逻辑门是在此基础上添加输入端，并形成并形成“与与”、“或或”逻辑。逻辑。其他逻辑结构：三态、漏极开路其他逻辑结构：三态、漏极开路组合逻辑设计原理开关代数：开关代数：（1）公理、定理）公理、定理 对偶（与负逻辑的关系）、反演规则对偶（与负逻辑的关系）、反演规则 能应用于逻辑函数的化简、等效变换、证明能应用于逻辑函数的化简、等效变换、证明（2）逻辑函数的表达形式：）逻辑函数的表达形式：真值表真值表标准和式、标准积式标准和式、标准积式最小项列表、最大项列表（最小项、最大最小项列表、最大项列表（最小项、最大项及其性质）项及其性质），相互的转换，相互的转换 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析 根据给定的电路能写出正确的逻辑表达式根据给定的电路能写出正确的逻辑表达式 列真值表列真值表 画出时序图（定时图，有延时或无延时）画出时序图（定时图，有延时或无延时）找出电路可能存在的冒险找出电路可能存在的冒险组合逻辑电路的综合（门电路级）组合逻辑电路的综合（门电路级）从文字性的描述中找出输入从文字性的描述中找出输入/输出之间的逻辑输出之间的逻辑关系关系 列出真值表、卡诺图列出真值表、卡诺图 写出最简表达式、画出电路写出最简表达式、画出电路 无关项的化简、多输出函数的化简（了解）无关项的化简、多输出函数的化简（了解）冒险的检查和消除冒险的检查和消除熟悉常见的组合逻辑电路熟悉常见的组合逻辑电路如码制转换电路（如码制转换电路（BCD-Gray，Gray-二进二进制制）多数表决，比较，编码，奇偶校验码的生多数表决，比较，编码，奇偶校验码的生产及校验过程产及校验过程（第六章的（第六章的MSI能用门级能用门级电路实现）电路实现）组合逻辑设计实践掌握各掌握各MSI模块的功能，区分使能输入端和模块的功能，区分使能输入端和数据输入端的用途。数据输入端的用途。译码器：译码器：74139、74138 译码功能、实现组合逻辑函数译码功能、实现组合逻辑函数编码器：编码器：74148 一般编码、优先编码一般编码、优先编码多路复用器：多路复用器：74151 数据选择功能、实现组合逻辑函数数据选择功能、实现组合逻辑函数异或门：表达式、特点异或门：表达式、特点 实现奇偶校验（奇偶校验码、实现校验）实现奇偶校验（奇偶校验码、实现校验）比较器和数值比较器比较器和数值比较器 功能、了解迭代结构功能、了解迭代结构加法器：加法器：74283组合逻辑设计（模块级）组合逻辑设计（模块级）按照文字描述，找出逻辑关系，选用恰当按照文字描述，找出逻辑关系，选用恰当的器件及门电路实现。的器件及门电路实现。例例1、用、用MSI器件实现器件实现3-bit 二进制码到二进制码到Gray码的转码的转换。换。例例2、用加法器、用加法器74283及一些恰当的器件实现及一些恰当的器件实现1位位BCD码的加法。码的加法。例例3、假定某电路的工作波形如图所示，试找出其最、假定某电路的工作波形如图所示，试找出其最简实现方案，用门电路实现；再用简实现方案，用门电路实现；再用74138和和74151实现。实现。输输入入输出输出时序逻辑电路小结1、时序逻辑电路的基本器件、时序逻辑电路的基本器件锁存器、触发器锁存器、触发器分类：分类：S-R、D、J-K、T功能：存储功能：存储1位二进制数，代表一个状态变量。位二进制数，代表一个状态变量。掌握功能表、掌握功能表、特征方程特征方程、逻辑符号逻辑符号、触发方式（脉、触发方式（脉冲触发、边沿触发）等基本概念。冲触发、边沿触发）等基本概念。2、时序逻辑电路的分析、时序逻辑电路的分析含触发器和组合电路构成的器件级电路、含触发器和组合电路构成的器件级电路、MSI加上加上组合电路的组件级电路。组合电路的组件级电路。要求：要求：写出激励方程、转移方程、输出方程；写出激励方程、转移方程、输出方程；写出转移写出转移/输出表，给状态变量表达的状态命名，并输出表，给状态变量表达的状态命名，并写出状态写出状态/输出表；输出表；画出状态图（注意状态转移的互斥性和完备性；）画出状态图（注意状态转移的互斥性和完备性；）画出时序图（注意触发边沿的极性）；画出时序图（注意触发边沿的极性）；对于计数器等构成的时序电路，正常的状态转移是单对于计数器等构成的时序电路，正常的状态转移是单循环的模循环的模n计数，有部分未用状态可能会回到主循环，计数，有部分未用状态可能会回到主循环，有的不会。有的有控制类输入有的不会。有的有控制类输入清零、装数、初始值清零、装数、初始值输入输入，输出是计数输出，进位输出，输出是计数输出，进位输出.移位寄存器构成的电路，有数据移位电路，移位寄存移位寄存器构成的电路，有数据移位电路，移位寄存器式计数器电路器式计数器电路环形计数器、环形计数器、Johnson计数器。计数器。3、同步时序电路的设计、同步时序电路的设计 常见的有序列检测、位序列发生、计数器或以某常见的有序列检测、位序列发生、计数器或以某种顺序发生变化等。种顺序发生变化等。重要的第一步：按照设计要求，重要的第一步：按照设计要求，找出电路中可能找出电路中可能的状态的状态，每个状态表明发生的事情朝着解决问题，每个状态表明发生的事情朝着解决问题的方向进行。的方向进行。若采用触发器和组合电路等基本器件建立电路，若采用触发器和组合电路等基本器件建立电路，写出状态写出状态/输出表或转移列表，确定触发器后进行输出表或转移列表，确定触发器后进行状态赋值，得转移状态赋值，得转移/输出表、利用选用的触发器的输出表、利用选用的触发器的应用表构建激励表，建立激励方程、输出方程。应用表构建激励表，建立激励方程、输出方程。若采用若采用MSI组件，正确设置相关的级联输入组件，正确设置相关的级联输入/输出、输出、控制端、建立所需的反馈电路等。控制端、建立所需的反馈电路等。