数字电路期末总复习知识点归纳详细, .pdf
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1、第 1 章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与 16 进制数的转换二、基本逻辑门电路第 2 章逻辑代数表示逻辑函数的方法,归纳起来有:真值表,函数表达式,卡诺图,逻辑图及波形图等几种。一、逻辑代数的基本公式和常用公式1)常量与变量的关系+0与1+11 与00AAA1 与AA0 2)与普通代数相运算规律a.交换律: + +ABBAb.结合律: (+)+ +(+))()(CBACBAc.分配律:)(CBABACA)()(CABACBA)3)逻辑函数的特殊规律a.同一律: +b.摩根定律:BABA,BABAb.关于否定的性质A二、逻辑函数的基
2、本规则精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 代入规则在任何一个逻辑等式中,如果将等式两边同时出现某一变量的地方,都用一个函数表示,则等式仍然成立,这个规则称为代入规则例如:CBACBA可令CB则上式变成LALACBALA三、逻辑函数的:公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数,通常,我们将逻辑函数化简为最简的与或表达式1)合并项法:利用+1AA或ABABA, 将二项合并为一项,合并时可消去一个变量例如:BA
3、CCBACBACBA)(2)吸收法利用公式ABAA,消去多余的积项,根据代入规则BA可以是任何一个复杂的逻辑式例如化简函数EBDAAB解:先用摩根定理展开:ABBA再用吸收法EBDAABEBDABA)()(EBBDAA)1 ()1(EBBDAABA3)消去法利用BABAA消去多余的因子精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 例如,化简函数ABCEBABABA解:ABCEBABABA)()(ABCBAEBABA)()(BCBAEBBA)(
4、)(CBBBABBCBA=)()(CBACBA=ACBACABA=CBABA4)配项法利用公式CABABCCABA将某一项乘以(AA) ,即乘以 1, 然后将其折成几项,再与其它项合并。例如:化简函数BACBCBBA解:BACBCBBA)()(CCBACBAACBBACBABCACBACBACBBA)()()(BCACBACBACBCBABA)()1()1 (BBCAACBCBACACBBA2.应用举例将下列函数化简成最简的与或表达式1)ADDCEBDBA2) L=ACCBBA3) L=ABCDCBCAAB解:1)ADDCEBDBA精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -
5、 - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 21 页 - - - - - - - - - - DCEABDBA)(=DCEABDBA=DCEBADBA=DCEABBADBA)(=DCEDBA=DBA2) L=ACCBBA=ACCBCCBA)(=ACCBCBACBA=)1 ()1(ACBBAC=CBAC3) L=ABCDCBCAAB=ABCDAACBCAAB)(=ABCDCBACABCAAB)()(CBACAABCDCABAB=)1 ()1(BCACDCABCAAB四、逻辑函数的化简卡诺图化简法:卡诺图是由真值表转换而来的,在变量卡诺图中,变量的取值顺
6、序是按循环码进行排列的,在与或表达式的基础上,画卡诺图的步骤是:1.画出给定逻辑函数的卡诺图,若给定函数有n个变量,表示卡诺图矩形小方块有n2个。2.在图中标出给定逻辑函数所包含的全部最小项,并在最小项内填1,剩余小方块填0. 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 用卡诺图化简逻辑函数的基本步骤:1.画出给定逻辑函数的卡诺图2.合并逻辑函数的最小项3.选择乘积项,写出最简与或表达式选择乘积项的原则:它们在卡诺图的位置必须包括函数的所有
7、最小项选择的乘积项总数应该最少每个乘积项所包含的因子也应该是最少的例 1.用卡诺图化简函数CBACBAABCBCA解:1.画出给定的卡诺图2.选择乘积项:CBABCAC例 2.用卡诺图化简CBADCACBCDBABCDF)(解:1.画出给定 4 变量函数的卡诺图2.选择乘积项设到最简与或表达式CBADBACB例 3.用卡诺图化简逻辑函数)14,12,10,7 ,5,4,3, 1 (m解:1.画出 4 变量卡诺图2.选择乘积项,设到最简与或表达式DACDCBDA第 3 章逻辑门电路门电路是构成各种复杂集成电路的基础,本章着重理解 TTL 和 CMOS 两类集成电路的外部特性:输出与输入的逻辑关系
8、,电压传输特性。1. TTL 与 CMOS 的电压传输特性1100011011ABC1110AB000001011111101011111111AB0000010111111010m1m0m2m3m4m5m6m7m11m8m9m10m12m13m14m1511111111VO123VNLABC精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 开门电平ONV保证输出为额定低电平时所允许的最小输入高电平值在标准输入逻辑时,ONV1.8关门OFFV保证
9、输出额定高电平90%的情况下,允许的最大输入低电平值, 在标准输入逻辑时,OFFV0.8ILV为逻辑 0 的输入电压典型值ILV0.3IHV为逻辑的输入电压典型值IHV3.0OHV为逻辑的输出电压典型值OHV3.5OLV为逻辑 0 的输出电压典型值OLV0.3对于 TTL :这些临界值为VVOH4.2min,VVOL4.0maxVVIH0.2min, VVIL8.0max低电平噪声容限:ILOFFNLVVV高电平噪声容限:ONIHNHVVV例:7400 的VVOH5.2min)(VVOL4 .0(出最小)VVIH0.2min)(VVIL7.0max)(它的高电平噪声容限ONIHNHVVV31.
10、81.2它的低电平噪声容限ILOFFNLVVV0.80.30.52.TTL 与 COMS 关于逻辑 0 和逻辑 1 的接法7400 为 CMOS 与非门采用 +5电源供电,输入端在下面四种接法下都属于逻辑0 输入端接地输入端低于 1.5的电源输入端接同类与非门的输出电压低于0.1输入端接 10K电阻到地74LS00 为 TTL 与非门,采用 +5电源供电,采用下列4 种接法都属于逻辑1 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 输入端悬空
11、输入端接高于 2电压输入端接同类与非门的输出高电平3.6输入端接 10K电阻到地第 4 章组合逻辑电路一、组合逻辑电路的设计方法根据实际需要,设计组合逻辑电路基本步骤如下:1.逻辑抽象分析设计要求,确定输入、输出信号及其因果关系设定变量,即用英文字母表示输入、输出信号状态赋值,即用0 和 1 表示信号的相关状态列真值表,根据因果关系,将变量的各种取值和相应的函数值用一张表格一一列举,变量的取值顺序按二进制数递增排列。2.化简输入变量少时,用卡诺图输入变量多时,用公式法3.写出逻辑表达式,画出逻辑图变换最简与或表达式,得到所需的最简式根据最简式,画出逻辑图例,设计一个 8421BCD 检码电路,
12、要求当输入量ABCD7 时,电路输出为高电平,试用最少的与非门实现该电路。解:1.逻辑抽象分由题意,输入信号是四位8421码为十进制,输出为高、低电平;设输入变量为 DCBA ,输出变量为;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 状态赋值及列真值表由题意,输入变量的状态赋值及真值表如下表所示。2.化简由于变量个数较少,帮用卡诺图化简3.写出表达式经化简,得到CBADBAL4.画出逻辑图二、用组合逻辑集成电路构成函数74LS151 的逻辑
13、图如右图图中,E为输入使能端,低电平有效012SSS为地址输入端,70 DD为数据选择输入端,Y、Y互非的输出端,其菜单如下表。Y0127012201210120.SSSDSSSDSSSDSSSDiY=iiiiDm70其中im为012SSS的最小项iD为数据输入当iD1 时,与其对应的最小项在表达式中出现当iD0 时,与其对应的最小项则不会出现利用这一性质,将函数变量接入地址选择端,就可实现组合逻辑函数。ABCDL00000000000000000000000000000000111111111111111111111111111111111110000011ABCD0000010111111
14、011111000001111&000&0000=10000ABCDLBDAC精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 利用入选一数据选择器74LS151 产生逻辑函数ABCBABCAL解:1)将已知函数变换成最小项表达式ABCBABCA)(CCABCBABCACABABCCBABCA2)将CABABCCBABCAL转换成 74LS151 对应的输出形式iY=iiiDm70在表达式的第 1 项BCA中A为反变量,、为原变量,故BCA011
15、3m在表达式的第项CBA,中 A、C 为反变量,为B原变量,故CBA1015m同理ABC=1117mCAB=1106m这样77665533DmDmDmDm将 74LS151 中 m 7653DDDD、取 1 即7653DDDD1 4210DDDD、取 0,即4210DDDD0 由此画出实现函数CABABCCBABCA的逻辑图如下图示。第 5 章锁存器和触发器一、触发器分类:基本 R-S 触发器、同步 RS 触发器、同步触发器、主从 R-S 触发器、主从 JK 触发器、边沿触发器 上升沿触发器(触发器、JK 触发器) 、下降沿触发器(触发器、JK 触发器)二、触发器逻辑功能的表示方法触发器逻辑功
16、能的表示方法,常用的有特性表、卡诺图、特性方程、状态图及时序图。对于第 5 章表示逻辑功能常用方法有特性表,特性方程及时序图对于第 6 章上述 5 种方法其本用到。74LS151D0D1D2D3D4D5D6D7S0S1S2E1ABCL精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 三、各种触发器的逻辑符号、功能及特性方程1.基本 R-S 触发器逻辑符号逻辑功能特性方程:若0, 1 SR,则01nQnnQRSQ1若0,0 SR,则11nQ0SR(
17、约束条件)若0, 1 SR,则nnQQ1若1, 1 SR,则QQ1(不允许出现)2.同步 RS触发器nnQRSQ1(CP1 期间有效)若0,1 SR,则01nQ0SR(约束条件)若0,0 SR,则11nQ若0, 1 SR,则nnQQ1若1, 1 SR,则QQ1 处于不稳定状态3.同步触发器特性方程DQn 1(CP=1期间有效 ) 4.主从 R-S 触发器特性方程nnQRSQ1(作用后 ) 0SR约束条件逻辑功能若0, 1 SR,CP作用后,01nQ若1,0 SR,CP作用后,11nQ若0,0 SR,CP 作用后,nnQQ1若1, 1 SR,CP作用后,处于不稳定状态Note:CP作用后指由 0
18、 变为 1,再由 1 变为 0 时5.主从 JK 触发器特性方程为:nnnQKQJQ1(CP 作用后)QQSRQQSETCLRSRSCPQQSETCLRDDCPQQQSETCLRSRSCPRQQJQQKSETCLRCPJKQQ精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 逻辑功能若0, 1 KJ,CP作用后,11nQ若1,0 KJ,CP作用后,01nQ若0, 1 KJ,CP作用后,nnQQ1(保持) 若1,1 KJ,CP作用后,nnQQ1(
19、翻转) 7. 边沿触发器边沿触发器指触发器状态发生翻转在CP 产生跳变时刻发生,边沿触发器分为:上升沿触发和下降沿触发1)边沿触发器上升沿触发器其特性方程DQn 1(CP上升沿到来时有效 ) 下降沿触发器其特性方程DQn 1(CP下降沿到来时有效 ) 2)边沿 JK 触发器上升沿 JK 触发器其特性方程nnnQKQJQ1(CP 上升沿到来时有效 )下降沿 JK 触发器其特性方程nnnQKQJQ1(CP 下降沿到来时有效 ) 3)触发器上升沿触发器其特性方程nnQTQ1(CP 上升沿到来时有效 ) 下降沿触发器其特性方程 :nnQTQ1(CP 下降沿到来时有效 ) 例:设图所示电路中,已知端的波
20、形如图所示,试画出及端波形,设触发器QQSETCLRDDCPQQQQSETCLRDDCPQQJQQKSETCLRJKQQJQQKSETCLRCPJKQQ1TTCPQQ1TTQQCP精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页,共 21 页 - - - - - - - - - - 初始状态为 0. 由于所用触发器为下降沿触发的触发器,其特性方程为DQn 1nQ(CP下降沿到来时 )=CPnQA1t时刻之前1nQ,nQ0, 0 CP=B=00=0 1t时刻到来时0nQ, 1 CP=B=10=1 0
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