第一篇：數(shù)字電路基礎(chǔ)教案

第7章

數(shù)字電路基礎(chǔ)

【課題】

7.1 概述

【教學(xué)目的】

1.讓學(xué)生了解數(shù)字電子技術(shù)對于認(rèn)知數(shù)碼世界的重要現(xiàn)實意義，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)該科目的濃厚興趣。

2.明確該科目的學(xué)習(xí)重點和學(xué)習(xí)方法?！窘虒W(xué)重點】

1.電信號的種類和各自的特點。2.數(shù)字信號的表示方法。

3.脈沖波形主要參數(shù)的含義及常見脈沖波形。4.數(shù)字電路的特點和優(yōu)越性?！窘虒W(xué)難點】

數(shù)字信號在日常生活中的應(yīng)用。【教學(xué)方法】

講授法，討論法 【參考教學(xué)課時】

1課時 【教學(xué)過程】

一、新授內(nèi)容

7.1.1 數(shù)字信號與模擬信號

1.模擬信號：在時間和數(shù)值上是連續(xù)變化的信號稱為模擬信號。2.數(shù)字信號：在時間和數(shù)值上是離散的信號稱為數(shù)字信號。討論： 請同學(xué)們列舉幾種常見的數(shù)字信號和模擬信號。7.1.2 脈沖信號及其參數(shù)

1.脈沖信號的定義：在瞬間突然變化、作用時間極短的電壓或電流信號。2．脈沖的主要參數(shù)：脈沖幅值Vm、脈沖上升時間tr、脈沖下降時間tf、脈沖寬度tW、脈沖周期T及占空比D。7.1.3 數(shù)字電路的特點及應(yīng)用

特點：1.電路結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)數(shù)字電路集成化。2.抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。（例如手機(jī)）

3.數(shù)字電路實際上是一種邏輯運算電路，電路分析與設(shè)計方法簡單、方便。4.數(shù)字電路可以方便地保存、傳輸、處理數(shù)字信號。（例如計算機(jī)）5.精度高、功能完備、智能化。（例如數(shù)字電視和數(shù)碼照相機(jī)）

應(yīng)用：數(shù)字電路在家電產(chǎn)品、測量儀器、通信設(shè)備、控制裝置等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，數(shù)字化的發(fā)展前景非常寬闊。

討論：1.你用過哪些數(shù)字電路產(chǎn)品，請列出1~2個較為典型的例子，并就其中一個產(chǎn)品說明它的功能及優(yōu)點和缺點。

二、課堂小結(jié)

1.數(shù)字信號與模擬信號的概念 2.脈沖信號及其參數(shù) 3.數(shù)字電路的特點及應(yīng)用

三、課堂思考

討論：談?wù)勅绾尾拍軐W(xué)好數(shù)字電路課程？

四、課后練習(xí)

P143思考與練習(xí)題：1、2、3。

【課題】

7.2 常用數(shù)制與編碼

【教學(xué)目的】

1.掌握二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的表示方法及數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換。

2.了解8421BCD碼的表示形式?！窘虒W(xué)重點】

1.二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的表示方法。

2.數(shù)字電路中為什么廣泛采用二、十六進(jìn)制數(shù)。3.為什么要進(jìn)行不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換。

4.進(jìn)行二進(jìn)制、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換。5.8421BCD碼?！窘虒W(xué)難點】

十進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換?！窘虒W(xué)方法】

講授法 【參考教學(xué)課時】

2課時 【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問

數(shù)字電路的特點及應(yīng)用。

二、新授內(nèi)容

7.2.1 數(shù)制

基本概念：（1）進(jìn)位制（2）基數(shù)（3）位權(quán)

1.十進(jìn)制：十進(jìn)制數(shù)有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10個數(shù)碼。十進(jìn)制數(shù)作加法運算時遵循“逢十進(jìn)一”，作減法運算時遵循“借一當(dāng)十”的規(guī)則。

小提示：在實際的數(shù)字電路中，采用十進(jìn)制十分不便，因為十進(jìn)制有十個數(shù)碼，要想嚴(yán)格地區(qū)分開必須有十種不同的電路狀態(tài)與之相對應(yīng)，這在技術(shù)上實現(xiàn)起來比較困難。因此，在實際的數(shù)字電路中一般不直接采用十進(jìn)制數(shù)。

2.二進(jìn)制：二進(jìn)制數(shù)僅有0和1兩個不同的數(shù)碼。進(jìn)位規(guī)則為“逢二進(jìn)一”；借位規(guī)則為“借一當(dāng)二”。

小提示：二進(jìn)制是數(shù)字電路中使用最廣泛的一種數(shù)制。因為二進(jìn)制數(shù)只有0、1兩個數(shù)碼，容易通過電路或器件的狀態(tài)來表示；其次，二進(jìn)制的運算規(guī)則簡單。

3．十六進(jìn)制：十六進(jìn)制的進(jìn)位規(guī)律是“逢十六進(jìn)一”。7.2.2數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1．二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換方法是：寫出二進(jìn)制的權(quán)展開式，然后將各數(shù)值按十進(jìn)制相加，即可得到等值的十進(jìn)制數(shù)。

2．十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換方法是：將十進(jìn)制整數(shù)逐次用2除取余數(shù)，一直除到商為零。其中最先出現(xiàn)的余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位數(shù)碼。這種轉(zhuǎn)換方法通常稱為短除取余倒計法。

3．二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六制數(shù)

轉(zhuǎn)換方法是：將二進(jìn)制數(shù)自右向左每4位分為一組，最后不足4位的一組，高位用零補(bǔ)足；然后寫出每一組等值的十六進(jìn)制數(shù)。

4．十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換方法是：只要把每一位十六進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)代替即可。7.2.3 編碼

1．二-十進(jìn)制代碼

常用的二-十進(jìn)制代碼是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，也稱BCD碼。2.字符代碼

三、課堂小結(jié)

1．?dāng)?shù)制

2．?dāng)?shù)制間的轉(zhuǎn)換

3．編碼

四、課堂練習(xí)

1.將下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)：（1）(101001)

2(2)（10110)2

2.分別求出10~20所對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。3．將下列十進(jìn)制數(shù)用8421BCD碼表示：（1）17

（2）432

五、課后練習(xí)

P147思考與練習(xí)題：1、2、3。

【課題】

7.3 邏輯門電路

【教學(xué)目的】

1.掌握基本邏輯門和常用復(fù)合門的邏輯功能及電路符號。2.了解集成邏輯門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和常用集成邏輯門的系列品種?！窘虒W(xué)重點】

1.基本邏輯門的邏輯功能。

2.與非門、或非門、與或非門、異或門等復(fù)合邏輯門的邏輯功能，會畫電路符號，會使用真值表?！窘虒W(xué)難點】

特殊邏輯門的作用和應(yīng)用?！窘虒W(xué)方法】

講授法、討論法及實物展示?！緟⒖冀虒W(xué)課時】

4課時 【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問

1.簡述各數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法。2.將下列十進(jìn)制數(shù)用8421BCD碼表示。（1）28

（2〕3895

二、新授內(nèi)容 7.3.1 基本邏輯門

基本概念： 邏輯關(guān)系、邏輯門電路 1.與邏輯門

（1）與邏輯關(guān)系：“只有當(dāng)決定一件事情（燈亮）的各種條件（開關(guān)S1、S2閉合）完全具備時，該事情（燈亮）才發(fā)生，否則就不發(fā)生”，這樣的邏輯關(guān)系稱為與邏輯關(guān)系。（2）與門電路： 邏輯符號、表達(dá)式、真值表 討論：聯(lián)系生活說明有哪些常見的與邏輯。2．或邏輯門

（1）或邏輯關(guān)系：“在決定一件事情（燈亮）的各種條件（開關(guān)S1、S2閉合）中，只要有一個條件具備，該事情（燈亮）就會發(fā)生”，這樣的邏輯關(guān)系稱為或邏輯關(guān)系。（2）或門電路：邏輯符號、表達(dá)式、真值表 討論：聯(lián)系生活說明有哪些常見的或邏輯。3．非邏輯門

(1)非邏輯關(guān)系：“事情的結(jié)果（燈亮）與條件（開關(guān)閉合）總是呈相反狀態(tài)”。(2)非門電路：邏輯符號、表達(dá)式、真值表 討論：聯(lián)系生活說明有哪些常見的非邏輯。7.3.2 復(fù)合邏輯門

1．與非門：邏輯功能、邏輯符號、表達(dá)式、真值表 2．或非門：邏輯功能、邏輯符號、表達(dá)式、真值表 3．與或非門：邏輯功能、邏輯符號、表達(dá)式、真值表 4．異或門：邏輯功能、邏輯符號、表達(dá)式、真值表

5.同或門：邏輯功能、邏輯符號、表達(dá)式、真值表（補(bǔ)充）* 7.3.3 特殊邏輯門 1.集電極開路與非門（OC門）

（1）OC門的工作原理、邏輯符號、邏輯表達(dá)式及邏輯功能（2）OC門的應(yīng)用舉例 ①實現(xiàn)線與

②驅(qū)動顯示器 ③實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 2.三態(tài)門（TSL門）

（1）三態(tài)門的邏輯符號及功能（2）三態(tài)輸出門的應(yīng)用舉例 ①用三態(tài)輸出門實現(xiàn)數(shù)據(jù)單向傳送 ②用三態(tài)輸出門實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳送 7.3.4 常用集成邏輯門

1.集成門電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（教材圖7.19）補(bǔ)充： 雙列直插式集成電路(1)外形封裝（實物展示）（2）引腳的編號辨認(rèn)

2.集成與門、與非門：邏輯功能，電路符號 3.集成或門、或非門：邏輯功能，電路符號 4.常用集成非門

三、課堂小結(jié)

1．基本邏輯門的邏輯符號及邏輯功能

2．復(fù)合邏輯門的邏輯符號及邏輯功能 3．特殊邏輯門的邏輯符號及邏輯功能 4．常用集成邏輯門

四、課堂練習(xí)

1．寫出下列各門電路的輸出結(jié)果：

2.如何判別雙列直插式集成電路引腳的編號順序？

3.在一條長廊中，想用三個開關(guān)去控制一盞燈，如奇數(shù)個開關(guān)合上時，則燈亮；如偶數(shù)個開關(guān)合上時（0是偶數(shù)），則燈熄。根據(jù)該文字描述建立真值表。

五、課后練習(xí)

1.P156思考與練習(xí)題： 2、3、5。

2.將學(xué)過的各種門電路的邏輯功能歸總列表。

【課題】

7.4 邏輯函數(shù)的化簡

【教學(xué)目的】

掌握邏輯代數(shù)的基本定律、常用公式與化簡方法?！窘虒W(xué)重點】

1.了解邏輯函數(shù)化簡和變換的意義。2.掌握邏輯代數(shù)的基本定律和基本公式。3.理解邏輯表達(dá)式化簡的標(biāo)準(zhǔn)。4.用邏輯函數(shù)基本公式化簡邏輯函數(shù)?！窘虒W(xué)難點】

利用配項法進(jìn)行邏輯函數(shù)化簡?！窘虒W(xué)方法】

講授法、討論法 【參考教學(xué)課時】

2課時 【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問

畫出基本邏輯門的邏輯符號并說明其邏輯功能。

二、新授內(nèi)容

7.4.1邏輯代數(shù)的基本定律 7.4.2 邏輯函數(shù)的代數(shù)法化簡 補(bǔ)充：化簡在實用中的意義 1．邏輯函數(shù)的表示方法 2．邏輯函數(shù)化簡的基本原則 3．邏輯代數(shù)常用公式 4．邏輯函數(shù)的化簡方法 5.例題講解

討論：通過例題講解可知，對于比較復(fù)雜的邏輯函數(shù)式，可用不同的公式和方法進(jìn)行化簡，其結(jié)果是相同的，但有繁有簡。我們要善于選擇比較精煉的方法來完成。

三、課堂小結(jié)

1.邏輯代數(shù)的基本定律 2.邏輯函數(shù)的代數(shù)法化簡

四、課堂思考

P159 思考與練習(xí)題：

1、2。

五、課后練習(xí)

1.P159 思考與練習(xí)題：3、4、5。

2.在課外資料上尋找有關(guān)題目，擴(kuò)展學(xué)生知識面。

【課題】

* 7.5 數(shù)字集成電路的基本使用常識

【教學(xué)目的】

1.了解典型TTL、CMOS數(shù)字集成電路的主流系列品種、主要特點及使用常識。

2..培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力，提高學(xué)生的動手能力?！窘虒W(xué)重點】

1.TTL、CMOS集成電路的主流系列品種、主要特點及使用常識，并會測試其邏輯功能。2.邏輯門閑置引腳的處理方法?！窘虒W(xué)難點】

根據(jù)要求，合理選用集成門電路?！窘虒W(xué)方法】

講授法、舉例法 【參考教學(xué)課時】

1課時 【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問

寫出各種邏輯門電路的邏輯功能與邏輯表達(dá)式。

二、新授內(nèi)容

7.5.1數(shù)字集成電路的分類

1.TTL數(shù)字集成電路 2.CMOS數(shù)字集成電路 7.5.2數(shù)字集成電路的使用注意事項

1.閑置輸入引腳的處理 2.集成電路使用應(yīng)注意的問題

3.TTL數(shù)字集成電路應(yīng)用舉例（補(bǔ)充）

圖7.1所示為簡易邏輯測試筆電路圖，可用來檢測TTL數(shù)字集成電路的邏輯電平值。說明該電路的工作原理。（提示：分析TTL輸出電平值為0和1時，發(fā)光二極管的發(fā)光情況）

圖7.1

三、課堂小結(jié)

1.數(shù)字集成電路的分類

2.數(shù)字集成電路的使用注意事項

四、課堂思考

P163 思考與練習(xí)題：

2、3。

五、課后練習(xí)

P163 思考與練習(xí)題：

1、4

【課題】

實訓(xùn)項目 7.1 數(shù)字電路實訓(xùn)箱的初步使用

【實訓(xùn)目標(biāo)】

1.認(rèn)識數(shù)字實訓(xùn)箱的結(jié)構(gòu)。2.掌握數(shù)字實訓(xùn)箱的使用?！緦嵱?xùn)重點】

數(shù)字實訓(xùn)箱的使用?！緦嵱?xùn)難點】

實訓(xùn)箱故障的診斷與排除。【實訓(xùn)方法】 實驗實訓(xùn) 【參考實訓(xùn)課時】

1課時 【實訓(xùn)過程】

一、實訓(xùn)任務(wù)

任務(wù)一

認(rèn)識數(shù)字實訓(xùn)箱的結(jié)構(gòu)

1.認(rèn)識實訓(xùn)箱的結(jié)構(gòu) 2.使用注意事項 任務(wù)二

實訓(xùn)箱的初步使用

1.觀察實訓(xùn)箱插件板的結(jié)構(gòu)。

2.開機(jī)后，可以看到操作面板上十六位紅色發(fā)光二極管點亮，六位數(shù)碼管顯示出初始狀態(tài)，這時可用萬用表測出數(shù)碼管驅(qū)動芯片接Vcc引腳的電平值=

V；接GND引腳的電平值=

V?？捎萌f用表檢查電源電壓=

V，看是否符合電路或集成組件的要求，一般TTL電路為5V。

3.測試十六位邏輯開關(guān)和十六位發(fā)光二極管紅、綠燈的顯示功能 4.測試單脈沖及連續(xù)脈沖的輸出功能

二、實訓(xùn)總結(jié)

1.數(shù)字實訓(xùn)箱的操作面板上包含有哪幾部分內(nèi)容，使用時有哪些注意事項？ 2.總結(jié)數(shù)字實訓(xùn)箱的使用方法。

三、課堂思考

1．?dāng)?shù)字實訓(xùn)箱的操作面板上包含有哪幾部分內(nèi)容，使用時有哪些注意事項？

四、課后作業(yè)

完成實訓(xùn)報告，寫出本次實訓(xùn)的體會和收獲。

【課題】

實訓(xùn)項目7.2 集成邏輯門電路的功能測試

【實訓(xùn)目標(biāo)】

1.掌握邏輯門電路的邏輯功能測試方法。

2.掌握在實訓(xùn)箱上連接實現(xiàn)數(shù)字電路的方法。【實訓(xùn)重點】

掌握在實訓(xùn)箱上連接實現(xiàn)數(shù)字電路的方法?！緦嵱?xùn)難點】

集成電路多余輸入端的處理方法。

【實訓(xùn)方法】

實驗實訓(xùn) 【參考實訓(xùn)課時】

1課時 【實訓(xùn)過程】

一、復(fù)習(xí)提問

1．基本邏輯門電路的邏輯功能。

2．?dāng)?shù)字實訓(xùn)箱使用時有哪些注意事項？

二、實訓(xùn)任務(wù)

任務(wù)一

與非門邏輯功能測試

1.測試電路原理 2.操作步驟

任務(wù)二

用與非門控制信號輸出

1.實訓(xùn)電路原理 2.實訓(xùn)內(nèi)容

三、實訓(xùn)總結(jié)

1.畫出電路原理圖，并標(biāo)明集成塊名稱和接線時使用的引腳號。2.按照實訓(xùn)操作過程記錄、整理實訓(xùn)內(nèi)容和結(jié)果，填好測試數(shù)據(jù)。

四、課堂思考

1．當(dāng)與非門的一個輸入端接脈沖源時，請問其余輸入端在什么狀態(tài)下允許脈沖通過？什么狀態(tài)下禁止脈沖通過？

2．如何檢測與非門集成電路質(zhì)量的好壞？

五、課后作業(yè)

完成實訓(xùn)報告，寫出本次實訓(xùn)的體會和收獲

第二篇：數(shù)字電路技術(shù)與基礎(chǔ),譯碼器教案

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了編碼器，這節(jié)課我們開始學(xué)習(xí)譯碼器。

一、譯碼器(1)譯碼器的概念

譯碼器完成譯碼的功能。所謂譯碼其實就是編碼的逆過程，他的邏輯功能是將輸入二進(jìn)制代碼的原意“譯成”相應(yīng)的狀態(tài)信息。

(2)譯碼器的分類：

譯碼器有兩種類型：一類是變量譯碼器，也稱為唯一地址譯碼器。常用于計算機(jī)中將一個地址代碼轉(zhuǎn)換成一個有效信號；

另一類是顯示譯碼器，主要用于驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字或符號。下面我們就先來了解一下變量譯碼器。

首先，我們先來看一下它的原理框圖。

n

它有n個輸入端，m個譯碼輸出端，m≤2.譯碼器工作時，對于 n變量的每一組輸入代碼，m個輸出中僅有一個為有效電平，其余輸出均為無效電平。（圖見P71頁）

二、變量譯碼器

二進(jìn)制譯碼器有n位輸入，2位輸出。滿足常用芯片：74LS139(雙2-4線譯碼器)74LS138(3-8線譯碼器)74LS154(4線-16線譯碼器)1、2-4譯碼器

n

N

M=2.①邏輯符號輸入端：A1，A0 輸出端：Y0'-Y3' 使能端：E' 2-4譯碼器的功能表如下圖

EA1 A0Y0Y1Y2Y31××1 1 1 100 100 1 1 1001101 0 1 1 01 01 1 0 101 11 1 1 0②邏輯功能

a)使能端：E=0，譯碼器工作，E=1編碼器不工作 b)輸入輸出關(guān)系

每一組輸入只一個輸出為0，輸出為0表有輸出。

設(shè)mi和Mi是A1、A0的最小項和最大項，則由真值表知 Yi'=Mi=mi'（i=0,1,2,3）故變量譯碼器也叫最小項發(fā)生器 2、3-8譯碼器

①邏輯符號輸入端： A0，A1，A2 輸出端：Y1'-Y7' 使能端:E1，E2'，E3' ②邏

輯功

能E1 E2+E3

a)使能端：只有E1=1，E2=E3=0，譯碼器才工作 b)輸入輸出關(guān)系：

每一組輸入只一個輸出為0，輸出為0表有輸出。

設(shè)mi和Mi是A2A1A0的最小項和最大項，則由真值表知 Yi'=Mi=mi'

三、例題

【例4.3.1】用3—8譯碼器實現(xiàn)函數(shù)：

F1??m(0,4,7)F2??m(1,2,3,5,6,7)

解：

將函數(shù)變量A、B、C作為譯碼器的輸入，則譯碼器的輸出Y0~Y7為8個最大項：M0~M7。將這8個輸出組合起來，可得到3變量的任意邏輯函數(shù)。

F1?m0?m4?m7?m0?m4?m7?M0?M4?M7?Y0?Y4?Y7F2??m(1,2,3,5,6,7)?M0M4?Y0?Y4

【例4.3.2】 用一片3-8譯碼器74LS138和門電路設(shè)計多地址譯碼電路。電路地址輸入線：A7~A0，要求: 地址碼=C0H~C7H時 , 譯碼器Y0~Y7分別被譯中(低電平有效)解：(1)列輸入輸出關(guān)系表

由“地址碼=C0H~C7H時 , 譯碼器Y0~Y7分別被譯中 ”，易得 地址碼A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0Y01 1 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 11 1 0 0 0 0 1 01 1 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 1 0 11 1 0 0 0 1 1 01 1 0 0 0 1 1 1Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7C0HC1HC2HC3HC4HC5HC6HC7H 0 1 1 1 1 1 1 110 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 111 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 111 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0

2)電路的設(shè)計

①地址碼A7A6A5A4A3=11000不變，于是可由它們控制74LS138的使能端 電路如下圖

很明顯，只有 A7A6A5A4A3=11000時，芯片才工作。

②地址碼A2A1A0在000~111間變化，故它們與74LS138的對應(yīng)輸入端相連(如圖)。

很明顯：A2A1A0在000~111間變化時，譯碼器Y0~Y7分別被譯中。

第三篇：數(shù)字電路基礎(chǔ)問答題總結(jié)

數(shù)字電路基礎(chǔ)問答題總結(jié)

1.什么是同步邏輯和異步邏輯？同步電路和異步電路的區(qū)別是什么？

同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關(guān)系。

異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關(guān)系。

電路設(shè)計可分類為同步電路和異步電路設(shè)計。同步電路利用時鐘脈沖使其子系統(tǒng)同步運作，而異步電路不使用時鐘脈沖做同步，其子系統(tǒng)是使用特殊的“開始”和“完成”信號使之同步。

同步電路是由時序電路(寄存器和各種觸發(fā)器)和組合邏輯電路構(gòu)成的電路，其所有操作都是在嚴(yán)格的時鐘控制下完成的。這些時序電路共享同一個時鐘CLK，而所有的狀態(tài)變化都是在時鐘的上升沿(或下降沿)完成的。比如D觸發(fā)器，當(dāng)上升延到來時，寄存器把D端的電平傳到Q輸出端。

異步電路主要是組合邏輯電路，用于產(chǎn)生地址譯碼器、FIFO或RAM的讀寫控制信號脈沖，但它同時也用在時序電路中，此時它沒有統(tǒng)一的時鐘，狀態(tài)變化的時刻是不穩(wěn)定的，通常輸入信號只在電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時才發(fā)生變化。也就是說一個時刻允許一個輸入發(fā)生變化，以避免輸入信號之間造成的競爭冒險。

在同步電路設(shè)計中一般采用D觸發(fā)器，異步電路設(shè)計中一般采用Latch。

2.什么是“線與”邏輯，要實現(xiàn)它，在硬件特性上有什么具體要求？

線與邏輯是兩個輸出信號相連可以實現(xiàn)與的功能。在硬件上，要用OC門來實現(xiàn)（漏極或者集電極開路），由于不用OC門可能使灌電流過大，而燒壞邏輯門，同時在輸出端口應(yīng)加一個上拉電阻。（線或則是下拉電阻）

3.什么是競爭與冒險現(xiàn)象？怎樣判斷？如何消除？

在組合邏輯中，由于門的輸入信號通路中經(jīng)過了不同的延時，導(dǎo)致到達(dá)該門的時間不一致叫競爭。產(chǎn)生毛刺叫冒險。

如果布爾式中有相反的信號則可能產(chǎn)生競爭和冒險現(xiàn)象。

解決方法：一是添加布爾式的消去項，二是在芯片外部加電容。

4.你知道哪些常用邏輯電平？TTL與COMS電平可以直接互連嗎？

常用邏輯電平：12V，5V，3.3V； TTL和CMOS不可以直接互連，由于TTL是在0.3-3.6V之間，而CMOS則是有在12V的有在5V的。CMOS輸出接到TTL是可以直接互連。TTL接到CMOS需要在輸出端口加一上拉電阻接到5V或者12V。

5.如何解決亞穩(wěn)態(tài)

亞穩(wěn)態(tài)：是指觸發(fā)器無法在某個規(guī)定時間段內(nèi)達(dá)到一個可確認(rèn)的狀態(tài)。當(dāng)一個觸發(fā)器進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)時，既無法預(yù)測該單元的輸出電平，也無法預(yù)測何時輸出才能穩(wěn)定在某個正確的電平上。在這個穩(wěn)定期間，觸發(fā)器輸出一些中間級電平，或者可能處于振蕩狀態(tài)，并且這種無用的輸出電平可以沿信號通道上的各個觸發(fā)器級聯(lián)式傳播下去。

解決方法：

1)降低系統(tǒng)時鐘

2)用反應(yīng)更快的FF

3)引入同步機(jī)制，防止亞穩(wěn)態(tài)傳播

4)改善時鐘質(zhì)量，用邊沿變化快速的時鐘信號

關(guān)鍵是器件使用比較好的工藝和時鐘周期的裕量要大。

6.IC設(shè)計中同步復(fù)位與異步復(fù)位的區(qū)別

同步復(fù)位在時鐘沿采復(fù)位信號，完成復(fù)位動作。異步復(fù)位不管時鐘，只要復(fù)位信號滿足條件，就完成復(fù)位動作。異步復(fù)位對復(fù)位信號要求比較高，不能有毛刺，如果其與時鐘關(guān)系不確定，也可能出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)。

7.MOORE 與 MEELEY狀態(tài)機(jī)的特征

Moore 狀態(tài)機(jī)的輸出僅與當(dāng)前狀態(tài)值有關(guān), 且只在時鐘邊沿到來時才會有狀態(tài)變化。Mealy 狀態(tài)機(jī)的輸出不僅與當(dāng)前狀態(tài)值有關(guān), 而且與當(dāng)前輸入值有關(guān)。

8.什么是集電極開路與非門(OC門)? OC門和普通的TTL與非門所不同的是，它用一個外接電阻RL來代替由VT3、VT4組成的有源負(fù)載，實現(xiàn)與非門邏輯功能，OC門邏輯功能靈活，應(yīng)用廣泛。

9.什么是TTL集成電路? TTL集成電路是一種單片集成電路。在這種集成電路中，一個邏輯電路的所有元器件和連線都制作在同一塊半導(dǎo)體基片上。由于這種數(shù)字集成電路的輸人端和輸出端的電路結(jié)構(gòu)形式采用了晶體管，所以一般稱為晶體管一晶體管(Transistor-tranSiS-tor Logic)邏輯電路，簡稱TTL電路。

10.MOS電路的特點：

優(yōu)點: 1)工藝簡單，集成度高。

2)是電壓控制元件，靜態(tài)功耗小。3)允許電源電壓范圍寬（3?18V）。4)扇出系數(shù)大，抗噪聲容限大。缺點：工作速度比TTL低。

11.什么是三態(tài)與非門(TSL)? 三態(tài)與非門有三種狀態(tài)： 1)門導(dǎo)通，輸出低電平。2)門截止，輸出高電平。

3)禁止?fàn)顟B(tài)或稱高阻狀態(tài)、懸浮狀態(tài)，此為第三態(tài)。

三態(tài)門的一個重要用途，就是可向同一條導(dǎo)線(或稱總線Y)上輪流傳送幾組不同的數(shù)據(jù)或控制信號。

12.請畫出用D觸發(fā)器實現(xiàn)2倍分頻的邏輯電路

把D觸發(fā)器的輸出端加非門接到D端。

13.用D觸發(fā)器做4進(jìn)制的計數(shù)器

14.MOS門電路在使用時應(yīng)注意哪些問題？

1)輸入端不能懸空。因MOS電路是一種高輸入阻抗的器件，若輸入端懸空，由于靜電感應(yīng)形成的電荷積聚而產(chǎn)生的高壓將柵極擊穿；另外由靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的電壓易使電路受到干擾，造成邏輯混亂。

2)集成MOS邏輯電路在保存時一般應(yīng)將各管腳短接以防止靜電感應(yīng)；在焊接時，電烙鐵應(yīng)真正接地線。

15.電子計數(shù)器測量頻率的基本原理是什么？

電子計數(shù)器進(jìn)行頻率測量是通過在一定的閘門時間內(nèi)對被測量信號進(jìn)行計數(shù)來完成的。被測信號送入輸入電路后，經(jīng)放大、整形變換成與其周期相同的脈沖被送至閘門電路，同時，晶體振蕩器產(chǎn)生的信號經(jīng)分頻器分頻后，通過門控雙穩(wěn)電路，選定閘門開通時間，閘門開通后對被測信號計數(shù)。最后，通過顯示電路顯示被測頻率。

第四篇：數(shù)字電路基礎(chǔ)_D06-00第六章學(xué)習(xí)要點

第六章可編程邏輯器件

本章將系統(tǒng)介紹半導(dǎo)體存儲器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理，講述存儲器擴(kuò)展容量的方法，介經(jīng)用存儲器設(shè)計組合邏輯電路的概念。然后集中講述可編程邏輯器件的原理及應(yīng)用，依次介經(jīng)PLA、PAL、GAL和FPGA等各種可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及使用方法。學(xué)習(xí)要點

1．熟悉ROM的不同類型，了解相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)及工作原理。

2．熟悉RAM的不同類型，了解相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)及工作原理。

3．掌握ROM和RAM的區(qū)別。

4．掌握存儲器擴(kuò)展容量的方法。

5．掌握用存儲器設(shè)計組合邏輯電路的原理及方法。

6．了解PLA、PAL的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

7．掌握陣列圖的使用方法。

8．熟悉GAL的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以及不同類型GAL的特點。

9．熟悉PLD器件的開發(fā)過程，了解可編程邏輯語言ABEL—HDL的應(yīng)用。

10．熟悉FPGA的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

11．了解FPGA的編程配置及工作模式。

12．熟悉FPGA的主要特點及FPGA芯片設(shè)計的特點。

13，了解VHDL語言及其特點。

第五篇：數(shù)字電路理論上機(jī)教案

數(shù)字電路理論上機(jī)教案

學(xué)習(xí)掌握軟件QuartusII的使用方法，以及熟練應(yīng)用VHDL語言編程。學(xué)習(xí)步驟：

1.軟件介紹

1.1 安裝破解

首先安裝Quartus II 9.0(32-Bit)：

找到安裝文件內(nèi)的Crack_QII90文件夾下的Quartus_II_9.0破解器.exe 把破解器復(fù)制到C:altera90quartusbin路徑下，運行。

生成license.dat文件，把文件保存在C:altera90quartusbin路徑下。啟動在Quartus II 9.0的Tools菜單下選擇License Setup，復(fù)制下NIC ID 用記事本打開剛才生成的license.dat文件，把文件里的2處XXXXXXXXXXXX用NIC ID替換。

然后在Quartus II 9.0的Tools菜單下選擇License Setup，然后選擇License file，最后點擊OK。

破解成功后，在啟動畫面中可以看見“Altera中國區(qū)代理――駿龍科技有限公司”的防偽字樣。

1.2 軟件界面

1.3 開發(fā)步驟

2.VHDL編程

以三與門為例，介紹VHDL編程步驟。

① 建立工程文件夾 D:學(xué)號。注意：工程文件不能放在根目錄下，必須建立文件夾。② 建立工程yumen3.qdf。注意：三名一致。

啟動軟件：桌面快捷方式，或 開始-》程序-》Alteral-》QuartusII打開。打開工程向?qū)В狐c擊菜單欄File->New Project Wizard?，彈出新建工程引導(dǎo)窗口。

第一頁：Introduction直接next。

第二頁：三個空白，第一段：選擇路徑，放在你自己的工程文件夾下。

第二段：工程名，注意命名規(guī)則。和三名一致。

第三段：頂層模塊名稱，忽略。直接next。第三頁：add file添加文件，直接next。

第四頁：選擇硬件，F(xiàn)amily & Device settings。Family：CycloneII Availabel Device：EP2C35F672C6 第五頁：EDA Tools Settings，EDA工具配置，直接忽略next。第六頁：Summary概況。finish ③ VHDL程序文本輸入：

選擇輸入方式：菜單File->New彈出對話框，選擇VHDL File，出現(xiàn)編程界面。

保存VHDL文件。File->Save As 文件名為yumen3.vhd注意命名規(guī)則。和三名一致。編寫三與門程序： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity yumen3 is port(a,b,c:in std_logic;y:out std_logic);end yumen3;architecture nand3 of yumen3 is begin y<=a and b and c;end nand3;④ 編譯工程 菜單欄Processing->Compiler Tool->Start；或者工具欄紫色三角符號。

⑤ 本部分注意事項：文本拼寫錯誤，標(biāo)點符號缺漏錯誤，文件路徑，三名（工程名，文件名，實體名）不一致。

3.電路圖繪制

1.1 新建原理圖文件File->New 在新建對話框中選Block Diagram/Schematic File 點擊ok 1.2 出現(xiàn)畫圖窗口后，在帶點的空白處雙擊鼠標(biāo)，出現(xiàn)symbol窗口。左邊樹狀分支有三種選擇：megafunctions, others, primitives。1.3 真實邏輯芯片選擇others->maxplus2，08,32,86,112等等 1.4 邏輯門選擇primitives->logic，and3,nor2 1.5 輸入輸出primitives->pin->input/output 1.6 窗口中右鍵單擊下拉菜單選擇Insert->symbol

4.仿真

4.1 仿真設(shè)置：

菜單欄Assignment->settings?彈出設(shè)置窗口。

左側(cè)文件樹中選擇Simulator Settings，在右側(cè)Simulator mode中可以選擇：功能仿真Functional；時序仿真Timing，和快速時序仿真。

在Simulator input中輸入：yumen3.swf 4.2 新建一個波形文件：

點擊New->出現(xiàn)新建對話框中選擇Verification/Debugging Files中的

Vector Waveform File點擊ok，出現(xiàn)波形編輯界面。

波形編輯界面分為兩個窗口，有name的信號窗口和波形窗口。

4.3 輸入信號節(jié)點 在有name的信號窗口雙擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)插入指針對話框insert node or bus。在對話框上點擊右邊第三個Node finder按鈕，彈出Node finder對話框。點擊右上角list->點擊雙大于號》》點ok 另一個對話框也點ok 4.4 設(shè)置仿真時間和網(wǎng)格間距并賦值

菜單Edit->End Time 彈出Time窗口輸入10 菜單Edit->Grid Size 彈出窗口輸入10ns 鼠標(biāo)點擊手動賦值。

4.5 保存仿真

保存仿真文件為yumen3.vwf在yumen3文件夾中。

4.6 仿真

功能仿真 菜單Processing->Generate Functional Simulation Netlist成功后

菜單Processing->Simulator Tool選擇Functional選中Overwrite simulation input file with simulation result->Start 時序仿真 同上，只是在Processing->Simulator Tool選擇Timing

5.分配管腳

1.選擇硬件：點擊菜單Assignments->Device出現(xiàn)Settings對話框。選擇CycloneII, EP2C35F672C6，點擊ok。2.手動鎖定：SW0-N25 LEDG0-AE22 SW1-N26 SW2-P25 點擊Assignments->Pins打開引腳鎖定編輯器Pin Planer雙擊信號的location欄進(jìn)行選擇。

3.重新編譯：Processing->Compilation Tool->start。

6.下載

1.下載配置：點擊Tools->programmer打開下載界面，軟件自動產(chǎn)生chain1.cdf保存chain1.cdf可以多次下載。2.點擊hardware setup選擇使用下載電纜類型。3.正確連接DE2開發(fā)板，打開開發(fā)板電源開關(guān)。

4.選中Program/Configure任務(wù)，點擊start進(jìn)行下載。