1、数字电路制作与测试数字电路制作与测试前言前言 导学导学 前言前言 导学导学随着电子技术的飞速发展，数字电路的应用越来越广泛。它随着电子技术的飞速发展，数字电路的应用越来越广泛。它不仅可以用于各种逻辑运算和算术运算，还用于各种数控装不仅可以用于各种逻辑运算和算术运算，还用于各种数控装置、智能仪表等，正越来越多地应用于网络、图像及语音信置、智能仪表等，正越来越多地应用于网络、图像及语音信号的传输和处理，如：电子计算机、智能化仪表、众多数码号的传输和处理，如：电子计算机、智能化仪表、众多数码产品等都是以数字电路为基础的。数字电路大致包含数字信产品等都是以数字电路为基础的。数字电路大致包含数字信号的产
2、生和变换、传输和控制、存储和计数等。号的产生和变换、传输和控制、存储和计数等。0-1 数字电路基本概念数字电路基本概念数字信号和数字电路数字信号和数字电路模拟信号：在时间和幅度上连续变化的信号模拟信号：在时间和幅度上连续变化的信号.例如：交流电源例如：交流电源50Hz正弦信号正弦信号,正弦信号发生器的输出信号正弦信号发生器的输出信号,人人讲话的声音信号等讲话的声音信号等.处理模拟信号的电路处理模拟信号的电路称为模拟电路，在模拟电称为模拟电路，在模拟电路中要求对信号进行不失路中要求对信号进行不失真处理。在模拟电路中，真处理。在模拟电路中，晶体管器件一般工作在线晶体管器件一般工作在线性区。性区。导
3、学导学数字信号：在时间上和数值上均是离散的。数字信号：在时间上和数值上均是离散的。数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流 传输和处理数字信号的电路称为数字电路，如数字钟、传输和处理数字信号的电路称为数字电路，如数字钟、电子计算机、数码产品等都是由数字电路组成的。电子计算机、数码产品等都是由数字电路组成的。数字电路中的晶体管一般工作在开关状态（饱和区和截数字电路中的晶体管一般工作在开关状态（饱和区和截止区）。止区）。0-1 数字电路基本概念数字电路基本概念数字信号和数字电路数字信号和数字电路逻辑与逻辑电平逻辑与逻辑电平逻辑是从日常生活中抽象出来的对立状态
4、逻辑是从日常生活中抽象出来的对立状态。如：开关的开与合、灯亮与灯灭、车停与车行等。如：开关的开与合、灯亮与灯灭、车停与车行等。在数字电路中分别在数字电路中分别用用“0”和和“1”表示两种不同的逻辑状态。表示两种不同的逻辑状态。在数字电路中在数字电路中，我们用我们用逻辑逻辑高电平和高电平和逻辑逻辑低电平来表示逻辑低电平来表示逻辑1和逻辑和逻辑0。0-1 数字电路基本概念数字电路基本概念数字信号主要参数数字信号主要参数一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描述：描述：Vm信号幅度，数字电路中的逻辑高电平的数值。信号幅度，数字电路中的逻辑高电平的数值
5、。T 信号周期，信号的重复时间。信号周期，信号的重复时间。tW脉冲宽度，逻辑高电平的持续时间。脉冲宽度，逻辑高电平的持续时间。q占空比，逻辑高电平占周期时间的百分比。定义为：占空比，逻辑高电平占周期时间的百分比。定义为：t/msu/VVmtWTO非理想数字信号非理想数字信号上升时间上升时间下降时间下降时间0-1 数字电路基本概念数字电路基本概念数字电路的特点数字电路的特点2 2、抗干扰能力强，精度高、抗干扰能力强，精度高。对电路中各元器件参数的精度的要求相对不高，对电路中各元器件参数的精度的要求相对不高，允许有较大的分散性，只要能区分两种截然不同的允许有较大的分散性，只要能区分两种截然不同的状
6、态即可。状态即可。（1 1）由于数字电路加工和处理的都是二进制信息，）由于数字电路加工和处理的都是二进制信息，不易受到外界的干扰，因而抗干扰能力强。而模拟不易受到外界的干扰，因而抗干扰能力强。而模拟系统的各元件都有一定的温度系数，且电平是连续系统的各元件都有一定的温度系数，且电平是连续变化的，易受温度、噪声、电磁感应的等的影响。变化的，易受温度、噪声、电磁感应的等的影响。0-1 数字电路基本概念数字电路基本概念1 1、单元电路简单、单元电路简单。3 3、数字信号便于长期存储、数字信号便于长期存储4 4、保密性好、保密性好5 5、通用性强、通用性强 由于数字部件具有高度规范性，便于大规模由于数字
7、部件具有高度规范性，便于大规模集成、大规模生产，而对电路参数要求不严，故产集成、大规模生产，而对电路参数要求不严，故产品成品率高。采用标准化的逻辑部件来构成各种各品成品率高。采用标准化的逻辑部件来构成各种各样的数字系统，省时省力。样的数字系统，省时省力。（2 2）模拟系统的精度由元器件决定，模拟元器）模拟系统的精度由元器件决定，模拟元器件的精度很难达到件的精度很难达到1010-3-3以上，而数字系统只要以上，而数字系统只要1414位位就可以达到就可以达到1010-4-4的精度。在高精度的系统中有时只的精度。在高精度的系统中有时只能采用数字系统。能采用数字系统。0-1 数字电路基本概念数字电路基
8、本概念数字电路的特点数字电路的特点1 1）逻辑代数基本知识；基本逻辑运算和复合逻辑运算；逻辑代数基本知识；基本逻辑运算和复合逻辑运算；逻辑函数表示方法；逻辑函数化简方法。逻辑函数表示方法；逻辑函数化简方法。2 2）了解了解TTLTTL和和CMOSCMOS门电路特点和使用方法；了解集电极开门电路特点和使用方法；了解集电极开路门（路门（OCOC门）和三态门的逻辑功能及应用。门）和三态门的逻辑功能及应用。3 3）了解组合电路的特点。熟悉组合逻辑电路的分析和设了解组合电路的特点。熟悉组合逻辑电路的分析和设计方法。计方法。4 4）了解常用中规模集成电路逻辑功能，会用中规模集成了解常用中规模集成电路逻辑功
9、能，会用中规模集成电路设计数字电路。理解八人抢答器基本原理。电路设计数字电路。理解八人抢答器基本原理。5 5）理解组合逻辑电路和时序逻辑电路特点。熟悉边沿理解组合逻辑电路和时序逻辑电路特点。熟悉边沿D D触触发器和边沿发器和边沿JKJK触发器逻辑功能和描述方法。触发器逻辑功能和描述方法。6 6）熟悉时序逻辑电路分析方法。掌握时序逻辑电路描述熟悉时序逻辑电路分析方法。掌握时序逻辑电路描述方法。方法。0-2 本课程学习目标本课程学习目标通过本课程的学习，主要掌握如下基本知识：通过本课程的学习，主要掌握如下基本知识：6 6）熟悉计数器、寄存器等常用时序集成电路逻辑功能；熟悉计数器、寄存器等常用时序集
10、成电路逻辑功能；理解异步清零和同步置数的概念；熟悉任意模数计数器的理解异步清零和同步置数的概念；熟悉任意模数计数器的设计方法。设计方法。7 7）了解波形产生和变换的方法；了解了解波形产生和变换的方法；了解555555时基电路产生方时基电路产生方法和基本电路。法和基本电路。8 8）了解可编程逻辑器件基础；了解了解可编程逻辑器件基础；了解CPLDCPLD设计步骤和设计设计步骤和设计方法；熟悉方法；熟悉QuartusEDAQuartusEDA开发软件；熟悉用可编程逻辑器开发软件；熟悉用可编程逻辑器件设计带有倒计时功能的数字电路，并编程下载。件设计带有倒计时功能的数字电路，并编程下载。9 9）了解了解
11、ADAD转换和转换和DADA转换原理；熟悉转换原理；熟悉ADCADC和和DACDAC集成器件的集成器件的使用方法。使用方法。1010）应用可编程逻辑器件和应用可编程逻辑器件和ADCADC转换器件设计简易数字电转换器件设计简易数字电压表。压表。0-2 本课程学习目标本课程学习目标通过本课程的学习，主要掌握如下基本知识：通过本课程的学习，主要掌握如下基本知识：1）熟悉利用数字电路实验装置测试门电路逻辑功能。熟悉利用数字电路实验装置测试门电路逻辑功能。2）熟悉利用数字电路实验装置测试触发器逻辑功能。熟悉利用数字电路实验装置测试触发器逻辑功能。3）熟悉数字电路实验装置，了解各部分电路原理。熟悉数字电路
12、实验装置，了解各部分电路原理。4）熟悉利用熟悉利用Multisim9.0对组合逻辑电路、时序逻辑电路功能进行仿真测对组合逻辑电路、时序逻辑电路功能进行仿真测试。试。5）熟悉熟悉Quartus EDA开发软件的使用，会用开发软件的使用，会用Quartus EDA开发软件中开发软件中图形法设计做数字电路顶层设计，了解可编程逻辑器件图形法设计做数字电路顶层设计，了解可编程逻辑器件CPLD设计步骤和设计步骤和方法，会对所设计电路进行仿真验证及编程下载验证。方法，会对所设计电路进行仿真验证及编程下载验证。6）能利用数字电路实验装置和能利用数字电路实验装置和ADC集成芯片设计简易数字电压表。集成芯片设计简
13、易数字电压表。7）会根据任务的具体要求和测试步骤完成项目的测试工作，能分析和解会根据任务的具体要求和测试步骤完成项目的测试工作，能分析和解决过程中出现的问题。决过程中出现的问题。8）根据测试和设计过程，按照任务要求撰写完成测试和设计任务书。根据测试和设计过程，按照任务要求撰写完成测试和设计任务书。9）能对所测试和设计的任务进行总结和归纳。能对所测试和设计的任务进行总结和归纳。0-2 本课程学习目标本课程学习目标通过该课程学习，掌握如下技能：通过该课程学习，掌握如下技能：本课程是电子相关专业的专业知识类课程，通过本课程的学本课程是电子相关专业的专业知识类课程，通过本课程的学习掌握数字电路相关知识
14、和技能，熟悉数字电路实验装置、习掌握数字电路相关知识和技能，熟悉数字电路实验装置、仪器仪表的使用，熟悉与数字电路相关的仿真和设计软件的仪器仪表的使用，熟悉与数字电路相关的仿真和设计软件的使用。逐步提高分析问题和解决问题的能力，掌握测试报告使用。逐步提高分析问题和解决问题的能力，掌握测试报告和设计报告的撰写。该课程的前修课程是电路基础和和设计报告的撰写。该课程的前修课程是电路基础和模拟电路，它的后续课程是单片机应用技术、通模拟电路，它的后续课程是单片机应用技术、通信基础等。信基础等。0-3 本课程性质和作用本课程性质和作用通过该课程学习，掌握如下技能：通过该课程学习，掌握如下技能：1）课前预习【
15、知识扫描】、【实验认知】、【器件认知】等课前预习【知识扫描】、【实验认知】、【器件认知】等相关内容，阅读【工作任务】，了解工作任务具体要求；相关内容，阅读【工作任务】，了解工作任务具体要求；2）上课认真听讲，及时做笔记，按照具体测试和设计步骤，上课认真听讲，及时做笔记，按照具体测试和设计步骤，及时完成工作任务，正确记录测试数据。及时完成工作任务，正确记录测试数据。3）及时整理测试数据、完成任务书撰写，认真总结，巩固数及时整理测试数据、完成任务书撰写，认真总结，巩固数字电路相关知识。字电路相关知识。4）课后消化【知识拓展】，对课堂上没有完全理解的内容消课后消化【知识拓展】，对课堂上没有完全理解的
16、内容消化理解。化理解。5）学有余力时，参考【思维拓展】中的电路，进行课外实践，学有余力时，参考【思维拓展】中的电路，进行课外实践，巩固所学数字电路相关知识。巩固所学数字电路相关知识。0-4 学习方法与建议学习方法与建议学习建议：学习建议：项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试任务任务1-1 门电路逻辑功能测试门电路逻辑功能测试 1.1.1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试 (4课时)1.1.2 复合门电路逻辑功能仿真测试 (4课时)1.1.3 TTL和CMOS特殊门电路逻辑功能测试 （2课时）任务任务1-2 两位加法器电路的设计与测试两位加法器电路的设计与测试 1-2-1
17、 门电路构成的组合逻辑电路功能测试 （6课时）1-2-2 门电路构成的组合逻辑电路的设计与测试 （4课时）1-2-3 两位加法器电路的设计与测试 （4课时）在二值逻辑函数中，最基本的逻辑运算有与（在二值逻辑函数中，最基本的逻辑运算有与（ANDAND）、或）、或（OROR）、非（）、非（NOTNOT）三种逻辑运算。）三种逻辑运算。1 1、与运算、与运算 与运算也叫逻辑乘或逻辑与，即当所有的条件都满足时，与运算也叫逻辑乘或逻辑与，即当所有的条件都满足时，事件才会发生，即事件才会发生，即“缺一不可缺一不可”。如图如图1.41.4所示电路，两所示电路，两个串联的开关控制一盏灯就个串联的开关控制一盏灯就
18、是与逻辑事例，只有开关是与逻辑事例，只有开关A A、B B同时闭合时灯才会亮。同时闭合时灯才会亮。任务任务1-1 门电路逻辑功能测试门电路逻辑功能测试1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻辑代数中的基本运算【知识扫描】逻辑代数中的基本运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试 设开关闭合用设开关闭合用“1”表示，断开表示，断开用用“0”表示表示；灯亮用；灯亮用“1”表示，灯表示，灯灭用灭用“0”表示（逻辑赋值），则可表示（逻辑赋值），则可得到表得到表1-1所示的输入输出的逻辑关所示的输入输出的逻辑关系，称为真值表系，称为
19、真值表。从表中可知，其逻辑规律从表中可知，其逻辑规律服从服从“有有0 0出出0 0，全，全1 1才出才出1”1”这种与逻辑可以写成下面的表达这种与逻辑可以写成下面的表达式：式：BAY称为与逻辑式，这种运算称为称为与逻辑式，这种运算称为与与运算。运算。项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻辑代数中的基本运算【知识扫描】逻辑代数中的基本运算也可以用图也可以用图1.21.2表示与逻辑，称表示与逻辑，称为逻辑门或逻辑符号，实现与为逻辑门或逻辑符号，实现与逻辑运算的门电路称为与门。逻辑运算的门
20、电路称为与门。2 2、或运算或运算或运算也叫逻辑加或逻辑或，即当其中一个条件满或运算也叫逻辑加或逻辑或，即当其中一个条件满足时，事件就会发生，足时，事件就会发生，即即“有一即可有一即可”。若有若有n n个逻辑变量做与运算，其逻辑式可表示为个逻辑变量做与运算，其逻辑式可表示为nAAAY21项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻辑代数中的基本运算【知识扫描】逻辑代数中的基本运算 用与前面相同的逻辑赋值同样也用与前面相同的逻辑赋值同样也可得到其真值表如表可得到其真值表如表2.2.22.2.
21、2所示，其逻所示，其逻辑规律服从辑规律服从“有有1 1出出1 1，全，全0 0才出才出0”0”。其逻辑式为其逻辑式为BAY上式说明：上式说明：当逻辑变量当逻辑变量A A、B B有一个为有一个为1 1时，逻辑函数输出时，逻辑函数输出Y Y就为就为1 1。只有。只有A A、B B全为全为0 0，Y Y才为才为0 0。如图如图1.3所示电路，两个并联的开关所示电路，两个并联的开关控制一盏灯就是或逻辑实例，只要控制一盏灯就是或逻辑实例，只要开关开关A、B有一个闭合时灯就会亮。有一个闭合时灯就会亮。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻辑代数中的基本运
22、算【知识扫描】逻辑代数中的基本运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试其逻辑门符号如图其逻辑门符号如图1.41.4所示，实所示，实现或逻辑运算的门电路称为或门现或逻辑运算的门电路称为或门.若有若有n n个逻辑变量做或运算，其逻辑式可表示为：个逻辑变量做或运算，其逻辑式可表示为：nAAAY21条件具备时，事件不发生；条件不具备时，事件发生，这种条件具备时，事件不发生；条件不具备时，事件发生，这种因果关系叫做逻辑非，也称逻辑求反因果关系叫做逻辑非，也称逻辑求反。3.非逻辑运算非逻辑运算1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻
23、辑代数中的基本运算【知识扫描】逻辑代数中的基本运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试如图如图1.51.5所示电路，一个开关控制一所示电路，一个开关控制一盏灯就是非逻辑事例，当开关盏灯就是非逻辑事例，当开关A A闭合闭合时灯就不亮。时灯就不亮。非逻辑运算也叫逻辑非或非运算、反相运算，即输出变量是非逻辑运算也叫逻辑非或非运算、反相运算，即输出变量是输入变量的相反状态。其逻辑式为输入变量的相反状态。其逻辑式为用与前面相同的逻辑赋值同样也可得到其真值表如表用与前面相同的逻辑赋值同样也可得到其真值表如表1.31.3所示所示AY也可以写成下式：也可以写成下式：等以及 A,AYAY
24、1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻辑代数中的基本运算【知识扫描】逻辑代数中的基本运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试其逻辑门符号如图其逻辑门符号如图1.61.6所示，实现所示，实现非逻辑运算的门电路称为非门。非逻辑运算的门电路称为非门。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【器件认知】基本门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列【器件认知】基本门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试数字集成电路的分类方式有很多种：数字集成电路
25、的分类方式有很多种：1.按电路逻辑功能的不同，可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。按电路逻辑功能的不同，可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。2.按集成电路的大小规模不同又分为小规模集成电路（按集成电路的大小规模不同又分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（）、中规模集成电路（MSI）、）、大规模集成电路（大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（）和超大规模集成电路（VLSI）。具体分类见表）。具体分类见表1-4。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【器件认知】基本门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列【器件认知】基本门电路的逻辑符号和集成电路管脚排
26、列项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试3.按电路所用器件的不同，又可分为单极性电路和双极性电路。按电路所用器件的不同，又可分为单极性电路和双极性电路。最常用的单极性电路是最常用的单极性电路是CMOS（Complementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor）电路，最常用的双极性电路是）电路，最常用的双极性电路是TTL（Transistor-Transistor-Logic）电路。）电路。集成电路封装形式有很多种，小规模和中规模集成电路主要有集成电路封装形式有很多种，小规模和中规模集成电路主要有双列直插和贴片式。如图双列直插和贴片式
27、。如图1-10。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【器件认知】基本门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列【器件认知】基本门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【工作任务【工作任务1-1-1】基本门电路逻辑功能测试】基本门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【实验认知】数字电路实验装置简介（一）【实验认知】数字电路实验装置简介（一）输入电路输入电路，如图，如图1-13所示，共有所示，共有8
28、路输入，路输入，S1S8为为8路输入开路输入开关，当按下时则关，当按下时则H1H8输出为高电平；若没有按下时，输出为高电平；若没有按下时，H1H8输出为低电平；用该部分电路产生高、低电平，提供测试时数输出为低电平；用该部分电路产生高、低电平，提供测试时数字电路所需的输入电平。字电路所需的输入电平。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【工作任务【工作任务1-1-1】基本门电路逻辑功能测试】基本门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【实验认知】数字电路实验装置简介（一）【实验认知】数字电路实验装置简介（一）指示电路指示
29、电路，如图，如图1-141-14所示，图中共有所示，图中共有8 8路指示电路，电平从路指示电路，电平从HQHQ1 1HQHQ8 8分别输入，若输入高电平时，发光二极管分别输入，若输入高电平时，发光二极管LEDLED1 1LEDLED8 8亮，亮，否则发光二极管不亮。用该电路作为数字电路的指示电路，测否则发光二极管不亮。用该电路作为数字电路的指示电路，测量数字电路中的电平高或低。（灯亮为高电平、灯灭为低电量数字电路中的电平高或低。（灯亮为高电平、灯灭为低电平）。平）。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试【工作任务【工作任务1-1-1】基本门电路逻辑功能测试
30、】基本门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【实验认知】数字电路实验装置简介（一）【实验认知】数字电路实验装置简介（一）集成电路测试工作区集成电路测试工作区，如图，如图1-15所示，电路中共有所示，电路中共有2个集成电路个集成电路插座，其中插座，其中D1为为14脚集成电路插座，脚集成电路插座，D2为为16脚集成电路插座脚集成电路插座。1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【工作任务【工作任务1-1-1】基本门电路逻辑功能测试】基本门电路逻辑功能测试1-1-1
31、 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【工作任务【工作任务1-1-1】基本门电路逻辑功能测试】基本门电路逻辑功能测试1-1-1 与、或、非基本门电路逻辑功能测试与、或、非基本门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【工作任务【工作任务1-1-1】基本门电路逻辑功能测试】基本门电路逻辑功能测试74LS08逻辑功能测试逻辑功能测试、74LS32逻辑功能测试逻辑功能测试按照教材按照教材P10P11步步骤进行测试。骤进行测试。思考：思考：1 试阐述数字电路中逻辑的概念，并举例说
32、明。（逻辑试阐述数字电路中逻辑的概念，并举例说明。（逻辑0、逻辑、逻辑1什么意思，表什么意思，表示什么？）示什么？）2 在在TTL电路中逻辑高电平和逻辑低电平的电压范围是多少？电路中逻辑高电平和逻辑低电平的电压范围是多少？3 总结基本门电路的逻辑功能并写出其逻辑表达式、逻辑符号、真值表。总结基本门电路的逻辑功能并写出其逻辑表达式、逻辑符号、真值表。4 写出与、或、非集成门电路的型号。写出与、或、非集成门电路的型号。前面介绍的三种基本逻辑运算，除此之外，还有下面的由基本逻前面介绍的三种基本逻辑运算，除此之外，还有下面的由基本逻辑运算组合出来的逻辑运算。辑运算组合出来的逻辑运算。4.与非（与非（N
33、AND）逻辑运算）逻辑运算与非运算是先与运算后非运算的组合。与非运算是先与运算后非运算的组合。以二变量为例，布尔代数表达式为：以二变量为例，布尔代数表达式为：YAB其真值表如表其真值表如表1.41.4所示所示1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描】逻辑代数中的【知识扫描】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试1.与非（与非（NAND）逻辑运算）逻辑运算与非运算是先与运算后非运算的组合。与非运算是先与运算后非运算的组合。以二变量为例，布尔代数表达式为：以二变量为例，布尔代数表达式为：ABYBAY或其真值表如表其真值表如
34、表1.41.4所示所示上面介绍的上面介绍的“与与”、“或或”、“非非”三种逻辑运算是数字电路三种逻辑运算是数字电路中最基本的逻辑运算，由这些基本的运算可以组成各种复杂的中最基本的逻辑运算，由这些基本的运算可以组成各种复杂的逻辑运算。逻辑运算。1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描1】逻辑代数中的】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试其逻辑规律服从其逻辑规律服从“有有0出出1，全全1才出才出0”2.或非（或非（NOR）运算）运算 或非运算是先或运算后非运算或非运算是先或运算后非运算的组合。以二变量的组合。以
35、二变量A A、B B为例，布尔为例，布尔代数表达式为：代数表达式为：BAY1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描1】逻辑代数中的】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试其真值表如表其真值表如表1.5所示所示或非逻辑规律服从有或非逻辑规律服从有“1”出出“0”全全“0”出出“1”或非运算用或非门电或非运算用或非门电路来实现，如图路来实现，如图1.81.8所所示。示。与或非运算是与或非运算是“先与后或再非先与后或再非”三种运算的组合。以四三种运算的组合。以四变量为例，逻辑表达式为：变量为例，逻辑表达式为：上式说
36、明上式说明：当输入变量：当输入变量A、B同时为同时为1或或C、D同时为同时为1时，时，输出输出Y才等于才等于0。与或非运算与或非运算是先或运算后非运算的组合。是先或运算后非运算的组合。在工程应用中，与或非运算由在工程应用中，与或非运算由与或非门电路来实现，其真值与或非门电路来实现，其真值表同学自己列出，逻辑符号如表同学自己列出，逻辑符号如图图1.9所示所示3 3.与或非运算与或非运算CDABF1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描1】逻辑代数中的】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试其门电路的逻辑符号如图
37、其门电路的逻辑符号如图1.101.10所示所示其布尔表达式（逻辑函数式）为其布尔表达式（逻辑函数式）为4 4.异或运算异或运算图图1 1.10 异异或或门门逻逻辑辑符符号号ABYABY=1符号符号“”“”表示异或运算，即两个输入逻辑变量取值不同时表示异或运算，即两个输入逻辑变量取值不同时Y=1Y=1，即即不同为不同为“1”1”相同为相同为“0”0”，异或运算用异或门电路来实现异或运算用异或门电路来实现其真值表如表其真值表如表1.61.6所示所示BABABAF1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描1】逻辑代数中的】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单
38、加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试AAAAAAAA01011.交换律：交换律：ABBA2.结合律：结合律：CBACBA)()(ACABCBA)(3.分配律：分配律：推论：当推论：当n n个变量做异或运算个变量做异或运算时，若有偶数个变量取时，若有偶数个变量取“1”1”时，则函数为时，则函数为“0”0”；若奇数；若奇数个变量取个变量取1 1时，则函数为时，则函数为1.1.4.异或运算的性质异或运算的性质1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描1】逻辑代数中的】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试5
39、5.同或运算同或运算其布尔表达式为其布尔表达式为符号符号“”“”表示同或运算，即两个输入变量值相同时表示同或运算，即两个输入变量值相同时Y=1Y=1，即，即相同为相同为“1”1”不同为不同为“0”0”。同或运算用同或门电路来实现，。同或运算用同或门电路来实现，它等价于异或门输出加非门。它等价于异或门输出加非门。其真值表如表其真值表如表1.71.7所示所示其门电路的逻辑符号如图其门电路的逻辑符号如图1.11所示所示BABABABAF 1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描1】逻辑代数中的】逻辑代数中的复合复合运算运算项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加
40、法器电路设计与测试 1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【器件认知】复合门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列【器件认知】复合门电路的逻辑符号和集成电路管脚排列项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试 1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【工作任务【工作任务1-1-2】复合门电路逻辑功能仿真测试】复合门电路逻辑功能仿真测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试思考：思考：1 总结复合门电路与非门、或非门、异或门、与或非门逻辑功能并总结复合门电路与非门、或非门、异或门、与或非门逻辑功能并写出其逻辑表达式、逻辑符号、真值
41、表。写出其逻辑表达式、逻辑符号、真值表。2 写出与非门、或非门、异或门、与或非门集成门电路的型号。写出与非门、或非门、异或门、与或非门集成门电路的型号。3 若在若在74LS86后加入非门电路，则其逻辑功能怎样？列出功能后加入非门电路，则其逻辑功能怎样？列出功能真值表、写出逻辑表达式。真值表、写出逻辑表达式。4 （偶数个1）4 1111 （偶数个1）逻辑函数描述的是输出变量和输入变量之间的因果关系逻辑函数描述的是输出变量和输入变量之间的因果关系逻辑函数有逻辑函数有5 5种表示形式：真值表、逻辑表达式、种表示形式：真值表、逻辑表达式、卡诺图卡诺图、逻辑图和波形图。只要知道其中一种表示形式，就可转换
42、逻辑图和波形图。只要知道其中一种表示形式，就可转换为其它几种表示形式。为其它几种表示形式。1 1、真值表、真值表真值表：是由变量的所有可能取值组合及其真值表：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。对应的函数值所构成的表格。真值表列写方法：每一个变量均有真值表列写方法：每一个变量均有0 0、1 1两种两种取值，取值，n n个变量共有个变量共有2 2n n种不同的取值，将这种不同的取值，将这2 2n n种不同的取值按顺序（一般按二进制递增规种不同的取值按顺序（一般按二进制递增规律）排列起来，同时在相应位置上填入函数律）排列起来，同时在相应位置上填入函数的值，便可得到逻辑函数的真值
43、表。的值，便可得到逻辑函数的真值表。例如：当例如：当A A、B B取值相同时，函数值为取值相同时，函数值为0 0；否；否则，函数取值为则，函数取值为1 1。A BF0 00 11 01 101101-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试【知识扫描【知识扫描2】逻辑函数描述方法】逻辑函数描述方法2 2、逻辑表达式、逻辑表达式逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3 3种运算符连接起来所构成的式种运算符连接起来所构成的式子。子。标准与或表达式列写方法：将那些使函数值为标准与或表达式列写方法
44、：将那些使函数值为1 1的各个状态表示成全部的各个状态表示成全部变量（值为变量（值为1 1的表示成原变量，值为的表示成原变量，值为0 0的表示成反变量）的与项（例如的表示成反变量）的与项（例如A=0A=0、B=1B=1时函数时函数F F的值为的值为1 1，则对应的与项为，则对应的与项为ABAB）以后相加，即得到函数）以后相加，即得到函数的与或表达式。的与或表达式。BABAFA BF0 00 11 01 10110项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描2】逻辑函数描述方法】逻辑函数描述方法3 3、逻
45、辑图、逻辑图逻辑图：是由表示逻辑逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图运算的逻辑符号所构成的图形。形。F FF&1&ABBC4 4、波形图、波形图波形图：是由输入变量的所有波形图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。成的图形。F FF F项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试1-1-2 复合门电路逻辑功能测试复合门电路逻辑功能测试【知识扫描【知识扫描2】逻辑函数描述方法】逻辑函数描述方法1-1-3 TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功能测试特殊门电路逻辑功能
46、测试【知识扫描】【知识扫描】TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功能及应用特殊门电路逻辑功能及应用一、一、OC门门TTL集电极开路门集电极开路门图图1-37 普通的普通的TTL门电路输出并联门电路输出并联 图图1-38 OC门（门（a）结构（结构（b）符号）符号项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试即在输出线上实现了与运算，通过逻辑变换可转换为与或非运即在输出线上实现了与运算，通过逻辑变换可转换为与或非运算算 图图2-9 实现线与实现线与TTL OC门通常有如下的应用：门通常有如下的应用：1.实现线与实现线与2个个OC门实现线与时的电路如图门实现线与时的电路如图2-9所示。此
47、时的逻辑关系为所示。此时的逻辑关系为:在数字系统的接口部分（与外部设备相联接在数字系统的接口部分（与外部设备相联接的地方）需要有电平转换的时候，常用的地方）需要有电平转换的时候，常用OC门来完成。如图门来完成。如图2-10所示。所示。把上拉电阻接到把上拉电阻接到10V电源上，这样在电源上，这样在OC门门输入普通的输入普通的TTL电平，而输出高电平就可以电平，而输出高电平就可以变为变为10V。2.实现电平转换实现电平转换图图1 1-3939 实现电平转换实现电平转换1-1-3 TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功能测试特殊门电路逻辑功能测试【知识扫描】【知识扫描】TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功
48、能及应用特殊门电路逻辑功能及应用项目项目1 简单加法器电路设计与测试简单加法器电路设计与测试3.用做驱动器用做驱动器可用它来驱动发光二极管、指示灯、继电器和可用它来驱动发光二极管、指示灯、继电器和脉冲变压器等。图脉冲变压器等。图2-11是用来驱动发光二极管是用来驱动发光二极管的电路。的电路。图图1 1-4040 驱动发光二极管驱动发光二极管OC门使用注意事项门使用注意事项：请正确连接电路，必须将输出通过一个适当大小的电阻请正确连接电路，必须将输出通过一个适当大小的电阻连接到电源上。连接到电源上。1-1-3 TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功能测试特殊门电路逻辑功能测试项目项目1 简单加法器电路
49、设计与测试简单加法器电路设计与测试【知识扫描】【知识扫描】TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功能及应用特殊门电路逻辑功能及应用二、二、TTL三态输出门三态输出门+VL123123D123D13ABT1b1R3TR4CCTTc2R2VRc2e2c4pEN11&ENABL&ENABL（a）（b）（c）G（a）电路图电路图 （b）EN=0有效的逻辑符号有效的逻辑符号 （c）EN=1有效的逻辑符号有效的逻辑符号图图2-12 三态输出门三态输出门1.三态输出门的结构及工作原理三态输出门的结构及工作原理1-1-3 TTL和和CMOS特殊门电路逻辑功能测试特殊门电路逻辑功能测试【知识扫描】【知识扫描】TTL和
50、和CMOS特殊门电路逻辑功能及应用特殊门电路逻辑功能及应用当当EN=0时，时，G输出为输出为1 1，VP=3.6V，D1截止截止，电路恢复与非门正常电路，电路恢复与非门正常电路，所以这时电路实现正常与非功能。这所以这时电路实现正常与非功能。这种种EN=0时为正常工作状态的三态门时为正常工作状态的三态门称为使能端低电平有效的三态门。称为使能端低电平有效的三态门。当当EN=1时，时，G输出为输出为0，VP=0.3V，D1导通，导通，VC2=1V，T4、D截止；截止；VB1=1V，T2、T3也截止。输出端也截止。输出端L看看进去，对地和对电源都相当于开路，进去，对地和对电源都相当于开路，呈现高阻。所
