数字系统与逻辑设计

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1、数字系统与逻辑设计2001/2/20学习本课程的意义现在电子技术的发展趋势是：。数字化。智能化。微型化其中最主要的是信息数字化：（传输，处理，控制）*信息数字化的好处：。便于传输（可能实现‘无失真’传输--通过检错和纠错编码）。便于储存（大容量存储器技术的发展）；。便于信息的处理（用计算机）；。数字系统比模拟系统更容易达到需要的精度；。便于保密（用数字加密技术）。便于工业化高质量地大批量生产，可达到产品的高可靠性和高度一致性，。便于电子设备的小型化，微型化，产品越来越小。*应用于一切信息领域。通信领域。自动控制/机器人（ROBOT）。遥控，遥测，遥感。商业，服务业。家用电器：数字照相，HDTV

2、，DVD，数字广播节目，及家庭自动化*它是现代通信技术，控制技术和计算机技术的基础学习方法：。基本理论----课堂讲解。书面练习----课外作业（成绩的一部分）。实验课----数字电路实验。本科上机设计和功能仿真参考书：。讲义教材徐惠民《数字电路与逻辑设计》。VICTORP。Nelsonetc“DIGITALLOGICCIRCUITANALYSISANDDESIGN”1997PRENTICEHALL。ALTERA公司：。MAXPLUS2开发工具。AHDLMANUAL学习方法。自学为主。以搞懂原理为主。作业,习题为辅助自检手段１０８数字系统与逻辑设计2001/2/20。以计算机辅助设计(EDA)

3、实现给定项目为目的。学完本课应达到：。掌握布尔代数的基本理论。会分析和设计组合/及时序逻辑。会设计状态机控制逻辑。会用硬件设计开发工具设计和仿真硬件系统数字系统信息处理系统数字信息源数字信宿数字信息源：提供数字信息数字系统：对输入信息进行加工处理，并将结果传送给信宿。１０８数字系统与逻辑设计2001/2/20《数字系统与逻辑设计》第一章逻辑基础§1-1数字与编码一．进位计数制与非进位计数制采用二进制的优点。简单只有两个状态0和1。表示数字所须机器状态少。运算简单，加法和乘法只三种（R（R+1））/2种。有BooleanAlgebra作设计的理论基础常用的进位计数制有：。BINARY二进。TRI

4、NARY三进。QUARTERNARY四进计数制。QUINARY五进计数制。SENARY（SINARY）六进。SEPTENARY（SEPTINARY）七进。OCTAL（OCTONARY）八进。NOVENARY九进。DECIMAL十进以及十一进，十二进，十六进，60进等。二．不同计数制间数的转换（略）三．十进数的二进表示（略）§1-2逻辑基础一．逻辑变量逻辑变量有且只有两个可能值：‘真’，或‘假’，例如。开关通或断。电平高或低。脉冲有或无。二进数字0或1。命题的真或假二．基本逻辑运算1‘与运算’CONJUNCTION，LOGICPRODUCT，AND１０８数字系统与逻辑设计2001/2/20例1：

5、一家四口人，爸，妈，儿子，女儿。若用逻辑变量P表示‘PARENT’，用F表示‘性别’为‘FEMALE’。则要表示母亲该怎么表示？PFFAMILYMEMBER逻辑表示TTMAMYP*FTFDADYP*/FFTDAUGHTER/P*FFFSON/P*/FMAMY=P*F即，‘父母’中的‘女性’。也即‘父母’和‘女性’这两个条件缺一不可。（逻辑乘）例2．两个串联开关K1，K2和灯L的逻辑关系若K1，K2分别表示开关‘闭合’，L表‘灯亮’。则有如下表格K1K2LK1K2LOFFOFF灭F/0F/0F/0OFFON灭F/0T/1F/0ONOFF灭T/1F/0F/0ONON亮T/1T/1T/1用数字表示时

6、，‘1’表‘真’，‘0’表‘假’。则该表称‘真值表’。所以，只在K1和K2全是‘真’时，等L才亮。这种描述下，灯L和K1，K2的逻辑关系是‘与’逻辑。换句话说，就是“只有K1闭合且K2闭合时，灯L才亮”。记作L=K1∩K2=K1*K2。2‘或运算’DISJUNCTION，LOGICSUM，OR例1．开关K1，K2并联，再与灯L串联。同样，K1，K2表‘闭合’，L表灯亮。其逻辑关系为：只要K1闭合或者K2闭合，灯L就亮。记作L=K1∪K2=K1+K2。真值表如下：K1K2L0000111011113‘非运算’NEGATIVE，NOT若A=0，则/A=1。１０８数字系统与逻辑设计2001/2/20

7、一．逻辑关系的表述方法。文字表述：如F=A*B可表述为“FISTRUEIFANDONLYIFAISTRUEANDBISTRUE。”。表达式描述：F=AB。（电路）图形（符号）表示法。真值表描述，即，给出所有输入组合下的函数输出值。ABG=A+BF=AB0000011010101111。卡诺图描述F=ABBA010001。维恩图描述F=ABABBABB二．逻辑公理（POSTULATES）小结（逻辑运