數(shù)字電路教案

課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃 - 1 課號(hào)：1課題：第1章 緒論1.1 概述1.2 數(shù)制和碼制目的與要求：了解本門(mén)課程的基本內(nèi)容；了解數(shù)字電路的特點(diǎn)及應(yīng)用、分類及學(xué)習(xí)方法；掌握二、八、十、十六進(jìn)制的表示方法及相互轉(zhuǎn)換；知道8421BCD碼、余三碼、格雷碼的意義及表示方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：數(shù)制與碼制的表示方法；難點(diǎn)：二、八、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。教具：課堂討論：離散信號(hào)；二、十、八、十六進(jìn)制的特點(diǎn)及表示方法；碼的作用；8421BCD碼的特點(diǎn)及應(yīng)用。現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程PowerPoint復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：什么是模擬信號(hào)模擬電路；什么是二進(jìn)制代碼。授課班次：課時(shí)分配：課堂教學(xué)環(huán)節(jié)課堂組織課堂討論復(fù)習(xí)（提問(wèn)）新課講解鞏固新課布置作業(yè)時(shí)間分配（分）52595551提綱第1章 緒 論1.1 概述1 . 1 . 1 數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路1、 數(shù)字信號(hào)與模似信號(hào)2、 模擬電路與數(shù)字電路1 . 1 . 2 數(shù)字電路的分類1、 按電路類型分類2、 按集成度分類3、 按半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型分類1 . 1 . 3 數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)1、 易集成化2、 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高3、 便于長(zhǎng)期存貯4、 通用性強(qiáng)，成本低，系列多5、 保密性好1 .1 .4 脈沖波形的主要參數(shù)1脈沖幅度Um2脈沖上升時(shí)間3脈沖下降時(shí)間4脈沖寬度5脈沖周期6脈沖頻率7占空比q 1.2 數(shù)制和碼制1 . 2 . 1 數(shù) 制一、十進(jìn)制二、二進(jìn)制三、八進(jìn)制和十六進(jìn)制1 .2 .2 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換一、各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制三、二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制間相互轉(zhuǎn)換1 .2 .3 二進(jìn)制代碼一、二-十進(jìn)制代碼8421碼、5421碼和余3碼二、可靠性代碼1格雷碼2奇偶校驗(yàn)碼作業(yè)：P42 1.2.3.4第1章 緒 論1.1 概述1 . 1 . 1 數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路電信號(hào) 隨時(shí)間變化的電流或電壓。1、數(shù)字信號(hào)與模似信號(hào)模擬信號(hào) 幅度隨時(shí)間連續(xù)變化數(shù)字信號(hào) 斷續(xù)變化（離散變化），時(shí)間上離散幅值上整量化，多采用0、1二種數(shù)值組成又稱二進(jìn)制信號(hào)。舉例P1圖1.1.1。與同學(xué)討論離散信號(hào)。2、模擬電路與數(shù)字電路模擬電路 傳輸或處理模擬信號(hào)的電路，如：電壓、功率放大等；數(shù)字電路 處理、傳輸、存儲(chǔ)、控制、加工、算運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)的電路。如測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速：電機(jī)-光電轉(zhuǎn)換-整形-門(mén)控-計(jì)數(shù)器-譯碼器-顯示時(shí)基電路 1 . 1 . 2 數(shù)字電路的分類微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致了數(shù)字電路的飛速發(fā)展。1、 按電路類型分類 （1）組合邏輯電路 輸出只與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān)，如：編碼器、加減法器、比較器、數(shù)據(jù)選擇器。（2）時(shí)序邏輯電路 輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān)，還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)。如：觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器2、 按集成度分類SSI MSILISVLSI 表1.1.1 數(shù)字集成電路分類3、 按半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型分類 （1） 雙極型電路 （2） 單極型電路1 . 1 . 3 數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)1、 易集成化。 兩個(gè)狀態(tài)“0”和“1”，對(duì)元件精度要求低。2、 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。 信號(hào)易辨別不易受噪聲干擾。3、便于長(zhǎng)期存貯。 軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)。4、通用性強(qiáng)，成本低，系列多。（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）TTL系例數(shù)字電路、門(mén)陣列、可編程邏輯器件。5、保密性好。 容易進(jìn)行加密處理。1 . 1 . 4 脈沖波形的主要參數(shù)在數(shù)字電路中，加工和處理的都是脈沖波形，而應(yīng)用最多的是矩形脈沖。圖1 . 1 . 2 脈沖波形的參數(shù)1脈沖幅度 。 脈沖電壓波形變化的最大值，單位為伏（V）。2脈沖上升時(shí)間。 脈沖波形從0.1Um上升到0.9Um所需的時(shí)間。3脈沖下降時(shí)間 。脈沖波形從0.9Um下降到0.1Um所需的時(shí)間。脈沖上升時(shí)間tr 和下降時(shí)間tf 越短，越接近于理想的短形脈沖。單位為秒（s）、毫秒（ms）、微秒（ us）、納秒（ns）。4脈沖寬度 。 脈沖上升沿0.5Um 到下降沿0.5Um 所需的時(shí)間，單位和 tr、tf 相同。5脈沖周期T。 在周期性脈沖中，相鄰兩個(gè)脈沖波形重復(fù)出現(xiàn)所需的時(shí)間，單位和tr 、tf 相同。6脈沖頻率f：每秒時(shí)間內(nèi)，脈沖出現(xiàn)的次數(shù)。 單位為赫茲（Hz）、千赫茲（kHz）、兆赫茲（MHz），f 1T。7占空比q：脈沖寬度 與脈沖重復(fù)周期T的比值。q T。它是描述脈沖波形疏密的參數(shù)。1.2 數(shù)制和碼制1 . 2 . 1數(shù) 制一、十進(jìn)制1、表示法與同學(xué)討論二、八、十六進(jìn)制的表示方法及特點(diǎn)二、二進(jìn)制三、八進(jìn)制和十六進(jìn)制1八進(jìn)制逢八進(jìn)一；系數(shù)07 ；基數(shù)8； 權(quán)8 n。2十六進(jìn)制逢十六進(jìn)一；系數(shù)：09、A、B、C、D、E、F；基數(shù)16；權(quán)16n。表1.2.1 十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)照表1 . 2 . 2 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換一、各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制時(shí)，只要將它們按權(quán)展開(kāi)，求出各加權(quán)系數(shù)的和，便得到相應(yīng)進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例：二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制將十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“除2取余法”；將十進(jìn)制小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“乘2取整法”。例1.1.1將十進(jìn)制數(shù)(107.625)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。將十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“除2取余法”，它是將整數(shù)部分逐次被2除，依次記下余數(shù)，直到商為0。第一個(gè)余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一個(gè)余數(shù)為最高位。解： 整數(shù)部分轉(zhuǎn)換所以，小數(shù)部分轉(zhuǎn)換將十進(jìn)制小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“乘2取整法”，它是將小數(shù)部分連續(xù)乘以2，取乘數(shù)的整數(shù)部分作為二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)。由此可得十進(jìn)制數(shù)(107.625)10對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為(107.625)10(1101011.101)2三、二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制間相互轉(zhuǎn)換1二進(jìn)制和八進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換（1） 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)的方法是：整數(shù)部分從低位開(kāi)始，每三位二進(jìn)制數(shù)為一組，最后不足三位的，則在高位加0補(bǔ)足三位為止；小數(shù)點(diǎn)后的二進(jìn)制數(shù)則從高位開(kāi)始，每三位二進(jìn)制數(shù)為一組，最后不足三位的，則在低位加0補(bǔ)足三位，然后用對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)來(lái)代替，再按順序排列寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。例1.1.2 將二進(jìn)制數(shù)(11100101.11101011)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。(11100101.11101011)2(345.726)8（2） 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。將每位八進(jìn)制數(shù)用三位二進(jìn)制數(shù)來(lái)代替，再按原來(lái)的順序排列起來(lái)，便得到了相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例1.1.3 將八進(jìn)制數(shù)(745.361)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。(745.361)8 (111100101.011110001)22二進(jìn)制和十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換（1） 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)的方法是：整數(shù)部分從低位開(kāi)始，每四位二進(jìn)制數(shù)為一組，最后不足四位的，則在高位加0補(bǔ)足四位為止；小數(shù)部分從高位開(kāi)始，每四位二進(jìn)制數(shù)為一組，最后不足四位的，在低位加0補(bǔ)足四位，然后用對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)來(lái)代替，再按順序?qū)懗鰧?duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。例1.1.4 將二進(jìn)制數(shù)(10011111011.111011)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。(10011111011.111011)2(4FB.EC)16（2）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。將每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)來(lái)代替，再按原來(lái)的順序排列起來(lái)便得到了相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例1.1.5 將十六進(jìn)制數(shù)(3BE5.97D)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。(3BE5.97D)16(11101111100101.100101111101)21.2.3 二進(jìn)制代碼討論：碼的作用；BCD碼。一、二-十進(jìn)制代碼將十進(jìn)制數(shù)的09十個(gè)數(shù)字用二進(jìn)制數(shù)表示的代碼，稱為二-十進(jìn)制碼，又稱BCD碼。表1.2.2 常用二-十進(jìn)制代碼表（重點(diǎn)講解8421碼、5421碼和余3碼）注意：含權(quán)碼的意義。二、可靠性代碼1格雷碼表1.2.3 格雷碼與二進(jìn)制碼關(guān)系對(duì)照表2奇偶校驗(yàn)碼為了能發(fā)現(xiàn)和校正錯(cuò)誤，提高設(shè)備的抗干擾能力，就需采用可靠性代碼，而奇偶校驗(yàn)碼就具有校驗(yàn)這種差錯(cuò)的能力，它由兩部分組成。表1.2.4 8421奇偶校驗(yàn)碼課號(hào)：2課題：第1章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 1.1 邏輯函數(shù)及其表示方法目的與要求：熟練掌握基本邏輯運(yùn)算和幾種常用復(fù)合導(dǎo)出邏輯運(yùn)算；熟練運(yùn)用真值表、邏輯式、邏輯圖來(lái)表示邏輯函數(shù)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：三種基本邏輯運(yùn)算和幾種導(dǎo)出邏輯運(yùn)算；真值表、邏輯式、邏輯圖之間的相互轉(zhuǎn)換。難點(diǎn)：將真值表轉(zhuǎn)換為邏輯式。教具：課堂討論：討論簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算的邏輯口訣；分析邏輯式與邏輯圖之間的相互轉(zhuǎn)換以及如何由邏輯式或邏輯圖列真值表?，F(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：與、或、非邏輯的運(yùn)算口訣、邏輯符號(hào)。授課班次：提綱第2章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)2.1 概述2.2邏輯函數(shù)及其表示法2 . 2 . 1 基本邏輯函數(shù)及運(yùn)算一、與邏輯二、或邏輯三、邏輯非2.2.2 幾種導(dǎo)出的邏輯運(yùn)算一、與非運(yùn)算、或非運(yùn)算、與或非運(yùn)算二、異或運(yùn)算和同或運(yùn)算2.2.3 邏輯函數(shù)及其表示法一、邏輯函數(shù)的建立二、邏輯函數(shù)的表示方法1真值表2邏輯函數(shù)式3邏輯圖 第2章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)2.1 概述布爾：英國(guó)數(shù)學(xué)家，1941年提出變量“0”和“1”代表不同狀態(tài)。 本章主要介紹邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算、基本定律和基本運(yùn)算規(guī)則，然后介紹邏輯函數(shù)的表示方法及邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)法和卡諾圖化簡(jiǎn)法。邏輯代數(shù)有其自身獨(dú)立的規(guī)律和運(yùn)算法則，而不同于普通代數(shù)。2.2邏輯函數(shù)及其表示法2 . 2 . 1 基本邏輯函數(shù)及運(yùn)算1、與運(yùn)算 所有條例都具備事件才發(fā)生開(kāi)關(guān)：“1” 閉合，“0” 斷開(kāi) 燈：“1” 亮，“0” 滅真值表：把輸入所有可能的組合與輸出取值對(duì)應(yīng)列成表。邏輯表達(dá)式： L=K1*K2 (邏輯乘)邏輯符號(hào)： 原有符號(hào)：討論與邏輯運(yùn)算的邏輯口訣邏輯功能口決： 有“0”出“0”，全“1”出“1”。2、或運(yùn)算 至少有一個(gè)條件具備，事件就會(huì)發(fā)生。邏輯表達(dá)式：L=K1+K2 （邏輯加）邏輯符號(hào)：討論或邏輯運(yùn)算的邏輯口訣邏輯功能口決：有“1”出“1”全“0”出“0”3、非運(yùn)算： 結(jié)果與條件相反邏輯表達(dá)式： 邏輯符號(hào)： 討論非邏輯運(yùn)算的邏輯口訣2.2.2 幾種導(dǎo)出的邏輯運(yùn)算一、與非運(yùn)算、或非運(yùn)算、與或非運(yùn)算二、異或運(yùn)算和同或運(yùn)算邏輯表達(dá)式： 相同為“1”，不同為“0”2.2.3 邏輯函數(shù)及其表示法一、邏輯函數(shù)的建立舉例子說(shuō)明建立（抽象）邏輯函數(shù)的方法，加深對(duì)邏輯函數(shù)概念的理解。例2.2.1 兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān) A和B分別安裝在樓上和樓下。上樓之前，在樓下開(kāi)燈，上樓后關(guān)燈；反之下樓之前，在樓上開(kāi)燈，下樓后關(guān)燈。試建立其邏輯式。表2.2.6 例2.2.1真值表例2.2.2 比較A、B兩個(gè)數(shù)的大小二、邏輯函數(shù)的表示方法1真值表邏輯函數(shù)的真值表具有唯一性。邏輯函數(shù)有n個(gè)變量時(shí)，共有 個(gè)不同的變量取值組合。在列真值表時(shí)，變量取值的組合一般按n位二進(jìn)制數(shù)遞增的方式列出。用真值表表示邏輯函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、明了，可直接看出邏輯函數(shù)值和變量取值之間的關(guān)系。分析邏輯式與邏輯圖之間的相互轉(zhuǎn)換以及如何由邏輯式或邏輯圖列真值表。2邏輯函數(shù)式寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)與-或邏輯式的方法是：（l）把任意一組變量取值中的1代以原變量，0代以反變量，由此得到一組變量的與組合，如 A、B、C三個(gè)變量的取值為 110時(shí)，則代換后得到的變量與組合為 A B 。（2）把邏輯函數(shù)值為1所對(duì)應(yīng)的各變量的與組合相加，便得到標(biāo)準(zhǔn)的與-或邏輯式。3邏輯圖邏輯圖是用基本邏輯門(mén)和復(fù)合邏輯門(mén)的邏輯符號(hào)組成的對(duì)應(yīng)于某一邏輯功能的電路圖。例2.2.3 已知真值表，試寫(xiě)出邏輯式并畫(huà)出邏輯圖。課號(hào)：3課題：1.1 邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則目的與要求：理解并掌握邏輯代數(shù)的基本公式、基本定律和三個(gè)重要規(guī)則。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：基本公式和基本定律；三個(gè)重要規(guī)則。難點(diǎn)：吸收律和摩根定律；代入規(guī)則。課堂討論：吸收律和摩根定律的證明；三個(gè)重要規(guī)則的驗(yàn)證。現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：與、或、非；與非、或非、同或、異或邏輯的運(yùn)算口訣、邏輯符號(hào)。授課班次：2. 3 邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則2.3.1 邏輯代數(shù)的基本公式一、邏輯常量運(yùn)算公式二、邏輯變量、常量運(yùn)算公式2.3.2邏輯代數(shù)的基本定律一、與普通代數(shù)相似的定律二、吸收律三、摩根定律2.3.3 邏輯代數(shù)的三個(gè)重要規(guī)則一、代入規(guī)則二、反演規(guī)則三、對(duì)偶規(guī)則2. 3 邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則2.3.1 邏輯代數(shù)的基本公式一、邏輯常量運(yùn)算公式表2.3.1 邏輯常量運(yùn)算公式變量A的取值只能為0或?yàn)?，分別代入驗(yàn)證。2.3.2邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律是分析、設(shè)計(jì)邏輯電路，化簡(jiǎn)和變換邏輯函數(shù)式的重要工具。這些定律和普通代數(shù)相似，有其獨(dú)特性。一、與普通代數(shù)相似的定律表2.3.3交換律、結(jié)合律、分配律與學(xué)生一同驗(yàn)證以上四式。第式的推廣： （2.3.1）由表2.3.4可知，利用吸收律化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)時(shí)，某些項(xiàng)或因子在化簡(jiǎn)中被吸收掉，使邏輯函數(shù)式變得更簡(jiǎn)單。三、摩根定律2.3.3 邏輯代數(shù)的三個(gè)重要規(guī)則一、代入規(guī)則對(duì)于任一個(gè)含有變量A的邏輯等式，可以將等式兩邊的所有變量A用同一個(gè)邏輯函數(shù)替代，替代后等式仍然成立。這個(gè)規(guī)則稱為代入規(guī)則。代入規(guī)則的正確性是由邏輯變量和邏輯函數(shù)值的二值性保證的。若兩函數(shù)相等，其對(duì)偶式也相等。 （可用于變換推導(dǎo)公式）。討論三個(gè)規(guī)則的正確性。課號(hào)：4課題：1.2.2 邏輯涵數(shù)的公式化簡(jiǎn)法目的與要求：理解化簡(jiǎn)的意義和標(biāo)準(zhǔn)；掌握代數(shù)化簡(jiǎn)的幾種基本方法并能熟練運(yùn)用。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：5種常見(jiàn)的邏輯式；用并項(xiàng)法、吸收法、消去法、配項(xiàng)法對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)。難點(diǎn)：運(yùn)用代數(shù)化簡(jiǎn)法對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)。教具：課堂討論：例2 .4 .1 例2 .4 .2 現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：邏輯代數(shù)的基本公式、基本定律和三個(gè)重要規(guī)則。1.2.2 邏輯涵數(shù)的公式化簡(jiǎn)法2 . 4 . 1 化簡(jiǎn)的意義與標(biāo)準(zhǔn)一、化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的意義二、邏輯函數(shù)式的幾種常見(jiàn)形式和變換三、邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)與-或式 2 . 4 . 2 邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)法一、并項(xiàng)法二、吸收法三、消去法四、配項(xiàng)法2 . 4 . 3 代數(shù)化簡(jiǎn)法舉例作業(yè)：P35 2.12.4 邏輯涵數(shù)的公式化簡(jiǎn)法2 . 4 . 1 化簡(jiǎn)的意義與標(biāo)準(zhǔn)一、化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的意義根據(jù)邏輯問(wèn)題歸納出來(lái)的邏輯函數(shù)式往往不是最簡(jiǎn)邏輯函數(shù)式，對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)和變換，可以得到最簡(jiǎn)的邏輯函數(shù)式和所需要的形式，設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)潔的邏輯電路。這對(duì)于節(jié)省元器件，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低成本和提高系統(tǒng)的可靠性，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力是非常重要的。二、邏輯函數(shù)式的幾種常見(jiàn)形式和變換常見(jiàn)的邏輯式主要有5種形式，如邏輯式可表示為三、邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)與-或式對(duì)與或式而言：最簡(jiǎn)： 2 . 4 . 2 邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)法一、并項(xiàng)法 2 . 4 . 3 代數(shù)化簡(jiǎn)法舉例在實(shí)際化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)時(shí)，需要靈活運(yùn)用上述幾種方法，才能得到最簡(jiǎn)與-或式.課號(hào)：5課題：1.2.3 邏輯涵數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法目的與要求：掌握最小項(xiàng)的卡諾圖表示；熟練運(yùn)用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：用卡諾圖表示邏輯函數(shù)；用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)；具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。難點(diǎn)：用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)以及具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。教具：1.2.3 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法1.2.3 最小項(xiàng)與卡諾圖一、最小項(xiàng)的定義和性質(zhì)1最小項(xiàng)的定義2最小項(xiàng)的基本性質(zhì)二、表示最小項(xiàng)的卡諾圖1相鄰最小項(xiàng)2最小項(xiàng)的卡諾圖表示2. 5. 2 用卡諾圖表示邏輯函數(shù)一、邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與-或式二、用卡諾圖表示邏輯函數(shù)1已知邏輯函數(shù)式為標(biāo)準(zhǔn)與-或式，畫(huà)邏輯函數(shù)卡諾圖。2已知邏輯函數(shù)真值表，畫(huà)邏輯函數(shù)卡諾圖3邏輯函數(shù)為一般表達(dá)式時(shí)，畫(huà)邏輯函數(shù)卡諾圖。2. 5. 3 用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)2. 5. 4 具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)一、邏輯函數(shù)中的無(wú)關(guān)項(xiàng)二、利用無(wú)關(guān)項(xiàng)化簡(jiǎn)邏輯函數(shù) 2.5 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法2. 5. 1 最小項(xiàng)與卡諾圖一、最小項(xiàng)的定義和性質(zhì)1最小項(xiàng)的定義特點(diǎn)：每項(xiàng)都有n個(gè)變量每個(gè)乘積它中每個(gè)變量出現(xiàn)且僅出項(xiàng)1次2最小項(xiàng)的基本性質(zhì)a只有一組取值使之為“1”b任二最小項(xiàng)乘積與“0”c所的最小項(xiàng)之和為“1”二、表示最小項(xiàng)的卡諾圖1相鄰最小項(xiàng)邏輯相鄰項(xiàng)只有一個(gè)變量取值不同其余變量均相同的最小項(xiàng)兩個(gè)相鄰最小項(xiàng)可以相加合并為一項(xiàng)，同時(shí)消去互反變量，合并結(jié)果為相同變量。對(duì)于五變量及以上的卡諾圖，由于很復(fù)雜，在邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)中很少使用。2. 5. 2 用卡諾圖表示邏輯函數(shù)一、邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與-或式如一個(gè)或邏輯式中的每一個(gè)與項(xiàng)都是最小項(xiàng)，則該邏輯式叫做標(biāo)準(zhǔn)與-或式，又稱為最小項(xiàng)表達(dá)式，并且標(biāo)準(zhǔn)與-或式是唯一的。二、用卡諾圖表示邏輯函數(shù)1最小項(xiàng)表達(dá)式 卡諾圖例2. 5. 2 試畫(huà)出例2. 5. 1中的標(biāo)準(zhǔn)與-或式的卡諾圖。解：（1）畫(huà)出4變量最小項(xiàng)卡諾圖，如圖2. 5. 4所示。2真值表 卡諾圖邏輯函數(shù)真值表和邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與-或式是一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以可以直接根據(jù)真值表填卡諾圖。3一般表達(dá)式樣 卡諾圖 (1)、化為最小項(xiàng)表達(dá)式(2)、把卡諾圖中含有某個(gè)與項(xiàng)各變量的方格均填入1，直到填完邏輯式的全部與項(xiàng)。2.5.3 用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)步驟：畫(huà)卡諾圖 正確圈組 寫(xiě)最簡(jiǎn)與或表達(dá)式2. 5. 4 具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)一、邏輯函數(shù)中的無(wú)關(guān)項(xiàng)用“”（或“d” ）表示利用無(wú)關(guān)項(xiàng)化簡(jiǎn)原則：、 無(wú)關(guān)項(xiàng)即可看作“1”也可看作“0”。、 卡諾圖中，圈組內(nèi)的“”視為“1”，圈組外的視為“0”。例2. 5. 6 為8421BCD碼，當(dāng)其代表的十進(jìn)制數(shù)5時(shí)，輸出為“1”，求Y的最簡(jiǎn)表達(dá)式。（用于間斷輸入是否大于5）解：先列真值表，再畫(huà)卡諾圖作業(yè)：課號(hào)：6課題：第2章 邏輯門(mén)電路2.1 概述2.1分立元件門(mén)電路目的與要求：熟悉二、三極管的開(kāi)關(guān)特性，掌握三極管導(dǎo)通、截止條件；了解分立元件與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)及與非門(mén)、或非門(mén)的工作原理和邏輯功能。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：二、三極管的開(kāi)關(guān)特性和開(kāi)關(guān)等效電路。難點(diǎn)：分立元件門(mén)電路的工作原理。教具：課堂討論：討論二、三極管的開(kāi)關(guān)等效電路；分析分立元件門(mén)電路的工作原理?，F(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程PowerPoint復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：與、或、非及與非、或非邏輯的運(yùn)算口訣、邏輯符號(hào)。授課班次：課時(shí)分配：課堂教學(xué)環(huán)節(jié)課堂組織 課堂討論 復(fù)習(xí)（提問(wèn)） 新課講解鞏固新課布置作業(yè)時(shí)間分配（分）53055091提綱第2章 邏輯門(mén)電路2.1 概述 分立元件門(mén)電路2.1.2 二極管的開(kāi)關(guān)特性一、靜態(tài)開(kāi)關(guān)特性及開(kāi)關(guān)等效電路二、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 2.1.3三極管的開(kāi)關(guān)特性一、靜態(tài)開(kāi)關(guān)特性及開(kāi)關(guān)等效電路二、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性2.2 二極管門(mén)電路一、二極管與門(mén)電路二、二極管或門(mén)電路組合邏輯門(mén)電路一、與非門(mén)電路二、或非門(mén)電路作業(yè)： 第2章 邏輯門(mén)電路2.1 概述門(mén)電路用以實(shí)現(xiàn)各種基本邏輯關(guān)系的電子電路正邏輯用1表示高電平、用0表示低電平的情況；負(fù)邏輯用0表示高電平、用1表示低電子的情況。（此處用數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程或PowerPoint）二、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 （PowerPoint）在高速開(kāi)關(guān)電路中，需要了解二極管導(dǎo)通與截止間的快速轉(zhuǎn)換過(guò)程。當(dāng)輸入電壓UI 由正值UF 躍變?yōu)樨?fù)值UR 的瞬間，VD 并不能立刻截止，而是在外加反向電壓 UR作用下，產(chǎn)生了很大的反向電流IR ，這時(shí) iD IR- URR，經(jīng)一段時(shí)間 trr后二極管VD 才進(jìn)人截止?fàn)顟B(tài)，如圖3. 2. 3 (c) 所示。通常將trr 稱作反向恢復(fù)時(shí)間。產(chǎn)生 trr的主要原因是由于二極管在正向?qū)〞r(shí)，P區(qū)的多數(shù)載流子空穴大量流入N區(qū)，N區(qū)的多數(shù)載流子電子大量流入P區(qū)，在P區(qū)和N區(qū)中分別存儲(chǔ)了大量的電子和空穴，統(tǒng)稱為存儲(chǔ)電荷。當(dāng)UI 由UF 躍變?yōu)樨?fù)值 UR時(shí)，上述存儲(chǔ)電荷不會(huì)立刻消失，在反向電壓的作用下形成了較大的反向電流 IR，隨著存儲(chǔ)電荷的不斷消散，反向電流 也隨之減少，最終二極管VD 轉(zhuǎn)為截止。當(dāng)二極管VD 由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，在P區(qū)和N區(qū)中積累電荷所需的時(shí)間遠(yuǎn)比trr 小得多，故可以忽略。3. 2. 2 三極管的開(kāi)關(guān)特性一、靜態(tài)開(kāi)關(guān)特性及開(kāi)關(guān)等效電路3. 2. 3 二極管門(mén)電路一、二極管與門(mén)電路二、二極管或門(mén)電路表3.2.3 或門(mén)輸入和輸出的邏輯電平 表3.2.4 或門(mén)的真值表 表3.2.5 非門(mén)的真值表二、或非門(mén)電路列出其真值表作業(yè)：小結(jié)：板書(shū)計(jì)劃：課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃 - 7 課號(hào)：7課題：2.4 TTL集成邏輯門(mén)電路目的與要求：TTL集成邏輯門(mén)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和外部特性。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：熟悉TTL集成邏輯門(mén)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和外部特性。； 難點(diǎn)：TTL集成邏輯門(mén)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和外部特性。教具：課堂討論：工作原理現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：PowerPoint復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：與、或、非；與非、或非、同或、異或邏輯的運(yùn)算口訣、邏輯符號(hào)。2.4TTL集成邏輯門(mén)電路2.4.1 TTL與非門(mén)一、TTL與非門(mén)的工作原理1電路結(jié)構(gòu)2工作原理二、工作速度1采用抗飽和三極管2采用有源泄放電路三、電壓傳輸特性和噪聲容限1電壓傳輸特性2關(guān)門(mén)電平、開(kāi)門(mén)電平和閾值電壓3噪聲容限四、輸入負(fù)載特性五、輸出負(fù)載特性1輸出低電平負(fù)載特性2輸出高電平負(fù)載特性六、傳輸延遲時(shí)間低功耗肖特基系列2.4 TTL集成邏輯門(mén)電路2.4.1 TTL與非門(mén)內(nèi)部電路只需了解原理，外部特性要掌握。一、TTL與非門(mén)的工作原理 利用PowerPoint1電路結(jié)構(gòu)2工作原理輸入有低電平0.3V： K點(diǎn)電位為1V V1導(dǎo)通 V2V5截止，V3V4導(dǎo)通。 （F為3.6V高電平。)輸入全為高電平3V 則K點(diǎn)電位3.7V 在三個(gè)PN結(jié)的鉗制下VK=2.1v V1集電結(jié)正偏 發(fā)射結(jié)反偏。R1處于倒置工作狀態(tài)（B反）R1 V5-飽和 M點(diǎn)電位1V 則V3微導(dǎo)通 V4截止 （則F=0.3V 低電平）由、1采用抗飽和三極管三極管飽和越深，其工作速度越慢。要提高電路的工作速度，就必須設(shè)法使三極管工作在淺飽和狀態(tài)，為此，需采用抗飽和三極管。2采用有源泄放電路在V5導(dǎo)通后，V6接著導(dǎo)通，分流了V5的部分基極電流，使V5工作在淺飽和狀態(tài)，這也有利于縮短V5由導(dǎo)通向截止轉(zhuǎn)換的時(shí)間。當(dāng)V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止后，由于V6仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，為V5基區(qū)存儲(chǔ)電荷的泄放提供了低阻通路，加速了V5的截止，從而縮短了關(guān)閉時(shí)間。三、電壓傳輸特性和噪聲容限1電壓傳輸特性2關(guān)門(mén)電平、開(kāi)門(mén)電平和閾值電壓（1）關(guān)門(mén)電平 在保證輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平USH ( 常取USH3V）時(shí)，允許輸入低電平的最大值稱為關(guān)門(mén)電平,用UOFF表示。由上圖可得UOFF1.0V。顯然，只有當(dāng)輸入uIUOFF時(shí)，與非門(mén)才關(guān)閉，輸出高電平。 （2）開(kāi)門(mén)電平 在保證輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平USL（常取USL0.3V）時(shí)，允許輸入高電平的最小值稱為開(kāi)門(mén)電平，用UON表示。由上圖可得UON1.2V。顯然，只有當(dāng)uIUON時(shí)，與非門(mén)才開(kāi)通，輸出低電平。（3）閾值電壓工作在電壓傳輸特性轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓稱為閾值電壓，又稱門(mén)檻電平。3噪聲容限 搞干擾能力VNL（低電平噪聲容限）= VOFFVILVNL（高電平噪聲容限）= VIHVON四、輸入負(fù)載特性五、輸出負(fù)載特性輸出電壓U0隨負(fù)載電流i0變化的特性曲線稱為輸出負(fù)載特性。3.3.2 低功耗肖特基系列1功耗低為了降低功耗，大幅度地提高了電路中各電阻的阻值，同時(shí)將R5由接地改為接輸出端，減少了V3導(dǎo)通時(shí)在R5上的功耗，從而降低了整個(gè)電路的功耗，其功耗約為2mW，僅為CT74S系列的1/10。2工作速度高為了提高工作速度，電路采用了以下措施：（1）電路中采用了抗飽和三極管和由V6、RB和RC組成的有源泄放電路。（2）輸入級(jí)的多發(fā)射極管V1改用沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)的肖特基勢(shì)壘二極管SBD代替。這 樣，在輸入信號(hào)變化時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)快，提高了工作速度。（3）在輸出級(jí)和中間級(jí)之間接人了VD4和VD5兩個(gè)SBD，課號(hào)：8課題：2.4.3 其它功能的TTL門(mén)電路TTL數(shù)字集成電路系列 TTL集成邏輯門(mén)的使用注意事項(xiàng)目的與要求：熟悉OC門(mén)和TTL三態(tài)門(mén)的工作原理及有關(guān)的邏輯概念；了解國(guó)際上通用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)和我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：OC門(mén)和TTL三態(tài)門(mén)的應(yīng)用。難點(diǎn)：OC門(mén)和TTL三態(tài)門(mén)的工作原理。教具：課堂討論：高阻態(tài)的含義；OC門(mén)和TTL三態(tài)門(mén)的應(yīng)用?，F(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程PowerPoint復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：TTL集成與非門(mén)的外特性；提高TTL集成與非門(mén)開(kāi)關(guān)速度的方法。2.4.3其它功能的TTL門(mén)電路一、集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）1OC門(mén)的工作原理2OC門(mén)的應(yīng)用二、與或非門(mén)三、三態(tài)輸出門(mén)（TSL門(mén)）1三態(tài)輸出門(mén)的工作原理2三態(tài)輸出門(mén)的應(yīng)用3.3.4 TTL數(shù)字集成電路系列一、CT54系列和CT74系列二、TTL集成邏輯門(mén)電路的子系列三、各系列TTL集成邏輯門(mén)電路性能的比較3.3.5 TTL集成邏輯門(mén)的使用注意事項(xiàng)一、電源電壓及電源干擾的消除二、輸出端的連接三、閑置輸入端的處理四、電路安裝接線和焊接應(yīng)注意的問(wèn)題五、調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題3.3.3 其它功能的TTL門(mén)電路一、集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）1OC門(mén)的工作原理工作原理：當(dāng)輸入人A、B、C都為高電平時(shí)，V2和V5飽和導(dǎo)通，輸出低電平；當(dāng)輸入A、B、C中有低電平時(shí)，V2和V5截止，輸出高電平。因此，OC門(mén)具有與非功能，其邏輯表達(dá)式為： 二、與或非門(mén)三、三態(tài)輸出門(mén)（TSL門(mén)）1三態(tài)輸出門(mén)的工作原理2三態(tài)輸出門(mén)的應(yīng)用（1）用三態(tài)輸出門(mén)構(gòu)成單向總線（2）用三態(tài)輸出門(mén)構(gòu)成雙向總線3.3.4 TTL數(shù)字集成電路系列一、CT54系列和CT74系列 表3. 3. 2 CT54系列和CT74系列的對(duì)比CT54系列和CT74系列具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電氣性能參數(shù)。所不同的是CT54系列TTL集成電路更適合在溫度條件惡劣、供電電源變化大的環(huán)境中工作，常用于軍品；而CT74系列TTL集成電路則適合在常規(guī)條件下工作，常用于民品。二、TTL集成邏輯門(mén)電路的子系列CT54系列和CT74系列的幾個(gè)子系列的主要區(qū)別在它們的平均傳輸延遲時(shí)間tpd 和平均功耗這兩個(gè)參數(shù)上。下面以CT74系列為例說(shuō)明它的各子系列。1CT74標(biāo)準(zhǔn)系列又稱標(biāo)準(zhǔn)TTL系列，工作速度不高，其平均傳輸延遲時(shí)間為9ns門(mén)，平均功耗約為10mW門(mén)。2CT74H高速系列又稱HTTL系列，該系列的平均傳輸延遲時(shí)間為6ns門(mén)，平均功耗約為22 .5mW門(mén)。3CT74L低功耗系列又稱LTTL系列，電路的平均功耗約為lmW門(mén)，平均傳輸延遲約為33ns門(mén)。4CT74S肖特基系列又稱STTL系列。其平均傳輸延遲時(shí)間為3ns門(mén)，平均功耗約為19mW。5CT74LS低功耗肖特基系列又稱LSTTL系列。其平均傳輸延遲時(shí)間為9.5ns門(mén)，平均功耗約為2mW門(mén)。6CT74AS先進(jìn)肖特基系列又稱ASTTL系列，其平均傳輸延遲時(shí)間為3ns門(mén)，平均功耗較大，約為8mW門(mén)。7CT74ALS先進(jìn)低功耗肖特基系列又稱ALSTTL系列，其平均傳輸延遲時(shí)間約為3.5ns門(mén)，平均功耗約為1.2mW門(mén)。三、各系列TTL集成邏輯門(mén)電路性能的比較表3. 3. 3 TTL集成邏輯門(mén)各子系列重要參數(shù)比較3.3.5 TTL集成邏輯門(mén)的使用注意事項(xiàng)一、電源電壓及電源干擾的消除電源電壓的變化對(duì)54系列應(yīng)滿足5V 10%、對(duì)74系列應(yīng)滿足5V 5的要求。二、輸出端的連接三、閑置輸入端的處理（1） 對(duì)于與非門(mén)的閑置輸人端可直接接電源電壓VCC，或通過(guò)110k 的電阻接電源VCC。（2）如前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力允許時(shí)，可將閑置輸人端與有用輸人端并聯(lián)使用，如圖3.3.18（C）所示。（3）在外界干擾很小時(shí)，與非門(mén)的閑置輸人端可以剪斷或懸空，如圖3.3.18（d）所示。但不允許接開(kāi)路長(zhǎng)線，以免引入干擾而產(chǎn)生邏輯錯(cuò)誤。（4）或非門(mén)不使用的閑置輸人端應(yīng)接地，對(duì)與或非門(mén)中不使用的與門(mén)至少有一個(gè)輸人端接地，如圖3.3.18（e）和（f）所示。四、電路安裝接線和焊接應(yīng)注意的問(wèn)題五、調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題課號(hào)：9課題：3.4 CMOS集成邏輯門(mén)電路3.5 集成邏輯門(mén)電路的應(yīng)用目的與要求：了解CMOS集成邏輯門(mén)電路的結(jié)構(gòu)及原理；了解集成邏輯門(mén)電路的應(yīng)用。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：CMOS集成邏輯門(mén)電路的結(jié)構(gòu)及原理。難點(diǎn)：MOS集成邏輯門(mén)電路的原理。教具：現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)課程PowerPoint復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：簡(jiǎn)單邏輯門(mén)電路的邏輯口訣 3.3.3 其它功能的TTL門(mén)電路一、集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）1OC門(mén)的工作原理2OC門(mén)的應(yīng)用二、與或非門(mén)三、三態(tài)輸出門(mén)（TSL門(mén)）1三態(tài)輸出門(mén)的工作原理2三態(tài)輸出門(mén)的應(yīng)用3.3.4 TTL數(shù)字集成電路系列一、CT54系列和CT74系列二、TTL集成邏輯門(mén)電路的子系列三、各系列TTL集成邏輯門(mén)電路性能的比較3.3.5 TTL集成邏輯門(mén)的使用注意事項(xiàng)一、電源電壓及電源干擾的消除二、輸出端的連接三、閑置輸入端的處理四、電路安裝接線和焊接應(yīng)注意的問(wèn)題五、調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題作業(yè)：P87 3.4 25 MOS門(mén)電路CMOS 應(yīng)用廣泛、工藝簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、集成度高、功耗小、價(jià)廉高 5V 低 0V IG （控制極）一、MOS反相器1、MOS管開(kāi)關(guān)特性、NMOS、輸出范圍大（頂天立地） VOH=VDD、VOL=0V1 與非門(mén) 驅(qū)動(dòng)管串聯(lián)、負(fù)載管并聯(lián) （圖略）單雙擲控制開(kāi)頭3.3.4 TTL數(shù)字集成電路系列400系列（普通CMOS tpd約45nS 功耗5mw如代號(hào)4001 為 四個(gè)2輸入或非門(mén)4069 為 六個(gè)反相器4016 為 六個(gè)雙向開(kāi)關(guān)高速CMOS 74HC系列（可代替TTL電路）tpd<ns 功耗>1mw3.3.5 TTL集成邏輯門(mén)的使用注意事項(xiàng)一、電源電壓及電源干擾的消除二、輸出端的連接三、閑置輸入端的處理四、電路安裝接線和焊接應(yīng)注意的問(wèn)題五、調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃 -10 課號(hào)：10課題：4.1基本RS觸發(fā)器4.22 同步觸發(fā)器（同步RS觸發(fā)器）目的與要求：1 掌握時(shí)序電路的定義、分類、觸發(fā)器的特點(diǎn)。2 掌握基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能。3 掌握同步RS觸發(fā)器的工作原理、邏輯功能。4 掌握觸發(fā)器邏輯功能的表示方法。5 掌握時(shí)序電路的一些基本概念。重點(diǎn)與難點(diǎn)：1 基本概念要正確建立。難點(diǎn)：現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、不定狀態(tài)的正確理解。2 基本RS觸發(fā)器的邏輯功能、觸發(fā)方式。教具：課堂討論：現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：用DLCCAI或EWB演示基本RS觸發(fā)器的邏輯功能。復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：1 組合電路的定義？構(gòu)成其電路的門(mén)電路有何特點(diǎn)？2 組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別？3 時(shí)序電路的一些基本概念？授課班次：課時(shí)分配：課堂教學(xué)環(huán)節(jié)課堂組織課堂討論復(fù)習(xí)（提問(wèn)）新課講解鞏固新課布置作業(yè)時(shí)間分配（分）5058055提綱第4章 集成觸發(fā)器內(nèi)容提要4.1 概述一、觸發(fā)器的概念觸發(fā)器有三個(gè)基本特性：二、觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)1狀態(tài)：0狀態(tài)：三、觸發(fā)器的邏輯功能描述：四、觸發(fā)器的分類：4.2 觸發(fā)器的基本形式4.2.1 基本RS觸發(fā)器一、由與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)2邏輯功能 3特性表二、由或非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器4.2.2 同步觸發(fā)器一、同步RS觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)2邏輯功能3驅(qū)動(dòng)表4特性方程5狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 第4章 集成觸發(fā)器內(nèi)容提要觸發(fā)器：具有記憶功能的基本邏輯單元?；綬S觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能。各種觸發(fā)器的邏輯功能、觸發(fā)方式。簡(jiǎn)單介紹觸發(fā)器的應(yīng)用。4.1 概述一、觸發(fā)器的概念復(fù)習(xí)：組合電路的定義？構(gòu)成其電路的門(mén)電路有何特點(diǎn)？組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別？門(mén)電路：在某一時(shí)刻的輸出信號(hào)完全取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，沒(méi)有記憶作用。觸發(fā)器：具有記憶功能的基本邏輯電路，能存儲(chǔ)二進(jìn)制信息（數(shù)字信息）。觸發(fā)器有三個(gè)基本特性：（1）有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1，無(wú)外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)；（2）外觸發(fā)下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)），已轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)可長(zhǎng)期保持下來(lái)，這就使得觸發(fā)器能夠記憶二進(jìn)制信息，常用作二進(jìn)制存儲(chǔ)單元。三、觸發(fā)器的邏輯功能描述：特性表、激勵(lì)表（又稱驅(qū)動(dòng)表）、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖（又稱時(shí)序圖）四、觸發(fā)器的分類：根據(jù)邏輯功能不同：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器和 觸發(fā)器等。觸發(fā)方式不同：電平觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器和主從觸發(fā)器等。電路結(jié)構(gòu)不同：基本RS觸發(fā)器，同步觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器等。4.2 觸發(fā)器的基本形式4.2.1 基本RS觸發(fā)器一、由與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)電路組成：兩個(gè)與非門(mén)輸入和輸出交叉耦合（反饋延時(shí)）。如圖4.2.1（a）所示。邏輯符號(hào)：圖（b）所示。2邏輯功能 復(fù)習(xí)：與非門(mén)的邏輯功能？用DLCCAI或EWB演示基本RS觸發(fā)器的邏輯功能。（10分鐘）工作原理。（邊分析邊列特性表。以下文字不寫(xiě)板書(shū)。）表4.2.1 與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器的特性表二、由或非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器電路構(gòu)成：兩個(gè)或非門(mén)的輸入和輸出交叉耦合而成，圖4.2.2（a）所示。邏輯符號(hào)：圖（b）所示。提問(wèn)：或非門(mén)的邏輯功能？工作原理在與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上稍作變化?；蚍情T(mén)組成的基本RS觸發(fā)器的特性表4.2.2 同步觸發(fā)器為何要用同步觸發(fā)器？基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)方式：端的輸入信號(hào)直接控制。（電平直接觸發(fā)）在實(shí)際工作中，要求觸發(fā)器按一定的節(jié)拍翻轉(zhuǎn)。措施：加入時(shí)鐘控制端CP，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)按CP節(jié)拍。同步觸發(fā)器（時(shí)鐘觸發(fā)器或鐘控觸發(fā)器）：具有時(shí)鐘脈沖CP控制的觸發(fā)器。CP：控制時(shí)序電路工作節(jié)奏的固定頻率的脈沖信號(hào)，一般是矩形波。同步：因?yàn)橛|發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步。同步觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻：受CP控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到何種狀態(tài)：由輸入信號(hào)決定一、同步RS觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器 + 兩個(gè)鐘控門(mén)G3、G4，如圖4.2.3（a）所示。邏輯符號(hào)：圖（b）所示。鐘控端（CP端）：時(shí)鐘脈沖輸入端。2邏輯功能工作原理。（邊分析邊列特性表。以下文字不寫(xiě)板書(shū)。）當(dāng)CP0時(shí)，G3、G4被封鎖，都輸出1，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，表4.2.2 同步RS觸發(fā)器的特性表3驅(qū)動(dòng)表4特性方程5狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)（R、S）提出的要求。根據(jù)驅(qū)動(dòng)表可畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。圓圈：觸發(fā)器的穩(wěn)定狀態(tài)箭頭：在CP作用下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換的情況標(biāo)注的R、S值：觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。小結(jié)：作業(yè)：板書(shū)計(jì)劃：課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃-11 課號(hào)：11課題：4.2.2 同步觸發(fā)器二、同步D觸發(fā)器三、同步JK觸發(fā)器四、同步觸發(fā)器的空翻目的與要求：1 通過(guò)學(xué)習(xí)同步D、JK觸發(fā)器，掌握這兩種觸發(fā)器的邏輯功能。2 進(jìn)一步熟練掌握邏輯功能的各種描述方法。3了解同步觸發(fā)方式存在的空翻問(wèn)題。重點(diǎn)與難點(diǎn)：D、JK觸發(fā)器的邏輯功能及其功能描述方法。教具： 課堂討論：D 觸發(fā)器的特性方程中沒(méi)有出現(xiàn)Q n，那么它是時(shí)序電路嗎？現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：時(shí)序電路的一些基本概念復(fù)習(xí)：現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、0/1狀態(tài)、復(fù)位端、置位端、低電平有效、RS觸發(fā)器的特性表、驅(qū)動(dòng)表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。授課班次：課時(shí)分配：課堂教學(xué)環(huán)節(jié)課堂組織課堂討論 復(fù)習(xí)（提問(wèn)）新課講解鞏固新課布置作業(yè)時(shí)間分配（分）510106555提綱4.2.2 同步觸發(fā)器二、同步D觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)2邏輯功能3特性方程4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖三、同步JK觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)2邏輯功能3特性方程4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖四、同步觸發(fā)器的空翻 4.2.2 同步觸發(fā)器二、同步D觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)為了避免同步RS觸發(fā)器出現(xiàn)R=S=1的情況，可在R和S之間接入非門(mén)G5 ，如圖4.2.6（a）所示。邏輯符號(hào)：圖4.2.6（b）所示。2邏輯功能回憶：同步RS觸發(fā)器的邏輯功能？表4.2.2 同步RS觸發(fā)器的特性表根據(jù)特性表可得到在CP1時(shí)的同步D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表。 表4.2.5 同步D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表三、同步JK觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)克服同步RS觸發(fā)器在RS1時(shí)出現(xiàn)不定狀態(tài)的另一種方法：將觸發(fā)器輸出端Q和 狀態(tài)反饋到輸入端，這樣，G3和G4的輸出不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)0，從而避免了不定狀態(tài)的出現(xiàn)。J、K端相當(dāng)于同步RS觸發(fā)器的S、R端。電路如圖4.2.9所示。邏輯符號(hào)：圖（b）所示。2邏輯功能可將同步JK觸發(fā)器看成同步RS觸發(fā)器來(lái)分析。有工作原理。（邊分析邊列特性表。以下文字不寫(xiě)板書(shū)。）當(dāng)CP0時(shí)，G3和G4被封鎖，保持。當(dāng)CP1時(shí)，G3、G4解除封鎖，輸入J、K端的信號(hào)可控制觸發(fā)器的狀態(tài)。表4.2.6 同步JK觸發(fā)器的特性表（CP=1時(shí)）根據(jù)特性表可得到在CP1時(shí)的同步JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表。表4.2.7 同步JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表四、同步觸發(fā)器的空翻觸發(fā)器的空翻：在CP為高電平1期間，如同步觸發(fā)器的輸入信號(hào)發(fā)生多次變化時(shí)，其輸出狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生多次變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生空翻的原因：電平觸發(fā)方式，在CP高電平期間有效觸發(fā)同步觸發(fā)器由于存在空翻，不能保證觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步，它只能用于數(shù)據(jù)鎖存，而不能用于計(jì)數(shù)器、移位寄存器和存儲(chǔ)器等。后面將介紹幾種沒(méi)有空翻現(xiàn)象的觸發(fā)器。小結(jié)：作業(yè)：板書(shū)計(jì)劃：課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃-12 課號(hào)：12課題：4.3 邊沿觸發(fā)器4.4 主從觸發(fā)器目的與要求：1 掌握觸發(fā)器的邊沿觸發(fā)方式和主從觸發(fā)方式。2 掌握各種邏輯功能的觸發(fā)器：RS、D、JK、T、T的邏輯功能。3 掌握查手冊(cè)了解MSI觸發(fā)器的邏輯功能和性能的方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：1 觸發(fā)器的邏輯功能。2 觸發(fā)器的觸發(fā)方式。教具：數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱課堂討論：1 邊沿觸發(fā)器怎樣克服空翻？2 主從觸發(fā)方式怎樣克服空翻？現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：用DLCCAI或EWB演示各種MSI觸發(fā)器的邏輯功能。復(fù)習(xí)（提問(wèn)）：1 RS、D、JK觸發(fā)器的邏輯功能？2 為什么同步觸發(fā)方式存在空翻？授課班次：課時(shí)分配：課堂教學(xué)環(huán)節(jié)課堂組織課堂討論復(fù)習(xí)（提問(wèn)）新課講解鞏固新課布置作業(yè)時(shí)間分配（分）51057055提綱本節(jié)中，不詳細(xì)分析觸發(fā)器具體電路的工作原理，只簡(jiǎn)單了解即可。因?yàn)榧捎|發(fā)器的學(xué)習(xí)以應(yīng)用時(shí)夠用為度，不強(qiáng)調(diào)內(nèi)部電路。重點(diǎn)：邏輯功能、觸發(fā)方式。 克服空翻邊沿觸發(fā)方式和主從觸發(fā)方式4.3 邊沿觸發(fā)器4.3.1 TTL邊沿JK觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)二、邏輯功能三、具有直接置0和置1端的邊沿JK觸發(fā)器四、JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器和T觸發(fā)器1JK觸發(fā)器T觸發(fā)器2JK觸發(fā)器T觸發(fā)器4.3.2 維持阻塞D觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)二、邏輯功能三、具有直接置0和置1端的維持阻塞D觸發(fā)器四、D觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器和T觸發(fā)器1D觸發(fā)器T觸發(fā)器2D觸發(fā)器T觸發(fā)器4.4 主從觸發(fā)器4.4.1 主從RS觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)二、邏輯功能4.4.2 主從JK觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)二、邏輯功能總結(jié)：觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的觸發(fā)方式現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：用DLCCAI或EWB演示各種MSI觸發(fā)器的邏輯功能。用數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱演示各種集成觸發(fā)器的邏輯功能和觸發(fā)方式。集成觸發(fā)器中常見(jiàn)的直接置0和置1端4.3 邊沿觸發(fā)器為何要用邊沿觸發(fā)器？同步觸發(fā)方式存在空翻，為了克服空翻。邊沿觸發(fā)器只在時(shí)鐘脈沖CP上升沿或下降沿時(shí)刻接收輸入信號(hào)，電路狀態(tài)才發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干擾能力，它沒(méi)有空翻現(xiàn)象。邊沿觸發(fā)器主要有維持阻塞D觸發(fā)器、邊沿JK觸發(fā)器、CMOS邊沿觸發(fā)器等。以下各邊沿觸發(fā)器的具體電路不詳細(xì)分析其工作原理，只簡(jiǎn)單了解即可。因?yàn)榧捎|發(fā)器的學(xué)習(xí)以應(yīng)用時(shí)夠用為度，不強(qiáng)調(diào)內(nèi)部電路。4.3.1 TTL邊沿JK觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)中“ ”表示邊沿觸發(fā)輸入。加小圓圈：表示下降沿有效觸發(fā)不加小圓圈：表示上升沿有效觸發(fā)二、邏輯功能四、JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器和T觸發(fā)器T觸發(fā)器：具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器。T觸發(fā)器：只具有翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器。1JK觸發(fā)器T觸發(fā)器令JK觸發(fā)器的J=K=T T觸發(fā)器特性方程4.3.2 維持阻塞D觸發(fā)器 一、電路結(jié)構(gòu)二、邏輯功能與觸發(fā)方式 邏輯功能1設(shè)輸入D1 在CP0時(shí)，保持。因D1，G6輸入全1，輸出Q60，它使Q41、Q51。 當(dāng)CP由0躍變到1時(shí)，觸發(fā)器置1。在CP1期間，線阻塞了置0通路，故稱線為置0阻塞線。線維持了觸發(fā)器的1狀態(tài)，故稱線為置1維持線。2設(shè)輸入D0 在CP0時(shí)，保持。因D0，G6輸出Q61，這時(shí)，G5輸入全1，輸出Q50。 當(dāng)CP由0正躍到1時(shí)，觸發(fā)器置0。在CP1期間，線維持了觸發(fā)器的0狀態(tài)，故稱線為置0維持線。線阻塞了置1通路，故稱線為置1阻塞線。可見(jiàn)，它的邏輯功能和前面討論的同步D觸發(fā)器的相同。因此，它們的特性表、驅(qū)動(dòng)表和特性方程也相同。 觸發(fā)方式邊沿式維持阻塞D觸發(fā)器是用時(shí)鐘脈沖上升沿觸發(fā)的。因此，又稱它為邊沿D觸發(fā)器。三、具有直接置0和置1端的維持阻塞D觸發(fā)器圖4.3.5（a）所示為上升沿觸發(fā)的維持阻塞D觸發(fā)器CT7474的邏輯圖。 四、D觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器和T觸發(fā)器4.4 主從觸發(fā)器1主從觸發(fā)器與邊沿觸發(fā)器同樣可以克服空翻。2結(jié)構(gòu)：主從結(jié)構(gòu)。內(nèi)部有相對(duì)稱的主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。3觸發(fā)方式：主從式。主、從兩個(gè)觸發(fā)器分別工作在CP兩個(gè)不同的時(shí)區(qū)內(nèi)。總體效果上與邊沿觸發(fā)方式相同。狀態(tài)更新的時(shí)刻只發(fā)生在CP信號(hào)的上升沿或下降沿。4優(yōu)點(diǎn)：在CP的每個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)器的狀態(tài)只可能變化一次，能提高觸發(fā)器的工作可靠性。主從觸發(fā)器是在同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。各種邏輯功能的觸發(fā)器都有主從觸發(fā)方式的，即：主從RS觸發(fā)器、主