使用说明

一、制作依据

本教案根据教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会于20xx年修订的《数字电子技术基础》课程教学基本要求，与杨志忠、卫桦林主编的《数字电子技术基础》（高等教育出版社）配套，作为课堂教学之用，也可作为学生课外自学、课后复习之用。

二、内容

本教案内容覆盖了数字电子技术基础课程教学基本要求所规定的知识点，包括绪论、逻辑代数基础、集成逻辑门电路、逻辑组合电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲产生与整形电路、数模和模数转换器、半导体存储器、可编程逻辑器件等十章。

内容主线为：通过章目录、节目录点明基本内容与重点（用红色字体表示）；然后展开教学内容，对重点、难点内容进行举例说明或讨论总结；每章最后对重要知识点进行精练的、提升性的小结。

三、结构

教案由演示文稿、电子挂图和教材与参考资料三个模块构成。演示文稿和电子挂图模块均采用章、节、目的层次结构，用鼠标左键点击章号即可进入相应章，再点击节号可进入相应节，根据普通视图下的大纲栏可方便地找到所需知识点；每个幻灯片都设有翻页和退至上一级的按钮，因此导航清晰，交互灵活方便。教材与参考资料部分简单的介绍了参考的主教材及资料。

演示文稿和电子挂图模块结构示意图如图所示，可方便地直接找到相应内容或挂图开展教学。

第1章?

第2章?

演示文稿 第3章?

…

第9章?

第10章?

演示文稿模块结构示意图

电子挂图 电子挂图1? 电子挂图2? 电子挂图3?

…

电子挂图9?

电子挂图10?

电子挂图模块结构示意图

四、特色

1. 内容的展现方法符合教学规律和学生的认知规律。这主要体现为以下几方面：（1）要求明确、重点突出、例题丰富、及时复习巩固。（2）信息量合理。这是本教案一个很重要的优点。利用电子教案进行教学时往往存在这样的问题：版面内容多、停留时间短，所以学生来不及记笔记或不知该记什么，因此久而久之形成不记笔记的习惯，明显影响课后的复习巩固；版面内容过于详细还会限制教师教学个性的发挥、影响教学热情，因此本课件的版面通常精练地展现重点核心内容，以便于记笔记和教师发挥展开。（3）表达方式科学、自然，符合大众习惯。设计中考虑了既精练文字以突出要点，给予教师发挥的空间，又要表达准确，不

能引起误解或含糊不清。知识关联的表达符合大众习惯，能自然地为看的人接受。表达式的推导模仿板书的过程逐步写出，而不是简单地全盘托出。（4）科学应用多媒体效果，设计中注意了用不同色调区分不同内容块，用醒目的色调或特别的图案突出重点内容，用悦目的媒体效果调节学习情绪等，努力使学生轻松、愉快、有效地学习。

2. 实用、好用。该教案的内容与展现方式能满足高等学校数字电子技术基础

课程教学的需要，直接利用它可以很方便地开展课堂教学；使用者也可在此基础上加以改进，很方便地构成个性化教案。由于版面完整地呈现了标题和核心内容，因此将其设为讲义格式打印，即可作为备课笔记。

五、使用建议

使用时，可从play.ppt进入，利用链接关系进入所需章节，也可从根目录

下直接找到相应章节。本电子教案采用PowerPoint 2003制作，使用时最好采用此版本软件。若使用先前的PowerPoint版本，少数动画动作可能无法正常显示。

使用“Esc”键可使幻灯片迅速退出放映状态。各章教学时数建议如下表

所示。

六、结语

本教案由南京工程学院夏晔、耿苏燕主编，朱瑾承担了第1、2章演示文稿

的研制工作，顾天夏承担了部分文字录入和绘图工作。承蒙杨志忠教授百忙中仔细审阅教案，提出了许多宝贵意见。在此谨致以衷心的感谢！

由于作者水平所限，课件中定有疏漏和欠妥之处，敬请批评指正，作者不胜感谢！

作者 2007.3.20

联系方式：njxiaye@sina.com

 

第二篇：数字电子技术基础

第六章 数字电子技术基础

学习目的：

1．数字电路有什么特点？

2．数字电路中的基本门电路和常见的复合门电路有哪些，他们各有哪些逻辑功能，常见的组合逻辑电路有哪些，集成们电路的分类及其使用中的应注意哪些问题？

3．常见的触发器有哪些，各有哪些逻辑功能，寄存器和计数器各有什么功能？

4．什么是D/A转换器，什么是A/D转换器，他们常用产品各管脚引线的功能是什么，与8031单片机是怎样连接的？

第一节 概述

电子技术电路分为两类：模拟电路和数字电路。

数字电路和模拟电路相比，具有抗干扰能力强、能耗低、便于集成等优点。

应用：计算机、通信、工业自动化控制、家电等领域。

一、     数字信号及数字电路

电子电路中的信号分为模拟信号和数字信号两大类。

模拟信号是指电信号随时间而连续变化的，处理模拟信号的电路称为模拟电路。

数字信号是不连续变化的脉冲信号，处理数字信号的电路称为数字电路。

数字电路主要是研究脉冲信号的产生、变换、控制和对数字进行逻辑运算等，因此数字电路又称为逻辑电路。

在生产与生活的实践中，存在着大量相应的逻辑状态，如开关的接通与断开、电灯的亮与暗、信号电平的高与低、脉冲的有和无等，这些相应的状态，可以用数字符号1和0表示，分别称为逻辑1和逻辑0。（0和1不是数量的大小，只表示两种对立的状态。在数字电路中，这两种对立的状态分别用信号电平的高和低反映。）

数字电路按电路的组成结构可分为分立电路和集成电路，其中集成电路又可分为小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）和超大规模集成电路（VSI）；按电路所用的器件可分为双极型和MOS型；按电路的逻辑功能可分为逻辑电路和时序逻辑电路。

二、     脉冲波形及参数

常用的脉冲有矩形波和尖峰波等

（1）  脉冲幅度A

（2）  脉冲宽度t_p

（3）  脉冲周期T

（4）  脉冲频率f

三、     二进制

数字电路是采用二进制进行计数和运算的。

数字电路中的开关元件都具有两个稳定状态，采用二进制可以将数码和电路的两个状态对应起来。

二进制数只有0和1两个数码表示，他的基数为2，进制规则是“逢二进一”。

二进制数的权展开式：

如：(101.01)₂＝ 1× 2² ＋0× 2¹＋1× 2⁰＋0× 2^－1＋1 × 2^－2＝(5.25)₁₀

其中2为底的指数2²、2¹、2⁰、2^－1、 2^－2称为二进制数的权。

四、     开关电路

与模拟电路相同，数字电路的主要器件也是晶体管，其不同的是数字电路中的晶体管是作为开关元件来使用的。所谓开关元件，是指具有接通和断开两种工作状态。

当二极管加正向电压时，二极管导通，相当于开关闭合；当二极管加反向电压时，二极管截至，相当于开关断开，所以二极管具有开关作用。

在数字电路中，晶体管工作在饱和状态或截至状态，并在这两种状态之间高速转换，而经过放大区的时间是极短的。晶体管处于饱和状态时，其饱和压降U_CES很小（硅管约为0.3V，锗管约为0.1V），可以认为U_CES≈0，即集电极与发射极间近似短路，相当于开关接通；当晶体管处于截至状态时，集电极电流I_c≈0，因此集电极与发射极之间近似开路，相当于断开。

见书上p201-6、3图

第二节 门电路和组合逻辑电路

数字电路研究的是电路输入、输出状态的逻辑关系，所谓逻辑关系是事物间的因果关系，而门电路是实现因果逻辑关系最基本的电子电路。

一、      基本门电路

1．与逻辑及与门

与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，…）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为：Y=ABC…

开关A，B串联控制灯泡Y

两个开关必须同时接通，灯才亮。逻辑表达式为：Y=AB

将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：

真值表

这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做真值表。

实现与逻辑的电路称为与门。与门的逻辑符号：

2．或逻辑及或门

或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B，C，…）中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达式为：Y=A+B+C…

开关A，B并联控制灯泡Y

两个开关只要有一个接通，灯就会亮。逻辑表达式为：Y=A+B

真值表

实现或逻辑的电路称为或门。

或门的逻辑符号：

3．非逻辑及非门

非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：

开关A控制灯泡Y

真值表

实现非逻辑的电路称为非门。

非门的逻辑符号：

二、      复合门电路

1．与非门

逻辑表达式为：

2．或非门

逻辑表达式为：

3．与或非门

逻辑表达式为：

4．异或门

逻辑表达式为：或

三、      集成门电路简介

逻辑门电路可以用晶体管等分立元件器件组成，称为分立元件门电路；也可以集成在半导体芯片上，称为集成门电路。集成门电路与分立元件门电路相比，具有可靠和微型化等优点，因此数字电路多采用集成门电路。

集成门电路有TTL和MOS两系列。

1.  TTL集成门电路

由晶体管组成，由于其电路输入和输出级均采用晶体管，故称为晶体管-晶体管门电路，简称TTL。

优点：运行速度快，电源电压比较低，带负载能力强。

封装方式:双列直插式。

TTL与非门在使用中应注意的问题：

（1）  多余输入端的处理

（2）  避免干扰信号

（3）  输入和输出端的连接

2.  MOS集成门电路

以MOS管作为开关元件构成的门电路，称为MOS门电路。

优点：制造工艺简单，集成速度高，功耗低，抗干扰能力强。

MOS门电路有P沟道型PMOS，N沟道型NMOS和互补型CMOS。

CMOS门电路在使用中应注意的问题：

（1）  避免静电损失

（2）  多余的输入端不能悬空

四、      组合逻辑电路

组合逻辑的特点是任何时刻的输出信号仅由当时的输入信号决定，而与原来的状态无关，当输入信号消失时，相应的输出信号也立即消失。

1.  逻辑代数

逻辑代数的逻辑变量用大写字母表示。逻辑变量取值只有1和0两种，这里的1和0部表示数值的大小而是表示两个相反的逻辑状态。

（1）   逻辑运算法则

（2）   逻辑代数的基本规律

①     交换律

AB=BA

A+B=B+A

②     结合律

ABC=（AB）C=A（BC）

A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)

③     分配律

A(B+C)=AB+AC

A+BC=(A+B)(A+C)

证明：(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC=A+A(B+C)+BC=A[1+（B+C）]+BC=A+BC

④     吸收律

A+AB=A

证明：A+AB=A(1+B)=A

证明：

⑤     反演律（摩根定律）

2.  逻辑电路的分析

步骤：已知逻辑图→写出逻辑表达式→运用逻辑代数化简或转换→列出真值表→分析逻辑功能

见书上P210 6-1、6-2

3.  几种常用组合逻辑电路

（1）   加法器

加法器是数字系统中最基本的运算部件之一，分为半加器和全加器。

半加器能完成一位数的相加，但在运算中只能考虑两个加数本身，而不考虑由低位进来的进位。

全加器能进行两个同位二进制数及低位进来的进位相加，得到“和”及“进位”。

（2）   编码器

在数字电路中，经常要把各种输入信号（如符号、文字、十进制等）转换为二进制代码或二-十进制代码，这种转换过程称为编码。

（3）   译码器

译码是编码的逆过程，它是把二进制代码所表示的含义翻译出来。

第三节 触发器和时序逻辑电路

时序逻辑电路在某一时刻的输出信号不仅与该时刻的输入信号有关，而且与电路的原来的状态有关。

一、      触发器

触发器是时序逻辑电路的基本单元，它具有记忆功能。

1．基本RS触发器

①  基本结构(由与非门构成、由与或门构成)

 

②  分析原理

③ 

逻辑符号

④  真值表

⑤  特性方程

2．同步RS触发器

实际中通常要求按一定的时间节拍来控制触发器的翻转，因此在基本RS触发器的电路的基础上，增加了两个控制门和一个时钟控制输入端组成了同步RS触发器。

①  基本结构

 

② 

分析原理

③  逻辑符号

④  真值表

⑤  特性方程

3．JK触发器（边沿JK触发器）

①  分析原理

②  逻辑符号

 

③  真值表

④  特性方程

4．D触发器

①  逻辑符号

②  真值表

③  特性方程

Qⁿ⁺¹=D

5．T触发器

是一种可控制的计数触发器，其逻辑符号将JK触发器J和K的输入端相连，作为T端，即构成T触发器。

①分析原理

②真值表

③特性方程

二、      寄存器

寄存器是用来暂时存放指令、数据或运算结果的一种时序逻辑电路。

1．数码寄存器

数码寄存器有存储数码和清除原来数码的功能。一个触发器有两个稳定状态，1和0，可以存储1位二进制代码。用四个D触发器可以组成4位数码寄存器。

2．移位寄存器

移位寄存器除了具有清除、存储数码功能外，还具有移位功能。

（1）   单向移位寄存器

（2）   双向移位寄存器

（3）   环形分配器

三、     计数器

分类：

按计数功能：加法计数器、减法计数器以及两者兼有的可逆计数器。

按进位制：二进制计数器、十进制计数器。

按计数器内部触发器的动作步调：同步计数器、异步计数器。

1．二进制异步加法计数器

2．二进制同步计数器

第四节 D/A与A/D转换器

自动控制系统中检测、采集的信号（如温度、速度、位移等）都是模拟信号，这些信号必须转换成数字信号后，计算机才能识别和处理。同样对于计算机处理的结果（数字信号）必须转换成模拟信号才能驱动控制系统的执行机构。将模拟信号转换成数字信号的电路成为模数转换器（A/D），将数字信号转换成模拟信号的电路成为数模转换器(D/A)。

一、      D/A转换器

二、      A/D转换器