电子技术基础数字部分康华光电子技术基础数字部分第6版笔记和课后习题

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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康华光电子技术基础数字部分第6版笔记和课后习题

第6章时序逻辑电路6.1 复习笔记本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念，然后介绍其分析和设计方法。在明确基本概念和方法之后，又介绍了逻辑设计中常用的典型时序电路模块，最后也介绍了简单时序可编程逻辑器件GAL。通过本章学习，应重点掌握时序逻辑电路的基本概念和表达方法，尤其是同步时序电路的分析和设计方法。移位寄存器、计数器等典型时序逻辑电路模块的结构、工作原理也应能熟练掌握与运用。一、时序逻辑电路的基本概念与分类1时序逻辑电路的基本概念（见表6-1-1）表6-1-1 时序逻辑电路的基本概念2时序逻辑电路的分类（见表6-1-2）表6-1-2 时序逻辑电路的分类二、同步时序逻辑电路的分析1分析同步时序逻辑电路的一般步骤（1）根据同步时序电路列出激励方程组、转换方程组和输出方程组。（2）根据转换方程组和输出方程组列出电路的转换表或状态表，画出状态图或时序图。（3）确定电路的逻辑功能。三、同步时序逻辑电路的设计1设计同步时序逻辑电路的一般步骤设计同步时序逻辑电路的一般过程如图6-1-1所示。图6-1-1 同步时序电路的设计过程（1）由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表通常，所要设计的时序电路的逻辑功能是通过文字、图形或波形图来描述的，首先必须把它们变换成规范的状态图或状态表。具体做法如下：①明确电路的输入条件和相应的输出要求，分别确定输入变量和输出变量的数目和符号。同步时序电路的时钟脉冲CP或一般是不作为输入变量考虑的。②找出所有可能的状态和状态转换之间的关系，建立原始状态图。③根据原始状态图建立原始状态表。（2）状态化简状态化简是指将原始状态图或原始状态表中的多余状态去除，目的是减少电路中触发器及门电路的数量，但不能改变原始状态图或原始状态表的逻辑功能。状态化简建立在等价状态的基础上：如果两个状态作为现态，其任何相同输入所产生的输出及建立的次态均完全相同，则这两个状态称为等价状态。凡是两个等价状态都可以合并成一个状态而不改变输入-输出关系。（3）状态分配对每个状态指定一个特定的二进制代码，称为状态分配或状态编码。①要确定状态编码的位数。同步时序电路的状态取决于触发器的状态组合，触发器的个数n即状态编码的位数。n与状态数M一般应满足关系：2n－1＜M≤2n。②要对每个状态确定编码。选取的编码方案应该有利于所选触发器的激励方程及输出方程的化简以及电路的稳定可靠。状态分配完成，则可将简化状态图和状态表中的字符替换为状态编码。（4）选择触发器类型①小规模集成电路的触发器产品，大多是D触发器和JK触发器。由于单个JK触发器具有较强的功能，选择它有时可使设计灵活方便。②中规模集成电路大多已组成为功能模块，对于电路设计来说已无选择余地。（5）确定激励方程组和输出方程组根据状态分配后的状态表，用卡诺图或其他方式对逻辑函数进行化简，可求得电路的激励方程组和输出方程组。（6）画出逻辑图，并检查自校正能力按照前一步导出的激励方程组和输出方程组，可画出接近工程实现的逻辑电路图。有些同步时序电路设计中会出现没有用到的无效状态，上电后可能陷入无效状态不能退出。因此，最后一步应检查电路是否能进入有效状态，即是否具有自启动能力。四、异步时序逻辑电路的分析

......

数字电子技术实用知识（数制及编码基础知识）

一、数制

数制是什么？

数制是一种计算的方法，它是进位计数制的简称。数字电路中，常用二进制数、八进制数和十六进制数。日常生活中最常用的是十进制数。

常用进制表如表1所示。

二、数制之间的转换

1．二、八、十六进制转十进制

1）二进制转十进制

方法：将每一位二进制数乘以位权，然后相加。

例:将二进制数10011.101转换成十进制数。

解：(10011.101)B＝（10011.101）2=1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＝（19.625)D

2）八进制转十进制

方法：将每一位八进制数乘以位权，然后相加。

例:将八进制数128转换成十进制数。

解：（128）O=（128）8=（1×82+2×81+8×80）D=（64+16+8）D=（88）D

3）十六进制转十进制

方法：将每一位十六进制数乘以位权，然后相加。

例：将（5D）H转换成十进制

解：（5D）H=（5×161+13×160）D=（80+13）D=（93）D

2.其他进制转换

1）十进制转二进制

方法一：十进制转成二进制的方法：整数部分除以2，取余数部分，读数顺序从下往上；小数部分乘以2，取整数，读数顺序从上至下。

例1：将十进制数23.3125转换成二进制数。

解：（1）整数部分用“除2取余”法转换:

则（23)D =（10111)B

（2）小数部分转换：乘2取整

则（0.3125）D=（0.0101）B

∴（23.3125）D=（10111.0101）B

说明：有时可能无法得到0的结果，这时应根据转换精度的要求适当取一定位数。

方法二：降幂法

整数部分（23)D=（16+4+2+1）D=（24+22+21+20）D=（10111）2

小数部分（0.3125）D=（0.25+0.0625）D=（2-2+2-4）D=（0.0101）2

∴（23.3125）D=（10111.0101）B

要牢记2n的值

2）二进制转八进制

方法：以小数点为边界，整数部分向左，小数部分向右，每三位二进制数为一组，不足三位的，分别在整数部分最高位和小数部分最低位补“0”，然后每组用等值的八进制数代替，即得目的数。

例1：（101011100101.01101）B =（）o

解：（1011100101.01101）B=（001 011 100 101.011 010）B

=（1345.32）o

∴（1011100101.01101）B=（1345.32）o

例2：（574.16）O =（）B

解：（574.16）O =（5 7 4.1 6）O

（101,111,100.001,110）B=（101111100.001110）B

3）二进制转十六进制

方法：以小数点为边界，整数部分向左，小数部分向右，每四位二进制数为一组，不足四位的，分别在整数部分最高位和小数部分最低位补“0”，然后每组用等值的十六进制数代替，即得目的数。

例1：（110101011100101.01101）B =（）H

解：（110101011100101.01101）B=（0110 1010 1110 0101.0110 1000）B

=（6AE5.68）H

∴（110101011100101.01101）B =（6AE5.68）H

例2：（B73.1F）H =（）B

解：（B73.1F）H=（B 7 3.1 F）H=（1011,0111,0011.0001,1111）B

∴（B73.1F）H=（1011,0111,0011.0001,1111）B

知识应用

某灯光显示电路由八盏灯组成，图中灯Y5、Y3和Y0不亮，其余灯均亮。试分别用二、十六、十进制表示电路当前的状态。

解：灯的状态用Y表示，则

用二进制表示Y= 1101 0110B；特点：最直观地表示位状态。

用十六进制表示Y= 0D6H；特点：读写方便、转换简单。

用十进制表示Y= 128+64+16+4+2 = 214;特点：运算复杂，不能直观表示位状态。

三、编码

编码是指用一组二进制码按一定规则排列起来，以表示数字、符号等待定信息。

分类：BCD码，ASCII码、格雷码、奇偶校验码等。

1.BCD码：二—十进制码

用一个四位二进制代码表示一位十进制数字的编码方法。常见的BCD码有8421码、2421码、5421码及余3码。

2．ASCII码

是美国信息交换标准代码的简称，是目前国际上最通用的一种字符码。计算机输出到打印机的字符码就采用ASCII码。用7位二进制数码来表示字符；可以表示27＝128个字符，用来表示数字0~9，大、小写英文字母，若干常用的字符和控制命令等；ASCII码编码表如表1所示。

3.格雷码

任意两个相邻的数所对应的代码之间只有一位不同，其余位都相同。

格雷码与十进制数的对应关系见下表。在实际生产中的数控设备多应用格雷码，只有一位的状态发生改变，利用这一特点可以避免在控制过程中出现错码，所以其是一种可靠性较高的代码。

在生产设备的控制器件中常使用一种光电编码器的器件，它可以将光电取头和代码盘之间的位移转换为相应的代码，以控制机件运动的位置和位移。

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