《基于fpga的数字电路设计综述（定稿）》

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1、1数字电子基础31.1导读31.2数字电路概述31.2.1数字信号与数字电路31.2逻辑函数及其表示方法4121逻辑代数41.2.2逻辑函数的表示方法及札I互转换41.3逻辑函数的公式化简法51.3.1逻辑函数的不同表达方式61.3.2逻辑函数的公式化简法61.4逻辑函数的卡诺图化简法6141逻辑函数的最小项及其表达式61.4.2逻辑函数的卡诺图表示法61.4.3用卡诺图化简逻辑函数82逻辑门电路92.1导读92.1逻辑门电路92.1.1三种基本门电路92.1.2DTL与非门102.2TTL逻辑门电路122.2.1TTL与

2、非门的电路结构122.2.2TTL与非门的工作原理122.3英他类型的TTL门电路122.3.1集电极开路与非门（OC门）132.3.2三态门（TSL门）142.4多余输入端的处理163组合逻辑183.1导读183.2组合逻辑电路基础18321纟H合逻辑电路的基本概念183.2.2纟H合逻辑电路的分析方法193.2.3组合逻辑电路的设计方法193.3常用组合逻辑建模193.3.1编码器193.3.2译码器和数据分配器223.3.3数据选择器273.3.4数值比较器283.3.5加法器（减法器）293.3.6乘法器323.3

3、.7除法器344触发器364.1导读364.2触发器的电路结构及T作原理364.2.1基本RS触发器（异步）364.2.2同步RS触发器374.2.3主从触发器和边沿触发器404.3触发器的功能分类及相互转换424.3.1触发器的功能分类424.3.2不同类型时钟触发器的札I互转换425时序逻辑电路455.1导读455.2时序逻辑电路的基本概念455.2.1时序逻辑电路的结构及特点455.3时序逻辑的设计465.3.1同步时序逻辑电路的设计步骤465.3.2时序电路通用设计方法465.3时序逻辑建模465.3.1数码寄存器

4、475.3.2移位寄存器475.3.3锁存器485.3.4寄存器集成电路介绍495.3.5计数器506总结581数字电子基础1.1导读个人认为，现代信息技术就是，把现实世界，利用强人的计算机技术处理和变换。而数字电路技术是整个信息技术的一个桥梁。现代计算机是基于是微电体系的，至少现阶段计算机只能做“电计算”。所以我们需要一门技术把丰富多彩的现实世界，用电信号表示出来让计算机也能理解，数字电路就是起这个作用。他能够把现实世界中的各种信息，转换到计算机的物理的电世界。本章介绍了把现实世界用物理的电信号表示汕来的基本技术。本章主

5、要讨论数字电子技术的基础理论知识。同时，还给出了逻辑函数的概念、表示方法及相互转换。1.2数字电路概述1.2.1数字信号与数字电路电子电路屮的信号可分为两类，一类在时间和幅度上都是连续的，称为模拟信号，如图1」所示，例如电压、电流、温度、声音等信号。传送和处理模拟信号的电路称为模拟电路;图1.1模拟信号另一类在时间和幅度上都是离散的，称为数字信号，如图1.2所示，例如计时装置的时基信号、灯光闪烁等信号都属于数字信号。传送和处理数字信号的电路称为数字电路。图1.2数字信号数字电路的特点•信号是离散的数字信号。数字信号常用0、

6、1二元数值表示。•半导体器件均工作在开关状态，即工作在截止区和饱和区。•研究的主要问题是输入、输出Z间的逻辑关系。•主要分析工具是逻辑代数。1.2逻辑函数及其表示方法1.2.1逻辑代数逻辑代数又叫布尔代数或开关代数，是由英国数学家乔治•布尔于1847年创立的。逻辑代数与普通代数都由字母来代替变量，但逻辑代数与普通代数的概念不同，它不表示数量大小之间的关系，而是描述客观事物一般逻辑关系的一种数学方法。逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1,它们并不表示数量的人小，而是表示两种对立的逻辑状态，如开关的通与断、电位的高与低、灯

7、的亮与灭等。0和1称为逻辑常量。例如，在图1.3所示的指示灯控制电路中，我们用字母Y表示指示灯，用A、B表示两个开关。指示灯Y的亮与火两种状态取决于开关A、B的通断状态。我们将A、B称为输入逻辑变量，将Y称为输出逻辑变量。逻辑代数有两种逻辑体制，其中，正逻辑体制规定，高电平为逻辑1,低电平为逻辑0；负逻辑体制规定，低电平为逻辑1,高电平为逻辑0。1.2.2逻辑函数的表示方法及相互转换逻辑函数常用的表示方法冇5种：逻辑真值表，逻辑函数表达式，逻辑图，波形图和卡诺图。1.逻辑真值表逻辑真值表是将输入变量的各种可能取值和相应的函

8、数值排列在一起组成的表格，一个确定的逻辑函数只有一个逻辑真值表，具冇惟一性。逻辑真值表能够直观明了地反映变量取值和函数值的对应关系，但输入变量较多时，列写起来比较繁琐，它迢将实际问题抽象为逻辑问题的首选描述方法。2.逻辑函数表达式实际在FPGA设计中此方法较常用。函数表达式是面向人类的，易于人类理解，实