数字逻辑与系统函授自学指导书

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1、数字逻辑与系统函授自学指导书2003——2004第2学期教师：张宇威《数字逻辑与系统》课程是通信、电子、自动化和计算机等专业的技术基础课，是一门实践性很强的课程。其任务是使学生掌握数字逻辑与系统的工作原理和分析方法，能对主要的逻辑部件进行分析和设计，学会使用标准的集成电路和高密度可编程逻辑器件，掌握数字系统的基本设计方法，为进一步学习各种超大规模数字集成电路的系统设计打下基础。课程的主要内容包括数字逻辑基础和数字电路两个部分，学生自学时应把握好这两条贯穿整个课程的主线。数字逻辑基础是研究数字电路的数学基础，要求学生明确数字电路中逻辑变量的概念，掌握逻辑代数（布尔代数）的基本运算公式、定

2、理，能够熟练对逻辑函数进行化简。数字电路是解决逻辑问题的硬件电路，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两种基本形式。对于每一种电路形式，要从基本单元电路入手，熟悉其常用中规模集成电路的原理及使用方法，掌握数字电路（组合和时序电路）的分析和设计方法，并了解数字系统的现代设计方法。全书共分9个章节，要求熟练掌握第一至第六章以及第七章前三节内容，八、九章可做一般了解。一、主要内容与学习要求第一章、数字逻辑基础数字逻辑基础是研究数字电路的数学基础，本部分首先讨论数字系统中数的表示方法及常用的几种编码，然后介绍逻辑代数的基本概念和基本理论，说明逻辑函数的基本表示形式及其化简。在本章中，要求学生：掌握常

3、用的数制二进制、十进制、十六进制的相互转换；了解二进制数的原码、反码及补码的表示方法；掌握常用的编码及它们与二进制数间的相互转换；熟悉逻辑代数的基本定律与规则；掌握逻辑函数的表示方法及各种表示方法之间的相互转换；熟练掌握代数法和卡诺图法化简逻辑函数。重点：1、数字电路的特点数字电路处理的是不连续的数字信号，只有逻辑高和逻辑低两种状态。主要研究电路输入和输出间的逻辑关系。逻辑代数（布尔代数）是分析逻辑电路的数学工具。数字电路中采用二进制计数，只有0、1两个数码。由于数字电路研究日常生活中的逻辑问题，即不考虑事件的大小，而只考虑事件的有无及其因果关系。因而数字电路中的数没有大小的概念，而是

4、代表事件的两种相互对立的矛盾状态。例如描述考试这一问题，通过用1表示，不通过用0表示。可见二进制数0与1，不具备数学中1、2、3等数字大小的含义，而是表示两种对立的逻辑状态。2、数制与数制转换常用数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。在日常生活中，我们习惯于用十进制数，而在数字系统中多采用二进制，有时也采用八进制和十六进制。不同数制有不同的基数、位权和进位方式。基数位权进位十进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、910i逢10进一二进制0、12i逢2进一八进制0、1、2、3、4、5、6、78i逢8进一十六进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F16i逢16

5、进一3、常用编码常用的有自然二进制码、格雷码、二—十进制码等。二—十进制编码（BineryCodedDecimalCodes）简称BCD码。它用二进制代码对十进制数的各个数码进行编码。二—十进制编码有很多，最常用的是8421BCD码。4、逻辑代数基础逻辑代数的基本公式反映了二值逻辑的基本思想，是逻辑运算的重要工具，也是学习数字电路的必备基础。逻辑代数有三个基本规则，利用代入规则、反演规则和对偶规则使逻辑函数的公式数目倍增。5、逻辑问题的描述逻辑问题的描述可用真值表、函数式、逻辑图、卡诺图和时序图，它们各具特点又相互关联，可按需选用，它们之间的转换关系见图1-1所示。图1-1逻辑电路的描

6、述方法卡诺图真值表标准式一般式卡诺图真值表逻辑图逻辑图表达式简化变简化变展开填图换换时序图6、图形法化简逻辑函数利用卡诺图的逻辑相邻性对逻辑函数进行简化。若图中两个相邻的方格均为1，则这两个相邻的最小项的和将消去一个变量，若图中四个相邻的方格均为1，则这四个相邻的最小项的和将消去两个变量，依此类推，几何相邻的2i（i=1、2、3…n）个方格为1，则2i个相邻的最小项的和将消去i个变量，这样可使逻辑函数得到简化。难点：1、给定逻辑函数，如何将逻辑函数化为最简逻辑函数化简可选择代数法与图形法（卡诺图法）。用代数法化简逻辑函数，要求熟练掌握逻辑代数的基本公式和规则，熟练运用四个基本方法—并项

7、法、消项法、消元法及配项法对逻辑函数进行化简。图形法比较适合于具有三、四变量的逻辑函数的简化。用图形法化简逻辑函数时，一定要注意卡诺图的循环邻接的特点，画包围圈时应把每个包围圈尽可能画大。第二章、逻辑门电路基本逻辑门是构成数字电路的单元电路，集成逻辑门主要有双极型集成逻辑门和MOS集成逻辑门。本章要求学生了解TTL及CMOS门电路的电路结构及工作原理；掌握TTL门电路的逻辑功能、外特性及典型应用。重点：1、基本逻辑门基本逻辑运算有与、或、非三种