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计算机电路基础(第三版)课件第8章

章节概述与学习目标数字电路基本概念组合逻辑电路分析与设计时序逻辑电路分析与设计可编程逻辑器件及其应用数字集成电路及其应用实验与课程设计指导contents目录

01章节概述与学习目标

本章主要介绍了计算机电路基础中的数字逻辑电路及其应用。重点介绍了逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路等基本概念和原理。同时也介绍了数字逻辑电路在计算机系统中的应用，如计算机中的存储器、控制器等。章节内容简要介绍

掌握数字逻辑电路的基本概念和原理。理解逻辑门电路的工作原理和应用。掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计和分析方法。了解数字逻辑电路在计算机系统中的应用习目标与要求

010204关键知识点和技能逻辑门电路的基本类型和工作原理。组合逻辑电路的设计和分析方法。时序逻辑电路的设计和分析方法。数字逻辑电路在计算机系统中的应用实例。03

02数字电路基本概念

模拟信号连续变化的信号，如声音、光线等。数字信号与模拟信号的转换在计算机中，模拟信号通过数字化转换为数字信号进行处理，处理后再通过数模转换器还原为模拟信号。数字信号离散的、不连续的信号，通常表示二进制数位（0或1）。数字信号与模拟信号

二极管三极管门电路触发器数字电路中的基本元向导电的元件，常用于整流和开关电路。电流控制元件，具有放大和开关功能。实现逻辑运算的基本单元，如与门、或门、非门等。具有记忆功能的电路，用于存储二进制数据。

与（AND）、或（OR）、非（NOT）等。基本逻辑运算使用逻辑运算符将逻辑变量连接起来的数学表达式。逻辑表达式表示逻辑变量和逻辑函数之间关系的表格。真值表通过公式和定理将复杂的逻辑函数化简为最简形式。逻辑函数的化简逻辑代数基础

03组合逻辑电路分析与设计

组合逻辑电路概述组合逻辑电路由门电路组成的电路，其输出仅取决于当前的输入。组合逻辑电路的特点无记忆性，即输出仅与当前的输入有关，与过去的输入无关。组合逻辑电路的基本组成由基本的逻辑门电路（如AND、OR、NOT等）组成。

分析步骤确定输入和输出变量；根据逻辑门的功能，列出每个逻辑门的输入和输出关系；根据输入和输出关系，列出整个电路的输入和输出关系；根据输入和输出关系，得出整个电路的功能。分析方法真值表分析法、逻辑表达式分析法、波形图分析法等。组合逻辑电路分析方法

设计步骤根据实际需求，确定输入和输出变量；根据实际需求，列出每个输出变量的逻辑表达式；选择合适的逻辑门电路，实现每个输出变量的逻辑表达式；根据所选的逻辑门电路，设计出整个电路的连接方式。设计方法卡诺图设计法、公式法、布尔代数法等。组合逻辑电路设计方法

04时序逻辑电路分析与设计

时序逻辑电路是一种具有记忆功能的电路，其输出不仅取决于当前的输入，还与电路的先前状态有关。时序逻辑电路定义时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储元件（如触发器）组成，存储元件用于保存状态信息。时序逻辑电路组成根据存储元件的种类，时序逻辑电路可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。时序逻辑电路分类时序逻辑电路概述

列出所有可能的状态和相应的输入、输出关系。建立时序逻辑电路的状态表根据状态表绘制状态转换图，表示状态之间的转换关系和转换条件。状态转换图根据状态表推导状态方程，描述状态变量的变化规律。状态方程根据状态转换图和状态方程，推导驱动方程，描述状态变量的输入条件。驱动方程时序逻辑电路分析方法

时序逻辑电路设计方法建立状态表和状态转换图根据功能要求列出所有可能的状态和相应的输入、输出关系，绘制状态转换图。选择合适的触发器根据功能要求选择合适的触发器类型（如D触发器、JK触发器等）。确定功能要求明确设计目标，确定需要实现的功能。推导状态方程和驱动方程根据状态表和状态转换图，推导状态方程和驱动方程。优化设计根据需要优化设计，如减少触发器数量、简化电路结构等。

05可编程逻辑器件及其应用

可编程逻辑器件概述可编程逻辑器件（PLD）是一种集成电路，其逻辑功能可以根据用户的需求进行编程和配置。PLD经历了从简单到复杂的发展历程，目前常见的类型包括可编程逻辑门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）。PLD具有高集成度、高可靠性、低功耗等优点，广泛应用于数字系统设计、数字信号处理、图像处理等领域。

编程完成后，需要将程序下载到PLD中进行配置，这一过程通常使用专用的开发工具进行。配置完成后，PLD就可以根据程序的要求实现相应的逻辑功能。PLD的编程通常使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行，通过编写相应的程序来描述数字电路的功能。PLD编程与配置方法

CPLD通常用于实现中等规模的数字系统，如通信设备中的信号处理模块、工业控制中的数据采集和处理系统等。FPGA由于其高度的灵活性和并行处理能