数字电路
48学时 24次理论课
EDA试验
期中 期末
陈丽婷老师
绪论
其他学校的数字电路
MIT,EECS,6.00.1x Berkeley,EE,CS150
课程
模拟电子技术基础 数字电子技术基础 => 电子技术基础实验 电子技术课程设计 微型计算机原理
目的
掌握基本概念、基本设计和分析的方法及基本实验技能
方法
入门阶段以听课为线索，强调实践环节。建立工程的观念、系统的观念、科学进步的观念和实践的观念。
数字量和模拟量
数字量：在实践和数量上都是离散、不连续的。存在一个足校数量单位 模拟量：数字量意外的物理量。连续的
什么是电子技术
研究电子器件及电子器件应用的一门学科 电子器件：通过控制器中电子运动而进行工作。
历史
48年 贝尔实验室，晶体管 58年 集成电路 69年 大规模集成电路 10万 75年 超大规模集成电路 15万
SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI、GLSI 第一片集成电路4个晶体管、97年集成电路40亿个晶体管。 预测集成度按10倍/6年速度继续到15年或20年，达到饱和。
EDA 是重点。
电子电路干什么用的
处理信息、能量转换 模拟电路：用连续的模拟电压、电流来表示信息 数字电路：用一个离散
电路里看到了什么
结构
- 任何复杂系统都是分层设计
- 分层设计的目的是限定每一层的复杂度
- 复用模块
接口
- 系统工程关键元素
- Isolate technologies, allow evolution
- Major abstraction mechanism
什么构成好的系统设计
- 最小代价实现最大功能
- 实现可靠系统
- 对未来设计有兼容性
要学习什么
- 知道从底层开始怎么工作
- 数字电路理论基础
- 学习设计和分析的原则
- 抽象概念、交叉联系、应用程序接口
- 自己设计电路
- Learn engineering tricks
- History
- Systematic approaches
- Algorithms
- Diagnose, fix, and avoid bugs，学会调试
自己搭建 MPU
第一章 信息和编码
- 唯一性
- 可靠性
- 可用性
- 安全性
数制：表示数量的规则 - 每一位的构成 - 从低位向高位的进位规则 码制：表示事物的规则
混合编码
补码，用来表示负数
码制
用不同数码表示不同事物遵循的规则，例如：学号、身份证好、车牌号
目前，数字电路中都采用二进制 表示数量时称二进制 表示事物时称二值逻辑
等长编码
足够区分事物
常用十进制代码
- 8421
- 余3
- 2421
- 5211
- 余循环码
产生背景
格雷码
每一位的状态变化都按一定的顺序循环。 编码顺序依次变化，按表中顺序变化时，相邻代码只有一位改变状态。
路由器查找最近距离。
变长编码
哈夫曼编码
解码
第二章 逻辑代数基础
重点
基本逻辑运算 基本公式，表示方法 化简
事物的因果关系 1854年，提出逻辑 逻辑代数（布尔）在二值逻辑中的变量取值0/1
与 或 非 异或 同或
基本公式
常用公式
摩根定理，真值表
基本定理
代入定理 在任何一个包含A的逻辑等式中，若以另外一个逻辑式代入式中A的位置，则等式依然成立。 反演定理
逻辑函数的标识方法
真值表 逻辑式 逻辑图 波形图 卡诺图 EDA中，硬件描述语言
各种表示方法只见可以相互转换
2.5.3 逻辑函数的两种标准形式
- 最小项之和
- 在输入变量任一取值下，有且仅有一个最小项的值为1
- 全体最小项之和为0
- 任何两个最小项之积为0 -两个相邻的最小项之和可以合并，消去一对因子，只留下公共因子
- 最大项之积
2.6.2 卡诺图简化法
实质：将逻辑函数的最小项之和以图形的方式表达出来。
无关项
由于莫衷条件的限制或约束使得输入变量的某些组合不可能出现，因而在这些取值下对应的函数值是无关紧要的，它可以为1，也可以为0.
某些输入变量取值所产生的输出并不影响整个系统的功能，因此可以不必考虑其输出是0还是1.
约束项 任意项
组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析和设计 - 找出给定路基电路输出和输入之间的逻辑关系，并指出电路的逻辑功能。 - 根据给定的逻辑 电路，从输入端开始，逐级推导出输入端的逻辑函数表达式。 - 根据输出函数表达式列出真值表。 - 用文字概括输出电路的逻辑功能。 - 例子 - 三变量多数表决器 常用 MSI 组合逻辑器件及应用 组合逻辑电路中的竞争与冒险