数字电路课程学习指导书.docx

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数字电路课程学习指导书

郑州大学现代远程教育

《数字电路》课程

学习指导书

许金梅编

⏹课程内容与基本要求

课程采用教材为《数字逻辑与数字系统》，主要学习六个章节：

数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形。

内容包括：

半导体二极管、三极管的开关特性，逻辑代数的公式、定理、逻辑函数的的公式、图形化简法，CMOS和TTL集成门电路，组合逻辑电路的分析与设计，常用中规模集成电路的功能与应用，触发器的逻辑功能及触发器逻辑功能的描述方法，时序电路的分析和设计方法。

计数器、寄存器的功能、分类、常用中规模集成计数器的功能、应用，多谐振荡器，施密特触发器，单稳态触发器的功能与应用。

数字电路是计算机科学技术专业的重要的专业基础课，是电子数字计算机基础理论的一个重要组成部分，它为“计算机组成原理”，“计算机组织”，“计算机体系结构”及“微型计算机原理及接口”等的后续课程提供必要的逻辑设计基础。

通过课程学习，掌握数字电路的工作原理和分析方法；掌握常见的中、小规模集成电路的功能、外部特性、主要参数及典型应用，为研究通用或专用数字系统、超大规模集成系统打下必要基础。

⏹课程学习进度与指导（用*号注明重点章节）

章节

课程内容

学时分配

学习指导

第一章

数字逻辑基础

4学时

以课件学习为主

重点理解逻辑代数的公式、定理、逻辑函数的的公式、图形化简法。

公式、定理、规则的正确应用，逻辑函数化简的准确性。

第二章

逻辑门电路

2学时

以课件学习为主

重点理解CMOS和TTL集成门电路，外部特性，即逻辑功能和电气特性。

第三章*

组合逻辑电路

10学时

以课件学习为主

重点理解组合逻辑电路的分析与设计，常用中规模集成电路的功能与应用。

第四章

触发器

2学时

以课件学习为主

重点理解触发器的逻辑功能及触发器逻辑功能的描述方法。

触发器的触发方式

第五章*

时序逻辑电路

12学时

以课件学习为主

重点理解时序电路的分析和设计方法。

计数器、寄存器的功能、分类、常用中规模集成计数器的功能、应用。

第八章

脉冲波形的产生与整形

2学时

以课件学习为主

重点理解555定时器的电路结构及其功能。

多谐振荡器，施密特触发器，单稳态触发器的功能与应用

第一章数字逻辑基础

本章共分四节。

第一节计数体制，第二节常用编码，第三节二极管和三极管的开关特性，第四节逻辑代数基础

一、章节学习目标与要求

1、理解十进制、二进制、十六进制分别是以基数R为10、2、16的计数体制。

理解码制概念，了解循环码，ASCII码的表现形式。

理解半导体二极管、三极管的开关运用特性。

理解逻辑函数的建立过程，同一个逻辑函数可由真值表、逻辑函数表达式、卡诺图、逻辑电路图四种不同形式来表示。

2、掌握几种不同数制之间的转换方法。

掌握8421BCD码、5421BCD码、余3BCD码的表现形式。

掌握逻辑函数的代数化简法。

掌握逻辑函数的卡诺图化简法。

掌握“与”、“或”、“非”的基本运算。

掌握运用逻辑代数基本公式和常用公式得到的吸收法、消去法、合并项法和配项法，将逻辑函数化简成最简与或表达式

二、本章重点、难点

逻辑代数的公式、定理、逻辑函数的公式、图形化简法。

三、章节练习

（一）习题

1、将下列十六进制数转换为二进制数[98EBC]十六

2、将下列十进制数转换为十六进制数[100]十[10]十[110]十[88]十

3、用逻辑代数的基本公式和常用公式，化简下列逻辑函数:

4、用卡诺图化简下列函数

（1）F（A，B，C）=（0，1，2，4，5，7）

（2）F（A,B,C,D）=（2,3,6,7,8,10,12,14）

（3）F（A,B,C,D）=（0,1,2,3,4,6,8,9,10,11,12,14）

5、用卡诺图化简下列函数

（二）单选题

1.67所对应的二进制数和十六进制数分别为____。

（）

A.（1100001）B，（61）HB.（1000011）B，（43）H

C.（1100001）B，（C2）HD.（1000011）B，（86）H

2.8421BCD码011001010010．00010110所对应的十进制数为____。

（）

A.（652．16）DB.（1618．13）DC.（652．13）DD.（1618．06）D

3.在二——十进制编码中相邻两组代码间只有一位取值不同，而其他位均相同称____码。

（）

A.BCDB.余3C.ASCIID.Gray（循环）

4.n个变量的最小项是__。

（）

A.n个变量的积项，它包含全部n个变量，每个变量可用原变量或非变量

B．n个变量的和项，它包含全部n个变量，每个变量可用原变量或非变量

C．n个变量的积项，它包含全部n个变量，每个变量仅为原变量

D.n个变量的和项，它包含全部n个变量，每个变量仅为非变量

 5.最小项

的逻辑相邻项是____。

（）

A.ABCDB.

C.

D.

（三）多选题

1.下面数制转换正确的是：

____。

（）

A．（10）D=（1010）B=（A）H=（00010000）BCD

B．（110）D=（01101110）B=（6E）H=（000100010000）BCD

C．（100）D=（01100100）B=（64）H=（000100000000）BCD

D.（88）D=（01011000）B=（58）H=（10001000）BCD

2.使用布尔代数定律时，利用_____规则可得到更多的公式。

（）

A.代入B.反演C.对偶D.合并项法

3.利用布尔代数的基本定律和恒等式化简逻辑函数时，常用__。

（）

A．合并项法B．吸收法C.消去法D.配项法

4.下面逻辑式中，正确的是：

_______。

（）

A.

A⊙BB.A+A=1C.A·A=0D.

5.下面逻辑式中，正确的是：

________。

（）

A．A+A=AB．A+A=0C．A+A=1D．A·A=A

（四）判断题（正确写A，错误写B）

1.将（110）D转换成二进制代码为（01101110）B;

转换成十六进制代码为（6E）H;

而8421BCD码为（000100010000）BCD。

（）

2.美国信息交换标准码的简称为ASCII。

（）

3若对32个信号进行编码至少需用4位二进制代码。

（）

4.用四位二进制数码来表示一位十进制数称

二——十进制编码，也叫做BCD码。

（）

5.在二——十进制编码中相邻两组代码间只有一位

取值不同，而其他位均相同称余3码。

（）

第二章逻辑门电路

本章共分五节。

第一节分立元件门电路，第二节TTL集成逻辑门电路，第三节其它类型的TTL门电路，第四节MOS逻辑门，第五节数字集成电路使用中应注意的问题

一、章节学习目标与要求

1、理解TTL与非门工作原理、传输特性及参数。

理解CMOS反相器及其逻辑门电路的电路组成及工作原理。

2、掌握“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关系及其门电路。

学会其他功能的TTL集成门电路（OC门、三态门）。

根据数字集成电路使用中应注意的问题，能实际运用。

二、本章重点、难点

CMOS和TTL集成门电路的外部特性，即逻辑功能和电气特性。

三、章节练习

（一）习题

1、为什么说TTL与非门输入端在以下3种接法时，在逻辑上属于输入

为0?

（1）输入端接地

（2）输入端接低于0.8V的电源

（3）输入端接同类与非门输出低电平0.4V

2、为什么说TTL与非门输入端在以下3种接法时，在逻辑上属于输入

为1?

（1）输入端接同类与非门输出高电平3．6V

（2）输入端接高于2V的电源

（3）输入端悬空

3、在用或非门时，对多余输入端的处理方法同与非门的处理方法有什么区别？

（二）单选题

1.写出下图所示电路的逻辑功能为：

____。

 （）

A.三态输出门B.

C.三态输出与非门D.

2.若输入变量A、B全为1时，输出F=0，则其输入与输出的关系是：

（）

A．非B．与C.与非D．或

3.若输入变量A、B全为1时，输出F=1，则其输入与输出的关系是：

（）

A．非B．与C.与非D．或非

4.TTL门电路输入端悬空时，应视为。

（）

A.高电平B.低电平C.不定D.高阻

5.集电极开路门（OC门）在使用时须在之间接一电阻。

（）

A.输出与地B.输出与输入C.输出与电源D.不接电阻

（三）多选题

1.若输入变量A、B全为1时，输出F=1，则其输入与输出的关系是：

（）

A．异或B．同或C．或非D.与

2.若输入变量A、B全为1时，输出F=0，则其输入与输出关系是：

（）

A.异或B.同或C.与非D.或非

3.TTL与非门输入端在以下哪些接法时，逻辑上属于输入为l?

（）

A.输入端接+5VB.输入端接高于2V的电源C.输入端悬空D.输入端接0．3VE.输入端接同类与非门输出高电平3．6V

4.TTL与非门输入端在以下哪些接法时，逻辑上属于输入为0?

（）

A.输入端接低于0.8V的电源B.输入端接地C.输入端悬空D.输入端接+5VE.输入端接同类与非门输出低电平0.4V

5.实现逻辑函数

的电路有：

________。

（）

（四）判断题（正确写A，错误写B）

1.由于二极管具有单向导电特性，即外加正向电压时导通，

外加反向电压时截止，因此可作开关元件使用。

（）

2.数字电路中的三极管一般工作于饱和区和截止区，而放

大区只是一种过渡状态。

（）

3.如果把门电路的输入、输出电压的高电平赋值为逻辑

“0”，低电平赋值为逻辑“1”，这种关系称为正逻辑关系。

（）

4.SSI是指小规模集成电路；MSI是指中规模集成电路；LSI是指大规

模集成电路；VLSI是指超大规模集成电路。

（）

5.CMOS“与非”门不用的多余输入端的处理方法有：

接高电平或与

其他输入端相连。

（）

第三章组合逻辑电路

本章共分十节。

第一节组合逻辑电路特点，第二节小规模集成电路构成的组合电路的分析与设计，第三节编码器，第四节译码器，第五节数据分配器与数据选择器，第六节数值比较电路，第七节算术运算电路，第八节奇偶校验电路，第九节用中规模集成电路构成的组合电路的设计，第十节组合逻辑电路的竞争-冒险。

一、章节学习目标与要求

1、理解组合逻辑电路特点，中规模集成数字电路的特点。

2、掌握组合逻辑电路分析方法和设计方法。

掌握使用中规模集成电路设计组合逻辑电路的步骤和方法。

掌握运用中规模集成电路的功能设计组合逻辑电路。

如译码器，数据选择器。

二、本章重点、难点：

组合逻辑电路的分析与设计，常用中规模集成电路的功能与应用。

主要内容：

本章介绍了组合逻辑电路的分析方法和设计方法及组合逻辑电路中的竞争冒险。

三、章节练习

（一）习题

1、四门功课分别A、B、C、D，通过A=1分、B=2分、C=4分、D=5分，总分≥8分为合格。

不通过A、B、C、D分别0分。

2、试用输出低电平有效的3线—8线译码器和逻辑门设计一组合电路。

该电路输入X，输出F均为三位二进制数。

二者之间的关系如下：

（1）2≤X≤5时，F=X+2

（2）X＜2时，F=1

（3）X＞5时，F=0

（二）单选题

1.组合逻辑电路通常由______组合而成。

（）

A．门电路B．触发器C．计数器D．寄存器

2．要使3：

8线译码器（74LSl38）能正常工作，使能控制

端的电平信号应是：

（）

A.100B．111C．011D．000

3.3：

8线译码器（74LSl38）的惟一输出有效电平是____电平。

（）

A．高B．低C.三态D．任意

4.一位8421BCD码译码器的数据输入线与译码输出线组合是：

（）

A.4：

16B．1：

10C.4：

10D．2：

4

5.采用四位比较器（74LS85）对两个四位数比较时，先比较：

（）

A．最低位B．次高位C．次低位D．最高位

（三）多选题

1.组合逻辑电路的特点有：

________。

（）

A.电路某时刻的输出只决定于该时刻的输入；

B.含有记忆元件C.输出、输入间无反馈通路

D.全部由门电路构成E.电路输出与以前状态有关

2.下列器件属于组合电路的有：

________。

（）

A.计数器B.寄存器C.全加器

D.数字比较器E.奇偶检测器

3.下图所示的组合逻辑电路，实现

的逻辑

函数为：

________。

（）

4.八路数据选择器如下图所示，该电路实现的逻辑函数是F=（）

A．

B．

C．

D．A+B

5.八路数据选择器如图下所示，该电路所实现的逻辑函数是F=（）

A．

B．∑m（6，8，9，13）

C．∑m（6，8，13，14）D．∑m（6，7，8，9，13，14）

（四）判断题（正确写A，错误写B）

1.数字电路按逻辑功能的不同，分成两大类即：

组合电路和时序电路。

（）

2.组合电路的特点是电路任意时刻输出状态只取决于该时刻

的输入状态，而与该时刻前的电路状态无关。

（）

3.全加器、译码器、数字比较器、数据选择器、奇偶检测器

均是时序逻辑单元电路。

（）

4.n个输入端的二进制译码器，共有2n个输出端。

对于每一

组输入代码，仅有一个输出端为有效电平。

（）

5.数值比较器的逻辑功能是对输入的两个数据进行比较，

它有A＜B、A＞B、A＝B三个输出端。

（）

第四章触发器

本章共分四节。

第一节基本触发器，第二节TTL集成触发器，第三节MOS触发器，第四节触发器逻辑功能的转换。

一、章节学习目标与要求

1、理解触发器特点：

两个稳态，触发翻转，可存储二进制信息。

理解触发器结构，及其触发方式。

基本RS触发器，同步RS触发器，主从触发器，维持阻塞触发器及利用CMOS传输门加基本触发器组成的三态RS锁存触发器。

2、掌握触发器功能包括：

RS、JK、T、T’、D等触发器逻辑功能。

掌握用真值表、特性方程或状态转换图、驱动表、时序波形图等方法来描述触发器逻辑功能。

掌握运用触发器逻辑功能的转换

二、本章重点、难点

触发器的逻辑功能及触发器逻辑功能的描述方法。

触发器的触发方式。

三、章节练习

（一）习题

1、试画出维持阻塞D型触发器在图4-26所示波形作用下的Q端波形，触发器初始状态为零。

图4-26

2、试画出图4-27各触发器Q端波形，设初始状态均为零状态。

图4-27

（二）单选题

1．请选择JK触发器正确的特性方程式。

（）

2．电路如图所示，画出在CP波形作用下的输出波形

（各触发器的初态均为“0”）。

（）

A.B.

3．试写出图示各TTL触发器输出的次态函数（Qn+1）。

（）

4．试写出图示各TTL触发器输出的次态函数（Qn+1）。

（）

5．下列哪类触发器有一次翻转问题：

（）

A.同步R-S触发器B.主从J-K触发器

C.维持阻塞D触发器D.边沿J-K触发器

三、多选题

1.触发器逻辑功能的描述方法有__________等。

（）

A.功能表B.特性方程C.状态图       

 D.激励表E.时序图

2.下列触发器中输入无约束项者有：

__________。

（）

A.基本RS触发器；B.同步RS触发器；C.D触发器；D.JK触发器；E.T触发器

 3.属于脉冲边沿触发的触发器有：

__________。

（）

A.同步RS；B.主从JK；C.边沿JK；

D.基本RS；E.维持阻塞D

4.JK触发器在CP脉冲作用下，欲使

，则输入信号应为：

（）

A．J=K=1B．J=Q，K=

C.J=

，K=QD．J=

，K=1

 5.JK触发器在CP脉冲作用下，欲使Qn+1=Qn，则输入信号应为（）

A．J=K=0B．J=Q，K=

C.J=

，K=QD．J=Q，K=0

（四）判断题（正确写A，错误写B）

1.触发器是具有记忆功能的基本逻辑单元。

（）

2.触发器有两个稳态，它可记录一位二进制码，存储8位

二进制信息需要8个触发器。

（）

3.维持阻塞D触发器的特性方程（次态方程）是Qn+1=D。

（）4.JK触发器的特性方程（次态方程）是

。

（）

5.在CP脉冲作用下，具有下图所示功能的触发器是JK触发器。

（）

第五章时序逻辑电路

本章共分六节。

第一节时序逻辑电路的特点和表示方法，第二节时序电路的分析方法，第三节寄存器，第四节计数器，第五节顺序脉冲发生器，第六节时序逻辑电路的设计方法。

一、章节学习目标与要求

1、理解时序逻辑的特点。

在时序逻辑电路中，任一时刻的输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关，这就是时序电路在逻辑功能上的特点。

2、掌握描述时序电路逻辑功能的方法：

包括状态方程、驱动方程和输出方程、状态转换表、状态转换图和时序图等。

它们各具特色，在不同场合各有应用。

掌握时序逻辑电路的分析方法。

掌握同步时序逻辑电路的设计方法。

掌握典型的中规模集成计数器逻辑功能，根据功能真值表能扩展应用。

二、本章重点、难点

时序电路的分析和设计方法。

计数器、寄存器的功能、分类、常用中规模集成计数器的功能、应用。

三、章节练习

（一）习题

1、试用74161采用复位法构成十二进制计数器。

2、用1片74LS90组成六进制计数器。

3、用2片74LS90组成24进制计数器。

（二）单选题

1.电路的输出状态不仅与当前的输入信号有关，还与前一时刻的输出有关，该种电路为，选择正确答案：

（）

A.组合电路B.时序电路C.逻辑门电路D.存储电路

2.用n个触发器构成计数器，可得到的最大计数长度（即计数模）为：

（）

A．nB．2nC．n2D．2n

3.同步时序电路和异步时序电路比较，其差异在于后者＿＿＿＿。

（）

A．没有触发器B．没有统一的时钟脉冲控制

C．没有稳定状态D．输出只与内部状态有关

 4.一位8421BCD码计数器至少需要＿＿＿＿个触发器。

（）

A．3B．4C．5D．10

5.某时序电路的外输人为X，输出为Z，状态按Q2Q1排序，其状态转换真值表如下表所示，则该电路的逻辑功能是＿＿＿＿。

（）

  A．模3加／减计数器B．模4加法计数器

C．模4减法计数器D．模4加／减计数器

（三）多选题

1.对于数字电路（组合数字电路和时序数字电路），下列哪种

说法正确：

______。

（）

A.从电路结构上讲，时序逻辑电路应包括组合逻辑电路和存储电路两大部分，而且从输出到输入之间应有反馈路径

B.一个时序逻辑电路任一时刻更新后的输出状态（次态），不仅与当时输入变量的状态有关，而且与电路原来所处的状态（原态）有关

C.从电路结构上讲，组合逻辑电路应包括时序逻辑电路和存储电路两大部分，而且从输出到输入之间应有反馈路径

D.一个组合逻辑电路任一时刻更新后的输出状态（次态），不仅与当时输入变量的状态有关，而且与电路原来所处的状态（原态）有关

2.时序逻辑电路的特点是:

__________。

（）

A.仅由门电路组成B.有“记忆”功能

C.某时刻电路的输出不仅仅决定于该时刻的输入

D.无反馈通路E.含存储元件或反馈延迟电路

3.时序逻辑电路在结构上一定包含__________。

（）

A.组合逻辑电路B.存储电路（触发器）

C.输出必须反馈到输入端D.与输入无关

E.存储电路的输出状态与输入变量一起决定电路的输出状态

4.下列器件属于时序电路的有__________。

（）

A.全加器B.寄存器C.奇偶校验器

D.计数器E.节拍发生器

5.采用集成中规模加法计数器74LS161构成的电路如图

所示，选择十二进制加法计数器：

__________。

（）

（四）判断题（正确写A，错误写B）

1.电路任一时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，

而且还取决于电路原来的状态称组合电路。

（）

2.时序电路中可以没有组合电路，也可以没有存储电路。

（）

3.组合电路与时序电路的主要区别：

有无记忆功能。

（）

4.同步计数器，输入时钟脉冲时触发器的翻转不是同时进行的。

（）

5.组成模为100的计数器需要1片74LS161。

（）

第八章脉冲波形的产生与整形

本章共分二节。

第一节集成555定时器及应用，第二节门电路构成的矩形波发生器及整形电路

一、章节学习目标与要求

1、理解555定时器的电路结构及其功能。

2、掌握555时基电路构成多谐振荡器、单稳态触发触发器、施密特触发器的基本概念，及参数设置。

掌握多谐振荡器的基本概念、常见的几种电路形式及参数。

掌握单稳态触发触发器的基本概念、常见的几种电路形式及参数、单稳态触发器的应用。

掌握施密特触发器的基本概念、常见的几种电路形式及参数，施密特触发器的应用。

二、本章重点、难点

脉冲的产生、变换和测量等。

多谐振荡器，施密特触发器，单稳态触发器的功能与应用。

三、章节练习

（一）习题

1、用555定时器设计一个回差电压为△V=2V的施密特触发器。

（二）单选题

1.555定时器的阈值分别为。

（）

A.

B.

C.

和

D.

和

2.555定时器构成的多谐振荡器如图所示，其振荡周期为。

（）

A.T≈0.7（RA+2RB）CB.T≈0.7（RA+RB）C

C.T≈（RA+2RB）CD.T≈0.1（RA+RB）C

3．555定时器构成的多谐振荡器如图所示，其振荡频率为。

（）

A.f=1/T≈1/0.7（RA+2RB）CB.T≈1/0.7（RA+RB）C

C.T≈1/（RA+2RB）CD.T≈10/（RA+RB）C

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