数字电路设计（如何分析和设计数字逻辑电路）

本文目录

• 如何分析和设计数字逻辑电路
• 数字电路设计一个二进制全减器 过程详细一点
• 数字电路与逻辑设计是什么
• 数字电路主要讲什么内容，对硬件设计有帮助吗
• 数字电路的计数器设计
• 怎样用数字电路设计一个数字时钟
• 数字逻辑电路的设计原理是什么
• 数字电路设计交通灯控制器，

如何分析和设计数字逻辑电路

分析步骤：1.根据给定的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑函数式；2.用公式法或卡诺图发化简逻辑函数；3由已化简的输出函数表达式列出真值表；4从逻辑表达式或从真值表概括出组合电路的逻辑功能。设计步骤：1仔细分析设计要求，确定输入、输出变量。2对输入和输出变量赋予0、1值，并根据输入输出之间的因果关系，列出输入输出对应关系表，即真值表。3根据真值表填卡诺图，写输出逻辑函数表达式的适当形式。4画出逻辑电路图。

数字电路设计一个二进制全减器 过程详细一点

输入译码器的三个输入端，真值表如下：

A B C F0 0 0 00 0 1 1X0 1 0 1X

0 1 1 0X1 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1X

解释下真值表：输出F是0的话加个非门，然后把八个输出来一个大或门，或出来的就是D带X的几个，输入端用与门与起来，注意在输入端，意思你懂不，就是0加非门然后1直接与，三个输入与起来，一共有4组，把这四组或起来，就是Co。

扩展资料：

可见二进制的10表示二，100表示四，1000表示八，10000表示十六，……。

二进制同样是“位值制”。同一个数码1，在不同数位上表示的数值是不同的。如11111，从右往左数，第一位的1就是一，第二位的1表示二，第三位的1表示四，第四位的1表示八，第五位的1表示十六。

所谓二进制，也就是计算机运算时用的一种算法。二进制只由一和零组成。

比方说吧，你上一年级时一定听说过“进位筒”（“数位筒”）吧！十进制是个位上满十根小棒就捆成一捆，放进十位筒，十位筒满十捆就捆成一大捆，放进百位筒……

二进制也是一样的道理，个位筒上满2根就向十位进一，十位上满两根就向百位进一，百位上满两根…… 二进制是世界上第一台计算机上用的算法。

最古老的计算机里有一个个灯泡，当运算的时候，比如要表达“一”，第一个灯泡会亮起来。要表达“二”，则第一个灯泡熄灭，第二个灯泡就会亮起来。

数字电路与逻辑设计是什么

数字电路与逻辑设计是一门计算机科学中的基础课程，它涉及到数字电路的组成、逻辑电路设计、数字系统的设计和实现等方面。其目的是培养学生对数字电路和逻辑设计的理解与应用能力，为他们后续的计算机硬件领域的学习和工作打下坚实基础。

数字电路是由数字信号进行处理的电路，主要用于完成数字信号的转换、处理、存储和传输等功能。它由多个基本逻辑门电路组成，如与门、或门、非门、异或门等，利用这些门电路可以实现各种逻辑运算和复杂的数字电路设计。数字电路的应用广泛，包括计算机硬件、电信通讯、工业自动化、家用电器、汽车电子等领域。

逻辑设计则是指在数字电路中使用逻辑元件（如逻辑门、触发器、计数器等）按照一定的规则组合成符合特定功能要求的电路的过程。逻辑设计需要深入了解数字电路的工作原理，掌握不同类型逻辑门的性质，并能够灵活应用各种逻辑门实现电路的设计。

数字电路与逻辑设计的学习内容主要涉及数字信号、布尔代数、数字系统的表示与转换、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路等。在学习过程中，需要掌握基本的电路分析和设计方法，培养逻辑思维和创新能力，并注重实际应用和相关技术的发展。

数字电路主要讲什么内容，对硬件设计有帮助吗

　　数字电路主要讲的内容：

1. 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。

2. 由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

3. 现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。

4. 逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。

5. 存储器是用来存储二进制数据的数字电路。

6. 从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

　　对硬件设计的帮助：数字电路设计，是硬件设计的一部分。

数字电路的计数器设计

计数器是一种能够记录脉冲数目的装置，是数字电路中最常用的逻辑部件。计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数。计数器按进位制不同，分为二进制计数器和十进制计数器;按运算功能不同，分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。下面我们以T触发器构成二进制加法、减法计数器为例介绍计数器的原理。2.计数器原理—加法计数器用T触发器构成二进制加法计数器，如下图所示。3位二进制加法器如上图所示，是由3个下降沿触发的T触发器组成的3位二进制异步加法器，图中各个触发器的J、K输入端的输入信号均为1，主要由脉冲信号控制其输出信号，计数器从Q2 Q1 Q0 =000状态开始计数。Q0、Q1、Q2的工作波形，如下图所示，即在计数输入脉冲CP的下降的触发下，触发器FF0的输出Q0要翻转。0变为1或1变为0。由于CP1取自Q0，所以在Q0的下降沿触发下，FF1的输出Q1要翻转。同理，由于CP2=Q1，所以在Q1的下降沿触发下，FF2的输出Q2要翻转。若用上升沿触发的T′触发器同样可以组成异步二进制加法计数器，但每一级触发器的进位脉冲应改为Qˉ端输出。原因很简单，当低位触发器输出端Q端由1变为0时，Qˉ端的上升沿正好可以作为高位的触发脉冲。3.计数器原理—减法计数器如果将T′触发器之间按二进制减法规则连接，就可以得到二进制减法计数器。根据二进制减法计数规则。若低位触发器已经为0，则再输入一个减法计数脉冲后应翻转为1，同时向高位发出借位信号，使高位翻转。3位二进制减法器上图就是按上述规则接成的3位二进制减法计数器。图中采用上升动作的D触发器接成的T′触发器，其中所有D触发器的D= Qˉ即成为T′触发器。它的时序图如下图所示

怎样用数字电路设计一个数字时钟

数字钟电路是一个典型的数字电路系统,其由时,分,秒计数器以及校时和显示电路组成.下面介绍利用集成十进制递增计数器(74160)和带译码器的七段显示数码管组成的数字钟电路.计数器74160和七段显示数码管的功能及使用方法在8.4节已有叙述.1. 利用两片74160组成60进制递增计数器利用两片74160组成的同步60进制递增计数器如图9.4-1所示，其中个位计数器（C1）接成十进制形式。十位计数器（C2）选择QC与QB做反馈端，经与非门输出控制清零端（CLR’），接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连方式，将个位计数器的进位输出控制端（RCO）接至十位计数器容许端（ENT），完成个位对十位计数器的进位控制。将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC、QA端经与们由CO端输出，作进位输出控制信号。当计数器状态为59时，CO端输出高电平，在同步级联方式下，容许高位计数器计数。选择信号源库中的1HZ方波信号作为计数器的测试时钟源。因为秒与分计数均由60进制递增计数器来完成，为在构成数字钟系统时使电路得到简化，我们将图9.4-1虚线框内建立部分用子电路表示。具体操作过程如下：在EWB主界面内建立图9.4-1所示60进制计数器，闭合仿真电源，经过功能测试，确保计数器工作正常。选中虚线框内所示部分电路（Circuit）菜单中的创建子电路（Creat Subcircuit……）项，主界面内出现子电路设置对话框，在对话框内添入电路名称（60C）后，选择在电路中置换（Replace in Circuit）项，得用子电路表示的60进制递增计数器如图9.4-3所示。2、用两片74160组成24/12进制递增计数器图9.4-4所示电路是由两片74160组成的能实现12和24进制转换的同步递增计数器。图中个位与十位计数器均接成十进制计数形式，采用同步级连方式。选择十位计数器的输出端QB和个位计数器的输出端QC通过与非门NAND2控制两片计数器的清零端（CLR’），利用状态24反馈清零，可实现24进制递增计数。若选择十位计数器的输出端QA与个位计数器的输出端QB经过与非门NAND1输出，控制两片计数器的清零端（CLR’），利用状态12反馈清零，可实现12进制递增计数。敲击Q键，使开关K选择与非门NAND2输出或NAND1输出可实现24和12进制递增计数器的转换。该计数器可利用作数字钟的时计数器。为简化数字钟电路，我们将图9.4-4所示的24/12进制计数器虚线框内电路转换为子电路，转换方法与上述60进制计数器相同。用子电路表的24/12进制同步计数器如图9.4-5所示。3. 数字钟系统的组成利用60进制和24/12进制递增计数器子电路构成的数字钟系统如图9.4-6所示。在数字钟电路中，由两个60进制同步递增计数器完成秒、分计数，由24/12进制同步递增计数器实现小时计数。秒、分、时计数器之间采用同步级连方式。开关K控制小时的24进制和12进制计数方式选择。为简化电路，直接选用信号源库中的方波秒脉冲作数字钟的秒脉冲信号，读者可自行设计独立的秒脉冲源，例如；可利用555多谐振荡器产生的秒脉冲，或者采用石英晶体振荡器经分频器产生秒脉冲。还可以在小时显示的基础上，增加上、下午或日期显示以及整点报时等，这里不再赘述。敲击S和F键，可控制开关S和F 将秒脉冲直接引入时、分计数器，实现校时。对于图9.4-6所示数字钟电路，若要进一步 简化电路还可以利用子电路嵌套功能将虚线框内电路转换为更高一级的子电路，我们将子电路命名为CLOCK，用高一级子电路表示的数字钟电路如图9.4-7所示。今后在设计用到数字钟作单元电路的系统时可直接引用该电路，使系统得到简化。图1、数字电子钟结构图2、秒钟、分钟计时电路的设计利用集成十进制递增计数器（74160）和带主译码器的七段显示数码管组成的数字钟电路。计数器74160的功能真值表如图2所示。根据计数器74160的功能表真值表，利用两片74160组成的同步六十进制递增计数器如图3示，其中个位计数器（CL）接成十进制形式。十位计数器（C2）选择QC与QB做反馈端，经与非门（NEND）输出控制清零端（CLR），接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连复位方式，将个位计数器的进位输出控制端（RCO）接至十位计数器的计数计数器的计数容许端（ENT），完成个位对十位计数器的进位控制QC，QA端经过与门AND1和AND2由CO端输出，作为六十进制的进位输出脉冲信号，图二、同步十进制计数器74160真值表当计数器计数状态为59时，CO端输出高电平，在同步级联方式下，容许高位计数器计数。电路创建完成后，进行仿真实验时，利用信号源库中的1HZ方波信号作为计数器的时钟脉冲源。图3、秒钟/分钟计时电路因为秒钟与分钟技术均由六十进制递增计数器来完成，为在构成数字钟系统时使电路得到简化，图虚线框内的电路创建为子电路表示。具体操作过程如下：在EWB主界面内建立如示的六十进制计数器，闭合仿真电源开关，经过计数器功能测试，确定计数器工作正常，选中虚线框内所示部分电路后，再选择电路菜单中创建子电路框内添入子电路名称（分计时）后，选择在电路中置换选项，得到用子电路表示的六十进制递增计数器，即秒钟/分钟计时子电路，如图4 图4、分钟计时子电路对话框图5、分钟计时电路四、24/12进制的能实现递增计数器24/12进制的能实现十二四进制的同步递增计数器。如图四。所示。图中个位与十位计数器均接成十进制计数形式，采用同步级联复位方试。 选择十位计数器的输出端Qb和个位计数器 输出端Qc通过与非门NAND2的控制两片计数器的清零端CLR，当计数器的输出状态为00100100时，立即译码清零，实现二进制纟递增计数器：若选择十位二进制的输出端Q a与个位计数器的输出端Qb经与非门NAD1控制两片计数器的清零端CLR，当计数器的输出状态为00100100时，立即译码反馈为零，实现二十进制递增计数器，若选择十位计数器的输出端Qb经与门NAND1控制两片计数器的清零端CLR。当计数器的输出端状态为00010010时，立即译码反馈为零，实现十二进制递增计数，敲Q，开关Q 选择与非门NAND2输出和NA民NAND1输出实现二十四进制递增计数器的转换。计数器用作数子钟的计数器。图6、24/12二进制计时电路为了简化数子电子钟的电路，需要将图765的24/12二进制计数器的线框内电路转换为子电路，方法与上面六二进制的分计数器一样，用子电路表示24/12进同步计数器如图7。图7、24/12计时电路五、数字电子钟系统的组成利用六十进制和24/12进制递增计数器子电路构成的数字电子钟系统如图8所示，在数字电子钟电路中，由两个六十进制同步递增计数器分别构成秒钟计时器和分计时器，级连够完成秒 ，分计时、由24/12进制同步递增计实现小时计数。秒、分、时计数器之间采用同步级连方式，开关（Q）控制小时的二十四进制和十二进制计数方式选择，敲击S和F键，可控制开关S和F将秒脉冲直接引入时，分计数器，实现时计数器和分计数器的校时。对于图所示数字电子钟电路，为了进一步简化电路，还可以利用子电路嵌套功能，将虚线框内电路转换为更高一级的子电路，成为子电路数字电子钟，用嵌套子电路表示的数字电子钟电路如图8所示图8、24/12进制计数电路以上创建的各种子电路都已经存入自定义元器件库中，在其他电子系统设计中需要时，可以直接调用这些子电路，使系统的设计更方便，更快捷。访真实验时，可直接选用信号源库中的方波秒脉冲作数字钟的秒脉冲信号，作为一个设计内容，读者可自行设计独立的秒脉冲信号源，可利用555定时器组成多谐震荡器产生秒钟脉冲信号，或者采用石英晶体震荡器经分频器产生秒脉冲，脉冲频率更稳定，计时误差会更小，还可以在小时显示的基础上，增加上下午或日期显示，整点报时电路以及作息时间提示电路等。

数字逻辑电路的设计原理是什么

1、反演规则与对偶规则的相同点是运算符号变、常量变；其差异就是，反演规则中的变量要取反。反演律的原函数不变，而利用反演规则是求反函数。Y =(AB)’= A’ + B’ 反演律Y’ = (A’ + B’)’ 反演规则= AB 反演律。A*B+A*非B=A 用对偶规则有 (A+B)(A+非B）=A。

一般写逻辑表达式，其结果都是正的，即对应电路上是高电平有效，当需要低电平有效的结果时，可运用反演规则，其实也可以直接将结果取反的，至于要用到这两个规则，是想比较看看，哪一个表达式，要用到的门电路构成电路更简单些。

2、当需要低电平有效的结果时，可运用反演规则，其实也可以直接将结果取反的，至于要用到这两个规则，是想比较看看，哪一个表达式，要用到的门电路构成电路更简单些。

扩展资料

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二进制数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

数字电路设计交通灯控制器，

我们看到，这是显示的要求是40进制，4进制，20进制。且轮换进行。很容易想到的就是使用16进制计数器。设计方法是：第一个40进制选取两个16进制计数器，第一个计数器的进位输出接入第二个计数器的ENT端，然后再在第二个计数器的输出端接入3-8译码器，我们知道1对应的二进制是00001，40对应二进制是101000。于是在3-8译码器输入端接入前三位，将3-8译码器的第5个输出端接到第一个计数器的LOAD端，然后第一个计数器置数端输入是0001。然后我们就可以发现这两个计数器构成了由1~40的二进制计数器。同理我们对黄灯用一个16进制计数器设计成1~4的二进制计数器。同理对南北绿灯用两个16进制计数器设计成1~20的二进制计数器。然后我们理下思路，要产生你提出的效果，我们接下来要将这些计数器形成循环显示。具体就是：1~40二进制计数器（即东西绿灯）当到达40时，进位信号触发后一个1~4二进制计数器（即黄灯），同时这个信号阻断1~40二进制计数器继续计数。之后，当1~4二进制计数器达到4时，进位信号触发1~20二进制计数器（即南北绿灯），同时这个信号阻断1~4二进制计数器继续计数。之后同理，1~20到达20后，触发后一个1~4，1~4到达4后，再触发1~40。于是我们很清晰的看到了这样一个循环，当东西绿灯40秒到后自动停止转到黄灯，到达4秒后自动停止转到南北绿灯。20秒后自动停止转到黄灯。4秒后自动停止并转到东西绿灯....然后一直这么循环，完成所要效果。好，那我们接下来要做的就是怎么联系前后两个计数器。在此仅列举1~40如何转到1~4，之后的1~4转到1~20转到1~4再转到1~40都是一个道理，不再赘述。如前所述，第一个1~40计数器最终是在3-8译码器的5号输出端返回到第一级的LOAD形成重新的置1从而达到1~40计数的要求的。那么我们如果将这个端口5输出的信号同时接入第一级的ENP端口，那么就行成了一旦达到40，1~40置位回到1，并且由于ENP端口出现0信号，使得整个1~40计数器达到40时重新置1并停止计数。然后5输出的信号取非后可以用于触发后一级的ENT，触发后一级1~4计数器。然后一样的做法，当1~4达到4时，阻断自己继续计数并将信号触发再后一级的1~20计数器...一次类推就达到了你要的结果。至于显示可以用7段显示器，这个较为简单，列个表画一个卡诺圈就出来了。