课程目的
了解数字逻辑的定义和规则，掌握数字电路的设计思想、常见数字电路类型及结构
运用组合逻辑和时序逻辑的设计思想，掌握设计方法，正确地设计电路
掌握FPGA的基本原理及嵌入式开发方法
成绩占比
平时成绩：10%
实验成绩：30%
期末考试：60%
第一章 绪论知识
一、数字系统的概念
凡是利用数字技术对信息进行处理、传输的电子系统均可称为数字系统
二、数字系统与模拟系统的比较
1.从信号来看
模拟信号是连续信号，任意时间段都包含了信号的信息分量，如正弦信号
数字信号是离散的，只有“0”和“1”两种值，即是一种脉冲信号，广义地讲，凡是非正弦信号都称为脉冲信号
数字信号应用最广的两种传输波形
电平型（NRZ）
脉冲型（RZ）
2.从构成电路的器件来看
无源器件：电阻、电容、电感、开关等
有源器件：二极管（D）、三极管（T）
模拟电路：T 工作在线性区，处于放大状态
数字电路：T 工作在非线性区，处于开关状态（饱和、截止），只是再转换过程中瞬间通过放大区
3.从所用的数学工具来看
模拟电路：微分方程、拉斯变换及反变换
数字电路：布尔代数
4.学习研究的方法
模拟电路：频域法
数字电路：时域法
（讨论shuru、输出在不同时间段的关系）
三、数字化的优点
精度高
抗干扰能力强
功耗小
便于集成化
便于加密、解密
四、数字电路中的操作
算术操作
逻辑操作
五、数字电路的应用领域
家用电器
数字电话
医疗设备
军用设备
导航系统
健康助手
六、数字系统的发展趋势
大规模
低功耗
高速度
可编程
软硬协同
七、PLD器件与FPGA
1.PLD器件概念及分类
可编程逻辑器件 即PLD，是一种“与-或”两级结构的逻辑器件
常见的PLD器件有：PROM、PLA、GAL、CPLD和FPGA等
低密度可编程逻辑器件LDPLD有：PROM、PLA、PAL、GAL
高密度可编程逻辑器件HDPLD有：CPLD、FPGA
PLD是作为一种通用集成电路产生的，其逻辑功能按照用户对器件的编程来确定。一般的PLD的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要
PLD与一般数字芯片的区别：
PLD内部的数字电路可以在出厂后才规划决定，有些类型的PLD也允许在规划决定后再次进行变更、改变
一般数字芯片在出厂前就已经决定其内部电路，无法在出厂后再次改变
2.PLD基本结构
基本特点：
采用FPGA设计ASIC电路（专用集成电路），用户不需要投片生产，就能得到适用的芯片
FPGA可做其他全定制或半定制ASIC电路的试样片
FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚
FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一
FPGA采用告诉CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容
3.FPGA的三部分组成
第二章 逻辑代数基础
一、逻辑代数的基本概念
1.三种基本运算
数字信号是离散信号，其变量只有两种取值，故称双值变量
双值：
电路表示：高电位（UH）、低电位（UL）
代数表示：两个符号“1”、“0”
逻辑代数的定义
定义：逻辑代数L是一个封闭的代数系统，它由一个逻辑变量集K、常量0和1以及“逻辑与（乘）“、”逻辑或（加）“、”逻辑非（反）“三种基本运算所构成，记为：L = { K，+，·，-，0，1 }
逻辑代数的三个基本运算
与运算
若定义开关闭合为1，断开为0，灯亮为1，灯灭为0
定义：某个事件受若干个条件影响，若所有的条件都具备，该事件才能成立，这样的逻辑关系被称为逻辑乘（与）
即 F = f（A，B）= A ∧ B = A · B = AB
实现逻辑乘的逻辑电路称为与门
与门逻辑符号：
或运算
若定义开关闭合为1，断开为0。灯亮为1，灯灭为0。
定义：一个事件的成立与否有许多条件，只要其中一个或几个条件成立，事件便成立，这样的逻辑关系被称逻辑加（或）
即：F＝f(A，B)＝A∨B＝A＋B
实现逻辑加的电路称或门。
或门的逻辑符号为：
非运算
若定义开关闭合为1，断开为0。灯亮为1，灯灭为0
定义：一个事件的成立取决于条件的否定，即事件与事件的成立条件之间构成矛盾，这样的逻辑关系称逻辑反（非）
函数式为：F＝非A
完成逻辑反运算的电路称非门
非门的逻辑符号为：
2.逻辑函数及逻辑函数间的相等
逻辑函数的定义
逻辑变量和逻辑函数的取值只有0和1
函数和变量之间的关系由”与、或、非“三种基本运算决定
设某一逻辑电路的输入为A1A2……An，输出函数为F，当A1A2……An的值确定之后，F的值就唯一的确定了，则称F为A1A2……An的逻辑函数。记为： F＝f(A1A2……An)
逻辑函数的相等
设有F1＝f1(A1A2……An)、F2=f2(A1A2……An)如果对应A1A2……An的任一组取值，F1和F2的值都相等，则称F1和F2相等。计为F1＝F2
判断两个逻辑表达式是否相等的方法有：
列表法（真值表）
利用逻辑代数的公理，定理和规则证明
3.逻辑函数的表示方法
真值表：主要用于直观地观察变量和函数之间的关系
逻辑函数表达式：主要用于获得逻辑电路图
卡诺图：主要用于逻辑函数化简
时序图、时间图：主要用于工作波形图
二、逻辑代数的基本定理和规律
1.逻辑代数的基本定理
公理
0 · 0 = 0 1 + 1 = 1
0 · 1 = 0 1 + 0 = 1
1 · 0 = 0 0 + 1 = 1
1 · 1 = 1 0 + 0 = 0
非0 = 1 非1 = 0
公式（可由公理推出）
0 · A = 0 1 + A = 1
1 · A = A 0 + A = A
A · A = A A + A = A
A · 非A = 0 A + 非A = 1
交换律
A · B = B · A A + B = B + A
结合律
A(BC)=(AB)C=(AC)B
A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+B
分配律
A(B+C)=AB+AC
A+BC=(A+B)·(A+C) 加法的分配律
证:
右式=
AA+AC+AB+BC=A+AC+AB+BC
=A(1+C+B)+BC=A+BC=左式
摩根律
其他常用公式
在两个乘积中，若有一个变量时互反的，那么由这两个乘积项中的其他变量组成的新的乘积项就是多余的，可以消去
2.重要规则
代入规则
任何一个含有变量A的逻辑等式，如果将所有出现A的位置都代之以同一个逻辑函数F，则等式仍然成立。