绪论 0.1数字系统设计的基本概念 目前,数字技术已渗透到科研、生产和人们日常生活的各个领域。从计算机到家用电 器,从手机到数字电话,以及绝大部分新研制的医用设备、军用设备等,无不尽可能地采 用了数字技术。 数字系统是对数字信息进行存储、传输、处理的电子系统。 通常把门电路、触发器等称为逻辑器件,将由逻辑器件构成,能执行某单一功能的 电路,如计数器、译码器、加法器等,称为逻辑功能部件,把由逻辑功能部件组成的能实 现复杂功能的数字电路称数字系统。复杂的数字系统可以分割成若干个子系统,例如计算 机就是一个内部结构相当复杂的数字系统。 不论数字系统的复杂程度如何,规模大小怎样,就其实质而言皆为逻辑问题,从组 成上说是由许多能够进行各种逻辑操作的功能部件组成的,这类功能部件,可以是SSI逻 辑部件,也可以是各种MSI、LSI逻辑部件,甚至可以是CPU芯片。由于各功能部件之 间的有机配合,协调工作,使数字电路成为统一的数字信息存储、传输、处理的电子电路 与数字系统相对应的是模拟系统,和模拟系统相比,数字系统具有工作稳定可靠 抗干扰能力强,便于大规模集成,易于实现小型化、模块化等优点。 数字系统一般由控制电路、多个受控电路、输入输出电路、时基电路等几部分构成, 如图0-1所示。 输入电路 控制电路 输出电路 受控电路 受控电路N 时基电路 图0-1数字系统框图 图中,输入电路将外部信号(开关信号、时钟信号等)引入数字系统,经控制电路 逻辑处理后,或控制受控电路,或经输出电路产生外部执行机构(发光二极管、数码管、 扬声器等)所需的信号。数字系统通常是一个时序电路,时基电路产生各种时钟信号,保 证整个系统在时钟作用下协调工作。 数字系统和功能部件之间的区别之一在于功能是否单一,一个存储器,尽管规模很 大,可以达到数兆甚至G字节,但因其功能单一,只能算是逻辑部件,而由几片MSI构 成的交通灯控制器却应称为系统 数字系统和功能部件之间的区别之二是是否包含控制电路,一个数字电路,无论其 规模大小,只有在具有控制电路的情况下才能称之为系统。控制电路根据外部输入信号、 各受控电路的反馈信号、控制电路的当前状态,决定系统的下一步动作。控制电路的逻辑 关系最为复杂,是数字系统设计中的关键 0.2数字系统设计方法简介 数字系统的设计的一般流程为 1.明确设计要求,确定系统的输入输出绪论 0． 1 数字系统设计的基本概念 目前，数字技术已渗透到科研、生产和人们日常生活的各个领域。从计算机到家用电 器，从手机到数字电话，以及绝大部分新研制的医用设备、军用设备等，无不尽可能地采 用了数字技术。 数字系统是对数字信息进行存储、传输、处理的电子系统。 通常把门电路、触发器等称为逻辑器件，将由逻辑器件构成，能执行某单一功能的 电路，如计数器、译码器、加法器等，称为逻辑功能部件，把由逻辑功能部件组成的能实 现复杂功能的数字电路称数字系统。复杂的数字系统可以分割成若干个子系统，例如计算 机就是一个内部结构相当复杂的数字系统。 不论数字系统的复杂程度如何，规模大小怎样，就其实质而言皆为逻辑问题，从组 成上说是由许多能够进行各种逻辑操作的功能部件组成的，这类功能部件，可以是 SSI 逻 辑部件，也可以是各种 MSI、LSI 逻辑部件，甚至可以是 CPU 芯片。由于各功能部件之 间的有机配合，协调工作，使数字电路成为统一的数字信息存储、传输、处理的电子电路。 与数字系统相对应的是模拟系统，和模拟系统相比，数字系统具有工作稳定可靠， 抗干扰能力强，便于大规模集成，易于实现小型化、模块化等优点。 数字系统一般由控制电路、多个受控电路、输入/输出电路、时基电路等几部分构成， 如图 0-1 所示。 图 0-1 数字系统框图 图中，输入电路将外部信号（开关信号、时钟信号等）引入数字系统，经控制电路 逻辑处理后，或控制受控电路，或经输出电路产生外部执行机构（发光二极管、数码管、 扬声器等）所需的信号。数字系统通常是一个时序电路，时基电路产生各种时钟信号，保 证整个系统在时钟作用下协调工作。 数字系统和功能部件之间的区别之一在于功能是否单一，一个存储器，尽管规模很 大，可以达到数兆甚至 G 字节，但因其功能单一，只能算是逻辑部件，而由几片 MSI 构 成的交通灯控制器却应称为系统。 数字系统和功能部件之间的区别之二是是否包含控制电路，一个数字电路，无论其 规模大小，只有在具有控制电路的情况下才能称之为系统。控制电路根据外部输入信号、 各受控电路的反馈信号、控制电路的当前状态，决定系统的下一步动作。控制电路的逻辑 关系最为复杂，是数字系统设计中的关键。 0．2 数字系统设计方法简介 数字系统的设计的一般流程为 1．明确设计要求，确定系统的输入/输出 90