数字逻辑基础与EDA设计入门

"本资源为广东工业大学计算机学院的《数字逻辑与EDA设计》课程的第一章——数字逻辑基础的课件，由江志文主讲。课程内容包括数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、Verilog HDL硬件描述语言、基于EDA的数字逻辑设计以及实验环节。课程着重于数字信号的理解，数制与码制的介绍，逻辑代数的基本概念，逻辑函数的表示与化简，以及逻辑门电路的结构和集成门电路的应用。课程考核包括课前预习、课堂表现、课后练习、实验和考试。实验部分涉及基于实验箱的数字逻辑实验和使用Libero的数字逻辑设计仿真验证。" 在数字逻辑基础中，首先介绍了数字信号与模拟信号的区别。模拟量是指在时间和数值上都连续变化的物理量，如电压、频率等，对应的模拟信号是这些物理量的连续表达。而数字量则是离散的，数值个数有限，如产品数量、成绩等，数字信号用于表示这种离散的量。数字电路专门处理数字量，而模拟电路则处理模拟信号。 数字信号的产生涉及到三个关键步骤：采样、量化和编码。采样是将连续的模拟信号在特定时间间隔内截取成离散的信号；量化则是将采样得到的幅度值转换为有限的离散值，例如将1.23V的电压量化为1V；最后，编码是将量化后的值用二进制数字表示，例如将1V编码为0001。 课程还涵盖了数制与码制的概念，包括二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换，以及各种码制如格雷码、BCD码等的用途。逻辑代数是数字逻辑设计的基础，包括基本的逻辑运算符（与、或、非）、摩尔定律、德摩根定律等，并讲解了逻辑函数的不同表示方法，如真值表、逻辑表达式、卡诺图等。此外，逻辑函数的化简方法，如代数法和卡诺图法，也是学习的重点。逻辑门电路，如与门、或门、非门、异或门等，以及它们的集成门电路如TTL和CMOS系列，是实现逻辑功能的基础元件。 这一章的数字逻辑基础为后续的组合逻辑电路、时序逻辑电路的学习以及Verilog HDL和EDA设计奠定了坚实的基础。通过学习，学生将能够理解和设计基本的数字逻辑系统，并能进行简单的数字电路分析和设计。