(课件)-第1单元数字电路基础知识

第 1单元 数字电路基础知识1.1数字信号和数字电路数字信号和数字电路 1.2 数制与编码数制与编码1.3 逻辑代数基础逻辑代数基础退退 出出模拟信号：在时间上和数值上连续的信号。数字信号：在时间上和数值上不连续的（即离散的）信号。通常用 0和 1表示两种对应的状态。uu模拟信号波形 数字信号波形t t对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。1.1数字信号和数字电路数字信号和数字电路1. 模拟信号与数字信 号模拟信号与数字信号 的比较数字信号只要求分辨两种状态：高电平和低电平。对应表示逻辑 1和逻辑 0。2.数字电路 ： 工作于数字信号下的电路。n 在数字电路传送中，通常用时钟脉冲来决定一位信号的宽度。每一位信号所占的时间越长，信号传输越慢。数字信号的波形例 1.1 某通信系统每秒钟传输 10000位的数据，求每位数据的时间。 解：按题意，每位数据的时间为想一想：既然每位数据所占的时间是固定的，为什么在登录 Internet网时，会有网速即单位时间内得到的数据量不同的情况出现？ 数字通信时，通常会进行调制后传送ASK是幅移键控， FSK是频移键控， PSK是相移键控， （ 1）由于数字 电 路是以二 值 数字 逻辑为 基 础 的，只有“0” 和 “1” 两个基本字符，只要 处 理两种 电 平：高电 平与低 电 平，因此易于用 电 路来 实现 。（ 2）高 电 平低 电 平允 许 有一定的范 围 ，因此数字 电 路的抗干 扰 能力 较 强 。（ 3）数字 电 路不 仅 能完成数 值 运算，而且能 进 行 逻辑判断和运算， 这 在控制系 统 中是不可缺少的。（ 4）数字信息便于长期保存，凡是可以区分两种状态物体就可以记录数字信号，比如可将数字信息存入磁盘、光盘等长期保存。3.数字电路优点 数字电子技术应用数字电路的应用：家用电子产品、数字仪器、通信、数控装置、雷达和电子计算机等。数字化的发展前景非常光明。（单片机、 DSP、嵌入式电路等）1.2.1 数制数制1.2.2 不同进制之间的相互转换不同进制之间的相互转换 1.2.3 编码编码退退 出出1.2 数制和编码（ 1）进位制：表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。常用的进位制有十进制、二进制、十六进制和八进制1.2.1 数制（ 2）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。（例十进制的基数是 10，数码为 09；二进制 2，数码是 0、 1；十六进制 16，数码是 0F）（ 3） 位 权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着 该位上的数码 乘上一个 固定的数 ，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。如 102 101 100. 10-1等数码为： 0 9；基数是 10。运算规律：逢十进一，即： 9 1 10。下标用 10或 D表示十进制数的权展开式：1、十进制102、 101、 100称为十进制的权。各数位的权是 10的幂。3 3 13 33 31 1 3 3 1同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。 任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和，称权展开式。即： (331)10 3102 3101 1100又如： (209.04)10 2102 0101 9100 010 1 4 10 2任意 N的十进制表示方法式中， i表示位数，以小数点为分界，向左位数依次为 0， 1， 2n-1 ；向右位数依次为 -1， -2，-m 。这样，第 i位数表示量的权值为 10i，即 ai实际所表示数值的大小为 ai10i，习惯上称为这一位的加权系数。如： (1101.01)2 123 122 021 120 02 1 1 2 2 (13.25)10各数位的权是的幂数码为： 0、 1；基数是 2。运算规律：逢二进一 0。即： 1 1 10。下标用 2或 B表示。二进制数的权展开式：2、二进制数n 二进制数只有 0和 1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。部分不同位置的 1数值表示的十进制数如： (D8.A)H 13161 8160 10 16 1 (216.625)10各数位的权是 16的幂3、十六进制数数码为： 0 9、 A F；基数是 16。运算规律：逢十六进一，即： F 1 10。下标用 16或 H表示。十六进制数的权展开式：1.2.2 数制转换将 N进制数按权展开，即可以转换为十进制数。“按权展开，相加即可 ”1、 二进制数转换为十进制数 例 1 2 将二进制数 101.12转换成十进制数。101.12=1 22+0 21+1 20+1 2-1=4+0+1+0.5=5.510 2、十进制数转换为二进制数十进制 基数连除、连乘法n原理 ： 将整数部分和小数部分分别进行转换。n 整数部分采用 “除 2取余，逆序排列 ”；小数部分采用 “乘 2取整，顺序排列 ” ；转换后再合并。整数部分采用 “除 2取余，逆序排列 ” ，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。小数部分采用 “乘 2取整，顺序排列 ” ，先得到的整数为高位，后得到的整数为低位。所以： (44.375)10 (101100.011)2运算时把 2换成任一基数 N，可将十进制数转换为任意的 N进制数。 n 把 67.782转换成二进制数n 整、小数部分开转换，然后合成67.78210=1000011.110023、 二进制十六进制之间的转换n 二进制转换为十六进制的方法为： 以小数点为分界，四位一组，不足四位时整数部分补高位、小数部分补低位。n 十六进制转换为二进制的方法：每一位十位进制数用四位二进制数表示。n 例 1 6 把 10010.00111B转换成十六进制数，把 3F.25H转换成二进制数。n解： 10010.00111B=0001 0010.0011 1000B=12.38H3F.25H=0011 1111.0010 0101B=11 1111.0010 0101B常用数制对照表1.2.3 编码n 数字系统只能识别 0和 1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？用编码可以解决此问题。n 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。n 用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。1.二 十进制代码（ BCD）n 二 -十进制编码： 用 4位二进制数 b3b2b1b0来表示十进制数中的 0 9 十个数码的一种计数方法。 简称 BCD码。其中 24=16有 16种组合，只有十种组合，可得到多种类型的 BCD码。n 用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码，因各位的权值依次为 8、 4、 2、 1，故称8421 BCD码。1.二 十进制代码（ BCD）v例 1 7： （ 1）把 100010018421BCD码转换成十进制数。v解： （ 1） 1000 10018421BCD=8910v（ 2）把 3810转换成 8421BCD码v解：（ 2） 3810=0011 10008421BCD 2421码的权值依次为 2、 4、 2、 1；余 3码由 8421码加 0011得到；2.几种常见的 BCD代码十进制数 8421码 2421（ A）码2421（ B）码5421码 余 3码0 0000 0000 0000 0000 00111 0001 0001 0001 0001 01002 0010 0010 0010 0010 01013 0011 0011 0011 0011 01104 0100 0100 1010 0100 01115 0101 0101 1011 1000 10006 0110 0110 1100 1001 10017 0111 0111 1101 1010 10108 1000 1110 1110 1011 10119 1001 1111 1111 1100 1100权 8421 2421 2421 5421 无权3.格雷码n 格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字，仅有一位代码不同，其它位相同。顺序 0 1 2 3 4 5 6 7格雷码 000 001 011 010 110 111 101 1004.字符代码 在数字系统和计算机中，需要编码的信息除了数字外，还有字符和各种专用符号。用二进制代码表示符号的编码方式有多种，目前广泛采用的有 ASCII码 （ American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）、 UNICODE等等 。 5.编码的应用 计算机内部只有二进制数，任何符号在计算机内部都以二进制形式存在。 想一想：若计算机浏览网站时出现乱码可能是什么原因？如果要保密通信，能否采用自行设计的编码方式进行？ 1.3 逻辑代数基础1.3 .1 逻辑变量与逻辑函数逻辑变量与逻辑函数 1.3 .2 基本的逻辑运算基本的逻辑运算 1.3.3 逻辑