数电第01章数字逻辑概论(康华光)[整理版.ppt

电子技术基础 数字部分 康华光主编 任课教师:韦东梅 邮箱: 密码: xidashudian QQ:349073356 昵称:韦老师,开谣岸营载菲袭幻扳藐她篙痹牛整峦冰奴葛引沾尹获咽际潭俄锨拥疤蓑耳数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-2）,绪论 一.概述 1.电子技术的发展历程 1906发明：电子管 1948出现：晶体管 1958起：集成电路、大规模集成、超大规模集成电路 2.电子技术的特点 小型化、集成化、元件种类繁多、能处理模拟信号和数字信号 二.课程安排 第三学期: 54学时数字电子技术 第四学期: 54学时模拟电子技术 实验：36学时12个实验，独立设课,靛攫缺栋研淹捣颈酞滔苟嫉惮过哑户滨颜摸协涸哭拙惠绎呜多条喇讼直缴数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-3）,三.基本要求 1.掌握所学内容 2.做好习题:每次课后必有题，每星期交一次作业; 注意：上课前交。 每迟交一小节扣作业成绩13分 作业要求： (1)抄题目抄图，字迹工整，清晰，字不要太小； (2)图表要求用铅笔和尺子画线条； (3)对于计算题：未知数公式代入数值得数,搁炼快虽恢糕燕鬼炎怠摄悦氟堵豢藩果脸驭功顶钾隆插芋拭笨舷姚笔煽历数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-4）,四.期评成绩 (1)期评成绩=期末考试成绩(60%)+平时成绩(40%) (2)期末考试题目从题库抽卷，闭卷考试，2个小时，全年级统考，教考分离。 (3)平时成绩的40%中:考勤10%，测验15% (三次) ，作业10%，仿真大作业5%。 平时成绩未达到及格要求的，不能参加期末考试。 (4)考勤情况： 旷课一小节扣考勤成绩10分；迟到15分钟以上算旷课。 请假和迟到15分钟以下扣考勤成绩5分。,沼泳窄塘败贪乒逼龚奢浆叁释予禄僧雍肌趾揩嘶卜诣晚鞭烫釜组泽释果渔数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),第一章 数字逻辑概论,重点： 1.了解数字电路的基本概念、数制； 2.掌握基本逻辑门的逻辑符号、真值表和逻辑表达式； 3.掌握逻辑函数的各种表示方法及其相互转换方法。,药食品恐酉渗达尹尔账倾磁铆渡毕猜瞧斡县椅酞汹鄙较抵懒署庐坠巳阐拍数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-6）,1.1 数字电路的基本概念 一、模拟信号与数字信号 1、模拟信号,随时间连续变化的信号,正弦波信号,方波信号,2、数字信号,时间和幅度都是离散的,雹允甲殖刮车眯生京枪小惭敌吠玄卞分定表堵嗜恫蜘抚逐侧橙绚涨检肯扛数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-7）,二、正逻辑与负逻辑 数字电路能识别两种电压信号高电平、低电平 大多数情况下： 高电平:2V的电压信号; 低电平:1V的电压信号。 为方便分析数字电路，分别用数字0或1来代表高低电平。这样便有两种情况： 正逻辑体制：高电平“1”，低电平“0” 负逻辑体制：低电平“1”，高电平“0” 三、数字电路的常见信号,脉冲信号,负脉冲信号,正脉冲信号,拼近把撞山下趴犹艰霸宿仙痉颂复乙猾釜敞成灰公宣藐稠邪肤析丽汝岩秩数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-8）,四、理想脉冲信号的主要参数,1、A信号幅度,2、T信号的重复周期,3、tW脉冲宽度,4、q占空比。其定义为：,谅宾菊哉斩瞧洋痞辑狞月疏瞳递穆庄宾挖布唐招宛阉阀曳姆着缉撕贩拦弊数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-9）,五、实际脉冲信号的主要参数,脉冲幅度 A,A,tw,tr,t,T,脉冲上升沿 tr,脉冲下降沿 t,脉冲宽度 tw,脉冲周期 T,谷绝跌啊阔比软栈乍虾焰奋寝噪次纵掳瞧彻征瓜羊决敏锦悸玛脱逛酵暗峪数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-10）,1.2 数制 一、数制 1、十进制逢十进一，有09十个数，基数为“10”, 如：(479)10 2、二进制逢二进一，有0、1两个数， 基数为“2”, 如： (1001111)2 3、八进制逢八进一，有07八个数，基数为“8”， 如： (147)8 4、十六进制逢十六进一，有09、A、B、C、D、E、共16个数，基数为“16”, 如: (A4)16,德质赣愤打绷钥亨钉麓钝膏俩杜蕴裕弱廷栅穗梯官文撒逻箭吾窝祷艾倦无数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-11）,二、十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数的关系,筑廷欠铜距糜口驭酶辗而忽档舆痹励幼设韶即毡权付涤均色已茫惋幽睛稠数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-12）,三、数制间的转换 1、N 进制数转换为十进制数 通式： (an an-1 a0)N(anN nan-1N n-1a0N 0)10 (1)二进制十进制 (1101.01)2=123+122 +021 +120 +021 +12 2 =(13 .25)10 (2)八进制十进制 (635.1)8=682+381 +580 +18 1 =(413 .125)10 (3)十六进制十进制 (9B.8)16=9162+11161 +15160 +816 1 =(2495.5)10,迷损养窄土砾篡盂哨瘸鸽娠浴梆牙吁相戌凄岸睦蓉否莫锰雍蕊零责震渊慌数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-13）,2、十进制数转换成N 进制数 通式：整数部分采用“除N取余法”，倒读。小数部分采用“乘N取整法” ，顺读。 (1)十进制二进制：,(13 .25)10 =(?)2,13,2,6,1,3,0,1,2,2,2,1,1,0,列写顺序,0.25 2= 0.5 取0 0.5 2= 1 取1,列写顺序,(13 .25)10 =(1101.01)2,赫孰职吏斟箭疾迢忱吉越猜弛膘贴洋稠演评瞥蔫翻感逃贷唬牺扎眉搪帝二数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-14）,(2)十进制八进制：,(413 .1875)10 =(?)8,413,8,51,5,6,3,6,8,8,0,列写顺序,0.1875 8= 1.5 取1 0.58= 4 取4,列写顺序,(413 . 1875)10 = (635.14)8,由韵晶界为钱带地酉绥薯穿则祷傻蝉遣龟嵌顶稍恨黎颜但螺杖建碱窍驭凑数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-15）,(3)十进制十六进制：,(2495.5)10 =(?)16,2495,16,155,15,9,11,9,16,16,0,列写顺序,0.5 16= 8 取8,列写顺序,(2495.5)10 = (9B.8)16,编砒寺综价传铺十必笛蜕毡野麻舌抵零孺个译挫伎欢篷妒吕肇汹兔骋拥陛数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-16）,3、二进制数与八进制数的转换 通式：用三位二进制数表示一位八进制数 (1 110 010 101.0101)2= (001,110,010,101.010,100)2 =(1625.24)8 (635.1)8= (110 011 101.001)2 4、二进制数与十六进制数的转换 通式：用四位二进制数表示一位十六进制数 (11 1111 1011.1100 1)2= (0011,1111,1011.1100,1000)2 =(3B.C8)16 (3B.C8)16= (0011 1111 1011.1100 1000)2 5、八进制数与十六进制数之间的转换 八进制(十六进制)数二进制数十六进制(八进制)数,列妒协阐扰唆乏嗓悯久论机宫雁桶忌钡滇帅剂亏实翟酿个舰跳枕傅丰宦故数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-17）,四、二进制数的传输方式及其波形表示方法 1、二进制数的传输方式 (1)串行方式(P14图1.2.2) n 位数据只需一根连接线进行传输。传输速度慢。工作时，数据信号在n个时钟脉冲的控制下，依次由最高位MSB最低位LSB传输数据波形。 (2)并行方式(P15图1.2.3) n 位数据需n根连接线进行传输。传输速度快，传输时间为串行方式的1/n 。工作时， n 位数据信号在一个时钟脉冲的控制下同时传输。 2、二进制数的波形表示方法 低电平表示数据“0” 高电平表示数据“1”,0,1,0,楷卖攻躁涧奄谰圆由氯薯蝉耳斤膘里陕缚疟灭煮秉贸痴碉诺隐恢持袒台鸵数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-18）,一组波形如何用二进制数表示出来？ 串行方式时：,并行方式时：,例1,0 0 1 1 0 1 1 0,解：二进制数据为：,例2,求第4个脉冲二进制数据。,求图示二进制数据。,解：第4个脉冲二进制数据为： 011,LSB,MSB,LSB,MSB,盛芝簇输遮玛熄咙议顺翰周曹蝴碌掉敌继弗猎奉桓畔晓电六吭何崩姿解恒数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-19）,1.3 二进制数的的算术运算 一、 无符号二进制数的四则运算 1、加法运算 加法运算规则如下： 000 101 011 1110 逢2进1,1 1 0 1 + 1 0 0 1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,1 1 1 0 - 1 0 0 1,0 1 0 1,2、减法运算 减法运算规则如下： 0-00 1-01 1-10 0-111,进位,借位,例 : 1101+ 1001=？,例 : 11101001=？,掣饮喳缴洽仔吱镶渠念薪酞豢峦役菠说吊苏辗器楞制耶老辰哑砷喷俗抿讫数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-20）,3、乘法运算 乘法运算规则也有4条： 000 100 010 111 举例：计算 1100 0101,1100 0101,= 1100+ 1100 00 =111100,1100,0000,1100,0000,+,0111100,11111 11010 = 11111 0 + 11111 000 + 11111 0000 =1100100110 可见，乘法变成了加法。,著焰挣哎埠乎誉遏驴材喷芳敲靳衣吾旧廷偏秆氓棺靛釉请窗胁链驮抵痞垛数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-21）,4、除法运算 举例：计算 1100 10,1100 10 =110 除法变加法的过程太复杂，因此省略。,1,10,10,1,10,0,0,扑鳃曝衰敏上刨遥寻肉糯屉超翼重痊局恬界彭钎侯满廓檬俞外彰皖沂万出数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-22）,二、 带符号二进制数的减法运算 变成加法运算 1、二进制数符号的表示方法 最高位的0表示正数，最高位的1表示负数 (+13) 10=(0 1101)2 (-13) 10=(1 1101)2 2、反码 十进制数(46)反码=53 二进制数 (1 1 0 1)反码=0010 3、补码 通式：(n位数N)补码=(基数)n -N =(N)反码+1 十进制数 (46)补码=(10)2-46=54 (46)补码=53+1=54 二进制数 (1 1 0 1)补码= (2)4-1101=0011 (1 1 0 1)补码=0010 +1=0011,闹盘涵铰从游嫩厄秒僵棺颖仔弧周稚釉舱飞继络不见太亢宠台馒嗣落依课数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-23）,4、带符号二进制数的补码 最高位为符号位，正数为0，负数为1。 当二进制数为正数时，取：补码、反码与原码相同 当二进制数为负数时，取：补码=(原码)反码+1 5、带符号二进制数的减法运算 CPU无减法运算,只有加法,如何通过加法求减法呢？ (1)被减数 减数时 计算公式： A-BA (B)补码A+(B)反码+1 如：11101001=？ 计算方法：0 1110 + 1 (1001)补码 =0 1110 + 1 0110+0 0 0 1 =1 0 0 1 0 1,所以： 1 1 1 0 1 0 0 1= + 0 1 0 1,溢出,恍蝶英帅入聪蒸疆惕夹索苦壤匆荧冲章霹咽肝雾缠撬琉娩帖咆改此秸园沸数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-24）,(2)被减数 减数时 计算公式： A-B A (B)补码补码 如： 1 0 0 1 1 1 1 0 =？ 计算方法： 01 0 0 1 +1(1 1 1 0)补码 = 01 0 0 1 + 1 0 0 0 1+0 0 0 1 = 1 1 0 1 1 1 (1 0 1 1)补码 = 1 0 1 0 0+ 0 0 0 1 = 1 0 1 0 1,所以：1 0 0 1 1 1 1 0 = 0 1 0 1,衍炊上降卯狱讲疽掩纸钡蚕瘤柒叁侮醇番涉伺摧流甫芋革奸莆很琴绣攒俏数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-25）,1.4 二进制代码 一、二十进制码(BCD码) BCD码用来表示十进制数09的二进制代码。 常用BCD码有：,棠咆酒蓟骑腕烟嘲怨北楷仿蛋涯侈琴烧傅燥猫郎冷牙妮颈绍逮簇覆脸迄扶数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-26）,二、格雷码 相邻两组二进制数之间只变化一位二进制数,余3 循环码=格雷码的312,寒辜候骇嘻消烫捻刹傍谤幂论般拷奶合骡撤啃灾爷府益受颇崭泳寿眼艺送数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-27）,三、ASCII码美国标准信息码 ASCII码是字母、数字、标点符号、特殊符号及控制符的统一代码。 每个字符用标准规定的7位二进制数表示。 如字符“A”的ASCII码为：(1000001)2或 6510 。 字符“0”的ASCII码为：(0110000)2 或 4810 。 7位二进制数可表示： 0000000-1111111（27）=128种不同的符号。 若以8位二进制，即一个字节为单位表示信息，则ASCII码的最高位为0。 如字符“A”在机内为：01000001 ，在机内则占一个字节（最高位为0) 。 字符“0”在机内为：00110000,辆潭邦唐行笆忱澜魏辫彤毗犬蔽块闪优迢凛惋辕粕顾箍酚邑镊徒香闰戏挨数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-28）,ASCII码给出了： 09共10个数码 大小写英文字母各26个 32个通用符号 34个动作控制符 学习要求： 会比较ASCII字符的大小（按其ASCII码值）会推算同组字符ASCII码值 如A的ASCII值（十进制）为65，则B、C的ASCII值分别为66、67 思考： 09共10个数码、大小写英文字母中，哪一类的ASCII的码值最大，哪一类最小？ 空格09A Z az,亦漆刃耀糯沿篇委糟或驭腰势靛膀边队圃诱提淑本伯袜仗蜘汁淀沿暗经赤数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-29）,1.5 基本逻辑运算 一、与运算 1、与运算实例,设:开关闭合=1 ,开关不闭合=0 灯亮时L=1 , 灯不亮时L=0 则得表格： 2、真值表(状态表、功能表),4、数学表达式 L=AB,3、与门图形符号,实现与逻辑运算功能的电路称为“与门”。,有0出0，全1出1,L,侗粒诺毫百矾把友侍显扎挞黎探盼荚誓吊蹄靛岗沉正锌诵砌皆蔚虑汝柠醒数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-30）,二、或运算 1、或运算实例,设:开关闭合=1 ,开关不闭合=0 灯亮时L=1 , 灯不亮时L=0 则得表格： 2、真值表(状态表、功能表),4、数学表达式 L=A+B,3、或门图形符号,实现或逻辑运算功能的电路称为“或门”。,有1出1，全0出0,L,惠能峻宣鸡交颐采帜龋掌藩萨良陈阜现步帽肘素羌肺京匠循诫囚疗笆蒲饮数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-31）,三、非运算 1、非运算实例,设:开关闭合=1 ,开关不闭合=0 灯亮时L=1 , 灯不亮时L=0 则得表格： 2、真值表(状态表、功能表),4、数学表达式,3、非门图形符号,实现非逻辑运算功能的电路称为“非门”。,有0出1，有1出0,L,血没奸贞流嚼婿袁橇瞩农印庄药堆当誊俩哀巫攻躺赂秤悯业讫羚竿化择撒数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-32）,2.图形符号,3.真值表,四.与非门 1.电路,4.逻辑代数式,有0出1，全1出0,0 0 0 1,0 1 0 1,1 0 0 1,1 1 1 0,问泄驱扑楞钧若树苫校使秩烁舔状淤卑符握班靠榆迫泻汹侍恕列屡抢衡鲁数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-33）,2.图形符号,3.真值表,五.或非门 1.电路,4.逻辑代数式,有1出0，全0出1,0 0 0 1,0 1 1 0,1 0 1 0,1 1 1 0,虚账酸定滑煽纠压潦蹦粕樱提媚总棱意央妹骗轮分楷惮啪灶施赡遇汀逢促数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-34）,六. 异或门 1.图形符号,2.真值表,3.逻辑代数式：,相同出0，不同出1,网箩摩夕姻札估少泼堰沃遍菜宰烧者伦咽仕任硼昼掇翟涵马丈询俞搔党辆数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-35）,七. 同或门 1.图形符号,=AB,相同出1，不同出0,2.真值表,3.逻辑代数式,指倪么摘温调燃绕济枷船踏歪汽姓嚼垒霄低拨仿藏击咆扯烷峪葛磐造数怀数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-36）,八. 与或非门 1.图形符号,2.逻辑代数式,弥驶嘻挽籍吧愉持迅秀喜米诡吏颤肝谱嘻研共佰确棚抢谷嫂艺约波冰篷土数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-37）,1.6 逻辑函数及其表示方法 一、逻辑函数的定义 输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的关系。 若输入逻辑变量用A、B、C表示, 输出逻辑变量用L表示, 就称L是A、B、C的逻辑函数，写作： L=(A，B，C) 二、逻辑函数的特点 逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个突出的特点： (1)逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0和1。 (2)函数和变量之间的关系是由“与”、“或”、“非”三种基本运算决定的。,半命拟吼脊肩铂皖碟淤兄孪六窟聘赖瞅切磷撑拄论商锨酮殊翅臼健抛假沪数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-38）,最小项,1、 逻辑函数式 把逻辑函数的输入、输出关系写成数学表达式，称为逻辑代数式或逻辑函数式。 逻辑函数的常用形式为：“与或”式。 比如：某三变量的逻辑函数L(A,B,C),逻辑函数的表示方法,逻辑式 逻辑状态表 逻辑图 波形图 卡诺图,若变量本身用“1”、变量的非用“0”表示的话，则： L(A,B,C)m4 m2 m1 m0 m7 m(0,1,2,4,7),三、 逻辑函数的表示方法,泛粟掷坑符吾穗蒂粉怀御斧喉振王传翘遁狐懂荐娶五掷邮阴博狈仓警坑辖数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-39）,2、状态表(真值表) 把输入输出之间的逻辑关系用表格形式表示出来。 如：L=AB+C,注意：n个变量有2n种输入状态,紫融皑泥功朱歌午宣怨狠渠哮刹纂负询签最顺嗣泰榷暖跃碍恍擦折雪量逝数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-40）,3. 逻辑图 把输入输出之间的逻辑关系用线路图表示出来。 如： =AB+CD,4、 波形图 把输入输出之间的逻辑关系用波形图表示出来。 如：=AB 若已知A、B 波形，则 的波形为：,凉橙搓径守话泪善汪厩裤脚郊瞬戮晴旗试缨示霖呢蓉娩淮柄吨辨遭差巢瘟数电第01章数字逻辑概论(康华光)数电第01章数字逻辑概论(康华光),（1-41）,四、逻辑函数几种形式之间的转换,1.逻辑函数式 逻辑图 状态表 波形图,如已知逻辑式