数字电路精1ppt课件

.,脉冲与数字电路,教师：王琪TEL疑时间:每周二晚E411室,.,电子专业课程体系,路(四大电路):电路分析低频电子电路高频电子电路脉冲数字电路场:电磁场理论.微波技术,.,电子专业课程体系,信息处理:信号与系统数字信号处理自动控制理论随机信号处理计算机技术:计算机硬件技术计算机软件技术.,.,电子信息工程专业基础框架路场信息处理计算机技术,.,本专业专业知识面宽易与其它学科交叉发展研究面广,研究方向多,有些方向研究难度大考研可选专业多(本课程也是许多学校考研的课目),.,作业要求:自己作上课要求:,.,本课程学习技巧,理论与实践同样重要重视实验,积极作些小电子产品作业前复习再作例题要会作,吃透!,.,课程要求：掌握数字电路的基本分析方法。掌握逻辑设计方法。掌握脉冲电路的分析与设计方法。分析设计,.,建议自学,书中第七章:半导体存储器书中第十一章:数/模和模/数转换,.,教材及参考书：,1.数字电路逻辑设计王毓银高等教育出版社2.数字电子技术基础阎石高等教育出版社3.数字电子技术重点难点及典型题精解张锡庚西安交通大学出版社4.数字电子技术基础典型题解析与实战模拟邹逢兴国防科技大学出版社,.,前言,脉冲数字技术起源于第二次世界大战英国的雷达技术应用美国的计算机应用战争是技术发展的原始动力!-可悲的结论,.,当今世界,脉冲与数字电子技术已经广泛地应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、电子测量仪表、航天等各个领域。随着集成电路技术的发展，当今世界正在经历一场数字化革命-即用0和1数字编码来表述和传输信息的一场革命。“脉冲与数字电路”是数字技术的基础，是电子类专业的主要技术基础课程。,.,1、数字信号(对应模拟信号)在自然界中，存在着许多的物理量，例如，时间、温度、压力、速度等，它们在时间和数值上都具有连续变化的特点，这种连续变化的物理量称为模拟量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。另外还有一种物理量，它们在时间和数值上是不连续的，如工厂中生产的产品数量，这一类物理量叫做数字量，把表示数字量的信号叫做数字信号。人的个数-典型的数字量采用数字信号有以下明显的优点：A、抗干扰能力强，数字电路具有极高的可靠性。B、数字信号可以长期存储。C、便于采用计算机来处理信号或进行控制。,.,2、数字电路(对应模拟电路)对数字信号进行算术运算和逻辑运算的电路通常称为数字电路。数字电路中只要用两个不同的状态来分别表示0和1就可以，所以数字电路的基本单元十分简单。随着半导体技术的飞速发展，数字电路几乎都是数字集成电路。按照集成度大小，集成电路分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。,.,模拟到数字的演变过程,模拟-脉冲-数字,.,3、数字系统对数字信号进行算术运算和逻辑运算的各种电子电路系统。处理的逻辑代码符号只有0和1。A、逻辑分析与设计：在数字系统中，要研究的问题是逻辑问题。对数字电路来说，关心的是它的外特性，即逻辑功能。逻辑分析：对给定的逻辑功能部件，阐明其输出状态与输入信号之间的关系。逻辑设计：按实际问题(给定功能要求)，选定逻辑功能块，在功能块之间选取最佳的连线方案。,.,B、处理数字信号的方式：,处理数字信号的方式称为操作。其基本操作如下：1）寄存：把“0”或“1”放在电路中寄存起来。2）传送：把“0”或“1”从一个寄存器转移到另一个寄存器器。3）译码：将输入的每个二进制代码赋予的含义“翻译”过来，给出相应的输出信号。4）编码：在选定的二进制数码中，赋予每个二进制数码以某一固定含义。5）计数：将“1”序列进行累计(加或减)。,.,C、电路的主要分类:组合与时序电路在数字系统中，按功能特征可分为组合电路和时序电路。组合电路：输出状态仅由当前的输入值决定。时序电路：输出状态不仅取决于当前的输入值，还与前一时刻的输入值有关。,.,4、数字电路的数学基础:布尔代数1849年乔治布尔提出描述客观事物逻辑关系的数学方法布尔代数，1938年克劳德香农将布尔代数应用到继电器开关电路的设计。布尔代数是数字逻辑电路分析和设计的基础，又称逻辑代数，在二值逻辑电路中应用广泛。布尔代数是进行逻辑设计所用到的一种特殊工具。运用布尔代数进行逻辑设计，其关键是如何从设计问题过渡到逻辑形式。其逻辑形式包括有真值表、逻辑函数表达式、卡诺图、状态图、状态表等。,.,第一章数制与编码要求：熟练掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数的组成及相互转换；几种常用BCD码。数制定义：把多位数码中每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则，称数制。一、进位计数制（按进位的原则进位计数）、十进制数：（Decimal）(0-1-2-3-4-5)基数：10符号集：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9(位权：.、102、101、100、10-1、10-2,.)进位规则：逢十进一，借一当十,.,、二进制数：(Binary)基数：符号集：0、1(位权：.、22、21、20、2-1、2-2、.)进位规则：逢二进一，借一当二、八进制数：(Octal)基数：8符号集：0、1、2、3、4、5、6，7(位权：.、82、81、80、8-1、8-2,.)进位规则：逢八进一，借一当八,.,4、十六进制数：(Hexadecimal)基数：16符号集：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F(位权：.,162,161,160,16-1,16-2,.)进位规则：逢十六进一，借一当十六5、采用二进制数的优点：A、电路容易实现。只要电路具有两个稳定状态（表示0与1），且能相互转换即可。这种电路称开关器件，工作稳定可靠。B、算术运算规则简单。,.,例如：,.,二、数制的转换、102：(整数)除取余法。例：将(57)D转换为二进制数：推广：10N：(整数)按权展开、除N取余法、210：按权展开，把所有各项的数值按十进制数相加，得到等值的十进制数。(注意例中小数处理)例：,.,3、102：(小数)按权展开、乘取整法例：将(0.724)10转换成二进制小数。若上例要求将转换精度达到0.1%，则需要精确到二进制小数10位，即1/2101/1024。a-1a-10推广：10N：(小数)按权展开、乘N取整法,.,4、把一个带有整数和小数的十进制数转换成二进制数就是将整数部分和小数部分分别进行转换，然后将结果合并起来。例：(57.724)10=(111001.1011)2注意:十进制小数转换到其它进制时可能遇到转换精度问题,即转换精度(舍入误差)的表示方法有二种:直接要求转换到多少位象例题要求转化到百分之多少十进制数与其它进制数的转化,与此同理,.,常用数制间转换关系图,二进制十进制八进制十六进制,.,5、216十六进制数的基数为16=24，所以四位二进制数相当一位十六进制数，所以只要从小数点开始，分别向左、向右，将二进制数按每四位一组分组(不足四位的补0)，然后写出每一组等值的十六进制数。例：将(1101101011.101)2转换为十六进制数：二进制001101101011.1010十六进制36B.A所以(1101101011.101)2=(36B.A)16,.,6、28八进制数的基数分别为8=23，所以三位二进制数恰好相当一位八进制数，二进制数转换成八进制数的方法是从小数点开始，分别向左、向右，将二进制数按每三位一组分组(不足三位的补0)，然后写出每一组等值的八进制数。例1：求(01101111010.1011)2的等值八进制数：二进制001101111010.101100八进制1572.54所以：(01101111010.1011)2=(1572.54)8,.,7、162转换时只需将十六进制数的每一位用等值的四位二进制数代替即可。(注意前后零的处理)例：将（8A.C6）16化为二进制数：（8A.C6）16（10001010.11000110）28、1610各位按权展开后相加求得。例：（A.8）1610160816-1（10.5）109、1016(二种转换方法)10216例：将（11.375）D化为十六进制数：（11.375）D（1011.011）B=(B.6)H,.,数制转换的其它方法,用计算器转换试算方法(举例),.,各种进制之间实质性关系,描述的都是客观世界,.,2编码定义：用一套符号按一定规则排列起来，表示给定信息的过程，称编码。NB：这些数码已没有表示数量大小的含义，只表示不同事物的代码。一、二十进制编码(BCD码)用四位二进制码的10种组合表示一位十进制数（09），简称BCD码(BinaryCodedDecimal)。,.,1.8421BCD码(恒权码)8421BCD码是最常用的BCD码，各位的权值为8、4、2、1。它只选用了四位二进制码中前10组代码，即用00001001分别代表它所对应的十进制数(09)，余下的六组代码不用。2.5421BCD码和2421BCD码(恒权码)5421BCD码和2421BCD码的权值分别为5、4、2、1和2、4、2、1。它只选用了四位二进制码中前10组代码，即十进制数的(09)，余下的六组代码不用。这两种有权BCD码中，有的十进制数码存在两种加权方法，例如，5421BCD码中的数码5，既可以用1000表示，也可以用0101表示。其中2421BCD(B)码具有对9互补的特点。例如，1和8互为反码。,.,3.余3码余3码是8421BCD码的每个码组加3(0011)形成的。余3码也具有对9互补的特点，即它也是一种9的自补码，所以也常用于BCD码的运算电路中。例如：十进制数(579.8)10可以分别用8421BCD码、余3码表示为：二、Gray码(格雷码)Gray码也称循环码，其最基本的特性是任何相邻的两组代码中，仅有一位数码不同，因而又叫单位距离码。,.,常用BCD码,.,三、ASCII码(字符编码)ASCII码为美国信息交换标准码,它用七位二进制数来进行字符编码。如：AF：41H46H09：30H39H四、奇偶校验码1、代码(或数据)在传输和处理过程中，有时会出现代码中的某一位由0错变成1，或1错变成0。奇偶校验码是一种具有检验出这种错误的代码，奇偶校验码由信息位和一位奇偶检验位两部分组成。2、信息位是位数不限的任一种二进制代码。检验位仅有一位，它可以放在信息位的前面，也可以放在信息位的后面。,.,奇偶校验码的编码方式有两种：1)使得一组代码中信息位和检验位中“1”的个数之和为奇数，称为奇检验；2)使得一组代码中信息位和检验位中“1”的个数之和为偶数，称为偶检验。3、在计算机中，常在七位ASCII码前加一位0或1，使8位代码中“1”的个数为奇或偶的代码称为奇偶校验码，它通常用于数据通信中。如：A的奇校验码为C1HA的ASCII码(七位)为41H，奇校验码为C1H(首位加1，奇检验),.,4、汉字编码说明五、字符编码广义讲,任何信息都可进行编码.同一组编码,在不同的编码规则中代表的信息各不相同.例如:发报密码,.,小结一、本章内容提要：1、进位计数制按进位的原则进位计数。十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数。2、数制的转换210：按权展开、把所有各项的数值按十进制数相加，得到等值的十进制数。102(N)：(整数)按权展开、除(N)取余法102(N)：(小数)按权展开、乘(N)取整法二进制数与八进制数、十六进制数之间的相互转换3、编码用一套符号按一定规则排列起来，表示给定信息的过程，称编码。,.,A、二十进制编码(BCD码)用四位二进制码的10种组合表示十进制数09，简称BCD码。8421BCD码、5421BCD码、2421BCD码、余3码。B、Gray码(格雷码)Gray码也称循环码，其最基本的特性是任何相邻的两组代码中，仅有一位数码不同，C、ASCII码ASCII码为美国信息交换标准码,它用七位二进制数来进行字符编码。D、奇偶校验码,.,图解本章,.,常用数制间转换关系图,二进制十进制八进制十六进制,.,.,二、举例：1、将八进制数(57.6)8转换为十六进制数。八进制或十六进制数转换为二进制数：将每位八进制数或十六进制数用等价的三位二进制数或四位二进制数表示即可。八进制数与十六进制数的转换，可通过二进制数过渡一下。即：八进制二进制十六进制(576)8(101111110)2(2FC)16另法:八进制-十进制-十六进制,.,2、将(28)10转换成二进制数。228214余0低位27余023余121余10余1高位(商为0，连除结束)故(28)10(11100)2,.,3、将(53)10转换为八进制数。85386余5低位0余6高位故(53)10(65)8,.,5、将(0125)10转换为二进制数。0.125*2=0.2