数字电子技术(第3版) 杨志忠 配套11第_1_章_绪_论ppt课件

第1章绪论,1.1概述,传递、处理模拟信号的电子电路,传递、处理数字信号的电子电路,1.1.1数字信号和数字电路,1.1.2数字电路的特点和分类,一、数字电路的特点,将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路板上连接起来的电路。,将上述元器件和导线通过半导体制造工艺做在一块硅片上而成为一个不可分割的整体电路。,根据电路结构不同分为,分立元件电路,集成电路,根据半导体的导电类型不同分为,双极型数字集成电路,单极型数字集成电路,以双极型晶体管(如NPN和PNP)作为基本器件。,以单极型晶体管(如FET)作为基本器件。,典型电路为集成CMOS电路,典型电路为集成TTL电路,二、数字电路的分类,根据集成密度不同分,1.2数制和码制,一、十进制(Decimal),(xxx)10或(xxx)D,例如(385.64)10或(385.64)D,数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,进位规律：逢十进一,1.2.1数制,计数进制的简称,例如0+1=11+1=1011+1=100,二、二进制(Binary),(xxx)2或(xxx)B,例如(1011.101)2或(1011.101)B,数码：0、1,进位规律：逢二进一,权：2i基数：2,将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。,三、八进制(Octal),(xxx)8或(xxx)O,例如(573.46)8或(573.46)O,数码：0、1、2、3、4、5、6、7,进位规律：逢八进一,权：8i基数：8,将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。,四、十六进制(Hexadecimal),(xxx)16或(xxx)H,例如(5EC.D4)16或(5EC.D4)H,数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15),进位规律：逢十六进一,权：16i基数：16,将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。,若用R表示R进制的基数，用K表示数码，Ki为第i位数码，对于一个具有n位整数和m位小数的R进制数N，可表示为：,一、二进制、八进制和十六进制转换为十进制,方法：按权展开求和,例将(101110.011)2、(637.34)8、(8ED.C7)16转换为十进制数。,解:(101110.011)2=125+024+123+122+121+020+02-1+12-2+12-3=(46.375)10,(637.34)8=682+381+780+38-1+48-2=(415.4375)10,(8ED.C7)16=8162+14161+13160+1216-1+716-2=(2285.7773)10,1.2.2不同数制间的转换,1.4961,1.7481,整数0.8740,二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制,例将十进制数(174.437)10转换成二进制数。(要求八进制数保留到小数点以后5位),174,431,211,101,01,2,(174)10=(10101110)2,2,2,1.9841,.437,2,2,2,2,0.437,2,一直除到商为0为止,余数870,方法：整数部分采用“除基取余法”小数部分采用“乘基取整法”,读数顺序,读数顺序,.01101,2,2,50,10,21,2,2,0.9920,2,一直乘到小数为0为止。若小数不为0，则按转换精度要求保留到小数点后若干位。,7.7447,3.9483,整数3.4963,二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制,例将十进制数(174.437)10转换成八进制数。(要求八进制数保留到小数点以后5位),174,25,02,8,(174)10=(256)8,8,8,7.6167,.437,8,8,8,0.437,8,一直除到商为0为止,余数216,方法：整数部分采用“除基取余法”小数部分采用“乘基取整法”,读数顺序,读数顺序,.33757,8,5.9525,8,13.952D,15.872F,整数6.9926,二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制,例将十进制数(174.437)10转换成十六进制数。(要求十六进制数保留到小数点以后5位),174,0A,16,(174)10=(AE)16,16,16,3.7123,.437,16,0.437,16,一直除到商为0为止,余数10E,方法：整数部分采用“除基取余法”小数部分采用“乘基取整法”,读数顺序,读数顺序,.6FDF3,16,15.232F,16,例(10111101.01110111)2=(?)8。,每位八进制数用3位二进制数代替，再按原顺序排列。,八进制二进制,二进制八进制,(10111101.01110111)2=(275.356)8,(647.453)8=(110100111.100101011)2,0,0,从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右)3位一组，最后不足三位的加0补足3位，再按顺序写出各组对应的八进制数。,三、二进制与八进制、十六进制间相互转换,1.二进制和八进制间的相互转换,10111101.01110111,101,补0,补0,10,111,011,101,11,10110111110.100111,1110,一位十六进制数对应4位二进制数，因此二进制数4位为一组。,2.二进制和十六进制间的相互转换,(10110111110.100111)2=(5BE.9C)16,(3BE5.97D)16=(11101111100101.100101111101)2,补0,例(10110111110.100111)2=(?)16。,0,0,0,补0,101,1011,1001,11,例如：用四位二进制数码表示十进制数0900000000110010200113010040101501106011171000810019,将若干个二进制数码0和1按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代码，简称二进制码。,用数码的特定组合表示特定信息的过程称为编码。,1.2.3二进制代码,常用的二-十进制BCD码有：(1)8421BCD码(2)2421BCD码和5421BCD码(3)余3BCD码,一、二-十进制代码,将1位十进制数09十个数字用4位二进制数表示的代码,(又称BCD码，即BinaryCodedDecimal),4位二进制码有16种组合，表示09十个数可有多种方案，所以BCD码有多种。,恒权码,取4位自然二进制数的前10种组合。,无权码，比8421BCD码多余3(0011)。,恒权码,从高位到低位的权值分别为2、4、2、1和5、4、2、1。,常用二-十进制代码表,权为8、4、2、1,比8421BCD码多余3,取4位自然二进制数的前10种组合，去掉后6种组合10101111。,(753)10=()5421BCD,(753)10=()8421BCD,30011,用BCD码表示十进制数举例：,(753)10=()余3BCD,注意区别BCD码与二进制数：,(150)10=(000101010000)8421BCD(150)10=(10010110)2,50101,70111,71010,51000,30011,71010,51000,30110,按自然数顺序排列的二进制码,表示十进制数09十个数码的二进制代码,1.格雷码(Gray码，又称循环码),0110,最低位(最右边一位)以0110为循环节,次低位以00111100为循环节,第三位以0000111111110000为循环节,0110,0110,0110,00111100,00111100,0000111111110000,0000000011111111,特点:,相邻项或对称项只有一位不同,典型格雷码构成规则：,二、可靠性代码,2.奇偶校验码,使“1”的个数为奇数的称奇校验，为偶数的称偶校验。,1.3二进制的算术运算,一、二进制加法,二进制数的加法运算规则为：逢二进一,1.3.1两数绝对值之间的运算,方框中的1为进位数，它表示两个1相加后，本位和为0，同时相邻高位加1，实现了“逢二进一”。,例计算二进制1001+0101,1001+0101=1110,和1110,加数+0101,被加数1001,二、二进制减法,二进制数的减法运算规则为：借一作二,1.3.1两数绝对值之间的运算,方框中的1为借位数，表示01不够，向高位借1作2，再进行减法运算，结果为1。,例计算二进制10010101,10010101=0100,差0100,减数0101,被减数1001,三、二进制乘法,1.3.1两数绝对值之间的运算,例计算二进制10110101,10110101=110111,积0110111,乘数0101,被乘数1011,1011,0000,1011,0000,11001被除数,四、二进制除法,1.3.1两数绝对值之间的运算,例计算二进制11001101,11001101=101,1商,除数101,101,10,101,0余数,0,1,1,1.3.2原码、反码和补码,在数字系统中，常将负数用补码来表示，其目的是为了将减法运算变为加法运算。,在计算机中，数的正和负是用数码表示的，通常采用的方法是在二进制数最高位的前面加一个符号位来表示，符号位后面的数码表示数的绝对值。正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示。,一、原码表示,原码由二进制数的原数值部分和符号位组成。因此，原码表示法又称为符号数值表示法。,1.3.2原码、反码和补码,例二进制数1010101的原码为01010101；二进制数1010101的原码为11010101。,二、反码表示,对于正数，反码和原码相同，为符号位加上原数值；对于负数，反码为符号位加上原数值按位取反。,1.3.2原码、反码和补码,例二进制数10010101的反码为010010101；二进制数10010101的反码为101101010。,三、补码表示,对于正数，补码和原码、反码相同；对于负数，补码为符号位加上原数值按位取反后再在最低位加1，即为反码加1。,1.3.2原码、反码和补码,例二进制数110011的补码为0110011；二进制数110011的补码为1001101。,1.3.2原码、反码和补码,例试求二进制数1100011和1100011的原码、反码和补码。,二进制数1100011的原码、反码和补码都相同为01100011。,例试计算二进制数11011010。,首先将11011010变为补码后再相加。1101的补码为01101；1010的补码为10110。,二进制数1100011的原码为11100011，反码为10011100，补码为10011101。,100011补码,10110补码,01101补码,1,方框中的1为进位位，在计算机中会自动舍去，保留符号位0，所以为正数。这时补码和原码相同，运算结果为3。,1.3.2原码、反码和补码,例试计算二进制数01101001。,例试用4位二进制数补码计算53。,（53）补（5）补（3）补0101110110010,0110的补码为00110；1001的补码为10111。,在舍去最高位1后，符号位为0，计算结果为正数。所以，532。,11101补码,10111补码,00110补码,所得差值的符号位为1，即为负数。将数值部分求补后便得到原码（1101）补补0011所以，011011013。,本章小结,数字电路是传递和处理数字信号的电子电路。它有分立元件电路和集成电路两大类，数字集成电路发展很快，目前多采用中大规模以上的集成电路。,数字电路的主要优点是便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。,数字电路中的信号只有高电平和低电平两个取值，通常用1表示高电平，用0表示低电平，正好与二进制数中0和1对应，因此，数字电路中主要采用二进制。,常用的计数进制有十进制、二进制、八进制和十六进制。,二进制数进位规律是逢二进一。其基数为2；权为2i（i为整数）。,二进制代码指将若干个二进制数码0和1按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码，简称二进制码。,二进制数十进制数方法：按权展开后求和。,十进制数二进制数方法：整数“除2取余”法，小数“乘2取整”法。写出转换结果时需注意读数的顺序。,BCD码指用以表示十进制数09十个数码的二进制代码。,十进制数与8421码对照表,编码是用数码的特定组合表示特定信息的过程。,采用可靠性代码能有效地提高设备的抗干扰能力，常用的可靠性代码有格雷码和奇偶校验码。奇偶校验码中，使“1”的个数为奇数的称奇校验，为偶数的称偶校验。,算术运算为两个二进制数之间进行的数值运算。二进制数的正、负是由数值最高位前面的符号位来表示的，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示。带符合的二进制数有原码、反码和补码三种表示方法：对于正数，原码、反码和补码都相同。对于负数，符号位不变，反码为原码按位取反的值；补码为反码加1。,在数字系统中，加法运算是算术运算的基础，其他运算都可通过加法运算来实现。两个二进制数的减法运算是通过两数的补码进行加法运算来完成的，运算结果仍为补码。如运算结果为负数时，还需将数值部分再