第一章 数制与码制.ppt

数字电子技术基础,Telmail：wzjsjp,本课程的任务与性质,课程特点：数字电路是一门技术基础课程，它是学习微机原理、接口技术等计算机专业课程的分析和设计基础。既有丰富的理论体系，又有很强的实践性。2.数字电路内容：（1）基础；（2）组合逻辑；（3）时序逻辑；（4）其他。3.学习重点：（1）在具体的数字电路与分析和设计方法之间，以分析和设计方法为主；（2）在具体的设计步骤与所依据的概念和原理之间，以概念和原理为主；（3）在集成电路内部工作原理与外部特性之间，以外部特性为主。,4.成绩计算：总成绩（100%）=平时作业与出勤（10%）+实验（20%）+期末考试成绩（70%）,第一章数制和码制,第二章逻辑代数基础,第三章门电路,第五章触发器,第四章组合逻辑电路,第六章时序逻辑电路,第十一章模数和数模转换,第八章可编程逻辑器件,第七章半导体存储器,第十章脉冲波形的产生与整形,第九章硬件描述语言,第一章数制和码制,1-1概述,1-2几种常用的数制,1-3不同数制间的转换,1-4二进制算术运算,1-5几种常用的编码,本章小结,1、数字和代码的概念2、二进制十进制3、原码、反码、补码定义；补码运算,难点,本章重点,补码加法运算（非重点）,第一章数制和码制,重点难点,模拟信号：时间上连续：任意时刻有一个相对的值。数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。例如：电压、电流、温度、声音等。真实的世界是模拟的。,模拟电路：处理和传输模拟信号的电路。三极管工作在线性放大区。,缺点：很难度量；容易受噪声的干扰；难以保存。优点：用精确的值表示事物。,1-1概述,数字信号：时间上离散：只在某些时刻有定义。数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常用0、1二进制数表示。例如：开关通断、电压高低、电流有无。,数字电路：处理和传输数字信号的电路。三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。,（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字信号，反映在电路上就是高电平和低电平。（2）晶体管处于开关工作状态，抗干扰能力强、精度高。（3）通用性强。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。（4）具有“逻辑思维”能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为数字逻辑电路。,数字电路特点（与模拟电路相比）,组合逻辑电路：电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。,数字电路的分类,按电路结构分类,时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。,科学研究中，先进的仪器设备；传统的机械行业，先进的数控机床、自动化生产线；通信、广播、电视、雷达、医疗设备、新型武器、交通、电力、航空、宇航等领域；日常生活的家用电器；电子计算机及信息技术。,电子技术的应用,（1）逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌握。（2）重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。（3）掌握基本的分析、设计方法。（4）本课程实践性很强。应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。（5）注意培养和提高查阅有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力。,数字电路的学习方法,进位计数制,1、十进制,=3102+3101+3100+310-1+310-2,特点：1)基数10，逢十进一，即9+1=10,3)不同数位上的数具有不同的权值10i。,4)任意一个十进制数，都可按其权位展成多项式的形式,(333.33)10,按权展开式,(N)10=(Kn-1K1K0.K-1K-m)10,2)有0-9十个数字符号和小数点，数码Ki从0-9,=Kn-110n-1+K1101+K0100+K-110-1+K-m10-m,返回,基数,表示相对小数点的位置,返回,常用数制对照表,返回,数制转换,二进制,八、十六进制,八、十六进制,二进制,十进制与非十进制间的转换,非十进制间的转换,返回,整数部分的转换,十进制转换成二进制,除基取余法：用目标数制的基数（R=2）去除十进制数，第一次相除所得余数为目的数的最低位K0，将所得商再除以基数，反复执行上述过程，直到商为“0”，所得余数为目的数的最高位Kn-1。,例：（81）10=（？）2,得：（81）10=（1010001）2,40,20,10,5,2,0,1,K0,0,K1,0,K2,0,K3,1,K4,0,K5,1,K6,1,返回,小数部分的转换,十进制转换成二进制,乘基取整法：小数乘以目标数制的基数（R=2），第一次相乘结果的整数部分为目的数的最高位K-1，将其小数部分再乘基数依次记下整数部分，反复进行下去，直到小数部分为“0”，或满足要求的精度为止。,例：（0.65）10=(?)2要求精度为小数五位。,0.65,K-1,0.3,K-2,0.6,K-3,0.2,K-4,0.4,K-5,0.8,由此得：(0.65)10=(0.10100)2,综合得：(81.65)10=(1010001.10100)2,返回,如2-5，只要求到小数点后第五位,十进制,二进制,八进制、十六进制,非十进制转成十进制,方法：,例：,返回,返回,非十进制间的转换,二进制与八进制间的转换,从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每三位分为一组，不足三位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加“0”补足，然后每组用等值的八进制码替代，即得目的数。,例8：11010111.0100111B=?Q,11010111.0100111B=327.234Q,11010111.0100111,小数点为界,0,00,7,2,3,2,3,4,返回,非十进制间的转换,二进制与十六进制间的转换,从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每四位分为一组，不足四位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加“0”补足，然后每组用等值的十六进制码替代，即得目的数。,例9：111011.10101B=?H,111011.10101B=3B.A8H,111011.10101,小数点为界,00,000,B,3,A,8,码和数的不同：码没有大小，数有大小。,码制,将数字、字母、符号等用二进制数表示称为代码,建立数字、字母、符号与代码之间的关系称为编码,编码要遵循一定的规则，这些规则叫做码制,用四位二进制数表示09十个数字，叫做BCD码,常用编码,常用四位自然二进制码，表示十进制数0-15，各位的权值依次为23、22、21、20。,（二）格雷码,格雷码（Gray码）是一种典型的循环码、可靠性编码。,返回,格雷码特点：相邻性：任意两个相邻码间仅有一位的状态不同。循环性：首尾两个码也具有相邻性。,两位格雷码,0011,00001111,0000000011111111,三位格雷码,四位格雷码,00011110,10110100,01,10,100101111110010011001000,000001011010110111101100,一种典型的格雷码,代码(或数据)在传输和处理过程中，会出现代码中的某一位由0错变成1，或1变成0。奇偶校验码由信息位和一位奇偶检验位两部分组成。信息位：是位数不限的任一种二进制代码检验位：仅有一位，它放在信息位的前面。编码方式有两种：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；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。,（三）奇偶校验码,常用编码,8421BCD奇偶校验码,（四）二十进制BCD码,有权码,18421BCD码,276.8010011101101000,例：（276.8）10=（？）BCD,（276.8）10=（0010011101101000）BCD,常用编码,返回,其它有权码,无权码-余3码,余3码中有效的十组代码为00111100代表十进制数0-9,（五）字符编码-ASCII码,ASCII码：美国信息交换标准代码。采用7位二进制编码，用来表示27=128个字符。10个数字代码、52个大小写英文字符、32个符号代码、34个控制码,常用编码,返回,ASCII码,几种常见的BCD码,二进制算术运算,算术运算是指二进制数的加减乘除等运算。运算规则同十进制基本相同，区别在于“逢二进一”,例如：,反码、补码和补码运算,一、真值与机器数,二、带符号二进制数的代码表示,1.原码X原：,符号位,+,尾数部分,原码的性质：,返回,2.反码X反：,符号位,+,尾数部分,反码的性质,X2=-4,X1反=00000100,X2反=11111011,3、补码X补：,符号位,+,尾数部分,正数：尾数部分与真值同即X补=X原,负数：尾数为真值数值部分按位取反加1即X补=X反+1,返回,补码的性质：,例：已知X1=-1110B,X2=+0110B,求X1+X2=？X1补=10010-1110B+）X2补=00110+0110BX1+X2补=11000-1000B故得X1+X2补=11000即X1+X2=-1000B,补码的运算：,减法Y=A-B可转化为Y补=A补+-B补,例：计算(1001)2-(0101)2=(？)2,计算(1001)2-(0101)2=(0100)2,105=510+712=5（舍弃进位）7+5=1