数电20121-A1.

1、湖南大学电气与信息工程学院毛旭光2012年9月数电QQ群 1349 0 1846课程中心 http:/ 数字电子技术第第1 1章章 数字逻辑基础数字逻辑基础 什么是数字信号？什么是数字信号？DigitalDigital模拟量模拟量（模拟信号）（模拟信号）时间上连续变化时间上连续变化幅值上连续取值幅值上连续取值=模拟信号 数字信号比较 应用1 2 3 4 5 6第第1 1章章 数字逻辑基础数字逻辑基础 什么是数字信号？什么是数字信号？DigitalDigital数字量数字量（数字信号）（数字信号）时间上：离散时刻取值时间上：离散时刻取值幅值上：取量化单位的整数倍幅值上：取量化单位的整数倍模拟信号

2、 =数字信号 比较 应用1 2 3 4 5 6第第1 1章章 数字逻辑基础数字逻辑基础 数字与模拟信号比较数字与模拟信号比较 存储存储 传输传输 变换变换模拟信号 数字信号 =比较 应用1 2 3 4 5 6电子技术的应用 交通模拟信号 数字信号 比较 应用=1 2 3 4 5 6电子技术的应用 汽车电子 控制 导航 等模拟信号 数字信号=比较 应用1 =2 3 4 5 6电子技术的应用 智能住宅模拟信号 数字信号=比较 应用1 2 3 =4 5 6电子技术的应用航天航空模拟信号 数字信号=比较 应用1 2 3 4 =5 6电子技术的应用 消防模拟信号 数字信号=比较 应用1 2 3 4 5

3、=6基本定义基本定义 数字信号的参数数字信号的参数 高电平高电平 highhigh 低电平低电平 lowlow +5V TTL:+5V TTL: 0v, 0.8v,0v, 0.8v, 2.0v, 5.0v 2.0v, 5.0v/美丑电平 标准 上升沿 宽度 频率 占空比 时序图基本定义基本定义关于高低电平的不同标准。关于高低电平的不同标准。解决方法：查看手册解决方法：查看手册 datasheetdatasheet。电平 /标准 上升沿 宽度 频率 占空比 时序图基本定义基本定义 数字信号的参数数字信号的参数 上升沿；下降沿；前沿；后沿；正脉冲；负脉冲上升沿；下降沿；前沿；后沿；正脉冲；负脉冲

4、pulsepulse电平 标准 /上升沿 宽度 频率 占空比 时序图基本定义基本定义 数字信号的参数数字信号的参数 幅度；上升时间；下降时间；脉冲宽度；幅度；上升时间；下降时间；脉冲宽度；电平 标准 上升沿 /100%?/宽度 频率 占空比 时序图基本定义基本定义 数字信号的参数数字信号的参数 频率频率frequencyfrequency；周期周期；periodperiod 周期性？（平均）频率）周期性？（平均）频率） 简单电子琴：声音合成简单电子琴：声音合成电平 标准 上升沿 宽度 /频率 占空比 时序图基本定义基本定义 数字信号的参数数字信号的参数 占空比占空比；Duty Cycle=tw

5、/ T X100%Duty Cycle=tw/ T X100% 方波方波：占空比：占空比=50%=50%的矩形波的矩形波 （或许：二值波）（或许：二值波）电平 标准 上升沿 宽度 频率/清醒睡眠占空比 时序图基本定义基本定义 数字信号的参数数字信号的参数 时序图，波形图时序图，波形图。Timing diagramTiming diagram 虚线的作用虚线的作用电平 标准 上升沿 宽度 频率 占空比 /时序图常用数制常用数制 数制，作用数制，作用 D, Decimal : 10-D, Decimal : 10-常用；常用； B, Binary : 2-B, Binary : 2-电路用；电路用

6、； 10110011000100111110000011011001100010011111000001 O, Octal : 8-O, Octal : 8-书写书写2 2进制进制； 8 8进制计数进制计数, 0-7, 0-7 H, Hexadecimal : 16-H, Hexadecimal : 16-书写书写2 2进制。进制。 1616进制计数进制计数 0-90-9，A,B,C,D,E,FA,B,C,D,E,F/章鱼的发明 数制 转换 BD BO BH DB常用数制常用数制 表示法背后的含义：十进制123.95D=(1X102+2X101+3X100+9X10-1+5X10-2)D二进制

7、1001.11B=(1X23+0X22+0X21+1X20+1X2-1+1X2-2)D常用数制常用数制 数制转换数制转换 10-2:10-2: 整数部分（除整数部分（除2 2取余）；取余）； 小数部分（乘小数部分（乘2 2取整）；取整）； 10-810-8，10-1610-16类似类似 转换的捷径转换的捷径 2-102-10：计算权值。：计算权值。97D61H0110 0001B141Q数制 /科计算器 /小数点 转换 BD BO BH DB常用数制常用数制 数制转换数制转换数制 转换 /BD BO BH DB常用数制常用数制 数制转换数制转换 如何实现如何实现2-82-8进制的转换？进制的转

8、换？ 每每3 3位位2 2进制数进制数=1 1位位8 8进制数进制数 例如：例如：(1101.01)(1101.01)2 2=(001 101 . 010)=(001 101 . 010)2 2=(15.2)=(15.2)8 8数制 转换 BD /BO BH DB常用数制常用数制 如何实现如何实现2-162-16进制的转换？进制的转换？ 每每4 4位位2 2进制数进制数=1 1位位1616进制数进制数 例：例：(1101.01)(1101.01)2 2=(1101 . 0100)=(1101 . 0100)2 2=(D.4)=(D.4)1616注意，对于大于注意，对于大于9 9的数：的数： 即

9、即 1010，1111，1212，1313，1414，1515用大写用大写 A, B, C, D, E, F A, B, C, D, E, F 表示。表示。 数制 转换 BD BO /BH DB常用数制常用数制 数制转换数制转换数制 转换 BD BO BH /DB DB常用数制常用数制 数制转换数制转换数制 转换 BD BO BH DB /DB1鼠2牛3虎4兔5龙6蛇7马8羊9猴10鸡11狗12猪13猫14狮15鹰羊 猴 鸡 狗 猪 猫 狮 鹰牛 虎 蛇 马 鸡 狗 狮 鹰鼠 虎 龙 马 猴 狗 猫 鹰兔 龙 蛇 马 猪 猫 狮 鹰/代码引言 自然 BCD 余三 加 格雷 码盘 ASCII 例

10、 汉字 1鼠2牛3虎4兔5龙6蛇7马8羊9猴10鸡11狗12猪13猫14狮15鹰羊 猴 鸡 狗 猪 猫 狮 鹰牛 虎 蛇 马 鸡 狗 狮 鹰鼠 虎 龙 马 猴 狗 猫 鹰兔 龙 蛇 马 猪 猫 狮 鹰 4 8 2 1/代码强大 自然 BCD 余三 加 格雷 码盘 ASCII 例 汉字 常见的二进制代码常见的二进制代码（010101010101表示什么？）表示什么？）自然自然2 2进制码进制码；11011.0111011.01B B=(16+8+2+1+0.25)=(16+8+2+1+0.25)D D=27.25=27.25D D常用代码常用代码代码引言 /自然 BCD 余三 加 格雷 码盘 A

11、SCII 例 汉字 常用代码常用代码 常见的代码常见的代码 8421BCD8421BCD（码）（码）；（多于；（多于1 1位时，例如位时，例如8585？）？）B Binary inary C Coded oded D Decimalecimal20062006D D=(0010 0000 0000 0110)=(0010 0000 0000 0110)8421BCD8421BCD代码引言 自然 /BCD 余三 加 格雷 码盘 ASCII 例 汉字 常用代码常用代码 常见的代码常见的代码 余余3 3码码； excess-3 codeexcess-3 code数值数值 8421BCD 8421BC

12、D 余余3 3码码0 0000 00110 0000 00111 0001 01001 0001 01009 1001 11009 1001 1100代码引言 自然 BCD /余三 加 格雷 码盘 ASCII 例 汉字 常用代码常用代码余余3 3码；码； （为了加法得到（为了加法得到BCDBCD码）码）2 2个数相加：个数相加：A A结果有进位结果有进位 7+8=157+8=15余余3 3码：码： 1010+1011 = 1 01011010+1011 = 1 0101，即，即1 1和和5 5的自然数码的自然数码B B结果没进位结果没进位 7+2=97+2=9余余3 3码：码： 1010+01

13、01 = 11111010+0101 = 1111； 再加再加 十（十（10101010）得）得 ： 1111+1010=1 10011111+1010=1 1001得到得到 1 1（舍弃）和（舍弃）和 9 9 （结果）（结果）代码引言 自然 BCD 余三 /加 格雷 码盘 ASCII 例 汉字 常用代码常用代码 Frank GrayFrank Gray（a physicist and researcher at Bell Labsa physicist and researcher at Bell Labs ） 格雷码格雷码；( (又用于卡诺图又用于卡诺图) Gray code) Gray

14、code，（循环码），（循环码）表示表示 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 的比较：的比较：自然数：自然数：0000 0001 0010 0011 01000000 0001 0010 0011 0100格雷码：格雷码：0000 0001 0011 0010 01100000 0001 0011 0010 0110 每相邻的每相邻的2 2个代码，只有个代码，只有1 1位不同。位不同。 避免出现大的差错。避免出现大的差错。代码引言 自然 BCD 余三 加 /格雷 码盘 ASCII 例 汉字 雷达 早期机械 相控阵格雷码格雷码代码引言 自然 BCD 余三 加 格雷 /码盘 ASCII 例 汉

15、字 常用代码常用代码ASCIIASCII码码The American Standard Code for Information InterchangeThe American Standard Code for Information Interchange它能够表达字母、数字、控制符等。它能够表达字母、数字、控制符等。最早在电报、电传中使用。现在仍然在计算机中有广最早在电报、电传中使用。现在仍然在计算机中有广泛的应用。泛的应用。American National Standards Institute - ANSI 代码引言 自然 BCD 余三 加 格雷 码盘 /ASCII 例 汉字 常用

16、代码常用代码ASCIIASCII码。（数字，字母，控制符。电报，计算机）码。（数字，字母，控制符。电报，计算机）The American Standard Code for Information InterchangeThe American Standard Code for Information Interchange例例0 0：011000001100001 1：01100010110001+ +：01010110101011a a：11000011100001A A：10000011000001 CR CR回车：回车：00011010001101为什么说为什么说 A A=65 =6

17、5 ，有时候甚至不区别二者？，有时候甚至不区别二者？代码引言 自然 BCD 余三 加 格雷 码盘 ASCII /例 汉字 常用代码常用代码 汉字的表示法汉字的表示法 区位码区位码 例如：啊例如：啊 16 01 16 01 （10H 01H10H 01H）国标码国标码 30H 21H30H 21H机内码机内码 B0H A1H B0H A1H （汉字（汉字ASCIIASCII码、扩展码、扩展ASCIIASCII码）码） 附录：附录：1 debug1 debug或或winhexwinhex编辑软件查看编辑软件查看ansiansi格式的文本文件格式的文本文件2 2 汉字区位码查询：汉字区位码查询：ht

18、tp:/ 自然 BCD 余三 加 格雷 码盘 ASCII 例 /汉字 逻辑变量 表示 真 、假 2个对立的状态 只有2个取值 用 0、1 表示摆脱 算术01的影响、算术乘加的影响！/取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运算基本运算 基本逻辑运算（符号基本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式） AND AND 与与 OR OR 或或 NONO非非 NANDNAND与非与非 NORNOR或非或非 XORXOR异或异或 (exclusive or)(exclusive or)取值表示 /运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运

19、算基本运算 基本逻辑运算（符号基本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式）AND AND 与与 理解：理解： 而且而且 同时成立同时成立 A and BA and BABABA AB B取值表示 运算 /与 或 非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运算基本运算 基本逻辑运算（符号基本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式）OR OR 或或理解：理解： 或者或者A or BA or BA+BA+BTheoutputstandsatits1-stateifandonlyifoneormoreoftheinputsstandattheir1-states.取值表示 运算 与 /或 非 与

20、非 或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运算基本运算 基本逻辑运算（符号基本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式）NO NO 非非理解：对立、相反理解：对立、相反not Anot AA A取值表示 运算 与 或 /非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运算基本运算 基本逻辑运算（符号基本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式）AND AND 与与, OR , OR 或或, NO , NO 非非, ,NAND NAND 与非与非理解：理解：先与，再非先与，再非取值表示 运算 与 或 非 /与非 或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运算基本运算 基本逻辑运算（符号基

21、本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式）AND, OR,NO,NAND,AND, OR,NO,NAND,NOR NOR 或非或非理解：先或再非理解：先或再非取值表示 运算 与 或 非 与非 /或非 异或 小结 12 符号对照 123 基本运算基本运算 基本逻辑运算（符号基本逻辑运算（符号 、表达式）、表达式）XOR XOR 异或异或The output stands at its 1-state if one and only one of the two inputs stands at its 1-state.取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 /异或 小结 12 符号对照 123 基本

22、运算基本运算或非非与或取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 /12 符号对照 123 基本运算基本运算与非异或同或取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 1/2 符号对照 123 基本运算符号基本运算符号取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 /123 基本运算符号基本运算符号取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 1/23 基本运算符号基本运算符号取值表示 运算 与 或 非 与非 或非 异或 小结 12 符号对照 12/3 逻辑函数的表示方法 真值表ABY000010100111问题：总共有多少个不同的2变量的逻辑函数？列举它们，并写表达式。/真值表 表达式 逻辑图