第1章2011数字电子

1、数字电子技术初永丽初永丽山东工商学院信电学院山东工商学院信电学院平时成绩=作业+课堂点名+迟到考试成绩，闭卷考试最后成绩=平时成绩*30%+考试成绩*70%旷课五次取消考试资格第二章第二章 逻辑代数基础逻辑代数基础第三章第三章 集成逻辑门电路集成逻辑门电路第四章第四章 组合逻辑电路组合逻辑电路第五章第五章 触发器触发器第六章第六章 时序逻辑电路时序逻辑电路第一章第一章 数制和编码数制和编码 第七章第七章 半导体存储器半导体存储器第八章第八章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形第九章第九章 数模与模数转换器数模与模数转换器1.1 1.1 数字电子技术概述数字电子技术概述数字信号数字信号模拟

2、量模拟量时间上、数量变化上都是连续的物理量；时间上、数量变化上都是连续的物理量；表示模拟量的信号叫做模拟信号；表示模拟量的信号叫做模拟信号；工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。数字量数字量时间上、数量变化上都是离散的物理量；时间上、数量变化上都是离散的物理量；其数值的大小是某个最小数量单位的整数倍其数值的大小是某个最小数量单位的整数倍表示数字量的信号叫做数字信号；表示数字量的信号叫做数字信号；工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。数字电路的特点数字电路的特点（1）数字电路的工作信号是离散的数字信号，可靠性高，

3、）数字电路的工作信号是离散的数字信号，可靠性高，抗干扰能力强。抗干扰能力强。（2）数字电路中半导体器件只工作在开关状态，即截止和）数字电路中半导体器件只工作在开关状态，即截止和饱和状态。饱和状态。（3）单元电路是集成门电路和集成触发器。）单元电路是集成门电路和集成触发器。（4）研究输出信号与输入信号之间的逻辑关系。）研究输出信号与输入信号之间的逻辑关系。（5）主要分析工具是逻辑代数，描述逻辑功能的主要方法）主要分析工具是逻辑代数，描述逻辑功能的主要方法是真值表、逻辑函数表达式、状态转换图和波形图等。是真值表、逻辑函数表达式、状态转换图和波形图等。数制和码制数字系统的主要功能是进行信息处理 因此

4、必须将信息表示成电路能够识别、便于计算处理、存储的形式信息主要有两类: 数值信息和非数值信息数值信息的表示形式主要是数制及其转换非数值信息的表示-编码1.2 1.2 进位计数制进位计数制 多位数码中，每位的构成方法多位数码中，每位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为数以及从低位到高位的进位规则称为数制。数字电路中常用进制有十进制，制。数字电路中常用进制有十进制，二进制、八进制和十六进制。二进制、八进制和十六进制。 数制数制 2022-6-261.2 几种常用的数制2. 十进制（十进制（Decimal） 由由0、19十个数码组成，进位规则是逢十进十个数码组成，进位规则是逢十进一，计数基数为一

5、，计数基数为10，按权展开式：，按权展开式：1pnii10iCD1pniiircS加权和加权和基数基数 r 2第第i位系数位系数 ci权重权重ri1. 进位计数制进位计数制 例例：542.6=5102+4101+ 2100 + 610-1 2022-6-261.2 几种常用的数制12pniiiCB3. 二进制（二进制（Binary） 由由0、1两个数码组成，进位规则是逢二进一，两个数码组成，进位规则是逢二进一，计数基数为计数基数为2，按权展开式：，按权展开式： 例例：212021202101.101-2-101224. 八进制（八进制（Octal） 由由0、17八个数码组成，进位规则是逢八进八

6、个数码组成，进位规则是逢八进一，计数基数为一，计数基数为8，按权展开式：，按权展开式：2022-6-261.2 几种常用的数制116pniiiCH5. 十六进制（十六进制（Hexadecimal） 由由0、19、A、B、C、D、E、F十六个数码十六个数码组成，进位规则是逢十六进一，计数基数为组成，进位规则是逢十六进一，计数基数为16，按权展开式：按权展开式： 例例：16216B1612 .1B-1011618pniiiCO 例例：8580878105.17-2-10181 1 任意进制转换成十进制数任意进制转换成十进制数其它进制数转换为十进制数，其它进制数转换为十进制数，用用“按权展开法按权展

7、开法”。例：例：（1011）2+ 022+ 121+ 120=123= 8 + 0 + 2 + 1 =（11）10将代码为将代码为1 的数权值相加，即得对应的十进制数。的数权值相加，即得对应的十进制数。1.3 1.3 不同进位计数制间的转换不同进位计数制间的转换2022-6-26 例例：21001101234212120202110192001.10132101221202021202110125. 51681CE01231681614161216110740085 .43610128586838410625.2862 十十 二二 故故:210101111）（）（例：例： 将（将（11）10

8、化为二进制数，用化为二进制数，用 除除 2 取取 余余 法。法。用用“除基数倒除基数倒取余法取余法”。1125余余1 K0 022余余1 K1 121余余0 K2 2 K3十进制整数转换成任意进制，十进制整数转换成任意进制，179822(382(680(2（179）10=（263）8 1791611(3160(B（179）10=（B3）16 例：例： 例：将（例：将（28.44）10转换为二进制数转换为二进制数整数部分：除整数部分：除2取余取余10211123132707214014228/余低位低位高位高位小数部分：乘小数部分：乘2取整取整00802040104125201521276017

9、61288008802440.取整低位低位高位高位2101110028)()(21001110440).().(2100111111004428).().(答：十进制小数转换成任意进制小数，采用：乘以基数取整法十进制小数转换成任意进制小数，采用：乘以基数取整法3 两种任意进制数之间的转换利用十进制做为桥梁进行转换4 二进制和十六进制数之间的转换 将十六进制数转换为二进制数时，将每位将十六进制数转换为二进制数时，将每位十六进制数用四位二进制数表示。十六进制数用四位二进制数表示。 将二进制数转换为十六进制数时，整数将二进制数转换为十六进制数时，整数部分自右往左四位一组，最后剩余不足四位部分自右往左

10、四位一组，最后剩余不足四位时在左面补时在左面补0；小数部分自左往右四位一组，；小数部分自左往右四位一组，最后剩余不足四位时在右面补最后剩余不足四位时在右面补0；然后将每；然后将每一组用一位十六进制数代替。一组用一位十六进制数代替。例：将十六进制数例：将十六进制数1C9.2FH转换为二进制数。转换为二进制数。十六进制数：十六进制数： 1 C 9 . 2 F二进制数：二进制数：.00101111100111001因此，对应的二进制数为因此，对应的二进制数为111001001.00101111B 二进制数：二进制数： 十六进制数：十六进制数： 因此，对应的十六进制数为因此，对应的十六进制数为EBD.

11、AH。1110 1011 1101 . 1010D.ABE例：将二进制数例：将二进制数111010111101.101B转换为转换为 十六进制数十六进制数5 二进制和八进制之间的转换 6 八进制和十六进制之间的转换 以二进制做为桥梁例：将八进制数例：将八进制数(453.62)8转换为二进制数。转换为二进制数。八进制数八进制数 4 5 3 . 6 2二进制数二进制数 100 101 011 . 110 010(453.62)8=（100101011.110010）22022-6-261.3 不同数制间的转换十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010

12、044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F二进制算术运算的特点二进制算术运算的特点两个表示数量大小的二进制数码之间的数值运算，两个表示数量大小的二进制数码之间的数值运算，就称为就称为二进制算术运算二进制算术运算。与十进制算术运算的唯一区别在于：与十进制算术运算的唯一区别在于：二进制数是二进制数是“逢二进一逢二进一”，十进制数是，十进制数是“逢十进逢十进一一”。1.4 1.4 二进制数的运算二进制数的运算2022-6-261.4 二进制算术运算1.加法

13、运算加法运算 二进制加法运算法则（二进制加法运算法则（3条）：条）： 000 01101 1110（逢二进一）（逢二进一） 例：例：求求(1011011)2(1010.11)2? 1011011 ) 1010.11 1100101.11则则(1011011)2(1010.11)2(1100101.11)22022-6-261.4 二进制算术运算2. 减法运算减法运算 二进制减法运算法则（二进制减法运算法则（3条）：条）： 00110 011（借一当二）（借一当二） 101 例：例：求求(1010110)2(1101.11)2? 1010110 ) 1101.11 1001000.01则则(10

14、10110)2(1101.11)2(1001000.01)22022-6-261.4 二进制算术运算3.乘法运算乘法运算 二进制乘法运算法则（二进制乘法运算法则（3条）：条）： 000 01100 111 例：例：求求(1011.01)2(101)2? 1011.01 ) 101 1011 01 00000 0 ) 101101 111000 01则则(1011.01)2(101)2(111000.01)2 可见，二进制乘法运算可归结为可见，二进制乘法运算可归结为“加法与移位加法与移位”。2022-6-261.4 二进制算术运算4.除法运算除法运算 二进制除法运算法则（二进制除法运算法则（3条

15、）：条）： 000 010 111 例：例：求求(100100.01)2(101)2? 111.01101 ) 100100.01 -) 101 1000 -) 101 110 -) 101 101 -) 101 0 则则(100100.01)2(101)2(111.01)2 可见，二进制除法运算可可见，二进制除法运算可归结为归结为“减法与移位减法与移位”。乘乘/除法运算转换为加法除法运算转换为加法/减法和移位运算，减法和移位运算，故加、减、乘、除运算可归结为用故加、减、乘、除运算可归结为用加、减、加、减、移位移位三种操作来完成。但在计算机中为了三种操作来完成。但在计算机中为了节省设备和简化运

16、算，一般只有加法器而节省设备和简化运算，一般只有加法器而无减法器，这就需要将减法运算转化为加无减法器，这就需要将减法运算转化为加法运算，从而使得算术运算只需要法运算，从而使得算术运算只需要加法和加法和移位移位两种操作。引进两种操作。引进补码的目的补码的目的就是为了就是为了将将减法运算转化为加法运算减法运算转化为加法运算1.5 1.5 带符号数的编码表示带符号数的编码表示原码 有符号二进制数有符号二进制数的最高位为符号位，的最高位为符号位，其余各位为数值位，用这种方式表示的数其余各位为数值位，用这种方式表示的数码称为原码。码称为原码。符号位0正数1负数(01011001)B (11011001)

17、B反码反码 补码补码 最高位为符号位，正数为0，负数为1; 正数的反码、补码和它的原码相同 负数的反码是将原码的数值位按位取反； 负数的补码是将原码的数值位数值位逐位求反，然后在最低位上加1得到。例如: 1 0 1 1 - 0 1 0 10 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 11 0 0 1 1 011-5=611+11=22求补原码、反码、补码的区别补码的使用将计算机中的减法运算变为加法运算，乘法运算变为移位相加运算0的表示方法不同，补码的0是唯一的表示的编码范围不同，n位二进制数有2n个编码，补码多表示一个负数例如：用4位二进制数表示-8 -8的反码：1111 -8的补码：1

18、000 而-0的反码也是：1111，所以用4位二进制反码不能区分-8和-0，必须用5位二进制才能区分1.6 1.6 字符编码字符编码美国国家信息交换标准代码。美国国家信息交换标准代码。ASCII码是一组码是一组7位二进制代码，共位二进制代码，共128个，其中包括个，其中包括表示表示09的的10个代码，表示大、小写英文字母的个代码，表示大、小写英文字母的52个个代码，代码，32个表示各种符号的代码以及个表示各种符号的代码以及34个控制码。个控制码。应用领域：计算机和通信领域。应用领域：计算机和通信领域。ASCII码码内容见下表一位十进制数09十个数 码，用四位二进制数表示时，其代码称为二 十进制

19、代码，简称 BCD代码。用二进制数表示十进制数的编码方法BCD代码有多种不同的码制：代码有多种不同的码制：8421BCD 码、2421BCD码、余3码等，二二-十进制数的编码十进制数的编码十进制编码种类0123456789权权8421码0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 18 4 2 1余3码0 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 02421码（A）0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0

20、 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 1 1 01 1 1 12 4 2 12421码（B）0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 15211码0 0 0 00 0 0 10 1 0 00 1 0 10 1 1 11 0 0 01 0 0 11 1 0 01 1 0 11 1 1 1余 3 循环码0 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 0步进码00000100001100

21、0111001111011111011110011100011000012 4 2 1 5 2 1 1对于恒权码，将代码为1的数权值相加即可得代码所代表的十进制数。 余3码的编码规律：在依 次罗列的四位二进制的十六种态中去掉前三种和后三 种。所以叫“余3码”。余3循环码的主要特点：相邻两个代码之间仅有一位的状态不同。因此将余3循环码计数器的输出状态译码时，不会产生竞争-冒险现象。余余3码、余码、余3循环码和步进码是循环码和步进码是无权码无权码8421、2421和和5211BCD码是码是恒权码恒权码例如例如（1001）8421BCD=（1111）2421BCD=（0111，1001）8421BCD=（1011，1111）2421BCD=8+1=（9）102+4+2+1=（9）10（79）10（59）102022-6-26格雷码（格雷码（Gray Code）十进制数格雷码十进制数格雷码格雷码00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000四位格雷码的编码表四位格雷码的编码表1.7 1.7 可靠性编码可靠性编码2022-6-26n格雷码的特点格雷码的特点（1