我的数电课件881章2010

1、数字电子技术 1 ) 发展快2 )应用广3 )工程实践性强2、学习方法：打好基础、关注发展、主动更新、注重实践课程学习中： 了解电路功能的应用背景，注重学习分析问题、解决问题能力的培养。每18个月芯片的集成度提高1倍,而功耗下降一半。课程特点及学习方法1、课程特点：具有入门性质的、重要的专业技术基础课2、成绩计算：总成绩: 100分平时作业与测验：实验： 10分期末考试成绩：参考书：数字电子技术基本教程 阎石 清华大学出版社数字电子技术基础 余孟尝等编写 高等教育出版社 其他习题集 习题答案书第一章 绪 论1.1.1数字量与模拟量:自然界中的物理量模拟量数字量时间和数值连续变化的物理量 时间和

2、数值都是离散的物理量,而且每次增减变化都是某个最小量的整数倍。如:温度、压力、速度如：人数、物件模拟电路数字电路1.1概述 （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，可靠性和准确性高 （3）通用性强，集成度高，电路设计维修灵活方便 （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。数字电路的优点：设计方法 传统的设计方法： 现代的设计方法：纯硬件电路逻辑设计，采用试凑法；比较适合分立元件及小规模集成电路的设计，所设计电路需反复调试，而

3、且所用的元器件较多，出问题几率较高，电路的可靠性较差从传统的硬件逻辑设计发展为硬件逻辑设计、软件逻辑设计及兼有两者优点的集成电路ASIC设计。采用自上而下的设计方法，出现了相应的电子设计自动化（EDA）技术和复杂电路的仿真与测试技术。 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实现系统功能。1）、设计：在计算机上利用软件平台进行设计原理图设计ABEL、Verilog 、VHDL 、System C等HDL语言设计设计方法EDA技术3）、下载2）、仿真4）、验证实验板数字电路的特点 在两种电路中，晶体管的工作状态不同。 数

4、字电路中晶体管工作在开关状态，也就 是交替地工作在饱和与截止两种状态，而 在模拟电路中晶体管多工作在放大状态。 数字电路采用二进制，主要分析工具是逻 辑 代数，而模拟电路采用十进制，主要分析工 具是普通代数。两种电路比较：数制：按进位规则进行计数称为进位计数制（数制）。1. 十进制：以10为基数的记数体制表示数的十个数码：0 、1、2、3、4、5、6、7、8、9遵循逢十进一、减一当十的规律157=1.2 数制与代码1.2.1数制一个十进制数数 N可以表示成：若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。157=2、二进制：以二为基数

5、的记数体制表示数的两个数码：0、1遵循逢二进一、减一当二的规律（1001）2=(9)102101024295122825627128263225642416238224212201（1111）2=15（1 0000）2=1601234567891011121314000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111115熟练掌握：二进制的优缺点 用电路的两个状态-开、关来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。 位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。0、1、2、

6、3、4、5、6、7（3）八进制和十六进制：八进制记数码：(46)8=4 81+6 80=(38)10十六进制记数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)(4E6)16=4162+14 161+6 160=(1254)101.2.2 数制转换一、任意进制转换为十进制（Decimal)将任意进制按权展开求和(1001)B=(4E6)H=4162+14 161+6 160=(1254)D练习：(5A7)H=?=(9)D=5162+10 161+7 160=(1447)D二、十进制（Decimal)转换为任意进制对于整数部分可以

7、用“除2取余法”以十进制转换为二进制为例2 余1 K40225 余1 K0122 余0 K162 余0 K232 余1 K31(11001)B(25)D=对于小数部分:是用“乘2取整”法来实现的(0.375)10=0.3752=0.7500.752=1.5010.502=1.001（0.011）2取小数点前面的整数练习：（5.625）10=（ ）2 101.101例：将十进制数23.562转换成二进制数。误差不大于2-6。整数部分用除2取余法先得到的余数为低位后得到的余数为高位小数部分用乘2取整法先得到的整数为高位后得到的整数为低位。2 23 余2 11 1 b1 （低位）2 5 1 b22

8、2 1 b32 1 0 b4 0 1 b5（高位） 整 0.56221.124 1 b-1 （高位）0.12420.248 0 b-20.24820.496 0 b-30.49620.992 0 b-40.99221.984 1 b-5 （低位）由于最后的小数0.9840.5，根据“四舍五入”的原则，b-6应为1。（23.562）D（10111.100011）B例 将（51.39）10转换为八进制数解先将十进制数整数（51）10转换为八进制数：851 余386 余60所以，（51）10=（63）8 再将十进制小数（0.39）10转换为八进制数： 0.398 = 3.12 a-1=30.128

9、= 0.96 a-2=00.968 = 7.68 a-1=70.688 = 5.44 a-2=5（0.39）10=（0.3075）8 精度为8- 4=0.024%。（51.39）10=（63.3075）8十六进制与二进制之间的转换：(01011001)B=027+1 26+0 25+1 24+1 23+0 22+0 21+1 20D=(023+1 22+0 21+1 20) 161+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160D=(59)H三、十六（八）进制与二进制之间的转换：(1001111101)B=？每四位2进制数对应一位16进制数(27D)H十六进制与二进制之间的转换：( 00)

10、B=从末位开始四位一组(1001 1100 1011 0100 1000)B =()H84BC9(9CB48)H(19)16=10010001(11001)2=(25)10八进制与二进制之间的转换：( 00)B=从末位开始三位一组(10 011 100 101 101 001 000)B =()O01554(2345510)O32(17)8 =111001(1111)2= (15)10四、任意R进制转化为任意S进制 先将R进制转换程成十进制，然后将十进制转换成S进制，反之亦然。 例如，将(21101)3转换为五进制。先将(21101)3转换成十进制，然后再转换为5进制，请自行转换。(21101

11、)3=234+133+132+031+130=(199)10=(1244)51.3 码制“数”表示数值的大小区别不同的“事物”学号、邮编 在数字技术中，常用二进制码0和1来表示文字符号等一些信息，这种特定的二进制码称为代码。 建立这种代码与信息的一一对应的关系称为编码。（人们预先按一定规则约定而赋予的）BCD代码二进制十进制代码：用一组二进制数来表示1位十进制数。一、码制是指什么？1位二进制可以表示多少个“事物”？2个2位二进制可以表示多少个“事物”？4个n位二进制可以表示多少个“事物”？2n个1位十进制数有多少个数码？09总共10个1位十进制数需要多少位二进制数来表示？4位BCD代码二进制十

12、进制代码：用一组二进制数来表示1位十进制数。到底是多少位？为了分别表示M个字符，至少需要二进制数的位数为n：2nM在BCD码中，用 位二进制数表示09十个数码。四位二进制数最多可以表示 个字符。4160000000100100011011001111000100110101011110111101111010111000100 09十个字符与这16个二进制数之间可以有多种组合，不同的对应便形成了不同编码。8421码5421码余3码2421码所谓的8421码，就是指各位的权是8、4、2、1。在BCD码中，十进制数 (N)D 与二进制编码 (K3K2K1K0)B 的关系可以表示为：(N)D= W3

13、K3 +W2K2+W1K1+W0K0W3W0为二进制各位的权重（1000）8421=（1000）5421=85000000010010001101100111100010011010101111011110111101011100010001236789101113141551240123578964012356789403456782910123678549二进制数自然码8421码2421码5421码余三码十进制数8421码2421码5121码格雷码余3码余3循环码0000000000000000000110010100010001000100010100011020010001000100

14、011010101113001100110011001101010111401000100011101100111010050101101110000111100011006011011001100010110011101701111101110101001010111181000111011101100101111109100111111111110111001010 有权码：编码与所表示的十进制树之间的转换容易。（1001 0000）8421BCD（90）D 余码： 0和9,1和8.6和4的余码互为反码，这对于求取对10的补码很方便。如将两个余3码相加的和是十进制的10时，正好是二进制的1

15、6，于是可从高位自动产生进位信号。余3码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不同。按余3码循环码组成计数器时，每次转换过程只有一个触发器翻转，译码时不会发生竞争冒险现象。各种编码的特点对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几组BCD代码来表示。例如：用BCD代码表示十进制数求BCD代码表示的十进制数对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。例如：（0111）8421BCD08141211（7）10（1101）2421BCD12140211（7）10格雷码格雷码是一种无权码。编码特点是：任何两个相邻代码之间仅有一位不同。该特点常用于模拟量的转换。当模拟量发生微小变化，而

16、可能引起数字量发生变化时，格雷码仅仅改变一位，这与其它码同时改变2位或更多的情况相比，更加可靠。 二进制码格雷码 二进制码格雷码b3b2b1b0G3G2G1G0b3b2b1b0G3G2G1G00 0 0 00 0 0 01 0 0 01 1 0 00 0 0 10 0 0 11 0 0 11 1 0 10 0 1 00 0 1 11 0 1 01 1 1 10 0 1 10 0 1 01 0 1 11 1 1 00 1 0 00 1 1 01 1 0 01 0 1 00 1 0 10 1 1 11 1 0 11 0 1 10 1 1 00 1 0 11 1 1 01 0 0 10 1 1 10

17、 1 0 01 1 1 11 0 0 0 例如，8421码中的0111和1000是相邻码，当7变到8时，四位均变了。若采用格雷码，0100和1100是相邻码，仅最高一位变化。ASCII 码ASCII码即美国标准信息交换码。它共有128个代码，可以表示大、小写英文字母、十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍用于计算机的键盘指令输入和数据等。1.2.4 算术运算和逻辑运算一、算术运算 二进制算术运算与十进制算术运算的规则基本相同，但二进制运算是“逢二进一”和“借一当二”。 例如，两个二进制数A=1010和B=0101的算术运算有加减乘除。对正数而言三种表示法都是一样的，例如，对正数9的原码

18、、反码和补码都表示为 （9）10 = 0 1001 首位0为表示正数的符号位，随后是二进制数的真值。二、在数字系统中，如何表示二进制数的正负?有原码、反码和补码三种表示法。最高位为符号位,正数的符号位为0,负数的符号位为11、正数的原码、反码和补码三种表示方法： 若某微处理器的寄存器为8位,则最高位为符号位,剩下的7位表示该数的绝对值大小.00 0 0 1 0 0 1符号位该数的绝对值大小 补码：可由反码加1得到。 负数补码表示（9）10 = 1 0111补 原码：首位1为表示负数的符号位，随后是二进制数的真值。 负数原码表示（9）10 = 1 1001原 反码：可由原码的符号位不变，数值位逐位求反。负数反码表示（9）1