数字电路基础绪论课件

1、 概述第 1 章绪论数制与码制本章小结主要要求： 了解数字电路的特点和分类。了解脉冲波形的主要参数。1.1概述模拟电路电子电路分类数字电路 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数字信号时间上和幅度上都断续变化的信号 模拟信号时间上和幅度上都连续变化的信号数字电路中典型信号波形一、数字电路与数字信号 输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数只有高电平和低电平两个取值导通(开)、截止(关)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研究对象分析工具信 号电子器件工作状态主要优点二、数字电路特点 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

2、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分立元件电路集 成 电 路根据半导体的导电类型不同分 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作为基本器件以单极型晶体管作为基本器件例如 CMOS例如 TTL、ECL三、数字电路的分类集成电路分 类集 成 度电路规模与范围小规模集成电路 SSI1 10 门/片或10 100 个元件/片逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器中规模集成电路 MSI10 100 门/片或 100 1000 个元件/片逻辑部件 包括：计数器、 译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等 大规

3、模集成电路 LSI100 1000 门/片或 1000 100000 个元件/片数字逻辑系统包括：中央控制器、存储器、各种接口电路等超大规模集 成电路 VLSI大于 1000 门/片或大于 10 万个元件/片高集成度的数字逻辑系统例如：各种型号的单片机，即在一片 硅片上集成一个完整的微型计算机根据集成密度不同分Umtrtf Ttw 脉 冲 幅 度 Um： 脉冲上升时间 tr：脉冲下降时间 tf：脉 冲 宽 度 tw ：脉 冲 周 期 T ：脉 冲 频 率 f ： 占 空 比 q ：脉冲电压变化的最大值 脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间 脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0

4、.5Um 所需的时间 脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间 周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间 1 秒内脉冲出现的次数 f = 1/T 脉冲宽度 tw 与脉冲周期 T 的比值 q = tw/T 四、脉冲波形的主要参数 理解 BCD 码的含义，掌握 8421BCD 码，了解其他常用 BCD 码。主要要求： 掌握十进制数和二进制数的表示及其相互转换。了解八进制和十六进制。1.2数制和码制计数的方法 (一) 十进制 (Decimal) (xxx)10 或 (xxx)D 例如(3176.54)10 或(3176.54)D 数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1

5、100 510-1 110-2权 权 权 权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同 (11.51)10 进位规律：逢十进一，借一当十10i 称十进制的权 10 称为基数 0 9 十个数码称系数数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式 (3176.54)10 = 3103 + 1102 + 7101 + 6100 + 510-1 + 410-2一、数制 例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 10 1 = 1 (二) 二进制 (Binary) (xxx)2 或 (xxx)B 例如 (1011.11)2 或 (1011.11)B

6、 数码：0、1 进位规律：逢二进一，借一当二 权：2i 基数：2 系数：0、1 按权展开式表示 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1 + 12-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 (1011.11)2 = (11.75)10 = 11.75 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1 + 12-2 (三) 八进制和十六进制 进制数的表示计数规律 基数 权 数码八进制 (Octal) (xxx)8 或(xxx)O逢八进一，借一当八 8

7、0 7 8i 十六进制(Hexadecimal) (xxx)16 或(xxx)H 逢十六进一，借一当十六 16 0 9、A、B、C、D、E、F 16i例如 (437.25)8 = 482 + 381 + 780 + 28-1 + 58-2 = 256 + 24 + 7 + 0.25 + 0.078125 = (287.328125)10 例如(3BE.C4)16 = 3162 + 11161 + 14160 + 1216-1 + 416-2 = 768 + 176 + 14 + 0.75 + 0.015625 = (958.765625)10 二、不同数制间的关系与转换 对同一个数的不同计数方

8、法 (一) 不同数制间的关系 二、不同数制间的关系与转换 不同数制之间有关系吗？十进制、二进制、八进制、十六进制对照表770111766011065501015440100433001132200102 11000110000000 十六八二 十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A12101010 9111001981010008 十六八二 十1.500 1 整数0.750 0 (二) 不同数制间的转换 1. 各种数制转换成十进制 2. 十进制转换为二进制 例 将十进制数 (26.375)10 转换成二进制数 26 6 1 3 01 10

9、 12(26 )10 = (11010 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2一直除到商为 0 为止 余数 13 0按权展开求和整数和小数分别转换 整数部分：除 2 取余法 小数部分：乘 2 取整法读数顺序读数顺序 .011 每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。八进制二进制3. 二进制与八进制间的相互转换 二进制八进制(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 补0(11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 3

10、45726 从小数点开始，整数部分向左 (小数部分向右) 三位一组，最后不足三位的加 0 补足三位，再按顺序写出各组对应的八进制数 。补01110010111101011 一位十六进制数对应四位二进制数，因此二进制数四位为一组。4. 二进制和十六进制间的相互转换 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 补 0(10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101100 4FBEC0 十六进制二进制 :每位十六进制数用四位二进制数代替

11、，再按原顺序排列。二进制十六进制 : 从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右) 四位一组，最后不足四位的加 0 补足四位，再按顺序写出各组对应的十六进制数 。补 010011111011111011例如 ：用四位二进制数码表示十进制数 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9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编码 三、二进制代码 常用二进制代码 自然二进制码 二 - 十进制码 格雷码 奇偶

12、检验码 ASCII 码 (美国信息交换标准代码) 例如：用三位自然二进制码表示十进制数 0 7： 000 0 001 1 010 2 011 3 100 4 101 5 110 6 111 7 (一) 自然二进制码 按自然数顺序排列的二进制码 (二) 二-十进制代码 表示十进制数 0 9 十个数码的二进制代码 (又称 BCD 码 即 Binary Coded Decimal) 1 位十进制数需用 4 位二进制数表示，故 BCD 码为 4 位。 4 位二进制码有 16 种组合，表示 0 9十个数可有多种方案，所以 BCD 码有多种。 常用二 - 十进制代码表 111111111100111011

13、1010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210 十 进 制 数1100101110101001100001110110010101000011余 3 码2421(B)2421(A) 5421 码 8421 码无权码 有 权 码1001100001110110010101000011001000010000权为 8、4、2、1比 8421BCD 码多余 3取四位自然二进制数的前 10 种组合，去掉后 6 种组合 1010

14、 1111。用 BCD 码表示十进制数举例： (36)10 = ( )8421BCD (4.79)10 = ( )8421BCD (01010000)8421BCD = ( )10 注意区别 BCD 码与数制： (150)10 = 0)8421BCD = (10010110)2 = (226)8 = (96)16 6 0110 3 0011 4. 0100.7 01119 10010101 50000 0 (三) 可靠性代码 奇偶校验码 组成 信 息 码 ： 需要传送的信息本身。 1 位校验位：取值为 0 或 1，以使整个代码 中“1”的个数为奇数或偶数。 使“1”的个数为奇数的称奇校验， 为

15、偶数的称偶校验。 8421 奇偶校验码 01 0 0 111 0 0 1911 0 0 001 0 0 0810 1 1 100 1 1 1700 1 1 010 1 1 0600 1 0 110 1 0 1510 1 0 000 1 0 0400 0 1 110 0 1 1310 0 1 000 0 1 0210 0 0 100 0 0 1100 0 0 010 0 0 00校 验 码信 息 码校 验 码信 息 码8421 偶 校 验 码8421 奇 校 验 码十进制数格雷码(Gray 码，又称循环码) 0110最低位以 0110 为循环节次低位以 00111100 为循环节第三位以 100

16、00 为循环节.011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特点:相邻项或对称项只有一位不同典型格雷码构成规则 ：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，借 一当二。其基数为 2；权为 2i 。 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