电子电工技术9-1

电工电子技术

教学课件

(模块9数字逻辑门电路)

丁卫民编模块9数字逻辑门电路单元1数字电路基础知识

一、数字信号与数字电路1.数字信号

电子电路中的电信号分为模拟信号和数字信号，模拟信号是一种在时间和数量上都是连续的电信号。正弦波信号是典型的模拟信号。

数字信号是一种在时间和数量上都是离散的电信号，它具有不连续和突变的特性，因而也称为脉冲信号。数字信号的波形称为脉冲波。常见的脉冲波有矩形波、尖峰波、锯齿波、阶梯波、三角波。理想和实际的矩形脉冲如下图：脉冲从起始值开始突变的一边称为脉冲前沿，也称上升沿；脉冲从峰值变为起始值的一边称为脉冲后沿，也称下降沿。Um称脉冲幅值，tWw称脉冲宽度，T称脉冲周期。

数字信号具有如下特点：(1)只具有高电平和低电平两种状态；(2)如果赋予高、低两种电平代表1和0这两种数字的意义，则一组脉冲可以看成是1、0表示的一串数字量；(3)可以用高低电平表示自然界中的各种物理量的有无、强弱、高低的相互关系，只要按照一定的关系建立起某种逻辑关系式，就可以实现判断、推理、计算和记忆等。2.数字电路数字电路是用来处理数字信号的，它利用脉冲的有无以及脉冲的多少代表某种特定的信息或数量。根据数字信号的特点，数字电路结构形式有以下特点：（1）高低电平的数字量，可以用开关的通断来实现。因此，数字电路是一系列开关电路；（2）在研究自然界各种物理量的关系时，可以建立起符合某种逻辑关系的逻辑关系式，实现这些逻辑关系的电路称为逻辑电路。把一些逻辑电路按照一定的方式组合起来，可以构成大的数字系统，各种数字电路都是逻辑电路，或逻辑电路的组合。（3）只考虑信号的有无、数目，无须考虑信号的大小，用三极管构成开关电路时，三极管工作在截止或饱和状态.数字电路抗干扰能力强，可靠性高，功耗低。

在数字电路中，把电路的“1”态称为逻辑“1”，“0”态称为逻辑“0”。一般规定高电平为逻辑“1”，低电平为逻辑“0”，称之为为正逻辑。二、数制和码制1.数制数制是指多位数码中每一位的构成方法和低位向高位的进位规则。（1）十进制：

其特点是数字的每一位都由0～9中的一个数码构成，计数的基数为十，进位满足“逢十进一”。十进制常用D来表示，如412表示为（412）D

。（2）二进制：其特点是数字的每一位仅为0或1这两种数码，计数的基数为二，进位满足“逢二进一”。二进制常用B来表示，如1011表示为（1011）B

。

二进制的运算法则如下：加法法则为：0+0＝0；1+0＝1；0+1＝1；1+1＝10。乘法法则为：0X0＝0；1X0＝0；0X1＝0；1X1＝1。（3）八进制

：其特点是数字的每一位由0～7中的一个数码构成，计数基数为八，进位关系为“逢八进一”。（4）十六进制：其特点是数字的每一位由0～9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）中的一个数码构成，计数基数为16，进位关系是“逢十六进一”。2.数制转换计算（1）二进制数转换为十进制数二进制转换为十进制，只要将它按权位展开，并求出各项的和，即可得到所对应的十进制数。例如1

将二进制数(1010.01)B转换为十进制数.解:

（2）十进制数转换为二进制数十进制数分整数部分和小数部分需分别进行转换，再将结果排列在一起，得出完整的结果。整数转换采用“除2取余数法”，即将整数部分逐次除以2（基数），依次记下余数，直至商为0。第一个余数为二进制的最低位，最后一个余数为最高位。例2

将十进制数（29）D转换成二进制数。解：得：小数部分采用“乘2取整法”，即将小数部分连续乘以2（基数），取积的整数部分作为二进制的小数。首次乘积的整数为所得二进制小数的最高位，第二次乘积的整数为次高位，以次进行，直至满足转换精度要求为止。例3

将十进制数(0.723)D转换为二进制数（要求精确到小数点后第4位）。解：所以：例4将十进制数(13.375)D转换为二进制数.解：整数13：小数0.375：所以：2.码制数字系统的信息有两类：一类是数值信息；一类是文字图形符号，表示非数值的其它事物。对于后一类信息，常用按一定规律编制的各种代码来代表，这一规律称为码制。对数字系统而言，使用最方便的是按二进制数编制代码。如在用二进制数码表示一位十进制数的0～9这十个状态时，经常采用8421码（又称BCD码）。8421码是最常用的一种有权码，其4位二进制码从高位至低位的权依次为23、22、21、20，即为8、4、2、1,故称为8421码。按8421码编码的0～9与用4位二进制数表示的0～9完全一样，所以，8421码是一种人机联系时广泛使用的中间形式。需要注意的是：8421码中不允许出现1010～1111四种组合，因为没有十进制数字符号与其对应。1．8421码与十进制数之间的转换8421码与十进制数之间的转换是按位进行的，即十进制数的每一位与4位二进制编码对应。例如：

（258）D=（001001011000）8421码

（000100