《数字逻辑电路》-《数字逻辑电路》-1

第1章数字逻辑电路概论1.1数字电路概述1.2数制1.3二进制代码1.1数字电路概述电子技术是20世纪发展最迅速、应用最广泛的技术。其发展大致分为电子管、晶体管、微电子集成电路三个阶段。现代信息的存储、处理和传输越来越趋于数字化如我们生活中常用的计算机、通信产品、视频设备、自动控制等电子系统均采用数字电路或数字系统。数字电子技术是在布尔代数和开关理论的基础上发展起来的。广泛应用于工业、农业、科教、医疗、娱乐、交通、银行等领域。使人们的生产和生活发生了质的飞跃。下一页返回1.1数字电路概述自然界中存在许多的物理量，就其变化规律的特点来说，可分为两大类。一类是在时间和幅值上均是连续变化的信号，称为模拟信号，如图1.1.1所示。例如，模拟语音的音频信号、模拟温度变化的电压信号等。将传输和处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。如模拟电子技术中讲述的放大电路、整流电路等。另一类是时间和幅值上均是离散的，就是说它的变化在时间和幅值上是不连续的，称为数字信号。将传输和处理数字信号的电子电路称为数字电路。如本教材将介绍的门电路、触发器、计数器、编码器和译码器等。上一页下一页返回1.1数字电路概述数字电路的分类1.按集成度可分为小规模、中规模、大规模、超大规模、和甚大规模数字集成电路。2.按所用器件制作工艺的不同分为双极型和单极型3.按照电路的结构和工作原理的不同分为组合逻辑型和时序逻辑型数字电路的特点

1.成本低廉，通用性强

2.工作可靠，稳定性好

3.高速度，低功耗

4.加密性好，可长期保存

5.易于设计，具有可编程性下一页

返回1.2数制首先，我们来看一个十进制数的展开式。(319.58)10=3×102+1×101+9×100+5×10-1+8×10-2其中,3、1、9、5、8为基本符号，10为基数，102为位权，我们将一种进制所包含的全部数码称为基本符号，进制计数中按照(逢N进一)的规律，将N称为基数。在某一进制的数中，每一位的大小都对应该位数码乘以一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权。权是一个幂，等于基数的位次方，它表示每一数码在不同位置时，所代表的数值是不同的。将基本符号、基数、位权统称为数制的三要素，任意一个进制数都可以表示为基本符号与其对应权的乘积之和，称三要素展开式。如果用Ki表示第i位的基本符号，对于一个具有x位整数和y位小数的N进制数M的三要素展开式为下一页

返回1.2数制十进制十进制是以10为基数的计数体制，常用下标10或符号D来表示。有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十个不同的数码。其计律是(逢十进一)，即9+1=10。任何一个十进制数的三要素展开后都可写成如下形式上一页

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返回1.2数制二进制二进制是以2为基数的计数体制，常用下标2或符号B来表示。只有0和1两个数码。它的每一位都可以用电子元件来实现。且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。其计数规律是(逢二进一)。即1+1=10.任何一个二进制数的三要素展开式都可写成上一页

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返回1.2数制八进制八进制是以8为基数的计数体制，常用下标8或符号O来表示。有0、1、2、3、4、5、6、7共十个不同的数码。其计律是(逢八进一)，即7+1=10。任何一个八进制数的三要素展开后都可写成如下形式上一页

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返回1.2数制十六进制十六进制是以16为基数的计数体制，常用下标16或H来表示。有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共十六个不同的数码。其中A、B、C、D、E、F依次相当于十进制中的10、11、12、13、14、15。十六进制的计数规律(逢十六进一)，即F+1=10。任何一个十六进制数的三要素展开后都可写成如下形式上一页

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返回1.2数制非十进制数转换为十进制数1.转换方法：写出需要转换的非十进制数的三要素展开式，计算出相应的结果，即为对应的十进制数。2.例如：上一页

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返回1.2数制十进制数转换为非十进制数1.整数部分的转换转换方法:“除基取余”，即将十进制的整数部分逐次除以转换目标数制的基数。保留余数，将所得商数部分再除以基数，依此类推，直到商为0为止。每次所得的余数便为要转换的数码。第一个余数为最低位，最后一个余数为最高位。2.小数部分的转换转换方法：(乘基取整)，即将十进制的小数部分逐次乘以转换目标数制的基数。保留整数，将剩下的小数部分再乘以基数。依此类推，每次所得的整数便为要转换的小数部分。第一个整数为最高位，最后一个整数为最低位。上一页

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返回1.2数制3.例子：将(139.625)D转换成对应的二进制数、十六进制数。1）二进制数：整数部分：上一页

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返回1.2数制小数部分：所以可得(139.625)D=(10001011.101)B上一页

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返回1.2数制2)十六进制数上一页

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返回1.2数制非十进制数转换为非十进制数1.二进制数与八进制数之间的转换整数部分从右至左，小数部分从左至右，将二进制数的整数部分和小数部分每三位分为一组，不足三位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加0补足，然后每组用等值的八进制数替代，即得目标数制。反之，则可将八进制数转换成二进制数。例如：将(11010111.0100111)B转换成相应的八进制数。根据转换方法，每3位的二进制数用1位的八进制数表示，所以可得：(11010111.0100111)B=(327.234)O上一页

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返回1.2数制2.二进制数与十六进制数之间的转换整数部分从右至左，小数部分从左至右，每四位分为一组，不足四位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加0补足，然后每组用等值的十六进制数替代，即得目标数制，反之，可将十六进制数转换成二进制数。例如：将(111011.10101)B转换为对应的十六进制数。所以可得(111011.10101)B=(3B.A8)H上一页

返回1.3二进制代码下一页

返回将十进制数中的0-9十个数字用4位二进制数来表示的代码，称为二—十进制代码，简称BCD码。由于4位二进制数有164种不同的组合方式，即16种代码。根据不同的规则，从中选择10种来表示十进制的10个数码，其方案有若干种.1.

8421BCD码：最常见的一种，选取0000-1001这十个状态来表示十进制数，每一位的权值是固定不变的，为恒权码。其特点是：1)8421BCD码实际上就是二进制数按其自然顺序所对应的十进制数。2)8421BCD码4位数码所对应的权分别为23、22、21、20,即十进制数的8、4、2、1。3)其余六种组合1010-1111是无效的,叫禁用码。1.3二进制代码2.余3BCD码这种代码没有固定的值，为无权码。他是由8421BCD码加3(0011)得出，余3码是自补码，0和9、1和8、2和7、3和6、4和5这5对代码互为反码。3.5421BCD码和2421BCD码它们也是恒权码。从高位到低位对应的权值分别为5、4、2、1和2、4、2、1也是它们名称得来的理由。按编码方式不同2421码有(A)码和(B)码两种。一般情况下“恒权码所对应的十进制数与二进制代码之间可用下式来表示。上一页

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返回1.3二进制代码举例说明：1.将(139)D转换为8421BCD码。解：2.将(658)D转换为3BCD码。解：3.分别将(3681)D转换为5421BCD码和2421BCD码。解：上一页

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返回1.3二进制代码格雷码格雷码是一种无权码，它具有相邻性，即任意两组相邻的代码之间只有一位取值不同，其余各位均相同。格雷码的组成规律是:最低位按0110依次循环、次低位按00111100依次循环、次次低位按0000111111110000依次循环，而且“格雷码也是一种循环码。即0和最大数对应的两组格雷码之间也只有一位不同，格雷码的特点使它形成和传输过程中引起的误差较小，可避免错一位码就会使数值误差很大的情况。奇偶校验码奇偶校验码是一种抗干扰能力很强的二进制代码。它由两部分组成，一是需要传送的信息本身，是位数限的二进制代码。二是1位的奇偶校验位，其值应使整个代码中1的个数为奇数或偶数。上一页

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本章小结1.数字信号是在时间和幅值上不连续变化的信号，将传输和处理数字信号的电子线路称为数字电路。数字电路中主要采用二进制。2.数字电路的主要优点是易于高度集成化、工