电子技术基础数字部分(第五版)_第一章.ppt

1、第一章 数字逻辑基础 一、模拟信号与数字信号 二、数字电路 三、数制与码制 四、基本逻辑运算,一、模拟信号与数字信号,电子电路,模拟电路,数字电路,信号与时间的关系连续,信号与时间的关系离散,电子技术,电子器件,电子电路,电子系统,分立元件电路,集成电路,end,模拟信号：时间连续、数值也连续的物理量。P1 (波形p2) 数字信号：时间和数值均离散的物理量，常用数字0和1表示。P3 注意：0和1并不是普通代数中的数值，在数字电路中，应称为： 逻辑0和逻辑1。他们并不表示实际数值的大小，而是代表某两种截 然不同的状态。如：信号的无和有；条件的非和是；事件的假和真 电路的断和通；电键的开和闭；电压

2、的小和大，低和高等。 在电路上通常用逻辑电平来表示：分别是低电平和高电平。 在数字电路中：3.6V为标准高电平，0.3V为标准低电平。 但近年来：2.4V以上均视为高电平，而1.4V以下均视为低电平。,理想数字波形的描述：周期、频率、脉宽和占空比。P5 脉宽（脉冲宽度tw）：表示脉冲的作用时间，即高电平持续时间。 占空比（q）：表示脉宽与周期的百分比。如图：,常见的概念：P6 上升时间；下降时间；实际脉宽 数据率（比特率）：每秒钟所传输数据的位数。 时序图：表示时间关系的多重数字波形称为时序图。,模拟量的数字表示：p8 1.2 数字电路 现代数字电路是用半导体工艺制成若干数字集成器件构成。 数

3、字电路按结构分为：组合逻辑电路和时序逻辑电路。P9 按集成度分为：P9小规模SSI;中规模MSI;大规模LSI 超大规模VLSI；甚大规模 集成度：指每一芯片所包含的三极管（BJTFET）的个数,1、数制 2、码制,数制：用某种进位制来表示数值的实际大小 1、十进制数 2、二进制数、八进制数和十六进制数 3、各种数制之间的相互转换,1. 十进制数的表示法,十进制数 基数10 ， 遵循逢10进位 数码有10个状态 ：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 如：（123. 5）10 或（123. 5）D 或 123. 5 数值大小计算方法: 123. 5 = 1 102 + 2 101 + 3 1

4、00 + 5 10-1,K2,K1,K0,K-1,以小数点为界按位编号,不难得出，十进制数的计算表达式为：,推广到一般：R进制数的计算表达式为：,R：进位基数 Ri：第i位的位权 Ki：第i位的系数,2、二进制数 基数2 , 遵循逢2进位 数码2个：0，1 二进制数数值大小计算： ( 101101.1 ) 2 或 （101101.1）B,K5,K4,K3,K2,K1,K0,K-1,以小数点为界按位编号,= 1 25 + 0 24+ 123+ 1 22 + 0 21+ 1 20 + 1 2-1 = 45.5,八进制数 基数8 , 遵循逢8进位 数码8个：0，1，2，3，4，5，6，7 八进制数数

5、值大小计算： ( 73.6 ) 8 或 （73.6）o,K1,K0,K-1,以小数点为界按位编号,= 7 81 + 3 80+ 6 8-1 = 59.75,十六进制数 基数16 , 遵循逢16进位 数码16个：0，1，、 ，9，A，B，C，D，E，F,十六进制数数值大小计算： ( BF3C8 )16 或 （BF3C8）H =11 163 + 15 16 2+ 3 161+ 12 160 +8 16-1 =489565,3、各种数制之间的相互转换 （1） 任意进制数 十进制数 (按表示法展开) 方法: 与数值大小计算过程相同。 例： （101101.1）B = 125+024+123+122+0

6、21+120+12-1 = 455 （BF3C.8）H = 11 163 +15 16 2+3161+12160+816-1 = 489565,(2) 十进制数 任意进制数,用除法和乘法完成 整数部分：除N取余，商零为止，结果低位在上高位在下 小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上低位在下,小数部分的位数取决于精度要求,整数部分：除N取余，商零为止，结果:低位在上,高位在下,例1 十进制数 二进制数 125. 125 二进制数,2 125 取余 2 62 1 低位 2 31 0 2 15 1 2 7 1 2 3 1 2 1 1 0 1 高位,故： 125 = （111 1101）B,方法二

7、：125=26+25+24+23+22+20 所以（125）D=(1111101)B,小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上，低位在下 （即乘2取整法，位数取决于要求精度） 取整 0. 125 2 = 0. 25 0 高位 0. 25 2 = 0. 5 0 0. 5 2 = 1. 0 1 低位 故 : 0. 125D =0. 001B,将整数部分和小数部分结合起来， 故：125. 125 = （111 1101. 001）B,整数部分：除N取余，商零为止，结果上低下高,例2 十进制数 八进制数 125. 125 八进制数,8 125 取余 8 15 5 低位 8 1 7 0 1 高位 故：

8、 125 = （175）O,小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上，低位在下 （即乘2取整法，位数取决于要求精度） 取整 0. 125 8 = 1. 0 1,将整数部分和小数部分结合起来， 故：125. 125 = （175.1）O,小数为 0,（3）二进制数与八、十六进制数的相互转换 二进制数与八、十六进制数间的关系 二进制数转换为八、十六进制数 八、十六进制数转换为二进制数,二进制数与十六进制数间的关系 八进制数的进位基数 8 = 23 1位八进制数对应3位二进制数 十六进制数的进位基数 16 = 24 1位十六进制数对应4位二进制数,二进制数转换为八进制数 方法： 以小数点为基准，分

9、别向左和向右每3位划为一组， 不足3位补0（整数部分补在前面，小数部分补 在后面），每一组用其对应的八进制数代替。 例： （11110. 01）B = （011110. 010）B = （3 6 . 2）O （1111101. 001）B = （001 111 101. 001）B = （1 7 5 . 1）O,二进制数转换为十六进制数 方法： 以小数点为基准，分别向左和向右每4位划为一组， 不足4位补0 （整数部分补在前面，小数部分补 在后面），每一组用其对应的十六进制数代替。 例： （11110. 01）B = （00011110. 0100）B = （1 E . 4）H （1111101

10、. 001）B = （0111 1101. 0010）B = （ 7 D . 2）H, 八进制数转换为二进制数 方法： 将每位八进制数用其对应的3位二进制数代替即可。 例 ： （63. 4）O = （110 011. 100）B =（110011. 1）B （17. 2）O = （001 111. 010）B = （1111. 01）B,十六进制数转换为二进制数 方法： 将每位十六进制数用其对应的4位二进制数代替即可。 例 ： （1E. 4）H = （0001 1110. 0100）B = （11110. 01）B （7D. 2）H = （0111 1101. 0010）B = （111110

11、1. 001）B,（4）八、十六进制数之间的相互转换 通过二进制中转。 例：（73.6）O（111011.11）B（3B.C）H （AB.C）H（10101011.11）B（253.6）O,1.4 二进制码,数字系统中信息分两类： 数值；文字符号（包括控制符号）。 代码：用一定位数的二进制码表示文字符号信息， 这个特定的二进制码称为代码。而建立这种 代码与十进制数值、字母、符号一一对应的 关系称为编码。,若所需编码信息有N项，则需用的二进制码的位数n应满足关系： 2nN P19 常用8421码，每一位十进制数用四位二进制编码表示。 9（1001）8421BCD 10 （0001 0000）84

12、21BCD BCD码与二进制数之间的转换没有直接关系， 必须先转换成十进制数,然后再转换成二进制或BCD码。 例： （1111111）B=255=（001001010101）8421BCD （000101110110）8421BCD176=（10110000）B,二十进制码有多种，p20 有权码；无权码 ASCII码 （附录A) 格雷码自看 例题： 58分别用8421，2421，余三码编码.,1、基本逻辑运算 2、复合逻辑运算,、与运算 定义:P21 、或运算 定义:P22 、非运算 定义:P23, 与门 物理模型：,其物理现象为： A B L,如果我们规定： 开关断开时用0表示；闭合时用1表

13、示。 灯灭时用0表示；亮时用1表示。 则：此表可写作： A B L,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,这个表叫做真值表 观察真值表可得： 有0出0，全1为1。 能够实现该规则的运算 叫做与运算,断开 断开 灭 断开 闭合 灭 闭合 断开 灭 闭合 闭合 亮,A B L,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,与运算可以用表达式： L=AB 或 L=AB 表示。 它们称为逻辑函数表达式。 用来完成该运算的逻辑电路称为与门。 其符号为：, 或门 物理模型：,其物理现象为： A B L,如果我们规定： 开关断开时用0表示；闭合时用1表示。 灯灭时用0表示；亮时用1表示。 则：此

14、表可写作： A B L,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,观察真值表可得： 有1出1，全0为0。 能够实现该规则的运算 叫做或运算,断开 断开 灭 断开 闭合 亮 闭合 断开 亮 闭合 闭合 亮,A B L,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,或运算可以用表达式： L=A+B 表示。 用来完成该运算的逻辑电路称为或门。 其符号为：, 非门 物理模型：,其物理现象为： A L 断开 亮 闭合 灭,如果我们规定： 开关断开时用0表示；闭合时用1表示。 灯灭时用0表示；亮时用1表示。 则：此表可写作：,1,0,1,0,观察真值表可得： 输出取反。 能够实现该规则的运算 叫做

15、非运算。 其逻辑函数表达式为：,A L,用来完成该运算的逻辑电路称为非门。 其符号为：,由与、或、非逻辑运算中的若干种构成的运算称为复合逻辑运算。 实现它们的电路称为复合逻辑门。 常用的复合逻辑门有：,与非门,或非门,与或非门,异或门：,表达式：,简记为：,其运算规则为： 相同为0，不同为1。 或者：奇数个1异或为1；偶数个1异或为0。,同或门：,表达式：,简记为：,其运算规则为： 相同为1，不同为0。 或者：奇数个1同或为0；偶数个1同或为1。,如下实际电路：,定义单刀双掷开关A、B：当接通上触点时为0；接通下触点时为1 定义灯灭时为0；亮时为1。 则：,A B L,0,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,这就是同或功能。,