《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》全套課件（完整版）

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第第1章章 1.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)1.1.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的概念模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的概念 模擬（模擬（analog）信號(hào)）信號(hào) 信號(hào)的幅度量值隨著時(shí)間的延續(xù)信號(hào)的幅度量值隨著時(shí)間的延續(xù)（變化）而發(fā)生連續(xù)變化。（變化）而發(fā)生連續(xù)變化。 用以傳遞、加工和處理模擬信號(hào)的電子電路被稱為用以傳遞、加工和處理模擬信號(hào)的電子電路被稱為模擬電路模擬電路。數(shù)字（數(shù)字（digital）信號(hào)）信號(hào) 信號(hào)的幅度量值隨著時(shí)間的延續(xù)（變化）信號(hào)的幅度量值隨著時(shí)間的延續(xù)（變化）而發(fā)生不連續(xù)的，具有離散特性變化而發(fā)生不連續(xù)的，具有離散特性變化 用于處理數(shù)字信號(hào)的電路

2、，如傳送、存儲(chǔ)、變換、算術(shù)運(yùn)算用于處理數(shù)字信號(hào)的電路，如傳送、存儲(chǔ)、變換、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等的電路稱為和邏輯運(yùn)算等的電路稱為數(shù)字電路數(shù)字電路。1.1.2 數(shù)字電路與模擬電路的區(qū)別數(shù)字電路與模擬電路的區(qū)別 電路類型電路類型 數(shù)字電路數(shù)字電路模擬電路模擬電路 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容 輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的邏輯關(guān)系輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的邏輯關(guān)系如何不失真地進(jìn)行信號(hào)的處理如何不失真地進(jìn)行信號(hào)的處理 信號(hào)的信號(hào)的 特征特征 時(shí)間上離散，但在數(shù)值上是單位量的整數(shù)倍時(shí)間上離散，但在數(shù)值上是單位量的整數(shù)倍 在時(shí)間上和數(shù)值上是連續(xù)變化的電信號(hào)在時(shí)間上和數(shù)值上是連續(xù)變化的電信號(hào) 分析方法分析方法 邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)圖解

3、法，等效電路，分析計(jì)算圖解法，等效電路，分析計(jì)算數(shù)值時(shí)間100數(shù)值0時(shí)間表表1-1 數(shù)字電路與模擬電路的主要區(qū)別數(shù)字電路與模擬電路的主要區(qū)別1.1.3 數(shù)字電路的特點(diǎn)數(shù)字電路的特點(diǎn) (1) 穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。(2) 容易設(shè)計(jì)，并便于構(gòu)成大規(guī)模集成電路。容易設(shè)計(jì)，并便于構(gòu)成大規(guī)模集成電路。(3) 信息的處理能力強(qiáng)。信息的處理能力強(qiáng)。(4) 精度高。精度高。(5) 精度容易保持。精度容易保持。(6) 便于存儲(chǔ)。便于存儲(chǔ)。(7) 數(shù)字電路設(shè)計(jì)的可編程性。數(shù)字電路設(shè)計(jì)的可編程性。(8) 功耗小。功耗小。1.2 數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)制數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)制1.2.1 十進(jìn)制數(shù)表述方法十

4、進(jìn)制數(shù)表述方法 特點(diǎn)特點(diǎn)1.在每個(gè)位置只能出現(xiàn)（十進(jìn)制數(shù)）十個(gè)數(shù)碼中的一個(gè)。在每個(gè)位置只能出現(xiàn)（十進(jìn)制數(shù)）十個(gè)數(shù)碼中的一個(gè)。2.低位到相鄰高位的進(jìn)位規(guī)則是低位到相鄰高位的進(jìn)位規(guī)則是“逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一”，故稱為十進(jìn)制。，故稱為十進(jìn)制。3.同一數(shù)碼在不同的位置同一數(shù)碼在不同的位置(數(shù)位數(shù)位)表示的數(shù)值是不同的。表示的數(shù)值是不同的。11011011011()101010101010nmnmniiimNaaaaaa（1-1）1.2.2 二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)表述方法數(shù)表述方法 1101211011()222222nmnmniiimNaaaaaa （1-2）如將如將 (11010.101)2 寫成權(quán)展開式為：寫

5、成權(quán)展開式為：432101232(11010.101)1 21 20 21 20 21 20 21 2 1.2.2 二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)表述方法數(shù)表述方法 二進(jìn)制的加法規(guī)則是：二進(jìn)制的加法規(guī)則是：0 + 0 = 0 ，1 + 0 = 10 + 1 = 1 ，1 + 1 = 10二進(jìn)制的減法規(guī)則是：二進(jìn)制的減法規(guī)則是：0 0 = 0， 0 1 = 1（有借位）（有借位）1 0 = 1 ，1 1 = 0二進(jìn)制的乘法規(guī)則是：二進(jìn)制的乘法規(guī)則是：0 0 = 0 ，1 0 = 00 1 = 0 ，1 1 = 1二進(jìn)制數(shù)除法：二進(jìn)制數(shù)除法：11110 101 = 110同樣可以用算式完成：同樣可以用算式完成：1

6、10101 1111010110110101.2.3 十六進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)表述方法數(shù)表述方法 十六進(jìn)制數(shù)采用十六進(jìn)制數(shù)采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和和A、 B、 C、 D、 E、 F十六個(gè)數(shù)碼。十六個(gè)數(shù)碼。10 11 12 13 14 1511011611011()(16)(16)(16)(16)(16)(16)nmnmniiimNaaaaaa（1-3）(7F9)16 7162 + F161 + 91601.2.4 八進(jìn)制八進(jìn)制數(shù)表述方法數(shù)表述方法 八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是8，它有，它有 0、1、2、3、4、5、6、7共八個(gè)有效數(shù)碼。共八個(gè)有效數(shù)碼。1101811011()

7、888888nmnmniiimNaaaaaa（1-4）1.3 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1.3.1 十六進(jìn)制、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 從小數(shù)點(diǎn)開始向左按四位分節(jié)，最高位和從小數(shù)點(diǎn)開始向左按四位分節(jié)，最高位和低位不足四位時(shí)，添低位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位分節(jié)，然后補(bǔ)足四位分節(jié)，然后用一個(gè)等值的十六進(jìn)制數(shù)代換。用一個(gè)等值的十六進(jìn)制數(shù)代換。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)將每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)用將每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制來書寫，位二進(jìn)制來書寫，其最左側(cè)或最右側(cè)的可以省去。其最左側(cè)或最右側(cè)的可以省去。轉(zhuǎn)換

8、轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)通常采用基數(shù)乘除法。通常采用基數(shù)乘除法。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)將對(duì)應(yīng)的二、十六進(jìn)制數(shù)按各位權(quán)展開，將對(duì)應(yīng)的二、十六進(jìn)制數(shù)按各位權(quán)展開，并把各位值相加。并把各位值相加。1.3.1 十六進(jìn)制、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 【例例1-1】將二進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)(110101101)2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解：解：(110101101)2 125 + l24 + 023 + 122 + 021 + l20 + 12-1 + 02-2 + 12-3 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 + 0.5

9、+ 0 + 0.125 (53625) D【例例1-2】 將十六進(jìn)制數(shù)將十六進(jìn)制數(shù)(4E5.8) H轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解：解：(4E5.8) H 4(16)2 + E(16)1 + 5(16)0 + 8(16)-1 4256 + 1416 + 51 + 8(1/16) (1253.5) D1.3.2 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)【例例1-3】 將將(59.625)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。解解：整數(shù)部分整數(shù)部分2 | 59 余數(shù)余數(shù)2 | 29 1 低位低位2 | 14 12 | 7 0 （反序）（反序）2 | 3 12 | 1 0 0

10、 1 高位高位小數(shù)部分小數(shù)部分0.625 整數(shù)整數(shù) 21.250 1 高位高位0.250 20.500 0（順序）（順序） 21.000 1 低位低位即即 (59.625)D=（101011.101)B1.3.2 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)【例例1-4】 將十進(jìn)制數(shù)（將十進(jìn)制數(shù)（427.34357)D轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。解：解：整數(shù)部分整數(shù)部分16 | 427 余數(shù)余數(shù)16 | 26 11 低位低位16 | 1 10 （反序）（反序） 0 1 高位高位小數(shù)部分小數(shù)部分0.34357 整數(shù)整數(shù) 165.50000 5 高位高位0.50000

11、（順序）（順序） 168.00000 8 低位低位即即 （427.34357)D=（1AB.58)161.3.3 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換【例例1-5】 將二進(jìn)制數(shù)（將二進(jìn)制數(shù)（10110101011.100101)B轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)。 解：解： 因?yàn)橐驗(yàn)?10110101011.100101 = 0101 1010 1011.1001 0100 5 A B 9 4 所以（所以（10110101011.100101)B =（5AB.94)H1.3.3 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換【例例1-6】

12、 將十六進(jìn)制數(shù)（將十六進(jìn)制數(shù)（75E.C6)H轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解：解： 將每位十六進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)將每位十六進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù) （75E.C6 )H =（0111 0101 1110. 1100 0110)B =（111 0101 1110. 1100 011)B 1.3.3 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換【例例1-7】將八進(jìn)制數(shù)（將八進(jìn)制數(shù)（5163)O轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 解解：將每位八進(jìn)制數(shù)碼分別用三位二進(jìn)制數(shù)表示，轉(zhuǎn)換過程：將每位八進(jìn)制數(shù)碼分別用三位二進(jìn)制數(shù)表示，轉(zhuǎn)換過程如下如下 (5163)O =

13、 (101 001 110 011)2 = (101001110011)2 八進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制規(guī)則是，將每位八進(jìn)制數(shù)碼分別用三位二進(jìn)制八進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制規(guī)則是，將每位八進(jìn)制數(shù)碼分別用三位二進(jìn)制數(shù)表示，并在這個(gè)數(shù)表示，并在這個(gè)0和和1構(gòu)成的序列去掉無(wú)用的前導(dǎo)構(gòu)成的序列去掉無(wú)用的前導(dǎo)0即得。即得。 1.4 數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)的表示方法與格式數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)的表示方法與格式 1.4.1 十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼 1. 8421 BCD碼碼 在這種編碼方式中，每一位二進(jìn)制代碼都代表一個(gè)固定的數(shù)值，在這種編碼方式中，每一位二進(jìn)制代碼都代表一個(gè)固定的數(shù)值，把每一位中的把每一位中的1所代表的十進(jìn)制數(shù)加起來，得到的結(jié)果就是它所代表

14、所代表的十進(jìn)制數(shù)加起來，得到的結(jié)果就是它所代表的十進(jìn)制數(shù)碼。由于代碼中從左到右每一位中的的十進(jìn)制數(shù)碼。由于代碼中從左到右每一位中的1分別表示分別表示8、4、2、1（權(quán)值），即從左到右，它的各位權(quán)值分別是（權(quán)值），即從左到右，它的各位權(quán)值分別是8、4、2、1。所以把。所以把這種代碼叫做這種代碼叫做8421碼。碼。8421 BCD碼是只取四位自然二進(jìn)制代碼的碼是只取四位自然二進(jìn)制代碼的前前10種組合。種組合。 1.4.1 十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼 2. 2421碼碼 從左到右，它的各位權(quán)值分別是從左到右，它的各位權(quán)值分別是2、4、2、1。與每個(gè)代碼等值。與每個(gè)代碼等值的十進(jìn)制數(shù)就是它表示的十進(jìn)制數(shù)。在

15、的十進(jìn)制數(shù)就是它表示的十進(jìn)制數(shù)。在2421碼中，碼中，0與與9的代碼、的代碼、1與與8的代碼、的代碼、2與與7的代碼、的代碼、3與與6的代碼、的代碼、4與與5的代碼均互為反碼。的代碼均互為反碼。 3. 余余3碼碼 余余3碼是一種特殊的碼是一種特殊的BCD碼，它是由碼，它是由8421 BCD碼加碼加3后形成后形成的，所以叫做余的，所以叫做余3碼。碼。 表表1-2 三種常用的十進(jìn)制編碼三種常用的十進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)8421碼（碼（BCD碼）碼）2421碼碼余余3碼碼0000000000011100000001010020010001001013001100110110401000100011

16、150101101110006011011001001701111101101081000111010119100111111100111110101111111010011110110110001101001001111100000101101011000001011010不用的代碼不用的代碼（偽碼）（偽碼）1.4.1 十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼 4. 格雷碼格雷碼 二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換 （1）格雷碼的最高位（最左邊）與二進(jìn)制碼的最高位相同。）格雷碼的最高位（最左邊）與二進(jìn)制碼的最高位相同。（2）從左到右，逐一將二進(jìn)制碼的兩個(gè)相鄰位相加，作為格雷碼的）從左到右，逐一將二進(jìn)制

17、碼的兩個(gè)相鄰位相加，作為格雷碼的下一位（舍去進(jìn)位）。下一位（舍去進(jìn)位）。（3）格雷碼和二進(jìn)制碼的位數(shù)始終相同。）格雷碼和二進(jìn)制碼的位數(shù)始終相同。 格雷碼到二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換格雷碼到二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制碼的最高位（最左邊）與格雷碼的最高位相同。）二進(jìn)制碼的最高位（最左邊）與格雷碼的最高位相同。（2）將產(chǎn)生的每個(gè)二進(jìn)制碼位加上下一相鄰位置的格雷碼位，作為）將產(chǎn)生的每個(gè)二進(jìn)制碼位加上下一相鄰位置的格雷碼位，作為二進(jìn)制碼的下一位（舍去進(jìn)位）。二進(jìn)制碼的下一位（舍去進(jìn)位）。 1.4.1 十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼 表表1-3 四四位格雷碼位格雷碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼格雷碼格雷碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二

18、進(jìn)制碼二進(jìn)制碼格雷碼格雷碼0000000008100011001000100019100111012001000111010101111300110010111011111040100011012110010105010101111311011011601100101141110100170111010015111110001.4.1 十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼 【例例1-8】 把二進(jìn)制數(shù)把二進(jìn)制數(shù)1001轉(zhuǎn)換成格雷碼。轉(zhuǎn)換成格雷碼。解：解：二進(jìn)制數(shù)到格雷碼的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)到格雷碼的轉(zhuǎn)換1.4.1 十進(jìn)制編碼十進(jìn)制編碼 【例例1-9】 把格雷碼把格雷碼0111轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解：解：格

19、雷碼到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換格雷碼到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換1.4.2 十進(jìn)制數(shù)的十進(jìn)制數(shù)的BCD碼表示方法碼表示方法【例例1-10】 求出十進(jìn)制數(shù)求出十進(jìn)制數(shù)972.6510的的8421 BCD碼。碼。解解：將十進(jìn)制數(shù)的每一位轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的將十進(jìn)制數(shù)的每一位轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的4位位BCD碼。碼。 那么十進(jìn)制數(shù)那么十進(jìn)制數(shù)972.65就等于：就等于： 8421 BCD碼：碼： 1001 0111 0010.0110 01018421BCD，即，即 972.6510 = 100101110010.011001018421BCD 十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5十進(jìn)制十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5 BCD 1001 01

20、11 0010 . 0110 01011.4.2 十進(jìn)制數(shù)的十進(jìn)制數(shù)的BCD碼表示方法碼表示方法【例例1-11】 用余用余3碼對(duì)十進(jìn)制數(shù)碼對(duì)十進(jìn)制數(shù) N = 567810進(jìn)行編碼。進(jìn)行編碼。解解：首先對(duì)十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行：首先對(duì)十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行8421BCD編碼，然后再將各的位編碼，然后再將各的位編碼加編碼加3即可得到余即可得到余3碼。碼。十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5 5 6 7 8 0101 0110 0111 1000 1000 1001 1010 1011所以有：所以有：N =567810 = 1000 1001 1010 1011余余3 1.4.3 字母數(shù)字碼字母數(shù)字碼 【例例1-12】 一組

21、信息的一組信息的ASCII碼如下，請(qǐng)問這些信息是什碼如下，請(qǐng)問這些信息是什么？么？ 1001000 1000101 1001100 1010000解：解： 把每組把每組7位碼轉(zhuǎn)換為等值的十六進(jìn)制數(shù)，則有：位碼轉(zhuǎn)換為等值的十六進(jìn)制數(shù)，則有： 48 45 4C 50 以此十六進(jìn)制數(shù)為依據(jù)，查表以此十六進(jìn)制數(shù)為依據(jù)，查表1-4可確定其所表示的符可確定其所表示的符號(hào)為：號(hào)為：H E L P 1.4 數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)的表示方法與格式數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)的表示方法與格式 1.4.3 字母數(shù)字碼字母數(shù)字碼 十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5位765位4321 表表1-4 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼（ASCII碼

22、）表碼）表 位位765位位43210000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?O_oDEL1.4.4 碼制碼制 十進(jìn)制 9 7 2 . 6 51. 原碼表示法原碼表示法十進(jìn)制的十進(jìn)

23、制的+37和和-37的原碼可分別寫成：的原碼可分別寫成：十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) + 37 - 37二進(jìn)制原碼二進(jìn)制原碼 0 100101 1 100101 符號(hào)位符號(hào)位 符號(hào)位符號(hào)位小數(shù)小數(shù) +53.625和和-53.625的原碼可分別寫成：的原碼可分別寫成：十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) + 53.625 -53.625二進(jìn)制原碼二進(jìn)制原碼 0 110101.101 1 1101010.101 符號(hào)位符號(hào)位 符號(hào)位符號(hào)位因此，整數(shù)原碼的定義為：因此，整數(shù)原碼的定義為：2220nnnXXXXX原碼當(dāng)0時(shí)當(dāng)時(shí)1.4.4 碼制碼制 2. 反碼表示法反碼表示法 【例例1-13】用四位二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)表

24、示十進(jìn)制數(shù)+5和和-5的反碼。的反碼。解：解： 可以先求十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的原碼，再將原碼轉(zhuǎn)換成反碼。可以先求十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的原碼，再將原碼轉(zhuǎn)換成反碼。 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) + 5 5 二進(jìn)制原碼二進(jìn)制原碼 0 101 1 101 二進(jìn)制反碼二進(jìn)制反碼 0 101 1 010 符號(hào)位符號(hào)位 符號(hào)位符號(hào)位 即即 +5反反=0101 ，-5反反= 1010。 1.4.4 碼制碼制 十進(jìn)制 9 7 2 . 6 53. 補(bǔ)碼表示法補(bǔ)碼表示法 （1）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：12220nnnXXXXX補(bǔ)碼當(dāng)0時(shí)當(dāng)時(shí)【例例1-14】用四位二進(jìn)制數(shù)表示用四位二進(jìn)制數(shù)表示+5和和-5的補(bǔ)碼。

25、的補(bǔ)碼。解解： 解題的過程三步：先求十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的原碼，再將原碼轉(zhuǎn)解題的過程三步：先求十進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)的原碼，再將原碼轉(zhuǎn)換成反碼，然后將反碼變?yōu)檠a(bǔ)碼。換成反碼，然后將反碼變?yōu)檠a(bǔ)碼。十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) + 5 5二進(jìn)制原碼二進(jìn)制原碼 0 101 1 101二進(jìn)制反碼二進(jìn)制反碼 0 101 1 010二進(jìn)制補(bǔ)碼二進(jìn)制補(bǔ)碼 0 101 1 010+1=1 011 符號(hào)位符號(hào)位 符號(hào)位符號(hào)位 即即 +5補(bǔ)補(bǔ)=0101 ，-5補(bǔ)補(bǔ)= 1011。 （1）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5（1）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：3. 補(bǔ)碼表示法補(bǔ)碼表示法 表表1-

26、5 四位有符號(hào)數(shù)的表示四位有符號(hào)數(shù)的表示b3b2b1b0原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼b3b2b1b0原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼0111+7+7+71000-0-7-80110+6+6+61001-1-6-70101+5+5+51010-2-5-60100+4+4+41011-3-4-50011+3+3+31100-4-3-40010+2+2+21101-5-2-30001+1+1+11110-6-1-20000+0+0+01111-7-0-1（1）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：【例例1-15】 求二進(jìn)制數(shù)求二進(jìn)制數(shù)x = +1011，y = -1011在八位存貯器中的在八位存貯器中的原碼、反碼和

27、補(bǔ)碼的表示形式。原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示形式。解：解： 無(wú)論是原碼、反碼和補(bǔ)碼形式，八位存貯器的最高位為符號(hào)位，其無(wú)論是原碼、反碼和補(bǔ)碼形式，八位存貯器的最高位為符號(hào)位，其它位則是數(shù)值部分的編碼表示。在數(shù)值部分中，對(duì)于正數(shù)，原碼、反碼它位則是數(shù)值部分的編碼表示。在數(shù)值部分中，對(duì)于正數(shù)，原碼、反碼和補(bǔ)碼各位相同，而對(duì)于負(fù)數(shù)，反碼是原碼的按位求反，補(bǔ)碼則是原碼和補(bǔ)碼各位相同，而對(duì)于負(fù)數(shù)，反碼是原碼的按位求反，補(bǔ)碼則是原碼的按位求反加的按位求反加1。所以，二進(jìn)制數(shù)。所以，二進(jìn)制數(shù)x和和y的原碼、反碼和補(bǔ)碼分別表示如的原碼、反碼和補(bǔ)碼分別表示如下：下： x原碼原碼 = 00001011， x反碼反碼 =

28、 00001011， x補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = 00001011 y原碼原碼 = 10001011， y反碼反碼 = 11110100， y補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = 11110101 （1）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：【例例1-16】求求X=1001010的補(bǔ)碼。的補(bǔ)碼。解：解： x補(bǔ)補(bǔ)=28+(-1001010) =10000=1011 0110。 （1）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：）整數(shù)補(bǔ)碼的定義：（2）定點(diǎn)小數(shù)）定點(diǎn)小數(shù)(二進(jìn)制小數(shù)二進(jìn)制小數(shù))補(bǔ)碼的定義補(bǔ)碼的定義 二進(jìn)制小數(shù)的補(bǔ)碼定義為二進(jìn)制小數(shù)的補(bǔ)碼定義為 1210XXXXX 補(bǔ)當(dāng)0時(shí)當(dāng)時(shí)【例例1-17】求求X1=+0.101 101

29、1和和X2=0.101 1011的補(bǔ)碼。的補(bǔ)碼。解：解： X1補(bǔ)補(bǔ)=0.101 1011 X2補(bǔ)補(bǔ)=2+(-0.101 1011) =10-0.101 1011 =1.010 0101 1.4.5 用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算 1.原碼運(yùn)算原碼運(yùn)算 原碼中的符號(hào)位不參加運(yùn)算。原碼中的符號(hào)位不參加運(yùn)算。同符號(hào)數(shù)相加作加法；不同符號(hào)數(shù)相加作減法。同符號(hào)數(shù)相加作加法；不同符號(hào)數(shù)相加作減法。 2.補(bǔ)碼運(yùn)算補(bǔ)碼運(yùn)算 運(yùn)算時(shí)符號(hào)位和數(shù)值一起參加運(yùn)算，不單獨(dú)處理。運(yùn)算時(shí)符號(hào)位和數(shù)值一起參加運(yùn)算，不單獨(dú)處理。XY補(bǔ)補(bǔ)X補(bǔ)補(bǔ)Y補(bǔ)補(bǔ)；XY補(bǔ)補(bǔ)X補(bǔ)補(bǔ)Y補(bǔ)補(bǔ)。3.反碼運(yùn)算反碼運(yùn)算 運(yùn)算時(shí)符號(hào)位與數(shù)值一

30、起參加運(yùn)算，如果符號(hào)位產(chǎn)生了運(yùn)算時(shí)符號(hào)位與數(shù)值一起參加運(yùn)算，如果符號(hào)位產(chǎn)生了進(jìn)位，則此進(jìn)位應(yīng)加到和數(shù)的最低位，稱為循環(huán)進(jìn)位。進(jìn)位，則此進(jìn)位應(yīng)加到和數(shù)的最低位，稱為循環(huán)進(jìn)位。XY反反X反反Y反反；XY反反X反反Y反反。 1.4.5 用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算 【例例1-18】設(shè)設(shè)X=+101 1101,Y=+001 1010,求求Z=X-Y。解：解： (1) 原碼運(yùn)算原碼運(yùn)算 X原原=0101 1101 ，Y原原=0001 1010 因?yàn)橐驗(yàn)閨X|Y|,所以所以X作被減數(shù)，作被減數(shù)，Y作減數(shù)，差値為正。作減數(shù)，差値為正。 01011101-0001101001000011即即Z

31、原原=0100 0011, 其真?zhèn)帪槠湔鎮(zhèn)帪?Z=+100 0011。 1.4.5 用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算 【例例1-18】設(shè)設(shè)X=+101 1101,Y=+001 1010,求求Z=X-Y。解：解： （2）反碼運(yùn)算）反碼運(yùn)算 X反反=0101 1101 ，Y反反=1110 0101即即Z原原=0100 0011, 其真?zhèn)帪槠湔鎮(zhèn)帪?Z=+100 0011。 110000101+01000010(1)10100111+101110101.4.5 用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算 【例例1-18】設(shè)設(shè)X=+101 1101,Y=+001 1010,求求Z=X-Y

32、。解：解： （3）補(bǔ)碼運(yùn)算）補(bǔ)碼運(yùn)算 X補(bǔ)補(bǔ)=0101 1101 ，Y補(bǔ)補(bǔ)=1110 0110 即即 Z補(bǔ)補(bǔ)=0100 0011, 其真?zhèn)帪槠湔鎮(zhèn)帪?Z=+100 0011。 舍棄舍棄0 1 0 1 1 1 0 1+1 1 1 0 0 1 1 0(1) 0 1 0 0 0 0 1 1 本本 章章 小小 結(jié)結(jié) 0和1 02N-1 07 09，AF 10iiDk R二進(jìn)制（八進(jìn)制或十六進(jìn)制）二進(jìn)制（八進(jìn)制或十六進(jìn)制） 到十進(jìn)制到十進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制 八進(jìn)制八進(jìn)制 （或十六進(jìn)制）（或十六進(jìn)制） 十進(jìn)制十進(jìn)制 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制 八進(jìn)制八進(jìn)制 十

33、六進(jìn)制十六進(jìn)制 編碼編碼 代碼代碼 BCD碼碼 余余3碼碼 格雷碼格雷碼 ASCII碼碼 BCD碼碼 原碼原碼 反碼反碼 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 第第2章章 2.1 基本邏輯門基本邏輯門 2.1.1 邏輯代數(shù)的三種基本運(yùn)算模型 圖2-1 與、或、非邏輯說明示例2.1 基本邏輯門基本邏輯門 亮閉合閉合滅斷開閉合滅閉合斷開滅斷開斷開燈Y開關(guān)B開關(guān)A表2-1 與邏輯功能表亮閉合閉合亮斷開閉合亮閉合斷開滅斷開斷開燈Y開關(guān)B開關(guān)A表2-2 或邏輯功能表滅閉合亮斷開燈Y開關(guān)A表2-3 非邏輯功能表2.1.2 基本邏輯代數(shù)與邏輯符號(hào) 運(yùn)算符號(hào) “ ” “+” 非運(yùn)算符號(hào) “” 10 011 + 1 = 111 = 11

34、+ 0 = 110 = 00 + 1 = 101 = 00 + 0 = 000 = 0非運(yùn)算或運(yùn)算與運(yùn)算AA1 AA0 AAA + A = AAA = AA + 1 = 1A1 = A A + 0 = AA0 = 0非運(yùn)算或運(yùn)算與運(yùn)算2.1.2 基本邏輯代數(shù)與邏輯符號(hào) （a）矩形輪廓圖形符號(hào) (b)特定外型的圖形符號(hào) &ABABABYYYYYYABAA與或非非或與11圖2-2 與、或、非的圖形符號(hào) 2.1.2 基本邏輯代數(shù)與邏輯符號(hào) 圖2-3 3輸入和8輸入與門 圖2-4 3輸入或門和8輸入或門 2.1.2 基本邏輯代數(shù)與邏輯符號(hào) ABABYABY圖2-5 2輸入與門及其輸入和 輸出波

35、形(a)輸入波形 (b)2輸入與門 (c) 輸出波形2.1.2 基本邏輯代數(shù)與邏輯符號(hào) ABABYABY圖2-6 2輸入或門及其輸入和輸出波形(a)輸入波形 (b)2輸入與門 (c) 輸出波形2.1.2 基本邏輯代數(shù)與邏輯符號(hào) 圖2-7 非門及其輸入和輸出波形AAYAY(a)輸入波形 (b)非門 (c) 輸出波形2.2 其他邏輯門及表述其他邏輯門及表述 2.2.1 與非門 (a) 與門和非門組合 (b)與非門 ABY圖2-8 二輸入與非門的圖形符號(hào) 其輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系表達(dá)式為：BAY2.2.1 與非門 (a) 輸入波形 (b) 與非門 (c)輸出波形BAY011101110100BA表

36、2-7 “與非”門真值表ABABYABY圖2-9 2輸入與非門的輸入/輸出波形2.2.2 或非門 圖2-10 或非門的邏輯符號(hào) (a) 或門和非門組合 (b) 或非門ABY輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系可表達(dá)式為： BAY圖2-11 或非門的輸入輸出波形BAY表表2-8 “或非或非”門真值表門真值表AB0010101001102.2.2 或非門 (a) 輸入波形 (b) 或非門 (c)輸出波形ABABYABY2.2.3 異或門 圖2-12 二輸入異或門的邏輯符號(hào)ABY相應(yīng)的邏輯表達(dá)式為：ABBABAY或表示為 ABBABAY圖2-13 異或門的輸入輸出波形2.2.3 異或門 011101110000

37、BA表2-9 二輸入“異或”門真值表BAY(a) 輸入波形 (b) 異或門 (c)輸出波形ABABYABY2.2.4 同或門 圖2-14 二輸入同或門的邏輯符號(hào)ABY二變量同或運(yùn)算的邏輯表達(dá)式為: Y=A BABAB 圖2-15 同或門的輸入輸出波形2.2.4 同或門 表表2-10 二變量二變量“同或同或”門真值表門真值表ABY=A B001010100111(a) 輸入波形 (b) 同或門 (c)輸出波形ABABYABY2.3 其他輔助門電路其他輔助門電路 2.3.1 三態(tài)門 圖2-16 三態(tài)門(a) 高電平使能 (b)低電平使能YENAAYEN邏輯功能可表達(dá)為：當(dāng)EN = 1時(shí)（EN輸入為

38、高電平時(shí)），Y = A，即Y直接輸出來自A的信號(hào)；而當(dāng)EN = 0時(shí)，Y呈高阻態(tài)，即等同于斷開狀態(tài)，可表述為：Y = Z 。 邏輯功能可表達(dá)為：當(dāng)EN = 0時(shí)（EN輸入為低電平時(shí)），三態(tài)門工作，即Y = A ，而當(dāng)EN = 1時(shí)，Y = Z 。 2.3.1 三態(tài)門 圖2-17 三態(tài)與非門的邏輯符號(hào)(a) 控制端高電平有效 (b) 控制端低電平有效ABENYABENY1高阻態(tài)Zxx0YBAEN輸出端數(shù) 據(jù)使能端表2-11 EN高電平有效型三態(tài)與非門的簡(jiǎn)化真值表BAY2.3.1 三態(tài)門 圖2-18 三態(tài)門用于總線傳輸 圖2-19 用三態(tài)門實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸A1B1EN1A2B2EN2數(shù)據(jù)總線AnB

39、nENnABENG2G12.3.2 集電極開路邏輯門 圖2-20 OC與非門的開關(guān)級(jí)描述 FAB圖2-21 OC與非門的邏輯符號(hào) 2.3.2 集電極開路邏輯門 1.實(shí)現(xiàn)線與功能圖2-22 OC與非門構(gòu)成的線與邏輯電路 CD+5VFRPABF1F2邏輯表達(dá)式 :12FFFAB CD1K+5VGHEFCDABY圖2-23 四OC門 四個(gè)OC門線與的輸出表達(dá)式：Y = ABCDEFGH2.3.2 集電極開路邏輯門 2.實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 VO A B RP +10V圖2-24 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 2.3.2 集電極開路邏輯門 3. 用做驅(qū)動(dòng)器 圖2-25 驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 AB RP+5V2.4 集成電路邏輯門集

40、成電路邏輯門 2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 圖2-26 NMOS晶體管的圖形符號(hào) (a) NMOS晶體管 (b) NMOS晶體管的兩種簡(jiǎn)化符號(hào) 2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 圖2-27 PMOS晶體管的圖形符號(hào) (a) PMOS晶體管 (b) PMOS晶體管的兩種簡(jiǎn)化符號(hào) 2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 (a)MOS反相器結(jié)構(gòu) (b)MOS反相器另一種表示法 1.CMOS反相器（CMOS非門）工作原理 圖2-28 CMOS反相器的開關(guān)模型 2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 2.CMOS或非門工作原理圖2-29 CMOS或非門2.CMOS或非門工作原理圖

41、2-30 CMOS或非門的等效開關(guān)模型2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 3.CMOS與非門工作原理 STP1A 負(fù)載管并聯(lián)（并聯(lián)開關(guān)） 驅(qū)動(dòng)管串聯(lián)（串聯(lián)開關(guān)）BYSTP2 STN1 STN2VDD 圖2-31 CMOS與非門 3.CMOS與非門工作原理 圖2-32 CMOS與非門的開關(guān)模型 (a)輸入均為高電平 (b)輸入中有一個(gè)高電平 (c)輸入均為低電平 2.4.1 邏輯門及其基本結(jié)構(gòu)與工作原理 2.4.2 TTL集成電路邏輯門及同類CMOS器件系列 TTL門電路74（民用）系列54（軍用）系列子系列子系列 74：標(biāo)準(zhǔn)TTL（Standar

42、d TTL）。 74L：低功耗TTL（Low-power TTL）。 74S：肖特基TTL（Schottky TTL）。 74AS：先進(jìn)肖特基TTL（Advanced Schottky TTL）。 74LS：低功耗肖特基TTL（Low-power Schottky TTL）。 74ALS：先進(jìn)低功耗肖特基TTL（Advanced Low-power Schottky TTL） 2.4.2 TTL集成電路邏輯門及同類CMOS器件系列 74L 74ALS74LS74AS 7474S最小最大74AS 74S 74ALS 74LS7474L最快最慢TTL系列功耗TTL系列速度表2-13 TTL系列速度

43、及功耗的比較表表2-14 54系列與系列與74系列的比較系列的比較系列系列電源電壓（電源電壓（V）環(huán)境溫度（環(huán)境溫度（）544.5 5.555 +125744.75 5.250 702.4.3 集成電路門的性能參數(shù) 1. 器件的工作電源電壓 TTL集成電路的標(biāo)準(zhǔn)直流電源電壓為5V，最低4.5V，最高5.5V。 2. 邏輯器件的輸入/輸出邏輯電平 數(shù)字集成電路分別有四種不同的輸入/輸出邏輯電平。 2. 邏輯器件的輸入/輸出邏輯電平 標(biāo)準(zhǔn)TTL電路則有： 定義為邏輯0的低電平輸入電壓范圍VIL ：00.8V。 定義為邏輯1的高電平輸入電壓范圍VIH ：25V。 定義為邏輯0的低電平輸出電壓范圍VO

44、L ：不大于0.3V。 定義為邏輯1的高電平輸出電壓范圍VOH ：不小于2.4V 。 5V CMOS電路： 定義為邏輯0的低電平輸入電壓范圍VIL ：0 0.5V。 定義為邏輯1的高電平輸入電壓范圍VIH ：2.55V。 定義為邏輯0的低電平輸出電壓范圍VOL ：不大于0.1V。 定義為邏輯1的高電平輸出電壓范圍VOH ：不小于4.4V。2. 邏輯器件的輸入/輸出邏輯電平 圖2-33 標(biāo)準(zhǔn)TTL門的輸入/輸出邏輯電平3邏輯信號(hào)傳輸延遲時(shí)間 圖2-34 tPHL和tPLH的定義 1()2pdPHLPLHttt4. 集成邏輯電路的扇入和扇出系數(shù) 圖2-35 兩種邏輯狀態(tài)中的電流和電壓IOHLowL

45、ow輸出高電平VOHVIHIIH驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門IOLHighHigh輸出低電平VOLVILIIL驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門OHOLIHILIIII扇 出 系 數(shù)或4. 集成邏輯電路的扇入和扇出系數(shù) 【例2-1】 已知74ALS00的電流參數(shù)為IOL(max) = 8mA，IIL（max）= 0.1mA，IOH（max）= 0.4mA，IIH（max）= 20A。求一個(gè)74ALS00與非門輸出能驅(qū)動(dòng)多少個(gè)74ALS00與非門的輸入。解： 首先考慮低電平狀態(tài)。在低電平狀態(tài)下得到能被驅(qū)動(dòng)的輸入個(gè)數(shù)：OLmaxILmaxI8mA80I0.1mA （）（）低電平扇出系數(shù)=OHmaxIHmaxI400A20I20A （）

46、（）高電平扇出系數(shù)=2.4.3 集成電路門的性能參數(shù) 5. 集成邏輯門器件的功耗 功耗 DCCCCPVI()2CCHCCLDCCIIPV2.4.4 TTL與CMOS集成電路的傳統(tǒng)接口技術(shù) 表表2-15 TTL門與門與CMOS門的連接條件門的連接條件驅(qū)動(dòng)門驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門負(fù)載門VOH (min)VIH (min)VOL (max)VIL (max)IOHIIHIOLIIL2.4.4 TTL與CMOS集成電路的傳統(tǒng)接口技術(shù) RTTLCMOS+5V圖2-36 TTL驅(qū)動(dòng)門與CMOS負(fù)載門的連接2.4.5 CMOS與TTL邏輯器件的封裝 圖2-37 74LS00引腳配置及DIP封裝外形圖邏輯門 本本 章章

47、 小小 結(jié)結(jié) 邏輯運(yùn)算 與、或、非運(yùn)算 邏輯符號(hào)、邏輯表達(dá)式和真值表 高電平 復(fù)合邏輯運(yùn)算 與非運(yùn)算、或非運(yùn)算、異或及同或運(yùn)算 與非門 異或門 FABAB同或（異或非）門 FABAB“線與”功能 集成電路（IC） TTL系列 CMOS系列 扇出系數(shù) 對(duì)數(shù)字IC的理解重點(diǎn)在于它們的輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系和外部電氣特性。 可編程邏輯器件 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 1、集成電路TTL和CMOS器件的邏輯功能和性能參數(shù)測(cè)試。 根據(jù)2.4節(jié)的原理，分別測(cè)試下列TTL器件和CMOS器件的功能和性能參數(shù)。（1）測(cè)試74LS08（二輸入端四與門）的邏輯功能（2）測(cè)試74LS32（二輸入端四或門）的邏輯功能（3）測(cè)試74L

48、S04（六反相器）的邏輯功能（4）測(cè)試74LS00（二輸入端四與非門）的邏輯功能（5）測(cè)試74LS86（二輸入端四異或門）的邏輯功能（6）測(cè)試CD4002（四輸入端二或非門）的邏輯功能（7）測(cè)試CD4011（二輸入端四與非門）的邏輯功能 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 圖2-51 74LS00和CD4011四與非門 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 VDDVSS圖2-52 74LS08四與門圖2-53 CD4002二或非門實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 圖2-54 74LS04六非門 圖2-55 74LS32四或門 圖2-56 74LS86四異或門實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 測(cè)試內(nèi)容：（1）邏輯功能測(cè)試：在輸入端輸入

49、高、低電平信號(hào)的不同組合，測(cè)出相應(yīng)的輸出邏輯電平。（2）集成電路門的性能參數(shù)；分別測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)TTL門和CMOS門的輸入/輸出邏輯電平。（3）比較標(biāo)準(zhǔn)TTL器件和CMOS器件的性能特點(diǎn)，總結(jié)與門、或門、非門、與非、或非門、異或的邏輯規(guī)律。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 第第3章章 3.1 概概 述述 邏輯函數(shù)的表示方法如下：邏輯函數(shù)的表示方法如下： 設(shè)輸入邏輯變量為設(shè)輸入邏輯變量為A、B、C、 ，輸出邏輯變量為，輸出邏輯變量為F。當(dāng)當(dāng)A、B、C、 的取值確定后，的取值確定后，F(xiàn)的值就被唯一的確定下來，則稱的值就被唯一的確定下來，則稱F是是A、B、C、 的邏輯函數(shù)，的邏輯函數(shù)， 記為：記為： F=f（A，B，C，

50、） 邏輯變量和邏輯函數(shù)的取值只能是邏輯變量和邏輯函數(shù)的取值只能是0或或1，沒有其它中間值。，沒有其它中間值。 邏輯函數(shù)邏輯函數(shù) 真值表真值表邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式邏輯圖邏輯圖波形圖和卡諾圖波形圖和卡諾圖3.2 邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則 3.2.1 邏輯代數(shù)基本公理邏輯代數(shù)基本公理 公理公理1： 設(shè)設(shè)A為邏輯變量，若為邏輯變量，若A0，則，則A1；若；若Al，則，則A0。這個(gè)公理。這個(gè)公理決定了邏輯變量的雙值性。在邏輯變量和邏輯函數(shù)中的決定了邏輯變量的雙值性。在邏輯變量和邏輯函數(shù)中的0和和1，不是數(shù)，不是數(shù)值的值的0和和1，而是代表兩種邏輯狀態(tài)。，而是代表兩種邏輯狀態(tài)。公理公理2： 。

51、式中點(diǎn)表示邏輯與，在用文字表述。式中點(diǎn)表示邏輯與，在用文字表述時(shí)常省略；加號(hào)表示邏輯或。時(shí)常省略；加號(hào)表示邏輯或。公理公理3： 。公理公理4： 。 。公理公理5： ； 。 0 001 11 ；1 1 1000 ；0 101 01 ；1 000 1 1 ；01103.2.2 邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律 （1）0-1律：律： 。（2）自等律：自等律： 。（3）重疊律：重疊律： 。（4）互補(bǔ)律：互補(bǔ)律： 。（5）還原律：還原律： 。（6）交換律：交換律： 。（7）結(jié)合律：結(jié)合律： 。 001 1AA ；10AAAA ；1A AAAA；01A AAA；AAA BB AABBA；AB CA B

52、 CABCABC（）（） ；（）（） 以上各定律均可用公理來證明，方法是將邏輯變量分別用以上各定律均可用公理來證明，方法是將邏輯變量分別用0和和1代入，所得的表達(dá)式符合公理代入，所得的表達(dá)式符合公理2至公理至公理5。 3.2.2 邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律 （8）分配律分配律： 加（邏輯或）對(duì)乘（邏輯與）的分配律證明如下：加（邏輯或）對(duì)乘（邏輯與）的分配律證明如下： ()(1)(0 1()()()()()()()AB CABCBCAABACBCAAABACBCA ABC ABAB AC利用律和自等律）利用乘對(duì)加的分配律）利用重疊律利用乘對(duì)加的分配律利用乘對(duì)加的分配律ABCABACAB

53、 CABAC（）；（）（） （）3.2.2 邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律 （9）吸收律：吸收律： 證明：證明： AABAAABA； （）11AABABAA （）1AABAAABAABABA（）（）(10) 等同律：等同律： 證明：證明： AABABAABAB； （）1AABABABAABABAB AAAB（）（）3.2.2 邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律 （11）反演律（摩根定理）反演律（摩根定理） A BABABAB；采用真值表法證明，反演律成立。采用真值表法證明，反演律成立。ABABA B000011001101001110111100BAA B3.2.2 邏輯代數(shù)的基本定律

54、邏輯代數(shù)的基本定律 （12）包含律：包含律： ABACBCDABAC()()()(1)(1)ABACBCDABACBCD AAABACABCDABCDABABCDACABCDABCDACCDABAC證明：3.2.3 摩根定理摩根定理 （1）邏輯變量）邏輯變量“與與”運(yùn)算后取反等于各個(gè)邏輯變量分別取反的運(yùn)算后取反等于各個(gè)邏輯變量分別取反的“或或”運(yùn)算。運(yùn)算。用公式表示如下：用公式表示如下： ABAB（2）邏輯變量）邏輯變量“或或”運(yùn)算后取反等于各個(gè)邏輯變量分別取反的運(yùn)算后取反等于各個(gè)邏輯變量分別取反的“與與”運(yùn)算。運(yùn)算。用公式表示如下：用公式表示如下： ABAB上述兩個(gè)定理也適用于多個(gè)變量的情形

55、，如：上述兩個(gè)定理也適用于多個(gè)變量的情形，如： ABCABCABCABC3.2.3 摩根定理摩根定理 【例例3-1】 應(yīng)用摩根定理化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)應(yīng)用摩根定理化簡(jiǎn)邏輯函數(shù) ()()FABCABC解：解：反復(fù)應(yīng)用摩根定理可得：反復(fù)應(yīng)用摩根定理可得： ()()FABCABCABCABCAB CA BCACBCABACABC3.2.4 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則邏輯代數(shù)的基本規(guī)則 1代入規(guī)則代入規(guī)則 例例 : A（B+C）=AB+AC，等式中的，等式中的C都用都用（C+D）代替，代替，該邏輯等式仍然成立，即該邏輯等式仍然成立，即 A（B+（C+D）=AB+A（C+D） 任何一個(gè)含有變量任何一個(gè)含有變量A的邏輯等

56、式，如果將所有出現(xiàn)的邏輯等式，如果將所有出現(xiàn)A的位置都的位置都代之以同一個(gè)邏輯函數(shù)代之以同一個(gè)邏輯函數(shù)F，則等式仍然成立。，則等式仍然成立。 3.2.4 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則邏輯代數(shù)的基本規(guī)則 2反演規(guī)則反演規(guī)則 對(duì)于任何一個(gè)邏輯表式對(duì)于任何一個(gè)邏輯表式F，若將其中所有的與，若將其中所有的與“ ”變成或變成或“+”，“+”換成換成“ ”，“0”換成換成“1”，“1”換成換成“0”，原變量換成反變量，原變量換成反變量，反變量換成原變量，則得到的結(jié)果就是反變量換成原變量，則得到的結(jié)果就是 。 F原則：原則： (1) 注意保持原函數(shù)中的運(yùn)算符號(hào)的優(yōu)先順序不變。注意保持原函數(shù)中的運(yùn)算符號(hào)的優(yōu)先順序不變。

57、 【例例3-2】 已知邏輯函數(shù)已知邏輯函數(shù) ，試求其反函數(shù)。，試求其反函數(shù)。解：解： ()FAB CDE()FA BC DE而不應(yīng)該是而不應(yīng)該是 FABCDE2反演規(guī)則反演規(guī)則 原則：原則： (2) 不屬于單個(gè)變量上的反號(hào)應(yīng)保留不變?；虿粚儆趩蝹€(gè)變量上的不屬于單個(gè)變量上的反號(hào)應(yīng)保留不變?；虿粚儆趩蝹€(gè)變量上的反號(hào)下面的函數(shù)當(dāng)一個(gè)變量處理。反號(hào)下面的函數(shù)當(dāng)一個(gè)變量處理。 【例例3-3】 已知已知 , 求求 。 FABC DEF解法一：解法一： 解法二：解法二： ()FABC DEABCDEFA BCDEABACDE()()()FABC DEA B CDEA BCDEA BCDEABACDE3對(duì)偶規(guī)

58、則對(duì)偶規(guī)則 對(duì)于任何一個(gè)邏輯表達(dá)式對(duì)于任何一個(gè)邏輯表達(dá)式F，如果將式中所有的，如果將式中所有的“ ”換成換成“+”，“+”換成換成“ ”，“0”換成換成“1”，“1”換成換成“0”，而變量保持不變，原，而變量保持不變，原表達(dá)式中的運(yùn)算優(yōu)先順序不變。那么就可以得到一個(gè)新的表達(dá)式，這個(gè)表達(dá)式中的運(yùn)算優(yōu)先順序不變。那么就可以得到一個(gè)新的表達(dá)式，這個(gè)新的表達(dá)式稱為新的表達(dá)式稱為F的對(duì)偶式的對(duì)偶式F*。 【例例3-4】 已知已知 ，求，求 。FABCD*F解：解： *()()FAB CD 【例例3-5】 已知已知 ，求，求 。FA B C DE*F解：解： FABC DEABCDE*F()A B CDE

59、ABCDE3對(duì)偶規(guī)則對(duì)偶規(guī)則 對(duì)偶式的兩個(gè)重要性質(zhì)：對(duì)偶式的兩個(gè)重要性質(zhì)：性質(zhì)性質(zhì)1：若若F（A，B，C，）=G（A，B，C，），則），則 F*=G*性質(zhì)性質(zhì)2：（F* ）*= F 【例例3-6】 證明函數(shù)證明函數(shù) 是一自對(duì)偶函數(shù)。是一自對(duì)偶函數(shù)。證明：證明： ()()FAC BA BC*()()()()()() ()()() ()()()() ()()()() ()() FACB ABCAB CB AB A CAB BC A CA BC A CB BC A CBC AACBBC A CA BCB A CF3.3 邏輯函數(shù)表述方法邏輯函數(shù)表述方法 3.3.1 邏輯代數(shù)表達(dá)式邏輯代數(shù)表達(dá)式 (

60、, ,)F A B C DABCABCABDABCD3.3.2 邏輯圖表述邏輯圖表述 【例例3-7】 分析圖分析圖3-1邏輯圖的邏輯功能。邏輯圖的邏輯功能。解：解：由圖可知由圖可知 ABSC( , )()S A BAB AB( ,)C A BABAB圖圖 3-1 例例3-7的邏輯圖的邏輯圖 3.3.3 真值表表述真值表表述 【例例3-8】 列出函數(shù)列出函數(shù)Y=AB+BC+CA的的真值表。真值表。解：解： 表表3-2 例例3-8的真值表的真值表ABCY00000010010001111000101111011111 從真值表中可以看出，這從真值表中可以看出，這是一個(gè)多數(shù)表決通過的邏輯函是一個(gè)多數(shù)表決通過的邏輯函