數(shù)字電子技術(shù)1資料

1、TELmail:數(shù)字(shz)電子技術(shù)華僑大學(xué)信息科學(xué)(xn x k xu)與工程學(xué)院張育釗共六十四頁1 數(shù)字邏輯(lu j)概論1.1 數(shù)字電路與數(shù)字信號1.2 數(shù)制1.3 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1.4 二進(jìn)制代碼1.5 二值邏輯變量與基本邏輯運(yùn)算1.6 邏輯函數(shù)及其表示方法(fngf)作業(yè)共六十四頁1.1 數(shù)字電路與數(shù)字信號1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用(yngyng)1.1.2 數(shù)字集成電路的分類及特點(diǎn)1.1.3 模擬信號和數(shù)字信號1.1.4 數(shù)字信號的描述方法共六十四頁1.2 數(shù)制1.2.1 十進(jìn)制1.2.2 二進(jìn)制1.2.3 二-十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunh

2、un)1.2.4 十六進(jìn)制和八進(jìn)制共六十四頁1.3 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)(sunsh)運(yùn)算1.3.1 無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算(yn sun)1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算共六十四頁1.4 二進(jìn)制代碼(di m)1.4.1 二-十進(jìn)制碼1.4.2 格雷碼1.4.3 ASCII碼共六十四頁1.1.1 數(shù)字技術(shù)(jsh)的發(fā)展及其應(yīng)用一、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展1、20世紀(jì)初直至中葉，主要使用的電子器件(din z q jin)是真空管，也稱電子管；2、第一只晶體三極管于1947年問世，開創(chuàng)了電子技術(shù)的新領(lǐng)域；3、60年代初，模擬和數(shù)字集成電路相繼上市；4、70年代末微處理器的問世； 5、1988年，集成工

3、藝可在l cm2的硅片上集成3 500萬個(gè)元件，說明集成電路進(jìn)入甚大規(guī)模階段。 共六十四頁1.1.1 數(shù)字(shz)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用二、 數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用1、數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的典型代表是電子計(jì)算機(jī) ；2、廣播 3、電視(dinsh)4、通信5、醫(yī)學(xué)診斷6、測量7、控制8、家用電器 共六十四頁1.1.1 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展(fzhn)及其應(yīng)用 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，將會有更多的數(shù)字電子產(chǎn)品問世。 數(shù)字技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用正改變著人類的生活方式、生產(chǎn)方式及思維方式，它使得工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化和通信網(wǎng)絡(luò)化成為(chngwi)現(xiàn)實(shí)。 無論數(shù)字技術(shù)如何發(fā)展，終不能代替模擬技術(shù)，模擬技術(shù)在電子系

4、統(tǒng)中是不可或缺共六十四頁1.1.2 數(shù)字(shz)集成電路的分類及特點(diǎn)一、數(shù)字電路的分類(fn li)共六十四頁1.1.2 數(shù)字集成電路的分類(fn li)及特點(diǎn)二、數(shù)字集成電路的特點(diǎn)(tdin)1、工作可靠，穩(wěn)定性好；2、不需要復(fù)雜數(shù)學(xué)知識，易于設(shè)計(jì)；3、便于批量生產(chǎn)，成本低；4、可編程性高；5、高速，低功耗。共六十四頁1.1.2 數(shù)字集成電路的分類(fn li)及特點(diǎn)三、數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試(dio sh)1、數(shù)字電路的分析方法 主要研究輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系 分析工具是邏輯代數(shù) 邏輯關(guān)系表達(dá)：真值表、功能表、邏 輯表達(dá)式、波形圖 計(jì)算機(jī)仿真：仿真軟件共六十四頁1.1.2 數(shù)字(s

5、hz)集成電路的分類及特點(diǎn)三、數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試2、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法(fngf)功能要求 確定輸入輸出變量 選擇器件 設(shè)計(jì)電路 設(shè)計(jì)過程：方案提出 驗(yàn)證 修改 方法：傳統(tǒng) EDA共六十四頁1.1.2 數(shù)字集成電路的分類(fn li)及特點(diǎn)三、數(shù)字電路的分析(fnx)、設(shè)計(jì)、調(diào)試3、數(shù)字電路的測試技術(shù) 數(shù)字電壓表：測量電路中的電壓 電子示波器：觀察、測量波形共六十四頁1.1.3 模擬信號和數(shù)字信號一、模擬信號 模擬量：在時(shí)間上是連續(xù) 變化的，幅值上也是連續(xù) 取值的物理量。 模擬信號：表示(biosh)模擬量的 信號（電流、電壓） 模擬電路：處理模擬信號的電子電路 共六十四頁1.1.3

6、模擬信號和數(shù)字信號二、數(shù)字信號 數(shù)字量：在時(shí)間上是離散 的，數(shù)值上也是離散的。 數(shù)字信號：表示(biosh)數(shù)字量的 信號。 數(shù)字電路：工作于數(shù)字信 號下的電子電路。共六十四頁1.1.3 模擬信號和數(shù)字信號三、模擬量的數(shù)字(shz)表示 共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法一、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平 在數(shù)字電路中，可以用0和1組成的二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)量的大小，也可以用0和1表示兩種不同的邏輯狀態(tài)。當(dāng)表示數(shù)量時(shí)，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算(yn sun)，常稱為算術(shù)運(yùn)算(yn sun)。 當(dāng)用0和1描述客觀世界存在的彼此相互關(guān)聯(lián)又相互對立的事物時(shí)，例如，是與非，真與假，開與關(guān)，

7、低與高，通與斷等等，這里的0和1不是數(shù)值，而是邏輯0和邏輯1。這種只有兩種對立邏輯狀態(tài)的邏輯關(guān)系稱為二值數(shù)字邏輯或簡稱數(shù)字邏輯。 共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法一、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平 在電路中，可以很方便地用電子器件(din z q jin)的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)二值數(shù)字邏輯，也就是以高、低電平分別表示邏輯1和0兩種狀態(tài)。 表示數(shù)字電壓的高、低電平通常稱為邏輯電平。 在分析實(shí)際數(shù)字電路時(shí)，考慮的是信號之間的邏輯關(guān)系，只要能區(qū)別出表示邏輯狀態(tài)的高、低電平，可以忽略高、低電平的具體數(shù)值。 共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法一、二值數(shù)字(shz)邏輯和邏輯電

8、平共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法二、數(shù)字(shz)波形 1、數(shù)字波形的兩種類型共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法二、數(shù)字(shz)波形 2、周期性和非周期性 占空比共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法二、數(shù)字(shz)波形 3、實(shí)際數(shù)字信號波形共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法二、數(shù)字波形(b xn) 3、實(shí)際數(shù)字信號波形 脈沖參數(shù)： 上升時(shí)間：tr 下降時(shí)間：tf 脈沖寬度：tw共六十四頁1.1.4 數(shù)字信號的描述(mio sh)方法二、數(shù)字(shz)波形 4、時(shí)序圖共六十四頁1.2.1 十進(jìn)制十進(jìn)制：

9、以十為基數(shù)的計(jì)數(shù)(j sh)體制，逢十進(jìn)一。共六十四頁1.2.2 二進(jìn)制一、二進(jìn)制的表示方法二進(jìn)制：以2為基數(shù)(jsh)的計(jì)數(shù)體制，逢2進(jìn)一。例：（101011）B=125+120024+123+022+121+=(43)D共六十四頁1.2.2 二進(jìn)制二、二進(jìn)制的優(yōu)缺點(diǎn) 1、簡單可靠，所用元件少 2、運(yùn)算規(guī)則(guz)簡單，操作方便 不足：位數(shù)多，不習(xí)慣，不方便共六十四頁1.2.2 二進(jìn)制三、二進(jìn)制數(shù)的波形(b xn)表示 LSB：最低位MSB：最高位共六十四頁1.2.2 二進(jìn)制四、二進(jìn)制數(shù)據(jù)(shj)的傳輸共六十四頁1.2.2 二進(jìn)制四、二進(jìn)制數(shù)據(jù)(shj)的傳輸共六十四頁1.2.3 十-二

10、進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)一、二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 每位二進(jìn)制數(shù)與其權(quán)相乘，然后(rnhu)相加。二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制 1、整數(shù)：共六十四頁1.2.3 十-二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制 1、整數(shù)(zhngsh)：注意MSB、LSB共六十四頁1.2.3 十-二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制 2、小數(shù)(xiosh)：共六十四頁1.2.3 十-二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制 2、小數(shù)(xiosh)：注意MSB、LSB誤差2-10共六十四頁1.2.4 十六進(jìn)制(sh li jn zh)和八進(jìn)制一、十六進(jìn)制十六進(jìn)制：以16為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制(

11、tzh)，逢16進(jìn)一。16個(gè)數(shù)碼：0、1、9、A、B、C、D、E、F共六十四頁1.2.4 十六進(jìn)制(sh li jn zh)和八進(jìn)制二、十六-二進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換 4位二進(jìn)制數(shù)有16種狀態(tài)，1位16進(jìn)制數(shù)有16個(gè)不同的數(shù)碼。 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右到左每4 位為1組，不足4位高位補(bǔ)0；小數(shù)(xiosh)部分從左到右每4 位為1組，不足4位低位補(bǔ)0；每4 位為1組的二進(jìn)制數(shù)表示1位16進(jìn)制數(shù)。共六十四頁1.2.4 十六進(jìn)制(sh li jn zh)和八進(jìn)制三、八進(jìn)制八進(jìn)制：以8為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，逢8進(jìn)一。七個(gè)數(shù)碼(shm)：0、1、2、3、4、5、6、7四、八-二進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換共六十四頁1.3.1

12、 無符號(fho)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算一、二進(jìn)制加法(jif)規(guī)則：0+0=0 1+0=1 1+1=10二、二進(jìn)制減法規(guī)則：0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=11共六十四頁1.3.1 無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)(sunsh)運(yùn)算三、二進(jìn)制乘法(chngf)和除法共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算一、有符號的二進(jìn)制數(shù)表示 在定點(diǎn)運(yùn)算(yn sun)的情況下，二進(jìn)制數(shù)的最高位表示符號位，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，其余部分為數(shù)值位。共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算二、二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼(b m)表示 基數(shù)為R，位數(shù)為n的原碼N，其補(bǔ)碼為 2的補(bǔ)碼為10-

13、2=8 46的補(bǔ)碼為100-46=54 8-2=8+(2)補(bǔ)-10=8+8-10=6 82-46=82+ (46)補(bǔ)-100=82+54-100=36共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算二、二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼表示 帶符號二進(jìn)制補(bǔ)碼： 補(bǔ)碼或反碼的最高位為符號位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。 正數(shù)，其補(bǔ)碼、反碼、原碼相同； 負(fù)數(shù)，將原碼的數(shù)值(shz)位逐位取反得到反碼，反碼加1得到補(bǔ)碼。共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算二、二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼表示例：A=+6 (A)原=數(shù)值范圍：原碼(yun m) -（2n-1-1）+（2n-1-1)反碼 -（2n-1-1）+（2

14、n-1-1)補(bǔ)碼 - 2n-1+（2n-1-1)0110(A)反=0110(A)補(bǔ)=0110B=-6(B)原=1110(B)反=1001(B)補(bǔ)=1010共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算三、二進(jìn)制補(bǔ)碼的減法運(yùn)算 A-B=A+(-B)例: (5-2)補(bǔ)=(5)補(bǔ)+(-2)補(bǔ) =0101+1110 =0011注意：被加數(shù)補(bǔ)碼與加數(shù)補(bǔ)碼的位數(shù)相等，即兩個(gè)補(bǔ)碼的符號(fho)位必須對齊。共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算四、溢出例：（5+7)補(bǔ)=(5)補(bǔ)+(7)補(bǔ) =0101+0111 =1100原因：數(shù)值位只有(zhyu)3位，范圍-87，溢出！解決

15、辦法：位擴(kuò)展。 對計(jì)算結(jié)果數(shù)值范圍應(yīng)有估計(jì)出錯(cuò)！符號出錯(cuò)共六十四頁1.3.2 帶符號二進(jìn)制數(shù)的減法(jinf)運(yùn)算五、溢出(y ch)的判斷對！對！錯(cuò)！錯(cuò)！進(jìn)位位與符號位相反，結(jié)果出錯(cuò)。共六十四頁1.4 二進(jìn)制代碼(di m)數(shù)字系統(tǒng)信息分類 文字符號信息表示: 采用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼(shm)。 這些數(shù)碼并不表示數(shù)量的大小，僅僅區(qū)別不同事物而已。這些特定的二進(jìn)制數(shù)碼稱為代碼。 以一定的規(guī)則編制代碼，用以表示十進(jìn)制數(shù)值、字母、符號等的過程稱為編碼。 將代碼還原成所表示的十進(jìn)制數(shù)、字母、符號等的過程稱為解碼或譯碼。 若所需編碼的信息有N項(xiàng)，則需要的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)n應(yīng)滿足2nN數(shù)值文字符號共六

16、十四頁1.4.1 二-十進(jìn)制碼常用(chn yn)BCD碼共六十四頁1.4.2 格雷碼共六十四頁1.4.2 ASCII碼共六十四頁1.5 二值邏輯(lu j)變量與基本邏輯(lu j)運(yùn)算1.5.1 邏輯(lu j)變量1.5.2 與運(yùn)算1.5.3 或運(yùn)算1.5.4 非運(yùn)算1.5.5 常用邏輯運(yùn)算共六十四頁1.5.1 邏輯(lu j)變量一、邏輯運(yùn)算 當(dāng)0和1表示邏輯狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼按照某種指定的因果關(guān)系進(jìn)行的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算。 邏輯運(yùn)算與算術(shù)運(yùn)算完全不同，它所使用的數(shù)學(xué)工具是邏輯代數(shù)(又稱為布爾代數(shù)(b r di sh)。二、邏輯變量 邏輯運(yùn)算是由邏輯變量和邏輯運(yùn)算組成。變量可以用A、

17、B、C、X、Y、Z等字母組成。 在邏輯代數(shù)中的變量，即邏輯變量只有兩個(gè)可取的值，即0、1共六十四頁1.5.2 與運(yùn)算(yn sun)與邏輯：只有當(dāng)一件事的幾個(gè)條件(tiojin)全部具備之后這件事才會發(fā)生。共六十四頁1.5.3 或運(yùn)算(yn sun)或運(yùn)算：當(dāng)一件事的幾個(gè)條件中只要有一個(gè)條件得到(d do)滿足，這件事就會發(fā)生 。共六十四頁1.5.4 非運(yùn)算(yn sun)非邏輯：一件事情(sh qing)的發(fā)生是以其相反的條件為依據(jù)。共六十四頁1.5.5 常用(chn yn)邏輯運(yùn)算共六十四頁1.5.5 常用(chn yn)邏輯運(yùn)算共六十四頁1.6 邏輯(lu j)函數(shù)及其表示方法一、真值表所有可能的變量(binling)組合共六十四頁1.6 邏輯函數(shù)及其表示(biosh)方法二、邏輯(lu j)表達(dá)式三、邏輯圖共六十四頁1.6 邏輯(lu j)函數(shù)及其表示方法四、波形圖共六十四頁作 業(yè)P371.2.2 (1) (3)(4)1.2.4 (2)(3)1.3.11.3.31.4.21.6.1(b)共六十四頁 本章(bn zhn)結(jié)束共六十四頁內(nèi)容摘要TELEmail:。隨著微電子技術(shù)