鄭大模數(shù)電課件數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)1

1、數(shù)字電子技術(shù)電子電路中的信號模擬信號數(shù)字信號幅度隨時(shí)間連續(xù)變化例：正弦波信號、鋸齒波信號等幅度隨時(shí)間跳躍變化繼續(xù)例：方波信號數(shù)字電路的特點(diǎn) （1）設(shè)計(jì)簡單。只有“0”和“1”，電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)，易于電路實(shí)現(xiàn)。（2）工作可靠。電壓準(zhǔn)確值并不重要，只要能區(qū)分開高低電平就可以，因此抗干擾能力強(qiáng)。（3）功能強(qiáng)。能完成數(shù)值運(yùn)算、邏輯運(yùn)算。（4）存儲方便。（5）容易編程。繼續(xù)數(shù)字電路的分類1、根據(jù)邏輯功能：組合邏輯電路；時(shí)序邏輯電路。2、根據(jù)半導(dǎo)體器件：雙極型：單極型：3、根據(jù)集成度：小規(guī)模 ；中規(guī)模 ；大規(guī)模 ；超大規(guī)模TTLCMOSSignal 高電平和低電平（邏輯電平）高電平和低電平是兩種狀態(tài)

2、，是兩個(gè)不同的、可截然區(qū)別開來的電壓范圍。高電平UH低電平ULTTL2.4V5V0V0.8VCMOS0.7VDD0.3VDD0.8V2V5V0V高電平低電平 正邏輯和負(fù)邏輯1高電平；0低電平0高電平；1低電平負(fù)邏輯：正邏輯：數(shù)字電路的“0”和“1”往往不是十進(jìn)制數(shù)中的數(shù)字，不代表大小，只表示兩種不同的狀態(tài)，常稱為邏輯0和邏輯1。因?yàn)橹挥袃煞N取值，所以稱之為二值數(shù)字邏輯，簡稱數(shù)字邏輯第一章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容提要： 0 概 述1.1 基本概念、公式和定理1.2 邏輯函數(shù)的化簡方法1.3 邏輯函數(shù)的表示方法及其相互之間的轉(zhuǎn)換繼續(xù)2、脈沖波形的參數(shù)Um0.9Um0.1Umtwtftr（1）脈沖幅度Um

3、：脈沖從起始值到峰值之間的變化幅度；（2）脈沖前沿時(shí)間tr：脈沖從0.1Um變到0.9Um所需要的時(shí)間；（3）脈沖后沿時(shí)間tf：脈沖從0.9Um變到0.1Um所需要的時(shí)間；（4）脈沖寬度tW：脈沖半高處的寬度；1、電子電路中的信號（5）脈沖重復(fù)的頻率f和周期T：（6）占空比q：脈沖寬度與周期之比 q=tw /T繼續(xù) 1.1.2 數(shù)制和碼制理解 BCD 碼的含義，掌握 8421BCD 碼，了解其他常用 BCD 碼。主要要求： 了解八進(jìn)制和十六進(jìn)制。掌握十進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)的表示及其相互轉(zhuǎn)換。繼續(xù)第1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)數(shù)制 數(shù)制是人們對數(shù)量計(jì)數(shù)的一種統(tǒng)計(jì)規(guī)則。一種數(shù)制包含兩個(gè)基本因素： (1) 基數(shù)：

4、系數(shù)，它是計(jì)數(shù)制中所用到的數(shù)碼，常用R表示。 (2) 位權(quán)：處在不同數(shù)位的數(shù)碼，代表著不同的數(shù)值；每一個(gè)數(shù)位的數(shù)值是由該位數(shù)碼的值乘以處在這位的一個(gè)固定常數(shù)。十進(jìn)制中，包含0,1,2,9等10個(gè)數(shù)碼。進(jìn)位規(guī)則是“逢10進(jìn)1”。所以它的基數(shù)R10。(例如)繼續(xù)固定常數(shù)稱為位權(quán)值，簡稱位權(quán)。 如十進(jìn)制數(shù)1111，同樣都是1，它們所處的數(shù)位不一樣，那么它們所代表的數(shù)值就不一樣。 又如桿秤，同樣一個(gè)秤砣，它處的位置不一樣，那么所表示的重量也是不一樣的。 下面對常用的幾種數(shù)制一一介紹(例如)十進(jìn)制數(shù)個(gè)位的位權(quán)值是1，十位的位權(quán)值是10，百位是100，依次類推。繼續(xù)1.十進(jìn)制進(jìn)位規(guī)則： “逢十進(jìn)一”或“借

5、一當(dāng)十” 。十進(jìn)制的權(quán)展開式：即：9110。數(shù)碼為：09；基數(shù)是10。如：第i位的系數(shù)第i位的權(quán)(209.04)1021020101910001014 1022.二進(jìn)制進(jìn)位規(guī)則： “逢二進(jìn)一”或“借一當(dāng)二” 。例：（1011）B = 123+ 022+ 121+ 120二進(jìn)制的權(quán)展開式：即：1110。各數(shù)位的權(quán)是的冪加法規(guī)則：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10乘法規(guī)則：0.0=0， 0.1=0 ， 1.0=0， 1.1=1運(yùn)算規(guī)則二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，它的每一位都可以用電子元件來實(shí)現(xiàn)，且運(yùn)算規(guī)則簡單，相應(yīng)的運(yùn)算電路也容易實(shí)現(xiàn)，因此在計(jì)算機(jī)技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。數(shù)碼為：0、1；基

6、數(shù)是2。數(shù)碼為：07；基數(shù)是8。運(yùn)算規(guī)律：逢八進(jìn)一，即：7110。3、八進(jìn)制：4、十六進(jìn)制數(shù)碼為：09、AF；基數(shù)是16。各數(shù)位的權(quán)是8的冪各數(shù)位的權(quán)是16的冪如：(207. 4)8 282 081780481八進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：(135. 5)10運(yùn)算規(guī)律：逢十六進(jìn)一，即：F110。十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：如：(D8.A)1613161816010161(216.625)10re1、 十進(jìn)制 3101 2100 710-1 910-2權(quán) 權(quán) 權(quán) 權(quán) 數(shù)碼所處位置不同時(shí)，所代表的數(shù)值不同 (32.79)10 數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 進(jìn)位規(guī)律：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十?dāng)?shù)碼與權(quán)的乘積

7、，稱為加權(quán)系數(shù)十進(jìn)制數(shù)可表示為各位加權(quán)系數(shù)之和，稱為按權(quán)展開式例：(32.79)10 = 3 101 + 2100 + 710-1 + 910-2 繼續(xù)2、 二進(jìn)制 進(jìn)位規(guī)律：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二數(shù)碼：0、1按權(quán)展開式表示 (1001.01)2 = 123 + 022 + 021 + 120 + 02-1 + 12-2 將按權(quán)展開式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。(1001.01)2 = 123 + 022 + 021 + 120 + 02-1 + 12-2 = 8+0+0+1+0+0.25= （9.25）10繼續(xù)3、 八進(jìn)制 進(jìn)位規(guī)律：逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八數(shù)碼：0、1 、2、3、4、5、6

8、、7按權(quán)展開式表示 (5001.01)8 = 583 + 082 + 081 + 180 + 08-1 + 18-2 將按權(quán)展開式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。(5001.01)8 = 583 + 082 + 081 + 180 + 08-1 + 18-2 = 2560+0+0+1+0+0.015625= （2561.015625）10繼續(xù)4、 十六進(jìn)制 進(jìn)位規(guī)律：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六按權(quán)展開式表示 (3A.1)16 = 3161 + 10160 + 116-1(3A.1)16 = 3161 + 10160 + 116-1= 48+10+0.0625= （ 58.0625 ）10A、

9、B、C、D 、E、F數(shù)碼：0、1 、2、3、4、5、6、7 、8、9、將按權(quán)展開式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。繼續(xù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制00000000001000101102001002203001103304010004405010105506011006607011107708100010809100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117Fzong數(shù)值：用來表示數(shù)量的大小。如90分，101個(gè)等數(shù)制：多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成方式及進(jìn)位的規(guī)則。數(shù)制常用的數(shù)制有：十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)制的表示

10、方法：括弧加下標(biāo)；在數(shù)字后面加數(shù)制后綴.十進(jìn)制(163)10(163)D163二進(jìn)制(101.01)2(101.01)B101.01B八進(jìn)制(76.2)8(76.2)O76.2O十六進(jìn)制(00FF00)16(00FF00)H00FF00H不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1. 各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 按權(quán)展開求和1.500 1 整數(shù)0.750 02. 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 25 6 0 3 01 10 12(25 )10 = (11001 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2 余數(shù) 12 1整數(shù)和小數(shù)分別轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：除 2 取余法 小數(shù)部分：乘 2 取整法讀數(shù)順序讀數(shù)順序 .011繼續(xù)（2

11、35）D=（ ）B1 1 1 0 1 0 1 12352余 1 b0 1172余 1 b1582余 0 b2292余 1 b31472余 0 b432余 1 b512余 1 b602余 1 b7除2取余 0.8125 2 整數(shù)部分 1.6250 . 1 0.6250 2 1.2500 . 1 0.2500 2 0.5000 0 2 1.0000 1 0.0000(0.8125)D=( )B0.1101乘2取整 0.6 2 整數(shù)部分 1. 2 1 0. 2 2 0.4 .0 0.4 2 0.8 . 0 2 1.6 . 1 0.6(60.6)D=( )B.1001除2取余；乘2取整60230020

12、15127123121120111100小數(shù)部分在不能精確轉(zhuǎn)換的情況下，可以按照轉(zhuǎn)換精度的要求，進(jìn)行若干次乘以2的運(yùn)算后結(jié)束轉(zhuǎn)換。 每位八進(jìn)制數(shù)用三位二進(jìn)制數(shù)代替，再按原順序排列。八進(jìn)制二進(jìn)制:3. 二進(jìn)制與八進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制八進(jìn)制:(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 (11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 3457261110010111101011 從小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分向左 (小數(shù)部分向右) 三位一組，最后不足三位的

13、加 0 補(bǔ)足三位，再按順序?qū)懗龈鹘M對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù) 。繼續(xù)4.二進(jìn)制和十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 (10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101104FBEC0 十六進(jìn)制二進(jìn)制 :每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)代替，再按原順序排列。 二進(jìn)制十六進(jìn)制: 從小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分向左 (小數(shù)部分向右) 四位一組，最后不足四位的加 0 補(bǔ)足四位，再按順序?qū)懗龈鹘M對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù) 。練習(xí)【例 】 將八進(jìn)制

14、數(shù)(312.64)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù). 解： ( 3 1 2 . 6 4 )8=(011 001 010.110 100)2=(11001010.1101)2 【例 】將 (1100101.101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。解： (1100101.101)2 =( 110 0101.101 )2=(65.A)16zong數(shù)制轉(zhuǎn)換總結(jié)1、N進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)2、二進(jìn)制與八進(jìn)制方法：加權(quán)系數(shù)求和：10（1）二進(jìn)制八進(jìn)制： 由小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)向左，小數(shù)向右，每3位一組，不夠3位補(bǔ)零，則每組二進(jìn)制數(shù)便是一位八進(jìn)制數(shù)。1 1 0 1 0 1 0 . 0 10 00 (152.2)8（2）八進(jìn)制二進(jìn)制：將每位八進(jìn)

15、制數(shù)用3位二進(jìn)制數(shù)表示。= 011 111 100 . 010 110(374.26)8“3對1”“1對3”（ 110 1011 . 0101 1 ）D=（ ）H6B . 5800006B58例：3、二進(jìn)制與十六進(jìn)制“4對1”“1對4”例：將 ( 98FB.D3 )16 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) ( 9 8 F B . D 3 )16 = ( 1001 1000 1111 1011 . 1100 0011 )2(1)二進(jìn)制十六進(jìn)制：由小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)向左，小數(shù)向右，每4位一組,不夠4位補(bǔ)零，則每組二進(jìn)制數(shù)便是一位十六進(jìn)制數(shù)（2）十六進(jìn)制二進(jìn)制：每位十六進(jìn)制用4位二進(jìn)制數(shù)表示算術(shù)二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算：1

16、：和十進(jìn)制算數(shù)運(yùn)算的規(guī)則相同 2：逢二進(jìn)一 特點(diǎn)：加、減、乘、除 全部可以用移位和 相加這兩種操作實(shí)現(xiàn)。簡化了電路結(jié)構(gòu) 算術(shù)運(yùn)算加法 1 0 0 1 + 0 1 1 1 00010進(jìn)位1進(jìn)位1進(jìn)位1進(jìn)位1 1 0 0 1 0 1 1 1 1000借位 1借位 11+11+1算術(shù)運(yùn)算減法原碼和補(bǔ)碼1、原碼由符號位（最高位）和數(shù)值位組成，正數(shù)的符號位為0，負(fù)數(shù)的符號位為1，數(shù)值位用0、1表示數(shù)值。2、補(bǔ)碼由符號位（最高位）和數(shù)值位組成。正數(shù)的補(bǔ)碼=原碼。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=原碼的數(shù)值位逐位求反，然后在 最低位加1得到。100001111111100011111001+1原碼：反碼：補(bǔ)碼：-7舍去計(jì)算(10

17、01)2-(0101)2 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 補(bǔ)碼 補(bǔ)碼 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0二進(jìn)制加、減、乘、除都可以用加法運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。減法變加法例 用二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算求1310 、1310 、1310 、1310結(jié)論：1、將兩個(gè)加數(shù)的符號位和來自最高位數(shù)字位的進(jìn)位相加，結(jié)果（舍棄產(chǎn)生的進(jìn)位）就是和的符號 2、當(dāng)和為負(fù)數(shù)時(shí)，表示其為補(bǔ)碼，應(yīng)再次求補(bǔ)碼 前提：由于13+10和-13-10的絕對值為23，所以必須用有效數(shù)字為5位的二進(jìn)制表示，加上一個(gè)符號位，就得到6位的二進(jìn)制補(bǔ)碼。 碼制 我們常用的數(shù)字1、2、39、0 通常有兩大用途：表示大小

18、： 10000（一萬）， 8848米。表示代碼：000213班， 8341部隊(duì)。 編碼：用數(shù)字代表不同的狀態(tài)、事物或信息稱為編碼，它不含有數(shù)量的意義。如身份證號碼，郵政編碼、學(xué)號等碼制：為了便于記憶和處理，在編制代碼時(shí)總要遵循一定的規(guī)則，這種規(guī)則叫做 碼制。例如身份證號碼： 繼續(xù)2n N二進(jìn)制編碼：以n位二進(jìn)制代碼（0,1）來表示某個(gè)狀態(tài)、事物或信息稱為二進(jìn)制編碼。二進(jìn)制代碼的位數(shù)n與需要編碼的數(shù)（或信息）的個(gè)數(shù)N之間：問：一位十進(jìn)制數(shù)需要幾位二進(jìn)制代碼來表示？(十進(jìn)制的二進(jìn)制編碼)繼續(xù)我們習(xí)慣使用十進(jìn)制，而計(jì)算機(jī)硬件是基于二進(jìn)制的，因此需要用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制的09十個(gè)碼元, 即BCD (Binary Coded Decimal) 碼。至少要用四位二進(jìn)制數(shù)才能表示09（四位二進(jìn)制有16種組合） 現(xiàn)在的問題是要在16種組合中挑出10個(gè)，分別表示09，怎么挑呢？不同的挑法構(gòu)成了不同