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1、2.數(shù)字信號的數(shù)值運算除了進位規(guī)則不同外,二進制數(shù)的算術(shù)運算法則與十進制數(shù)相同。(I )加法,它是以最低位開始逐位完成兩數(shù)相加和進位操作。(2 )減法,先引人反碼、補碼的概念,反碼是一個二進制數(shù)按位取反,即0變1,1變0后組成的代碼。如數(shù)1010的反碼是0101;補碼是一個數(shù)的反碼加1后所得的代碼。如數(shù)1010 的反碼是0101,其補碼為:0101+1 = 0110。補碼原理是:一個數(shù)和另一個數(shù)相加等于零,則 這個數(shù)和另一個數(shù)的大小相等符號相反,則其中一個數(shù)的代碼就是另一個數(shù)的補碼。 如數(shù)1010 與它的補碼0110之和:1010+ 0110=( 1)0000,舍去進位后正好是0。因此,在二進
2、制數(shù)減法運算中,將減法運算轉(zhuǎn)化為被減數(shù)代碼和減數(shù)補碼之間的加法運此外,為了區(qū)分正數(shù)和負數(shù),在計算機系統(tǒng)內(nèi),把二進制代碼的最高位作為符號位,0表示正數(shù),1表示負數(shù)。由此,一組4bit代碼所能表示的正數(shù)、負數(shù)如表 7 3 2所示十進M靈二進制數(shù)十進制數(shù)-810007-710016-6101051014-411003一 31麗1 4-21110111110帶符號位的二進制數(shù)聯(lián)示S 7-32 二進制數(shù) 0111011001010)00wnWlo0001QW0JXJ巴(MX) 110 世(3)乘法,二進制的乘法也是從右向左逐位操作的,如圖7 3 1(a)所示。從圖7 31 (a)可發(fā)現(xiàn):它實際上是由一系
3、列“移動”和“相加”操作組成,即被乘數(shù)逐步左移并 逐步相加即可完成乘法計算。7 一 3 一 1(b)所示(4)除法,二進制數(shù)除法運算也是從左向右操作的,如圖10011I 10/ HKMXXX)f MOno用7-a-i二講制數(shù)算術(shù)運算示例從圖7 一 3 一 1(b )可發(fā)現(xiàn):它實際上是由一系列“移動”和“相減”操作組成,即以被除數(shù)逐步右移并逐步與被減 數(shù)相減的方式完成除法運算??梢?,二進制數(shù)的運算都可以用它的代碼“移位”和“相加”(相減轉(zhuǎn)換為補碼后相加)兩種操作來實現(xiàn)。由此,它們可以用數(shù)字信號的“移位”和數(shù)字信號的“移位”操作由移位寄存器電路來 實現(xiàn),實現(xiàn)。3.數(shù)字信號的邏輯編碼和邏輯運算在邏輯
4、體系中,對邏輯命題只做“真”或“假”、“是”或“非”、“有”和“無”等的簡 單判斷,即邏輯命題只取兩個值,用代碼形式可表示為“0”或“1”兩種狀態(tài)。對邏輯函數(shù)則只做“與”、“或”、“非”三種基本的運算。數(shù)字邏輯體系是指用數(shù)字信號表示并采用數(shù)字 信號處理方法實現(xiàn)演算的一種邏輯體系。數(shù)字邏輯是二值的,即“0” “I”表示邏輯變量的取值,0 ”表示“假”(F);1表示“真” (T)。邏輯運算法則,它表述的是一些邏輯等價關(guān)系。 在邏輯問題中,兩個真值完全相同的邏輯命題或表達或相互等價。常用的等價關(guān)系見表7-33。表中,反演率也稱為摩根定理。邏輯函數(shù)的化簡,其目的是簡化其表達式,凸顯其內(nèi)在 邏輯關(guān)系,并
5、簡化邏輯運算電路的組成。但是,在邏輯運算電路中要考慮邏輯系統(tǒng)組建的技 術(shù)因素,故邏輯表達式的簡化形式并非“越簡越好”。常用的韓價關(guān)系表443交換率AB=1SA(A+B+C-A+tBdOA(BO= AA+AB= A-httA當用數(shù)字信號表示邏輯變化的取值情況,邏輯函數(shù)的演算即可以通過數(shù)字信號處理的方 法來實現(xiàn)。在數(shù)字系統(tǒng)中,使用專門制作的各種邏輯門電路來自動地完成數(shù)字信號之間按位 的邏輯運算,并將這些基本的邏輯門電路組合起來組建成組合邏輯系統(tǒng),就可以完成任意復 雜的邏輯函數(shù)的運算。4 模一數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換和數(shù)一模(D/A)轉(zhuǎn)換(1 )模一數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換是對采樣信號進行幅值量化處理,即
6、用二進制代碼來表示采樣瞬間信號的值, 也即用“ 0” “ 1”代碼對采樣信號的值進行編碼,從而將采樣信號進一步轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 可見,A/D轉(zhuǎn)換是對模擬信號進行編碼,變?yōu)閿?shù)字信號。由于系統(tǒng)誤差和外界干擾的影響, A/D轉(zhuǎn)換中會產(chǎn)生測量誤差。如一個 8位的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器組成一個5V量程的直流數(shù) 字電壓表,該直流數(shù)字電壓表存在一個字的誤差,即一個量化單位的誤差。一個8位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器可以完成255(28 I)個階梯形逐次增長的電壓,并與被測電壓進行比較。而 5V量程,則需經(jīng)過255次的比較才完成對5V電壓的測量,所以,每一個階梯的電壓值即一 個量化單位為:暉=諜=。OI960784V=19, 607S4mVss9, 61 mV所以它的一個字的誤差為19.61mv,相應的滿量程測量精度為:19.6078mv/5v=0.392 %。(2)數(shù)一模(D/A)轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換則是對數(shù)字信號進行解碼,將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。從工程技術(shù)的角度,D/A轉(zhuǎn)換只需用簡單的電阻網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)。例:計算機使用二進制代碼運算,6-3二?的運算式是()。0110+1100=?;0110+001 仁?0110+100 仁?;0110+
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