數(shù)電數(shù)字邏輯概論康華光

數(shù)電數(shù)字邏輯概論康華光1第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三緒論一.概述1.電子技術(shù)的發(fā)展歷程1906發(fā)明：電子管1948出現(xiàn)：晶體管1958起：集成電路、大規(guī)模集成、超大規(guī)模集成電路2.電子技術(shù)的特點——小型化、集成化、元件種類繁多、能處理模擬信號和數(shù)字信號二.課程安排第三學期:54學時——數(shù)字電子技術(shù)第四學期:54學時——模擬電子技術(shù)實驗：36學時——12個實驗，獨立設課2第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三三.基本要求1.掌握所學內(nèi)容2.做好習題:每次課后必有題，每星期交一次作業(yè);注意：上課前交。

——每遲交一小節(jié)扣作業(yè)成績13分作業(yè)要求：(1)抄題目抄圖，字跡工整，清晰，字不要太小；(2)圖表要求用鉛筆和尺子畫線條；(3)對于計算題：未知數(shù)＝公式＝代入數(shù)值＝得數(shù)3第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三四.期評成績(1)期評成績=期末考試成績(60%)+平時成績(40%)(2)期末考試題目從題庫抽卷，閉卷考試，2個小時，全年級統(tǒng)考，教考分離。(3)平時成績的40%中:考勤10%，測驗15%(三次)

，作業(yè)10%，仿真大作業(yè)5%?！綍r成績未達到及格要求的，不能參加期末考試。(4)考勤情況：曠課一小節(jié)扣考勤成績10分；遲到15分鐘以上算曠課。請假和遲到15分鐘以下扣考勤成績5分。4第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三第一章數(shù)字邏輯概論重點：1.了解數(shù)字電路的基本概念、數(shù)制；2.掌握基本邏輯門的邏輯符號、真值表和邏輯表達式；3.掌握邏輯函數(shù)的各種表示方法及其相互轉(zhuǎn)換方法。第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三§1.1數(shù)字電路的基本概念一、模擬信號與數(shù)字信號1、模擬信號——隨時間連續(xù)變化的信號tu正弦波信號方波信號tu2、數(shù)字信號——時間和幅度都是離散的6第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三二、正邏輯與負邏輯數(shù)字電路能識別兩種電壓信號——高電平、低電平

大多數(shù)情況下：高電平:＞2V的電壓信號;低電平:＜1V的電壓信號。為方便分析數(shù)字電路，分別用數(shù)字0或1來代表高低電平。這樣便有兩種情況：正邏輯體制：高電平→“1”，低電平→“0”負邏輯體制：低電平→“1”，高電平→“0”三、數(shù)字電路的常見信號

——脈沖信號負脈沖信號03V0-3V3V00-3V正脈沖信號7第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三四、理想脈沖信號的主要參數(shù)1、A——信號幅度utATtw2、T——信號的重復周期3、tW——脈沖寬度4、q——占空比。其定義為：8第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三五、實際脈沖信號的主要參數(shù)脈沖幅度AA0.9A0.5A0.1AtwtrtfT脈沖上升沿tr脈沖下降沿

tf脈沖寬度tw脈沖周期T

9第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三§1.2數(shù)制一、數(shù)制1、十進制——逢十進一，有0~9十個數(shù)，基數(shù)為“10”,如：(479)102、二進制——逢二進一，有0、1兩個數(shù)，基數(shù)為“2”,如：(1001111)23、八進制——逢八進一，有0~7八個數(shù)，基數(shù)為“8”，如：(147)84、十六進制——逢十六進一，有0~9、A、B、C、D、E、F共16個數(shù)，基數(shù)為“16”,如:(A4F)1610第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三二、十進制數(shù)、二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)的關(guān)系十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F11第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三三、數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1、N進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)通式：(anan-1…

a0)N＝(an×Nn＋an-1×Nn-1＋…＋a0×N0)10(1)二進制→十進制(1101.01)2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2－1+1×2－2=(13.25)10(2)八進制→十進制(635.1)8=6×82+3×81+5×80+1×8－1=(413.125)10(3)十六進制→十進制(9BF.8)16=9×162+11×161+15×160+8×16－1=(2495.5)1012第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三2、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成N進制數(shù)通式：整數(shù)部分采用“除N取余法”，倒讀。小數(shù)部分采用“乘N取整法”，順讀。(1)十進制→二進制：(13.25)10=(?)21326……13……0……12221……10列寫順序0.25×2=0.5……取00.5×2=1……取1列寫順序(13.25)10=(1101.01)213第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三(2)十進制→八進制：(413.1875)10=(?)8413851……56……3……6880列寫順序0.1875×8=1.5……取10.5×8=4……取4列寫順序(413.1875)10=

(635.14)814第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三(3)十進制→十六進制：(2495.5)10=(?)16249516155……159……11……916160列寫順序0.5×16=8……取8列寫順序(2495.5)10=(9BF.8)1615第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三3、二進制數(shù)與八進制數(shù)的轉(zhuǎn)換通式：用三位二進制數(shù)表示一位八進制數(shù)(1110010101.0101)2=(001,110,010,101.010,100)2=(1625.24)8(635.1)8=(110011101.001)24、二進制數(shù)與十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換通式：用四位二進制數(shù)表示一位十六進制數(shù)(1111111011.11001)2=(0011,1111,1011.1100,1000)2

=(3FB.C8)16(3FB.C8)16=(001111111011.11001000)2

5、八進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換八進制(十六進制)數(shù)→二進制數(shù)→十六進制(八進制)數(shù)16第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三四、二進制數(shù)的傳輸方式及其波形表示方法1、二進制數(shù)的傳輸方式(1)串行方式(P14圖1.2.2)——n位數(shù)據(jù)只需一根連接線進行傳輸。傳輸速度慢。工作時，數(shù)據(jù)信號在n個時鐘脈沖的控制下，依次由最高位MSB→最低位LSB傳輸數(shù)據(jù)波形。(2)并行方式(P15圖1.2.3)——n位數(shù)據(jù)需n根連接線進行傳輸。傳輸速度快，傳輸時間為串行方式的1/n。工作時，n位數(shù)據(jù)信號在一個時鐘脈沖的控制下同時傳輸。2、二進制數(shù)的波形表示方法低電平表示數(shù)據(jù)“0”高電平表示數(shù)據(jù)“1”01017第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三一組波形如何用二進制數(shù)表示出來？①串行方式時：②并行方式時：12345678CP例100110110解：二進制數(shù)據(jù)為：例212345678CP求第4個脈沖二進制數(shù)據(jù)。求圖示二進制數(shù)據(jù)。解：第4個脈沖二進制數(shù)據(jù)為：011LSBMSBLSBMSB18第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三§1.3二進制數(shù)的的算術(shù)運算一、無符號二進制數(shù)的四則運算1、加法運算加法運算規(guī)則如下：0＋0＝01＋0＝10＋1＝11＋1＝10——逢2進11101+10010110100111110-100101012、減法運算減法運算規(guī)則如下：0-0＝01-0＝11-1＝00-1＝11進位借位例:1101+1001=？例:1110－1001=？19第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三3、乘法運算乘法運算規(guī)則也有4條：0×0＝01×0＝00×1＝01×1＝1舉例：計算1100×01011100×0101=1100+110000=1111001100000011000000+0111100

11111×11010=111110+11111000+111110000=1100100110可見，乘法變成了加法。20第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三4、除法運算舉例：計算1100÷101100÷10=110除法變加法的過程太復雜，因此省略。110101100021第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三二、帶符號二進制數(shù)的減法運算——變成加法運算1、二進制數(shù)符號的表示方法——最高位的0表示正數(shù)，最高位的1表示負數(shù)(+13)10=(0

1101)2(-13)10=(1

1101)22、反碼十進制數(shù)(46)反碼=53二進制數(shù)(1101)反碼=00103、補碼通式：(n位數(shù)N)補碼=(基數(shù))n-N=(N)反碼+1十進制數(shù)(46)補碼=(10)2-46=54(46)補碼=53+1=54二進制數(shù)(1101)補碼=(2)4-1101=0011(1101)補碼=0010

+1=001122第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三4、帶符號二進制數(shù)的補碼最高位為符號位，正數(shù)為0，負數(shù)為1。當二進制數(shù)為正數(shù)時，?。貉a碼、反碼與原碼相同當二進制數(shù)為負數(shù)時，取：補碼=(原碼)反碼+15、帶符號二進制數(shù)的減法運算CPU無減法運算,只有加法,如何通過加法求減法呢？(1)被減數(shù)＞減數(shù)時計算公式：A-B＝A＋(B)補碼＝A+(B)反碼+1如：1110－1001=？計算方法：01110+1(1001)補碼

=01110+10110+0001=100101所以：1110－1001=+0101溢出23第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三(2)被減數(shù)＜減數(shù)時計算公式：A-B＝[

A＋(B)補碼]補碼如：1001－1110=？計算方法：01001+1(1110)補碼=01001+10001+0001=11011

1(1011)補碼=10100+0001=10101所以：1001－1110=－010124第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三§1.4二進制代碼一、二—十進制碼(BCD碼)BCD碼——用來表示十進制數(shù)0～9的二進制代碼。

常用BCD碼有：十進制數(shù)有權(quán)碼無權(quán)碼8421碼2421碼5421碼余3碼余3循環(huán)碼00000000000000011001010001000100010100011020010001000100101011130011001100110110010140100010001000111010050101101110001000110060110110010011001110170111110110101010111181000111010111011111091001111111001100101025第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三二、格雷碼——相鄰兩組二進制數(shù)之間只變化一位二進制數(shù)十進制數(shù)8421碼格雷碼十進制數(shù)8421碼格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000余3循環(huán)碼=格雷碼的3~1226第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三三、ASCII碼——美國標準信息碼ASCII碼是字母、數(shù)字、標點符號、特殊符號及控制符的統(tǒng)一代碼。每個字符用標準規(guī)定的7位二進制數(shù)表示。如字符“A”的ASCII碼為：(1000001)2或6510。字符“0”的ASCII碼為：(0110000)2或4810。7位二進制數(shù)可表示：0000000---1111111（27）=128種不同的符號。若以8位二進制，即一個字節(jié)為單位表示信息，則ASCII碼的最高位為0。如字符“A”在機內(nèi)為：01000001，在機內(nèi)則占一個字節(jié)（最高位為0)。字符“0”在機內(nèi)為：0011000027第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三ASCII碼給出了：0～9共10個數(shù)碼大小寫英文字母各26個32個通用符號34個動作控制符學習要求：會比較ASCII字符的大?。ò雌銩SCII碼值）會推算同組字符ASCII碼值如A的ASCII值（十進制）為65，則B、C…的ASCII值分別為66、67…思考：0～9共10個數(shù)碼、大小寫英文字母中，哪一類的ASCII的碼值最大，哪一類最??？

空格＜0～9＜A～Z＜a～z28第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三§1.5基本邏輯運算一、與運算

1、與運算實例設:開關(guān)閉合=1,開關(guān)不閉合=0燈亮時L=1,燈不亮時L=0則得表格：2、真值表(狀態(tài)表、功能表)4、數(shù)學表達式L=A·BABL0000101001113、與門圖形符號實現(xiàn)與邏輯運算功能的電路稱為“與門”。有0出0，全1出1

L29第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三二、或運算

1、或運算實例設:開關(guān)閉合=1,開關(guān)不閉合=0燈亮時L=1,燈不亮時L=0則得表格：2、真值表(狀態(tài)表、功能表)4、數(shù)學表達式L=A+BABL0000111011113、或門圖形符號實現(xiàn)或邏輯運算功能的電路稱為“或門”。有1出1，全0出0L30第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三三、非運算

1、非運算實例設:開關(guān)閉合=1,開關(guān)不閉合=0燈亮時L=1,燈不亮時L=0則得表格：2、真值表(狀態(tài)表、功能表)4、數(shù)學表達式AL01103、非門圖形符號實現(xiàn)非邏輯運算功能的電路稱為“非門”。有0出1，有1出0L31第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三2.圖形符號3.真值表四.與非門1.電路4.邏輯代數(shù)式有0出1，全1出0ABF'F0001010110011110BAF'F＆1BAF＆32第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三2.圖形符號3.真值表五.或非門1.電路4.邏輯代數(shù)式有1出0，全0出1ABF'F0001011010101110BAF'F≥11BAF≥133第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三六.異或門1.圖形符號＝1BAF2.真值表3.邏輯代數(shù)式：相同出0，不同出1ABF00001110111034第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三七.同或門1.圖形符號=A⊙B相同出1，不同出0ABF0010101001112.真值表3.邏輯代數(shù)式BAF＝BAF＝135第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三ABCDF≥1＆八.與或非門1.圖形符號2.邏輯代數(shù)式36第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三§1.6邏輯函數(shù)及其表示方法一、邏輯函數(shù)的定義

——輸出邏輯變量與輸入邏輯變量之間的關(guān)系。若輸入邏輯變量用A、B、C……表示,輸出邏輯變量用L表示,就稱L是A、B、C…的邏輯函數(shù)，寫作：L=f(A，B，C…)二、邏輯函數(shù)的特點邏輯函數(shù)與普通代數(shù)中的函數(shù)相比較，有兩個突出的特點：(1)邏輯變量和邏輯函數(shù)只能取兩個值0和1。(2)函數(shù)和變量之間的關(guān)系是由“與”、“或”、“非”三種基本運算決定的。37第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三最小項1、邏輯函數(shù)式把邏輯函數(shù)的輸入、輸出關(guān)系寫成數(shù)學表達式，稱為邏輯代數(shù)式或邏輯函數(shù)式。邏輯函數(shù)的常用形式為：“與或”式。比如：某三變量的邏輯函數(shù)L(A,B,C)邏輯函數(shù)的表示方法邏輯式邏輯狀態(tài)表邏輯圖波形圖卡諾圖若變量本身用“1”、變量的非用“0”表示的話，則：L(A,B,C)＝m4＋m2＋m1＋m0＋m7＝∑m(0,1,2,4,7)三、邏輯函數(shù)的表示方法38第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三2、狀態(tài)表(真值表)——把輸入~輸出之間的邏輯關(guān)系用表格形式表示出來。如：L=AB+C注意：n個變量有2n種輸入狀態(tài)ABCL0000001101000111100010111101111139第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三3.邏輯圖——把輸入~輸出之間的邏輯關(guān)系用線路圖表示出來。如：F=AB+CDABCDF≥1&&4、波形圖——把輸入~輸出之間的邏輯關(guān)系用波形圖表示出來。如：F=AB若已知A、B波形，則F

的波形為：ABF40第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期三四、邏輯函數(shù)幾種形式之間的轉(zhuǎn)換1.邏輯函數(shù)式→邏輯圖↘狀態(tài)表