数字电路基础3

第一章第一章 数字电路基础数字电路基础 了解数字电路的基本概念。 掌握数制、码制及各种数制间的转换。 掌握逻辑函数及其表示方法和这几种表示方法的相互转换。 掌握逻辑代数的基本定律和常用规则。 掌握逻辑函数的代数法和卡诺图法化简。本章教学要求：重点 重、难点重、难点1.2 数数 制制 与与 码码 制制1.3 三种最基本的逻辑函数三种最基本的逻辑函数1.4 复复 合合 逻逻 辑辑 函数函数1.5 逻辑函数的几种表示方法及其相互转换逻辑函数的几种表示方法及其相互转换1.6 逻逻 辑辑 代代 数数第一章第一章 数字电路基础数字电路基础1.7 逻辑函数的卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图化简法 1.1 概概 述述退退 出出1.1 概概 述述 1.1.1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路1.1.2 数字电路的特点数字电路的特点1.1.3 数字电路的分类数字电路的分类退退 出出1. 模拟信号： 指在时间上和数值上都连续变化的电信号。 u模拟信号波形t2. 模拟电路： 对模拟信号进行传输、处理的电子线路。一 . 模拟信号与模拟电路例如例如 ： 电话、温度、小提琴声等例如例如 ： 扩音机 1.1.1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路1. 数字信号： 指在时间上和数值上都断续变化的离散电信号。常用 0、 1二元数值表示u数字信号波形t2. 数字电路： 对数字信号进行传输、处理的电子线路。二 . 数字信号与数字电路例如例如 ： 电报、脉博、钢琴声等例如例如 ： 数字钟一 . 用 0、 1数字表示两种离散状态。电流 “无 ”，电压 “低 ” “0” 低电平“1” 电流 “有 ”，电压 “高”高电平二 . 半导体元件工作在开关状态，分别时应 “0、 1”数码。二极管 导通截止i=1 、 u=0i=0 、 u=1三极管 饱和截止i=1 、 u=0i=0 、 u=11.1.2 数字电路的特点数字电路的特点三 . 研究内容是逻辑分析和逻辑设计；分析方法是逻辑代数和卡诺图法 。四 . 精度高、抗干扰能力强；结构简单、容易制造，便于 集成及系列化生产。数字化时代：数字化时代：音乐：音乐： CD、 MP3电影：电影： MPEG、 RM、 DVD数字电视数字电视数字照相机数字照相机数字摄影机数字摄影机手机手机数字电路在日常生活、计算机、通信、数控、电子测量等领域得到广泛应用一 .按结构分：集成电路：按集成度 (每块集成电路芯片中包含的元器件数目 )分：分立元件：电阻、电容、二极管、三极管组成小（ SSI)、 中（ MSI)、 大（ LSI)、 超大（ VLSI)二 .按所用器件分 : 双极 型： DTL、 TTL、 ECL 单极 型： NMOS、 PMOS、 CMOS三 .按逻辑功能分：组合逻辑电路：由门电路组合构成时序逻辑电路：由触发器和门电路构成。1.1.3 数字电路的分类数字电路的分类1.2 数制与码制数制与码制 1.2.1 数数 制制1.2.2 码码 制制退退 出出1.2.1 数数 制制一 . 数制的概念二 . 1.数制 ： 就是计数方法，即指多位数码从低位到高位的进位规则 , 三 . 也称进位制。例如例如 ： 二进制、十进制、八进制等 2.基 数： 进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。3.位 权（位的权数）： 在某一进位制的数中，每一位的大小都对 应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。 权数是一个幂 。二、几种常用的数制 .十进制：1） 数码： 0 9；基数是 10。2）进位规律：逢十进一，即： 9 1 10。3）十进制数的权展开式：N10 an-1 10n-1 an-210n-2 a-m10-m各数位的权是 10的幂例如例如 ：（ 125.68） 10 1102 2101 5100 610-1 810-22二进制：1） 数码： 0、 1；基数是 2。2）进位规律：逢二进一，即： 1 1 10。3）二进制数的权展开式： N2 an-1 2n-1 an-22n-2 a-m2-m例如例如 ： (101.01)2 122 021 120 02 1 1 2 2 (5.25)10各数位的权是的幂运算规则加法规则： 0+0=0， 0+1=1， 1+0=1， 1+1=10减法规则： 0-0=0， 10-1=1， 1-0=1， 1-1=0乘法规则： 00=0， 01=0 ， 10=0， 11=1例如例如 ： (207.04)8 282 081 780 08 1 4 8 2 (135.0625)103八进制：1） 数码： 0 7 ；基数是 8。2）进位规律：逢八进一，即： 7 1 10。3）权展开式： N8 an-1 8n-1 an-28n-2 a-m8-m 各数位的权是 8的幂4十六进制：1） 数码： 0 9、 A F； 基数是 16。2）进位规律：逢十六进一，即： F 1 10 。3） 权展开式： N16 an-1 16n-1 an-216n-2 a-m16-m 例如例如 ： (D8.A)2 13161 8160 10 16 1 (216.625)10各数位的权是 16的幂三、几种数制之间的相互转换1.非十进制 十进制方法 ：将数码按权展开，得出其相加的结果便为对应的十进制数。2.十进制 二进制整数部分： 除 2取余， 最后得到的余数为二进制最高位；小数部分： 乘 2取整， 最先得到的整数为二进制最高位。例如例如 ： (1001.01)2=123+120+12-2=(9.25)10(32.7)8=381+280+78-1=(26.875)10(ED.3)16=14161+13160+316-1=(237.1875)10方法：例如例如 ： 将 (44.375)10化为二进制数。整数部分： 小数部分：所以： (44.375)10 (101100.011)21 1 0 1 0 1 0 . 0 10 0 0 (152.2)8= (011 111 100 . 010 110)2(374.26)8八进制、十六进制3.二进制方法： 将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每 3位 (4位 )分成一组，不够补零，则每组二进制数便是一位八进制数（十六进制数）。例如例如： 1 1 0 1 0 1 0 . 0 10 0 0 (6A.4)164.八进制、十六进制 二进制方法： 将每位八进制数 (十六进制数 )用 3位 (4位 )二进制数表示。例如例如： (AF4.76)16 = (1010 1111 0100 . 0111 0110)21.2.2 码码 制制1.码制 ： 就是编码方法。2.编码： 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。3.代码： 用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。4.二 -十进制代码： 用 4位二进制数来表示十进制数中的 0 9 十个数码。简称 BCD码 。数字系统只能识别 0和 1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？用编码可以解决此问题。一 . 码制的概念二、常用的码制8421 BCD码 ： 用四位二进制数中的前十个码 (00001001)来表示十进制数 (09 )，去掉 10101111。 各位的权值依次为 8、 4、 2、 1。2421码： 其权值依次为 2、 4、 2、 1。5421码： 其权值依次为 5、 4、 2、 1。余 3码： 由 8421码加 0011得到。格雷（ Gray） 码： 是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码，仅有一位代码不同，其它位相同。 1.3三种最基本的逻辑函数三种最基本的逻辑函数 1.3.1 逻辑函数和逻辑变量逻辑函数和逻辑变量1.3.2 三种基本逻辑关系及其表示方法三种基本逻辑关系及其表示方法退退 出出1.3.1 逻辑函数和逻辑变量逻辑函数和逻辑变量一 . 逻辑命题和逻辑变量1.逻辑命题： 反映事物因果关系规律的命题。2.逻辑变量： 决定事物原因和结果的变量。1）包括： 逻辑自变量： 决定事物原因的变量。（ 输入变量 ）逻辑因变量： 决定事物结果的变量。 （ 输出变量）2）取值只有两种，即逻辑 0和逻辑 1， 0 和 1 称为逻辑常量，并不表示数量的大小，无大小、正负之分，而是表示两种对立的逻辑状态。二逻辑函数反映逻辑自变量和逻辑因变量之间的表达式称为 逻辑函数 。如如 ： Z=f(A、 B、 C) 其中： A、 B、 C为 输入变量； Z为输入变量。1.3.2 三种基本逻辑关系及其表示方法三种基本逻辑关系及其表示方法一与逻辑（逻辑乘）1.定义： 仅当决定事件（ Z） 发生的所有条件（ A、 B、 C ）均满足时，事件（ Z） 才能发生。例如例如 ： 开关 A， B串联控制灯泡 Y的 电路。将开关接通记作 1，断开记作 0；灯亮记作 1，灯灭记作 0。功能表2.表示方法 :1)真值表 :把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格。Z 2)逻辑表达式 :3)逻辑符号 :3.逻辑规律 : 有 0出 0,全 1出 14.与门 :实现与逻辑的电子电路。二或逻辑（逻辑加）1.定义： 当决定事件（ Z） 发生的各种条件（ A， B， C， ) 中，只要有一个或多个条件具备，事件（ Z） 就发生。例如例如 ： 开关 A， B并联控制灯泡 Z的电路。功能表2.表示方法 :1)真值表 :2)逻辑表达式 : Z=A+B3)逻辑符号 :3.逻辑规律 : 有 1出 1,全 0出 04.或门 :实现或逻辑的电子电路。 三非逻辑（逻辑反）1.定义： 非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（ Z） 发生的条件（ A） 满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。例如例如 ： 开关 A控制灯泡 Z的电路。功能表2.表示方法 :1)真值表 :2)逻辑表达式 : Z=A3)逻辑符号 :3.逻辑规律 : 有 1出 0,有 0出 14.非