项目一数字电子技术基础

1、项目一 数字电子技术基础模块 逻辑代数基础授课班级××××时间××年×月×日授课班级时 间年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日授课章节 目的和要求1、理解并掌握数制及其转换方法；2、熟练掌握逻辑变量及逻辑含义；3、掌握逻辑函数的几种表示方法；4、了解数字电子技术的理论基础，可联系后续课程和相关领域。重点和难点重点：逻辑函数的代数公式法化简；难点：代数化简；一数字信号和模拟信号在我们生活的周围中存在许多物理量，我们分析它们的信号波形可以发现有两种性质不同的物理量。（见图1和图2）Ou

2、tOut图1 模拟信号 图2 数字信号模拟信号：在时间上、数值上均连续的信号。即，数值随时间作连续变化的。典型代表是温度、速度、压力、磁场、电场等物理量通过传感器变成的电信号。数字信号：在时间上和数值上均离散的信号。即，在时间上是断续的，在数值上也是不连续的。典型代表是方波。二数字电路和模拟电路模拟电路：用于传递、处理模拟信号的电子线路。输入信号为模拟信号，输出信号为模拟信号。模拟电路已经渗透到各个领域，如无线电通信、工业自动控制、电子仪器仪表、以及文化生活中的电视、录音、录像等家用电器中（也有采用数字电路的）。数字电路：用于传递、处理数字信号的电子线路。输入信号为数字信号，或输出信号为数字信

3、号。即，能够实现对数字信号的传输、逻辑运算、控制、记数、寄存、显示及脉冲信号的产生和转换。数字电路被广泛地应用于数字电子计算机、数字通信系统、数字式仪表、数字控制装置及工业逻辑系统等领域。与模拟电路相比，数字电路的优点是：（1）便于集成生产，通用性强，使用方便。如计算机（2）抗干扰能力强。如数字通信（3）易于存储、加密、压缩、传输和再现。如光盘和数字通信三数字电路1逻辑电路和逻辑电平数字电路又叫做逻辑电路，研究的主要问题是输出数字信号与输入数字信号的逻辑关系。以图2为例，数字信号在数值上是不连续的，反映在电位上就有高低电平之分，分别用数码0和1表示。高电平低电平正逻辑关系10负逻辑关系01此时

4、的数码0和1不再表示两个数字，而是代表了两个相反的逻辑状态。如高电平与低电平，开与关，导通与截止，是与非等等。相应的，此时的数码0和1进行的运算不再是算术运算（加减乘除），而是逻辑代数运算（与或非）。数字电路研究的是数字信号的逻辑关系，进行逻辑代数运算，所以数字电路又叫做逻辑电路。2数字电路的分类（1）按电路结构不同，可分为分立电路和集成电路两种。分立电路由二极管、三极管、电阻、电容等元件组成。集成电路则通过半导体制造工艺将这些元件做在一片芯片上。随着集成电路技术的不断发展，具有体积小、重量轻、功耗小、价格低、可靠性高等特点的集成电路会逐步代替体积大、可靠性不高的分立电路。集成电路按集成程度的

5、不同可再细分为小、中、大、超大规模集成电路。每片小规模集成电路含有10100个元件，如逻辑门、触发器等逻辑单元电路；每片中规模集成电路含有1001000个元件，如计数器，译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、数值比较器、转换电路等逻辑部件；每片大规模集成电路含有10001万个元件，如中央控制器、存储器、转换电路等逻辑系统；每片超大规模集成电路含的超过1万个元件，如单片机等高集成度的数字逻辑电路。（2）按制作工艺不同，可分为双极型和单极型两类。双极型电路即TTL型，是晶体管晶体管逻辑门电路的简称，主要由双极型三极管组成，TTL集成电路生产工艺成熟，产品参数稳定，工作可靠，开关速度高，因

6、此应用广泛；单极型电路即MOS型，是金属氧化物半导体场效应管门电路的简称，主要由场效应管级成，优点是低功耗，抗干扰能力高。（3）按结构和工作原理不同，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。如果一个逻辑电路在任何时刻的输出状态只取决于当时的输入状态，与电路原来的状态无关，则该电路称为组合逻辑电路；如果在任一时刻，电路的输出状态不仅取决于当时的输入状态，还与前一时刻的状态有关，则该电路称为时序电路。3脉冲波形的主要参数理想的数字信号为矩形波，波形为实际电路中不可避免存在储能元件（电容、电感），数字信号波形为0.9Um0.5Um0.1UmtrtftwUmT有关参数：（1）脉冲幅度 脉冲电压波形变化的

7、最大值，单位为伏（V）（2）脉冲上升时间 脉冲波形从0.1U上升0.9U所需的时间。（3）脉冲下降时间 脉冲波形从0.9U上升0.1U所需的时间脉冲上升时间和脉冲下降时间越短，实际波形越接近理想的脉冲波。（4）脉冲宽度 脉冲上升沿0.1U到下降沿0.1U所需时间（5）脉冲周期 相邻两个脉冲波形重复出现所需时间（6）脉冲频率 单位时间内脉冲出现的次数（7）占空比 描述脉冲波形疏密程度一 数制数制就是记数的方法1 十进制数码10个：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9基数：10（进制所含数码个数）进位规则：逢十进一位权（权）值：10的幂例11：12345=1*102+2*101+3*100+4*

8、10-1+5*10-22二进制数码2个：0、1基数：2进位规则：逢二进一位权：2的幂例12：（1001.01）2=1*23+0*22+0*21+1*20+0*2-1+1*2-2=（8.25）10运算规则：加法规则和乘法规则加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10乘法规则：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=13八进制数码8个：0、1、2、3、4、5、6、7基数：8进位规则：逢八进一位权：8的幂例13：（123.4）8=1*82+2*81+3*80+4*8-1=（83.5）104十六进制数码16个：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F基数：16

9、进位规则：逢十六进一位权：16的幂例14：（4DE.A8）16=4*162+D*161+E*160+A*16-1+8*16-2=（1246.65625）10二 不同进制间的转换1 二进制、八进制、十六进制转换成十进制：按权展开相加法（例1.1、1.2、1.3、1.4）2 十进制转换为其它进制：十进制的整数部分与小数部分分别转换。整数部分采用“除基取余法”：整数部分逐次除以基数，依次记下余数，直至商为0。读数方向：从下到上小数部分采用“乘基取整法”：小数部分连续乘以基数，依次取整数，直至小数部分为0，或达到要求的精度。读数方向：从上到下例15（练习题1-1（4）：将十进制数37.48转换成二进制

10、数、八进制数，小数点后保留三位。解：（37.48）10 = (37) 10 + (0.48) 10（1）十进制数37.48转换成二进制数整数部分 372189421022210210201余数高位低位(37) 10 = ( 100101 ) 2小数部分0482096192整数18420209609211低位高位(0.48) 10 = (0.011) 2所以，(37.48) 10 = ( 100101.011 ) 2（2）十进制数37.48转换成八进制数37840548余数高位低位(37) 10 = ( 45) 80488384672整数57683808407265低位高位(0.48) 10 =

11、 (0.365) 8所以，(37.48) 10 = ( 45.365 ) 83 二进制与八进制、十六进制间的转换（1） 二进制与八进制的转换规则：每三位二进制数相当于一位八进制数二进制数转换为八进制数：以小数点为中心，分别向左、向右两边延伸，每三位二进制数为一组，用对应的八进制数来表示；不足三位的，用0补足。八进制转换为二进制：每位八进制数用三位二进制数来代替，去掉多余的0（最前面和最后面的0）。（2） 二进制与十六进制的转换（类似于二进制与八进制的转换）规则：每四位二进制数相当于一位十六进制数二进制数转换为十六进制数：以小数点为中心，分别向左、向右划分延伸，每四位二进制数用一位十六进制数来表

12、示；不足四位的，用0补足。十六进制转换为二进制：每位十六进制数用四位二进制数来代替，去掉多余的0（最前面和最后面的0）。例16 （习题1-3（2）将二进制数1001101.010转换为八进制数和十六进制数。解： 二进制 001 001 101. 010 八进制 1 1 5 . 2所以 ( 1001101.010 )2 = ( 115.2 )8二进制 0100 1101. 0100 十六进制 4 D . 4所以 ( 1001101.010 )2 = ( 4 D . 4 )8三 码制：编码的方式编码：用按一定规则组成的二进制码去表示文字、数字、符号等。如ASCII码、汉字内部码。BCD码（二十进制

13、代码）：每位十进制数用四位二进制数表示的代码。从十六种组合中选取其中的十种。18421BCD码：恒权码（每一位的位权是固定不变的），从高位到低位的位权分别为8、4、2、1，每组二进制代码按权展开求和就得到所代表的十进制数。例17：（习题1-5（2）将十进制数34.15转换为8421码。解： 3 4 .1 5 0011 0100 .0001 0101 (3 4.15)10 = (11 0100 .0001 0101)8421BCD例18：（习题1-6（2）将8421码 (100101100011)8421BCD转换为十进制数。解： 1001 0110 0011 9 6 3 (100101100011)8421BCD = (963)10 25421BCD码：恒权码，从高位到低位的位权分别为5、4、2、1。32421B