阎石第五版第一章课件

1、主讲主讲: :张彩荣张彩荣 l第一章数制和码制第一章数制和码制 2学时学时l第二章第二章逻辑代数基础逻辑代数基础 8学时学时l第三章门电路第三章门电路 6学时学时l第四章组合逻辑电路第四章组合逻辑电路 12学时学时l第五章第五章 触发器触发器 8学时学时l第六章第六章 时序逻辑电路时序逻辑电路 12学时学时l第七章 半导体存储器 4学时学时l第八章 可编程逻辑器件l第九章 硬件描述语言简介l第十章第十章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形 8学时学时l第十一章第十一章 数模和模数转换 2学时学时l总复习总复习 2学时学时本课程教学计划本课程教学计划( (共计共计6464学时）学时）课程要

2、求课堂课堂 1.不准迟到、不准旷课不准迟到、不准旷课（三次旷课不能参加考试）（三次旷课不能参加考试）2.不准讲话、接打电话、发短信、听音乐、上网不准讲话、接打电话、发短信、听音乐、上网课后课后 1.认真复习认真复习 2.认真独立完成作业认真独立完成作业（三次不交作业不能参加考试）（三次不交作业不能参加考试） 每周一上课前课代表将作业送到每周一上课前课代表将作业送到12#-403B。 3. 不会的内容抓紧解决，不会的内容抓紧解决， 辅导答疑时间辅导答疑时间:每周三每周三89节，节，12#-403B 第一章数制和码制第一章数制和码制本章教学要求：本章教学要求：2.2.熟练掌握常用数制及转换熟练掌握

3、常用数制及转换3.3.掌握常用的几种编码掌握常用的几种编码 4.4.理解数字电路中二进制数的算术运算方法理解数字电路中二进制数的算术运算方法1.1.理解数字电路中的基本概念理解数字电路中的基本概念重点：常用数制及转换、常用码制重点：常用数制及转换、常用码制难点：补码及其运算难点：补码及其运算第一章数制和码制第一章数制和码制教学内容教学内容一、数字信号和数字电路一、数字信号和数字电路二、数制及转换二、数制及转换三、码制三、码制 四、算术运算四、算术运算一、数字信号和数字电路一、数字信号和数字电路1.1.两大类电信号：两大类电信号：模拟信号模拟信号数字信号数字信号时间和数值上均时间和数值上均连续变

4、化的信号连续变化的信号 时间和数值上均时间和数值上均断续变化的离散信号断续变化的离散信号 第一章第一章 数制和码制数制和码制第一章第一章 数制和码制数制和码制数字量和模拟量数字量和模拟量* *模拟量：模拟量： 可以在一定范围内取任意实数值的可以在一定范围内取任意实数值的物理量，物理量，如：温度、压力、距离和时间等。如：温度、压力、距离和时间等。* *数字量：数字量： 在时间上和数量上都是离散的在时间上和数量上都是离散的物理量，物理量，如：自动生产线上的产品记录量，台阶的阶数如：自动生产线上的产品记录量，台阶的阶数第一章第一章 数制和码制数制和码制数字信号和模拟信号数字信号和模拟信号* *模拟信

5、号：模拟信号：表示模拟量的电信号，表示模拟量的电信号，如：热电偶的电压信号，温度变化时，电压随如：热电偶的电压信号，温度变化时，电压随之改变之改变* *数字信号：数字信号：表示数字量的电信号表示数字量的电信号工作在模拟信号下的电子电路称为工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路模拟电路工作在数字信号下的电子电路称为工作在数字信号下的电子电路称为数字电路数字电路第一章第一章 数制和码制数制和码制2.2.模拟电路与数字电路的区别模拟电路与数字电路的区别1). 1). 工作任务不同：工作任务不同： 模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、失真等方面的关

6、系；相位、失真等方面的关系；数字电路主要研究的数字电路主要研究的是输出与输入间的逻辑关系。是输出与输入间的逻辑关系。 模拟电路中的三极管工作在线性放大区模拟电路中的三极管工作在线性放大区, ,是一是一个放大元件；个放大元件；数字电路中的三极管工作在饱和或数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态截止状态, ,起开关作用。起开关作用。基本单元电路、分析方法及研究的范围均不同。基本单元电路、分析方法及研究的范围均不同。2). 2). 三极管的工作状态不同：三极管的工作状态不同：第一章第一章 数制和码制数制和码制3.3.数字电路研究的问题数字电路研究的问题基本电路元件基本电路元件逻辑门电路逻辑门电路触发

7、器触发器 组合逻辑电路组合逻辑电路: : 时序电路时序电路: :（寄存器、计数器、脉冲发生器）（寄存器、计数器、脉冲发生器） A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器转换器: :数字电子技术是一门研究用数字电信号来实现运算、数字电子技术是一门研究用数字电信号来实现运算、控制和测量的技术。控制和测量的技术。第一章第一章 数制和码制数制和码制4.4.数字电路的特点：数字电路的特点：1). 1). 工作信号工作信号不连续变化的离散（数字）信号不连续变化的离散（数字）信号2). 2). 主要研究对象主要研究对象电路输入电路输入/ /输出之间的逻辑关系输出之间的逻辑关系3). 3). 主要分析工具

8、主要分析工具逻辑代数逻辑代数4). 4). 主要描述工具主要描述工具逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻辑图、时序波形图、状态转换图等。辑图、时序波形图、状态转换图等。1. 数制：计数的体制数制：计数的体制1)1)计数的两个要素计数的两个要素 ：基数及进制：基数及进制通式：通式： 表示一个数表示一个数 基数基数 小数部分的位数小数部分的位数 整数部分的位数整数部分的位数 数码数码 第第i位的位权位的位权 第一章第一章 数制和码制数制和码制1)(nmiiiRRKN二、数制及转换二、数制及转换数制数制数码数码K K基数基数R R计数规律计数规律十进制十进制0、1、2、3、4

9、5、6、7、8、910逢十进一逢十进一借一当十借一当十二进制二进制0、12逢二进一逢二进一借一当二借一当二十六进制十六进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F16逢十六进一逢十六进一借一当十六借一当十六 第一章第一章 数制和码制数制和码制2)2)几种常用的计数体制几种常用的计数体制十进制十进制(Decimal)二进制二进制(Binary)八进制八进制（Octal）十六进制十六进制（Hexadecimal）第一章第一章 数制和码制数制和码制用电路的两个状态来表示二进制数，用电路的两个状态来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。数码的存储和传输简单、可靠。位数较多，使

10、用不便；不合人们的习惯。位数较多，使用不便；不合人们的习惯。输入时将十进制转换成二进制，运算结输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。果输出时再转换成十进制数。N N进制进制 转换为转换为 十进制十进制 十进制十进制 转换为转换为 N N进制进制 方法方法 ：写出该进制的按权展开式，然后相加，就写出该进制的按权展开式，然后相加，就可得到等值的十进制数。可得到等值的十进制数。例题例题. 例题例题.2方法方法 ：（1）整数部分转换：连）整数部分转换：连除基除基数数取余取余法，从低位到法，从低位到 高位。高位。 例题例题.3（2）小数部分转换：）小数部分转换： 连连乘基乘基数数取

11、整取整法，从高位到法，从高位到 低位。低位。 例题例题.4 第一章第一章 数制和码制数制和码制2. 数制转换数制转换第一章第一章 数制和码制数制和码制二进制二进制 相互转换相互转换 十六进制十六进制 方法方法 ：（1）二进制）二进制十六进制：十六进制：以小数点为界，以小数点为界，将将 每每4位二进制分为一组，并代之以等值的十位二进制分为一组，并代之以等值的十 六进制数即可。六进制数即可。 例题例题.5 （2）十六进制）十六进制二进制：二进制：以小数点为界，以小数点为界，将将 十六进制的每一位用等值的十六进制的每一位用等值的4位二进制数位二进制数 代替就可以了。代替就可以了。 例题例题.6 第一

12、章第一章 数制和码制数制和码制三三 、码制、码制 ：编码时遵循的规则。：编码时遵循的规则。1.编码编码把若干个把若干个0和和1按一定的按一定的 编排在一编排在一 起，编成不同的代码，用一种代码去代起，编成不同的代码，用一种代码去代 表一个数字、符号或文字。表一个数字、符号或文字。2.BCD码码用二进制代码来表示十进制的用二进制代码来表示十进制的09 十个数十个数 用用4位二进制代码表示十进制的位二进制代码表示十进制的09十个数，十个数，有多种方案，这就形成了不同的有多种方案，这就形成了不同的BCD码。码。 附图附图.常见的码常见的码规律规律 第一章第一章 数制和码制数制和码制第一章第一章 数制

13、和码制数制和码制 第一章第一章 数制和码制数制和码制3. 循环码循环码每一位按一定的规律变化每一位按一定的规律变化4. ASC码码美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码常见的循环码常见的循环码 2421码：码：为恒权代码，关于为恒权代码，关于4、互反。、互反。8421码：码：为恒权代码，与二进制相同，但不利于计算。为恒权代码，与二进制相同，但不利于计算。各种码制的特点：各种码制的特点： 余余3码：码：非恒权码，由非恒权码，由8421码加码加0011（3）可得。）可得。 5421码：码：为恒权代码为恒权代码余余3循环码：循环码：非恒权代码：相邻的两个代码之间仅有一非恒权代码：相邻的两个代码之间

14、仅有一 位的状态不同。位的状态不同。 例例1.7 将十进制数将十进制数83分别用分别用8421码、码、2421码码 和余和余3码表示。码表示。 解：解： (83)D（1000 0011)8421(83)D（1110 0011)2421(83)D（1011 0110）余余3 第一章第一章 数制和码制数制和码制第一章第一章 数制和码制数制和码制例例1.8 求求1001与与1010之和。之和。 解：将末位对齐逐位相加。则：解：将末位对齐逐位相加。则： 1 0 0 1 + ） . 1 0 1 0 1 0 0 1 1 即：即：1001+1010=10011二进制数加法运算将末位对齐逐位相加，但采用二进制

15、数加法运算将末位对齐逐位相加，但采用“逢二进一逢二进一”的法则。的法则。 两个二进制数码表示两个数量大小时，它们之两个二进制数码表示两个数量大小时，它们之间进行的数值（加、减、乘、除）运算。间进行的数值（加、减、乘、除）运算。四四 、算术运算、算术运算 ：第一章第一章 数制和码制数制和码制例例1.9 求求1101与与1011之差。之差。 解：将末位对齐逐位相减。则：解：将末位对齐逐位相减。则： 1 1 0 1 ） 1 0 1 1 0 0 1 0 即：即：1101-1011=10二进制数减法运算亦是将末位对齐逐位相减，二进制数减法运算亦是将末位对齐逐位相减，当某数位减数大于被减数时，需向高位借位

16、，当某数位减数大于被减数时，需向高位借位，并且是借一当二。并且是借一当二。第一章第一章 数制和码制数制和码制例例1.10 求1001与1011的积。 解： 1 0 0 1 ) 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1即：10011011=1100011什么运算规律什么运算规律?1)同十进制相同；同十进制相同；2)特殊特殊? 移位相加移位相加!第一章第一章 数制和码制数制和码制例例1.11 求求10010001与与1011之商。之商。解：1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 111 0 1 11 1 1 011 0 1 11

17、 1 00111 0 1 11 0. 商商余数余数运算规律运算规律? 第一章第一章 数制和码制数制和码制 带符号带符号二进制数加、减、乘、除运算规律二进制数加、减、乘、除运算规律: 第一章第一章 数制和码制数制和码制 加、减法用补码运算，乘、除法用原码运算。加、减法用补码运算，乘、除法用原码运算。乘法可以用移位和加法、除法用移位和减法操作乘法可以用移位和加法、除法用移位和减法操作实现。实现。 即四种算术运算都可以用加法器来实现，计即四种算术运算都可以用加法器来实现，计算机的硬件电路可以简化算机的硬件电路可以简化. 有符号有符号数的表示方法：数的表示方法：用用原码原码、补码补码、反码反码表示。表

18、示。第一章第一章 数制和码制数制和码制正数正数:原码、反码、补码相同原码、反码、补码相同 第一章第一章 数制和码制数制和码制原码原码:最高位为符号位是最高位为符号位是1，其它位数为真值，其它位数为真值反码反码:最高位为最高位为1，其它位数对原码取反，其它位数对原码取反补码补码:最高位为最高位为1，其它位数对反码加，其它位数对反码加1负数负数:模值的概念：数值的最大模值的概念：数值的最大补码与模值有关。补码与模值有关。同一个数在不同的模值下的补码是不同的。同一个数在不同的模值下的补码是不同的。第一章第一章 数制和码制数制和码制 第一章第一章 数制和码制数制和码制 为负数当为正数当原N 2N 1N

19、NNn 为负数为正数N 2N NNNnCOMP 为负数为正数N 12N N）（NNnINV设设N为为n -1位二进制数，用位二进制数，用n位二进制编码表示，则：位二进制编码表示，则：N=+1110111 N原原=01110111N=- 1110111 N原原=11110111N=+1110111 N反反=01110111N=- 1110111 N反反=10001000N=+1110111 N补补=01110111N=- 1110111 N补补=10001001N为负数时，为负数时，N的真值的真值+ N补补=模值模值第一章第一章 数制和码制数制和码制8位二进制数：原码表示范围为位二进制数：原码表

20、示范围为+127-1278位二进制数：反码表示范围为位二进制数：反码表示范围为+127-1278位二进制数：补码表示范围为位二进制数：补码表示范围为+127-128+0原原=0000 0000B - 0原原=1000 0000B+127原原=0111 1111B - 127原原=1111 1111B+0反反=0000 0000B - 0反反=1111 1111B+127反反=0111 1111B - 127反反=1000 0000B+0补补= - 0补补= 0000 0000B+127补补=0111 1111B - 128补补=1000 0000B第一章第一章 数制和码制数制和码制第一章第一章

21、 数制和码制数制和码制第一章第一章 数制和码制数制和码制本讲小结一、数字信号和数字电路一、数字信号和数字电路二、数制及转换二、数制及转换三三 、码制、码制课后作业：课后作业：1.4(2) 1.5(4) 1.9(4) 1.15(6) 第一章第一章 数制和码制数制和码制四四 、算术运算、算术运算十进制数十进制数84218421码码24212421码码54215421码码余三码余三码0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 90 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1

22、 0 10 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 01 0 1 11 0 1 11 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 0 11 1 1 01 1 1 01 1 1 11 1 1 10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 01 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 11

23、0 1 01 0 1 01 0 1 11 0 1 11 1 0 01 1 0 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 11 0 1 01 0 1 01 0 1 11 0 1 11 1 0 01 1 0 0位权位权8 4 2 18 4 2 1b b3 3b b2 2b b1 1b b0 02 4 2 12 4 2 1b b3 3b b2 2b b1 1b b0 05 4 2 15 4 2 1b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0无权

24、无权附图附图. 常见的码常见的码 第一章第一章 数制和码制数制和码制第一章第一章 数制和码制数制和码制 常见的循环码常见的循环码编码顺序编码顺序二进制代码二进制代码格雷码格雷码余余3循环码循环码012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110 0 0 00 0 0 10 0 1 10 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 01 0 1 11 0 0 11 0 0 00 0 1

25、 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 0例例1.1 将二进制数将二进制数10011.101转换成转换成 十进制数。十进制数。 解：将二进制数按位权展开相加，可得解：将二进制数按位权展开相加，可得(10011.101)B124121120 121123（19.625）D例题解析：例题解析： 第一章第一章 数制和码制数制和码制例例1.2 将十六进制数将十六进制数7A.58转换成十进制数。转换成十进制数。解：解： (7A.58)H716110160516-1 816-2 112100.31250.03125 (122.34375)D 第一章第一章 数制和码制数制和码制例例1.3 将十进制数将十进制数23转换成二进制数。转换成二进制数。解：解： 根据根据“除除2取余取