郑大模数电课件数字电子技术基础1

1、数字电子技术电子电路中的信号模拟信号数字信号幅度随时间连续变化例：正弦波信号、锯齿波信号等幅度随时间跳跃变化继续例：方波信号数字电路的特点 （1）设计简单。只有“0”和“1”，电子器件工作在开关状态，易于电路实现。（2）工作可靠。电压准确值并不重要，只要能区分开高低电平就可以，因此抗干扰能力强。（3）功能强。能完成数值运算、逻辑运算。（4）存储方便。（5）容易编程。继续数字电路的分类1、根据逻辑功能：组合逻辑电路；时序逻辑电路。2、根据半导体器件：双极型：单极型：3、根据集成度：小规模 ；中规模 ；大规模 ；超大规模TTLCMOSSignal 高电平和低电平（逻辑电平）高电平和低电平是两种状态

2、，是两个不同的、可截然区别开来的电压范围。高电平UH低电平ULTTL2.4V5V0V0.8VCMOS0.7VDD0.3VDD0.8V2V5V0V高电平低电平 正逻辑和负逻辑1高电平；0低电平0高电平；1低电平负逻辑：正逻辑：数字电路的“0”和“1”往往不是十进制数中的数字，不代表大小，只表示两种不同的状态，常称为逻辑0和逻辑1。因为只有两种取值，所以称之为二值数字逻辑，简称数字逻辑第一章 逻辑代数基础内容提要： 0 概 述1.1 基本概念、公式和定理1.2 逻辑函数的化简方法1.3 逻辑函数的表示方法及其相互之间的转换继续2、脉冲波形的参数Um0.9Um0.1Umtwtftr（1）脉冲幅度Um

3、：脉冲从起始值到峰值之间的变化幅度；（2）脉冲前沿时间tr：脉冲从0.1Um变到0.9Um所需要的时间；（3）脉冲后沿时间tf：脉冲从0.9Um变到0.1Um所需要的时间；（4）脉冲宽度tW：脉冲半高处的宽度；1、电子电路中的信号（5）脉冲重复的频率f和周期T：（6）占空比q：脉冲宽度与周期之比 q=tw /T继续 1.1.2 数制和码制理解 BCD 码的含义，掌握 8421BCD 码，了解其他常用 BCD 码。主要要求： 了解八进制和十六进制。掌握十进制数和二进制数的表示及其相互转换。继续第1章 数字逻辑基础数制 数制是人们对数量计数的一种统计规则。一种数制包含两个基本因素： (1) 基数：

4、系数，它是计数制中所用到的数码，常用R表示。 (2) 位权：处在不同数位的数码，代表着不同的数值；每一个数位的数值是由该位数码的值乘以处在这位的一个固定常数。十进制中，包含0,1,2,9等10个数码。进位规则是“逢10进1”。所以它的基数R10。(例如)继续固定常数称为位权值，简称位权。 如十进制数1111，同样都是1，它们所处的数位不一样，那么它们所代表的数值就不一样。 又如杆秤，同样一个秤砣，它处的位置不一样，那么所表示的重量也是不一样的。 下面对常用的几种数制一一介绍(例如)十进制数个位的位权值是1，十位的位权值是10，百位是100，依次类推。继续1.十进制进位规则： “逢十进一”或“借

5、一当十” 。十进制的权展开式：即：9110。数码为：09；基数是10。如：第i位的系数第i位的权(209.04)1021020101910001014 1022.二进制进位规则： “逢二进一”或“借一当二” 。例：（1011）B = 123+ 022+ 121+ 120二进制的权展开式：即：1110。各数位的权是的幂加法规则：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=1运算规则二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现，因此在计算机技术中被广泛应用。数码为：0、1；基

6、数是2。数码为：07；基数是8。运算规律：逢八进一，即：7110。3、八进制：4、十六进制数码为：09、AF；基数是16。各数位的权是8的幂各数位的权是16的幂如：(207. 4)8 282 081780481八进制数的权展开式：(135. 5)10运算规律：逢十六进一，即：F110。十六进制数的权展开式：如：(D8.A)1613161816010161(216.625)10re1、 十进制 3101 2100 710-1 910-2权 权 权 权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同 (32.79)10 数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 进位规律：逢十进一，借一当十数码与权的乘积

7、，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式例：(32.79)10 = 3 101 + 2100 + 710-1 + 910-2 继续2、 二进制 进位规律：逢二进一，借一当二数码：0、1按权展开式表示 (1001.01)2 = 123 + 022 + 021 + 120 + 02-1 + 12-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(1001.01)2 = 123 + 022 + 021 + 120 + 02-1 + 12-2 = 8+0+0+1+0+0.25= （9.25）10继续3、 八进制 进位规律：逢八进一，借一当八数码：0、1 、2、3、4、5、6

8、、7按权展开式表示 (5001.01)8 = 583 + 082 + 081 + 180 + 08-1 + 18-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(5001.01)8 = 583 + 082 + 081 + 180 + 08-1 + 18-2 = 2560+0+0+1+0+0.015625= （2561.015625）10继续4、 十六进制 进位规律：逢十六进一，借一当十六按权展开式表示 (3A.1)16 = 3161 + 10160 + 116-1(3A.1)16 = 3161 + 10160 + 116-1= 48+10+0.0625= （ 58.0625 ）10A、

9、B、C、D 、E、F数码：0、1 、2、3、4、5、6、7 、8、9、将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。继续十进制数二进制八进制十六进制00000000001000101102001002203001103304010004405010105506011006607011107708100010809100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117Fzong数值：用来表示数量的大小。如90分，101个等数制：多位数码中每一位的构成方式及进位的规则。数制常用的数制有：十进制、二进制、八进制、十六进制数制的表示

10、方法：括弧加下标；在数字后面加数制后缀.十进制(163)10(163)D163二进制(101.01)2(101.01)B101.01B八进制(76.2)8(76.2)O76.2O十六进制(00FF00)16(00FF00)H00FF00H不同数制间的转换1. 各种数制转换成十进制 按权展开求和1.500 1 整数0.750 02. 十进制转换为二进制 25 6 0 3 01 10 12(25 )10 = (11001 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2 余数 12 1整数和小数分别转换 整数部分：除 2 取余法 小数部分：乘 2 取整法读数顺序读数顺序 .011继续（2

11、35）D=（ ）B1 1 1 0 1 0 1 12352余 1 b0 1172余 1 b1582余 0 b2292余 1 b31472余 0 b432余 1 b512余 1 b602余 1 b7除2取余 0.8125 2 整数部分 1.6250 . 1 0.6250 2 1.2500 . 1 0.2500 2 0.5000 0 2 1.0000 1 0.0000(0.8125)D=( )B0.1101乘2取整 0.6 2 整数部分 1. 2 1 0. 2 2 0.4 .0 0.4 2 0.8 . 0 2 1.6 . 1 0.6(60.6)D=( )B.1001除2取余；乘2取整60230020

12、15127123121120111100小数部分在不能精确转换的情况下，可以按照转换精度的要求，进行若干次乘以2的运算后结束转换。 每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。八进制二进制:3. 二进制与八进制间的相互转换 二进制八进制:(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 (11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 3457261110010111101011 从小数点开始，整数部分向左 (小数部分向右) 三位一组，最后不足三位的

13、加 0 补足三位，再按顺序写出各组对应的八进制数 。继续4.二进制和十六进制间的相互转换 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 (10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101104FBEC0 十六进制二进制 :每位十六进制数用四位二进制数代替，再按原顺序排列。 二进制十六进制: 从小数点开始，整数部分向左 (小数部分向右) 四位一组，最后不足四位的加 0 补足四位，再按顺序写出各组对应的十六进制数 。练习【例 】 将八进制

14、数(312.64)转换成二进制数. 解： ( 3 1 2 . 6 4 )8=(011 001 010.110 100)2=(11001010.1101)2 【例 】将 (1100101.101)2转换成十六进制数。解： (1100101.101)2 =( 110 0101.101 )2=(65.A)16zong数制转换总结1、N进制数转换为十进制数2、二进制与八进制方法：加权系数求和：10（1）二进制八进制： 由小数点开始，整数向左，小数向右，每3位一组，不够3位补零，则每组二进制数便是一位八进制数。1 1 0 1 0 1 0 . 0 10 00 (152.2)8（2）八进制二进制：将每位八进

15、制数用3位二进制数表示。= 011 111 100 . 010 110(374.26)8“3对1”“1对3”（ 110 1011 . 0101 1 ）D=（ ）H6B . 5800006B58例：3、二进制与十六进制“4对1”“1对4”例：将 ( 98FB.D3 )16 转换为二进制数 ( 9 8 F B . D 3 )16 = ( 1001 1000 1111 1011 . 1100 0011 )2(1)二进制十六进制：由小数点开始，整数向左，小数向右，每4位一组,不够4位补零，则每组二进制数便是一位十六进制数（2）十六进制二进制：每位十六进制用4位二进制数表示算术二进制算术运算算术运算：1

16、：和十进制算数运算的规则相同 2：逢二进一 特点：加、减、乘、除 全部可以用移位和 相加这两种操作实现。简化了电路结构 算术运算加法 1 0 0 1 + 0 1 1 1 00010进位1进位1进位1进位1 1 0 0 1 0 1 1 1 1000借位 1借位 11+11+1算术运算减法原码和补码1、原码由符号位（最高位）和数值位组成，正数的符号位为0，负数的符号位为1，数值位用0、1表示数值。2、补码由符号位（最高位）和数值位组成。正数的补码=原码。负数的补码=原码的数值位逐位求反，然后在 最低位加1得到。100001111111100011111001+1原码：反码：补码：-7舍去计算(10

17、01)2-(0101)2 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 补码 补码 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0二进制加、减、乘、除都可以用加法运算来实现。减法变加法例 用二进制补码运算求1310 、1310 、1310 、1310结论：1、将两个加数的符号位和来自最高位数字位的进位相加，结果（舍弃产生的进位）就是和的符号 2、当和为负数时，表示其为补码，应再次求补码 前提：由于13+10和-13-10的绝对值为23，所以必须用有效数字为5位的二进制表示，加上一个符号位，就得到6位的二进制补码。 码制 我们常用的数字1、2、39、0 通常有两大用途：表示大小

18、： 10000（一万）， 8848米。表示代码：000213班， 8341部队。 编码：用数字代表不同的状态、事物或信息称为编码，它不含有数量的意义。如身份证号码，邮政编码、学号等码制：为了便于记忆和处理，在编制代码时总要遵循一定的规则，这种规则叫做 码制。例如身份证号码： 继续2n N二进制编码：以n位二进制代码（0,1）来表示某个状态、事物或信息称为二进制编码。二进制代码的位数n与需要编码的数（或信息）的个数N之间：问：一位十进制数需要几位二进制代码来表示？(十进制的二进制编码)继续我们习惯使用十进制，而计算机硬件是基于二进制的，因此需要用二进制编码表示十进制的09十个码元, 即BCD (Binary Coded Decimal) 码。至少要用四位二进制数才能表示09（四位二进制有16种组合） 现在的问题是要在16种组合中挑出10个，分别表示09，怎么挑呢？不同的挑法构成了不同