数字电子技术第配套绪论课件

1、数字电子技术第配套绪论(ppt)（优选）数字电子技术第配套绪论模拟电路电子电路分类数字电路 传递、处理模拟 信号的电子电路 传递、处理数字信号的电子电路数字信号时间上和幅度上都断续变化的信号 模拟信号时间上和幅度上都连续变化的信号1.1.1 数字信号和数字电路输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系。逻辑代数只有高电平和低电平两个取值。 低电平表示 0，高电平表示 1。开关工作状态： 导通(开关闭合)、截止(开关断开)便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等研究对象分析工具信 号电子器件工作状态主要优点1.1.2 数字电路的 特点和分类一、数字电路的特点将晶体管、电阻、电容等元器件用

2、导线在线路板上连接起来的电路。将上述元器件和导线通过半导体制造工艺做在一块硅片上而成为一个不可分割的整体电路。根据电路结构不同分为分立元件电路集 成 电 路根据半导体的导电类型不同分为 双极型数字集成电路单极型数字集成电路以双极型晶体管 ( 如NPN和PNP)作为基本器件。 以单极型晶体管(如FET)作为基本器件。典型电路为集成CMOS电路典型电路为 集成TTL电路二、数字电路的分类集成电路分 类集 成 度电路规模与范围小规模集成电路 SSI1 10 门/片或10 100 个元器件/片逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器、模数和数模转换器等中规模集成电路 MSI10 100 门/片或 10

3、0 1000 个元器件/片逻辑部件 包括：计数器、 译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等 大规模集成电路 LSI100 10000 门/片或 1000 100000 个元器件/片数字逻辑系统包括：中央控制器、存储器、各种接口电路等超大规模集 成电路 VLSI大于 10000 门/片或大于 100000个元器件/片以上高密度度的数字逻辑系统例如：各种型号的单片机（即在一片硅片上集成一个完整的微型计算机）、微处理器、超大规模可编程逻辑器件等根据集成密度不同分理解 BCD 码的含义，掌握 8421BCD 码，了解其他常用的 BCD 码。主要要求： 掌握二进制数、十六进制

4、数及其与十进制数的相互转换。1.2数制和码制 一、十进制 (Decimal) (xxx)10 或 (xxx)D 例如(385.64)10 或(385.64)D 数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510-1 110-2权 权 权 权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同 (11.51)10 进位规律：逢十进一10i 称为十进制的权 10 称为基数 0 9 十个数码称为系数数码与权的乘积，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 (385.64)10 = 3102 + 8101 + 5100 + 610-1 + 410-21.2.1 数制 计数进制

5、的简称 例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 二、二进制 (Binary) (xxx)2 或 (xxx)B 例如 (1011.101)2 或 (1011.101)B 数码：0、1 进位规律：逢二进一权：2i 基数：2按权展开式表示 (1011.101)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1 + 02-2 + 12-3 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(1011.101)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1 + 02-2+ 12-3= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0 + 0

6、.125 (1011.101)2 = (11.625)10 = 11.625 三、八进制 (Octal) (xxx)8 或 (xxx)O 例如 (573.46)8 或 (573.46)O 数码：0、1 、2 、3 、4 、5 、6 、7进位规律：逢八进一权：8i 基数：8按权展开式表示 (573.46)8 = 582 + 781 + 380 + 48-1 + 68-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(573.46)8 = 582 + 781 + 380 + 48-1 + 68-2= 320 + 56 + 3 + 0.5 + 0.09375 (573.46)8 = (379.

7、59375)10 = 379.59375 四、十六进制 (Hexadecimal) (xxx)16 或 (xxx)H 例如 (5EC.D4)16 或 (5EC.D4)H 数码：0、1 、2 、3 、4 、5 、6 、 7、 8、9 、 A(10) 、B(11) 、C(12) 、D(13) 、E(14) 、F(15)进位规律：逢十六进一权：16i 基数：16按权展开式表示 (5EC.D4)16 = 5162 + 14161 + 12160 + 1316-1 + 416-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。= 1280 + 224 + 12 + 0.8125 + 0.015625

8、 (5EC.D4)16 = (1516.828125)10 = 1516.828125 (5EC.D4)16 = 5162 + 14161 + 12160 + 1316-1 + 416-2十进制、二进制、八进制、十六进制对照表770111766011065501015440100433001132200102 11000110000000 十六八二 十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A12101010 9111001981010008 十六八二 十 若用 R 表示 R 进制的基数，用 K 表示数码，Ki 为第 i 位数码，对于一个具有

9、n 位整数和 m 位小数的 R 进制数 N ，可表示为： 一、二进制、八进制和十六进制转换为十进制 方法：按权展开求和例 将(101110.011)2 、 ( 637.34)8、 (8ED.C7)16转换 为十进制数。 解: (101110.011)2 = 125 + 024 + 123 + 122 + 121 + 020 + 02-1 + 12-2 + 12-3 = ( 46.375 )10 (637.34)8 = 682 + 381 + 780 + 38-1 + 48-2 = ( 415.4375 )10 (8ED.C7)16 = 8162 + 14161 + 13160 + 1216-1

10、 + 716-2 = (2285.7773)10 1.2.2 不同数制间的转换1.496 11.748 1 整数0.874 0 二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制例 将十进制数 (174.437)10 转换成二进制数。(要求八进制数保留到小数点以后 5 位) 174 43 1 21 110 10 12(174 )10 = (10101110 ) 2 2 21.984 1.43722220.437 2一直除到商为 0 为止 余数 87 0方法：整数部分采用“除基取余法” 小数部分采用“乘基取整法”读数顺序读数顺序 .01101225 01 02 12 20.992 0 2一直乘到小数为 0

11、 为止。若小数不为0，则按转换精度要求保留到小数点后若干位。 7.744 73.948 3 整数3.496 3 二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制例 将十进制数 (174.437)10 转换成八进制数。(要求八进制数保留到小数点以后 5 位) 174 2 5 0 28(174 )10 = (256 ) 8 8 87.616 7.4378880.437 8一直除到商为 0 为止 余数 21 6方法：整数部分采用“除基取余法” 小数部分采用“乘基取整法”读数顺序读数顺序 .33757 85.952 5 813.952 D15. 872 F 整数6.992 6 二、十进制转换为二进制、八进制和

12、十六进制例 将十进制数 (174.437)10 转换成十六进制数。(要求十六进制数保留到小数点以后 5 位) 174 0 A16(174 )10 = (AE ) 16 16 163.712 3.437160.437 16一直除到商为 0 为止 余数 10 E方法：整数部分采用“除基取余法” 小数部分采用“乘基取整法”读数顺序读数顺序 .6FDF3 1615.232 F 16例(10111101.01110111)2 = ( ? )8 。 每位八进制数用 3 位二进制数代替，再按原顺序排列。八进制二进制 二进制八进制(10111101.01110111)2 = (275.356)8 (647.4

13、53)8 = (110100111.100101011)2 00 从小数点开始，整数部分向左 (小数部分向右) 3 位一组，最后不足三位的加 0 补足 3 位，再按顺序写出各组对应的八进制数 。三、二进制与八进制、十六进制间相互转换1. 二进制和八进制间的相互转换 10111101.01110111 101补0275356补0101110111011110110111110.1001111110二进制十六进制 : 从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右) 4 位一组，最后不足四位的加 0 补足 4 位，再按顺序写出各组对应的十六进制数 。 一位十六进制数对应 4 位二进制数，因此二进制数 4

14、 位为一组。2. 二进制和十六进制间的相互转换 (10110111110.100111)2= (5BE.9C)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 补 0例(10110111110.100111)2 = ( ? )16 。00 5BE9C0 十六进制二进制每位十六进制数用 4 位二进制数代替，再按原顺序排列。补 01011011100111例如 ：用四位二进制数码表示十进制数 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9将若干个二进制数码

15、 0 和 1 按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代码，简称二进制码。 用数码的特定组合表示特定信息的过程称为编码。 1.2.3 二进制代码 常用二进制代码 自然二进制码 二 - 十进制码 格雷码 奇偶检验码 ASCII 码 (美国信息交换标准代码) 常用的二-十进制 BCD 码有：(1) 8421BCD码(2) 2421BCD 码和 5421BCD码(3) 余 3 BCD码 一、二-十进制代码 将 1 位十进制数 0 9 十个数字用 4 位二进制数表示的代码 (又称 BCD 码 ， 即 Binary Coded Decimal) 4 位二进制码有 16 种组合，表示 0 9十个

16、数可有多种方案，所以 BCD 码有多种。 恒权码,取4位自然二进制数的前10种组合。 无权码，比8421BCD 码多余3(0011)。恒权码,从高位到低位的权值分别为2、4、2、1 和 5、4、2、1。常用二 - 十进制代码表 1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210 十 进 制 数1100101110101001100001110110010101000011余 3 码242

17、1(B)2421(A) 5421 码 8421 码无权码 有 权 码1001100001110110010101000011001000010000权为 8、4、2、1比 8421BCD 码多余 3取 4 位自然二进制数的前 10 种组合，去掉后 6 种组合 1010 1111。 (753)10 = ( )5421BCD (753)10 = ( )8421BCD 3 0011 用 BCD 码表示十进制数举例： (753)10 = ( )余3BCD 注意区别 BCD 码与二进制数： (150)10 = (000101010000)8421BCD (150)10 = (10010110)2 5 0

18、101 7 0111 7 10105 10003 00117 10105 10003 0110按自然数顺序排列的二进制码 表示十进制数 0 9 十个数码的二进制代码 1. 格雷码(Gray 码，又称循环码) 0110最低位(最右边一位)以 0110 为循环节次低位以 00111100 为循环节第三位以 0000111111110000 为循环节011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特点:相邻项或对称项只有一位不同典型格雷码构成规则 ： 二、可靠性代码 2. 奇偶校验码 组成 信 息 码 ： 需要传送的信息本身。

19、1 位校验位 ： 取值为 0 或 1，以使整个代码 中“1”的个数为奇数或偶数。 使“1”的个数为奇数的称奇校验，为偶数的称偶校验。 8421BCD 奇偶校验码 01 0 0 111 0 0 1911 0 0 001 0 0 0810 1 1 100 1 1 1700 1 1 010 1 1 0600 1 0 110 1 0 1510 1 0 000 1 0 0400 0 1 110 0 1 1310 0 1 000 0 1 0210 0 0 100 0 0 1100 0 0 010 0 0 00校 验 码信 息 码校 验 码信 息 码8421BCD 偶 校 验 码8421BCD 奇 校 验

20、码十进制数了解原码、反码和补码。主要要求： 掌握二进制数的算术运算。1.3二进制的算术运算 一、二进制加法 二进制数的加法运算规则为：逢二进一1.3.1 两数绝对值之间的运算二进制数加法规则是0+ 0 = 0 0+ 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 01 方框中的 1 为进位数，它表示两个 1 相加后，本位和为0 ，同时相邻高位加 1 ，实现了“逢二进一”。例计算二进制 1001 + 0101 1001 + 0101 = 1110 和 1110加 数 + 0101被加数 1001 二、二进制减法 二进制数的减法运算规则为：借一作二1.3.1 两数绝对值之间的运算二进制数减法规则是

21、00 = 0 11 = 0 1 0 = 1 0 1 = 0 1 = 11 方框中的 1 为借位数，表示 0 1 不够，向高位借 1 作 2，再进行减法运算，结果为1 。例计算二进制 1001 0101 1001 0101 = 0100 差 0100减 数 0101被减数 1001 三、二进制乘法 1.3.1 两数绝对值之间的运算二进制数乘法规则是00 = 0 0 1 = 0 1 0 = 0 11 = 1 例计算二进制 1011 0101 1011 0101 = 110111 积 0110111乘 数 0101被乘数 1011 1011 0000 1011 000011001 被除数 四、二进制

22、除法 1.3.1 两数绝对值之间的运算 二进制数除法运算规则为：被除数从高位开始逐位向低位不断减去除数，够减时商为1，不够减时商为0，这样不断减下去便可求得商。例计算二进制 11001 101 11001 101 = 101 1 商除数 101 101 10 1010 余数0111.3.2 原码、反码和补码 在数字系统中，常将负数用补码来表示，其目的是为了将减法运算变为加法运算。（+13）10 = （ 1101）2 （13）10 = （ 1101）2 01 方框中的 数为符号位 在计算机中，数的正和负是用数码表示的，通常采用的方法是在二进制数最高位的前面加一个符号位来表示，符号位后面的数码表示

23、数的绝对值。正数的符号位用 “0” 表示，负数的符号位用 “1” 表示。 一、原码表示 原码由二进制数的原数值部分和符号位组成。因此，原码表示法又称为符号 数值表示法。1.3.2 原码、反码和补码例二进制数 1010101 的原码为 01010101； 二进制数 1010101 的原码为 11010101。 （N）原 0 原数值 （原数值为正数） 1 原数值 （原数值为负数） 二、反码表示 对于正数，反码和原码相同，为符号位加上原数值；对于负数，反码为符号位加上原数值按位取反。1.3.2 原码、反码和补码例二进制数 10010101 的反码为 010010101； 二进制数 10010101

24、的反码为 101101010。 （N）反 0 原数值 （原数值为正数） 1 原数值取反 （原数值为负数） 三、补码表示 对于正数，补码和原码、反码相同；对于负数，补码为符号位加上原数值按位取反后再在最低位加 1 ，即为反码加 1 。1.3.2 原码、反码和补码例二进制数 110011 的补码为 0110011； 二进制数 110011 的补码为 1001101。 （N）补 0 原数值 （原数值为正数） 1 原数值的补码 （原数值为负数）1.3.2 原码、反码和补码例试求二进制数 1100011 和1100011 的原码、反码和补码。二进制数 1100011 的原码、反码和补码都相同为01100

25、011。例试计算二进制数 1101 1010 。 首先将1101 1010 变为补码后再相加。 1101的补码为01101； 1010 的补码为10110。二进制数 1100011 的原码为11100011 ，反码为10011100，补码为10011101。1 00011 补码 10110 补码 01101 补码1自动舍去 方框中的 1 为进位位，在计算机中会自动舍去，保留符号位0，所以为正数。这时补码和原码相同，运算结果为3。1.3.2 原码、反码和补码例试计算二进制数 01101001。例试用 4 位二进制数补码计算 53 。 （53）补（5）补（3）补 0101 1101 100100110 的补码为00110；1001 的补码为10111。 在舍去最高位 1 后，符号位为 0，计算结果为正数。 所以，532。 11101 补码 10111 补码 00110 补码 所得差值的符号位为 1 ，即为负数。将数值部分求补后便得到原码 （1101）补 补0011 所以，011011013。本章小结数字电路是传递和处理数字信号的电子电路。它有分立元件电路和集成电路两大类，数字集成电路发展很快，目前多采用中大规模以上的集成电路。数字电路的主要优点是便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。 数字电路中的信号只有高电平和低电平两个取值，通常用 1 表示高电平，用