数字电子技术(第3版) 杨志忠 配套PPT1第-1-章-绪-论

主要要求：

了解数字电路的特点和分类。了解模拟信号、模拟电路与数字信号、数字电路的区别。1.1概述目前一页\总数四十二页\编于七点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目前二页\总数四十二页\编于七点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、数字电路的特点目前三页\总数四十二页\编于七点将晶体管、电阻、电容等元器件用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、数字电路的分类目前四页\总数四十二页\编于七点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100~1000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目前五页\总数四十二页\编于七点理解

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、十六进制数及其与十进制数的相互转换。1.2

数制和码制目前六页\总数四十二页\编于七点一、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、91×1011×100

5×10-1

1×10-2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=3×102+8×101+5×100+6×10-1+4×10-21.2.1数制

计数进制的简称目前七页\总数四十二页\编于七点例如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=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+

1×2-3

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=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=8+0+2+1+0.5+0+0.125(1011.101)2=(11.625)10

=11.625目前八页\总数四十二页\编于七点

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=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2

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=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2=320+56+3+0.5+0.09375(573.46)8=(379.59375)10

=379.59375目前九页\总数四十二页\编于七点

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=5×162+14×161+12×160+13×16-1+4×16-2

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(5EC.D4)16=(1516.828125)10

=1516.828125(5EC.D4)16=5×162+14×161+12×160+13×16-1+4×16-2目前十页\总数四十二页\编于七点十进制、二进制、八进制、十六进制对照表77011176601106550101544010043300113220010211000110000000十六八二十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A121010109111001981010008十六八二十若用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n位整数和m位小数的R进制数N，可表示为：目前十一页\总数四十二页\编于七点

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=1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+

0×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3

=(46.375)10

(637.34)8=6×82+3×81+7×80+3×8-1+4×8-2

=(415.4375)10

(8ED.C7)16=8×162+14×161+13×160+12×16-1+7×16-2

=(2285.7773)10

1.2.2不同数制间的转换目前十二页\总数四十二页\编于七点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。

目前十三页\总数四十二页\编于七点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

×8目前十四页\总数四十二页\编于七点13.952

D15.872

F整数6.992

6二、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目前十五页\总数四十二页\编于七点［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

(647.453)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01011101110111目前十六页\总数四十二页\编于七点10110111110.1001111110二进制→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目前十七页\总数四十二页\编于七点例如：用四位二进制数码表示十进制数0~90000→00001→10010→20011→30100→40101→50110→60111→71000→81001→9将若干个二进制数码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)

目前十八页\总数四十二页\编于七点常用的二-十进制

BCD码有：(1)8421BCD码(2)2421BCD码和5421BCD码(3)余3BCD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

BinaryCodedDecimal)

4位二进制码有16种组合，表示0~

9十个数可有多种方案，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。目前十九页\总数四十二页\编于七点常用二-

十进制代码表1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210

十进制数1100101110101001100001110110010101000011余3码2421(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。目前二十页\总数四十二页\编于七点

(753)10=()5421BCD

(753)10

=()8421BCD

30011

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

50101

70111

710105100030011710105100030110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目前二十一页\总数四十二页\编于七点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

目前二十二页\总数四十二页\编于七点2.奇偶校验码组成

信

息

码：需要传送的信息本身。

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。

目前二十三页\总数四十二页\编于七点

8421BCD奇偶校验码01001110019110000100081011100111700110101106001011010151010000100400011100113100100001021000100001100000100000校验码信息码校验码信息码8421BCD偶校验码8421BCD奇校验码十进制数目前二十四页\总数四十二页\编于七点了解原码、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目前二十五页\总数四十二页\编于七点一、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

=

00+

1

=

11

+

0

=

11

+

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目前二十六页\总数四十二页\编于七点二、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0－0

=

01－1

=01

－

0

=

10

－

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目前二十七页\总数四十二页\编于七点三、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0×0

=

00×

1

=01

×

0

=01×1

=1［例］计算二进制1011×0101

1011×0101

=110111积0110111乘数×0101被乘数1011

1011

0000

1011

0000目前二十八页\总数四十二页\编于七点11001被除数四、二进制除法

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

=1011商除数101

101

10

1010余数011目前二十九页\总数四十二页\编于七点1.3.2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。目前三十页\总数四十二页\编于七点一、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）目前三十一页\总数四十二页\编于七点二、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）目前三十二页\总数四十二页\编于七点三、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）目前三十三页\总数四十二页\编于七点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01100011。［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。目前三十四页\总数四十二页\编于七点1.3.2原码、反码和补码［例］试计算二进制数＋0110－1001。［例］试用4位二进制数补码计算5－3

。（5－3）补＝（5）补＋（－3）补

＝0101＋

1101

＝10010＋0110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，5－3＝2。

11101补码＋

10111补码

00110补码所得差值的符号位为1