数字电路康华光第五ch数字逻辑概论

数码相机智能仪器计算机数字技术的应用1本课程主要内容数字电子技术基本概念及数学工具基本概念：数字信号、数制、二进制代码…数学工具：逻辑代数元件及数字电路逻辑门→组合逻辑电路触发器→时序逻辑电路555定时器→脉冲波形产生、变换电路数模与模数转换器存储器、可编程器件21.数字逻辑概论1.1数字电路与数字信号1.2数制1.3二进制代码1.4二值逻辑变量与基本逻辑运算1.5逻辑函数及其表示方法3---在时间和数值均连续变化的电信号uOt

Otu1、模拟信号1.1.1模拟信号与数字信号1.1数字信号与数字电路2、数字信号---在时间上和数值上均是离散的信号4电压(V)二值逻辑电平+51H(高电平)00L(低电平)逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）1.1.2数字信号的描述方法一、二值数字逻辑和逻辑电平在电路中用高、低电平表示1、0两种逻辑状态

0、1数码---表示数量时称二进制数表示方式二值数字逻辑---表示事物状态时称二值逻辑5(a)用逻辑电平描述的数字波形(b)16位数据的图形表示二、数字波形数字波形----信号逻辑电平对时间的图形表示。6高电平低电平有脉冲*非归零型*归零型比特率----每秒钟传输数据的位数无脉冲1、数字波形的两种类型7例1.1.1某通信系统每秒钟传输1544000位(1.544兆位)数据，求每位数据的时间。解：按题意，每位数据的时间为82、周期性和非周期性

非周期性数字波形周期性数字波形

9例1.1.2设周期性数字波形的高电平持续6ms，低电平持续10ms，求占空比q。解：因数字波形的脉冲宽度tw=6ms，周期T=6ms+10ms=16ms。10非理想脉冲波形3、实际脉冲波形及主要参数11几个主要参数:占空比(q)——表示脉冲宽度占整个周期的百分比。上升时间tr和下降时间tf

——从脉冲幅值的10%到90%上升

（下降）所经历的时间(典型值ns)。脉冲宽度(tw)——脉冲幅值的50%的两个时间点所跨越的时间。周期(T)——表示两个相邻脉冲之间的时间间隔。

tr脉冲宽度

tw

0.5V

4.5V

2.5V

幅值=5.0V

0.0V

5.0V

tf0.5V

2.5V

4.5V

12时序图----表明各个数字信号时序关系的多重波形图。4、时序图13

数字电路与模拟电路的工作信号、研究的对象不同，分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同。模拟电路产生和处理模拟信号的电路。模拟电路注重研究的是输入、输出信号间的大小和相位关系。在模拟电路中，三极管一般工作在放大区。分析方法有：图解法、小信号等效电路法。数字电路产生和处理数字信号的电路。数字电路注重研究的是输入、输出信号间的逻辑关系。在数字电路中，三极管一般工作在截止区和饱和区，起开关作用。所用数学工具为逻辑代数。1.1.3数字电路14从电路的形式不同，

--数字电路可分为集成电路和分立电路。

从集成度不同

--数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。

根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，

--数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。从器件不同

--数字电路可分为TTL和CMOS电路。一、数字电路的分类15可编程逻辑器件、多功能专用集成电路106以上甚大规模大型存储器、微处理器10,000~99,999超大规模小型存储器、门阵列100~9999大规模计数器、加法器12~99中规模逻辑门、触发器最多12个小规模典型集成电路门的个数分类集成革度:每一垂芯片激所包宾含的资门个软数16二、坟数字洁集成龙电路莫的特伴点1)电路砖简单,便于指大规鸭模集级成,批量阁生产蓝，成恨本低辜；2)可靠透性、踢稳定窗性和密精度揪高,抗干踏扰能艇力强呀；3)具可锅编程米性,通用判性好紫；4)可实税现硬外件设贿计软裁件化涂，易知于设吧计；5)高速谨度、供低功扫耗，欧体积坟小,；6)加密浇性好雾。171.毯2.港1十进头制1.绸2数制1.诱2.凝2二进那制1.悄2.牢3二-十进眠制之张间的界转换1.援2.庆4十六位进制插和八惠进制18一般表达式:1.搜2.调1十进股制十进微制采铁用0,奶1伸,次2,荡3狭,荷4,怨5纯,施6,张7垮,约8,税9十个已数码灾，其毒进位鸟的规机则是混“逢执十进耀一”跃。(4竞58盼7.定29揭)D=4103+5新102+8棋101+7权100+2梳101+9吼102系数位权各位该的权打都是10的幂填。1.长2数制数制:多位饮数码刻中的摊每一摔位数胁的构负成及伐低位貌向高冈位进雕位的吃规则愚。191.絮2.伸2二进反制二进雕制数查的一郊般表拳达式绕为:(1孔0)B=己1×21+0×20=符2位权系数二进竞制数下只有0、1两个数码刃，进位查规律站是：胡“逢备二进粮一”.1、二诱进制真数的秤定义前和表框达式各位棕的权宵都是2的幂颜。20（1）易孔于电问路表裳达--稠-0、1两个乌值，橡可以叨用管沟子的侨导通致或截牺止，殖灯泡欣的亮遗或灭递、继辱电器员触点柳的闭短合或斜断开娘来表风示。2、械二进刺制的退优点（2）二蓝进制键数字伤装置江所用欢元件碧少,电路闹简单哪、可书靠文。（3）基皇本运鲜算规获则简纯单,运算画操作偷方便善。213、二企进制羊数波环形表季示22（1）二扣进制听数据创的串星行传种输4、乞二进顾制数酒据的俱传输23（2）二做进制侧数据匀的并币行传聪输将一愈组二初进制奥数据挑所有岸位同策时传丛送。传送休速率恐快,但数吴据线场较多层，而很且发蚀送和帜接收谊设备可较复设杂。241、整四数的肤转换“辗召转相火除”鸦法:将十南进制恐数连哈续不享断地糕除以2,直至蒜商为窑零，枪所得睛余数赠由低伏位到亡高位首排列事，即绸为所五求二就进制锯数。1.聋2.旱3二-十进睬制之升间的强转换二进姨制的烦整数间部分移可写悬成:将上桨式两堂边分聋别除省以2，得由此可见，将十进制整数除以2，所得余数即为25解：根据进上述党原理写，可执将(3抛7)D按如棵下的狸步骤偿转换友为二提进制榆数由上疼得(3倡7)D=(追10绣01哭01支)B例:将十午进制烟数(3推7)D转换窜为二屑进制取数。26解：由于27为12薄8，而13仁3－12尘8=论5；例:将(1炼33丧)D转换果为二拘进制萝数。所以虏对应狗二进奥制数b7=1，b2=1，b0=1，其余杆各系坑数均讨为0，所肝以得(1崇33闪)D=(波10受00讽01橡01乐)B22为4，5－4=槐1；272、小数茅的转窄换对于轧二进崇制的滚小数词部分静可写桑成:将上兆式两死边分男别乘酿以2，得由此可见，将十进制小数乘以2，所得乘积的整数即为不难宅推知倍，将勉十进株制小撇数每朴次去撇掉上香次所震得积池中的属整数牌再乘灭以2，直层到满夸足误拍差要优求进搏行“标四舍烦五入佳”为藏止，劳就可绿完成遗由十怖进制宾小数捕转换狸成二惩进制粒小数白。28解:由于猾精度逆要求循达到0.崭1%，需至要精原确到花二进染制小逐数后10位，踏即2-1许0=悼1/训10僚24。0.39×2=0.78b-1=00.78×2=1.56b-2=10.56×2=1.12b-3=10.12×2=0.24b-4=00.24×2=0.48b-5=00.48×2=0.96b-6=00.96×2=1.92b-7=10.92×2=1.84b-8=10.84×2=1.68b-9=10.68×2=1.36b-10=1所以

%1.0。到例：将十进制小数(0.39)D转换成二进制数,要求精度达29十六茂进制晌数中宏有0,剩1咸,埋2,纪3翅,垦4,阳5拥,要6,亏7印,杨8,供9压,蜻A、B、C、D、E、F十六颈个数聪码，肝进位符规律脖是“收逢十体六进悲一”塑。1、十件六进雷制一般透表达姿式：例如1.烂2.贵4十六邀进制猴和八鸣进制各位拆的权像都是16的幂刚。302、二--十六率进制孝之间泊的转侧换二进驼制转语换成第十六歉进制锹：因为16进制赠的基征数16伴=24，所选以，冷可将膨四位废二进虚制数闹表示翁一位16进制卵数，敬即00猴00～11尺11表示0-尤F。将每蛾位16进制芒数展意开成境四位套二进毕制数皮，排赞列顺抓序不座变即侍可。例:(8B驴.E刺6)H=(7嫌A.死E4班)H(1侨00让0段10虑11慰.1单11漆0裳01社1)B十六辣进制愚转换眉成二宫进制撇：例：(11架11奶01逃0.轰11况10药01劳)B=转换顺时，姓由小幼数点恒开始湖，整康数部口分自穗右向择左，亭小数阿部分任自左剑向右咸，四愉位一架组，孩不够嫩四位代的添粗零补验齐，尊则每伙四位弄二进尝制数锄表示闪一位抛十六洋进制长数。313、十放六进世制的该优点1）与艘二进雾制之捕间的狂转换挡容易翠；2）计御数容啦量较绳其它柴进制蚀都大援。假折如同得样采搞用四炼位数俘码，二进呜制最嘉多可叹计至(记11叛11您)B=(通1躁5)D；十进峰制可省计至(9舰99休9)D；十六侨进制娃可计扣至(F递FF拉F)H=堆(6扯55牺35惊)D，即64龙K。其容怖量最葡大。3）书浓写简滔洁。324、八橡进制八进密制数戴中有0,展1璃,荡2,承3菠,尘4,话5种,代6,营7八个仗数码斯，进肯位规领律是介“逢探八进欠一”朋。各璃位的圾权都席是8的幂踏。一般守表达辫式:二-八进役制之小间的故转换例:(10出11石0.尾01麦1)B=例:(75裂2.新1)O=(2柔6.恩3)O(111101010.001)B331.塌3二进浮制代兼码二进忧制代铺码的玻位数(n位)，与略需要欠编码暑的事棉件（虫或信符息）泽的个暮数(N秘)之间适应满窄足以粉下关盛系：2n-1≤N≤2n码制:编制忙代码顿所要项遵循糊的规岭则。1.3.1二-十进制码1.3.2格雷码1.3.3ASCII码341.棵3二进倾制代踪蝶码(B颜CD抗码-圈--螺--两B虽in芝ar闭y贴Co灶de伴D面ec捎im令al欲）用4位二授进制家数来瞎表示镰一位著十进纤制数革中的0~忙9十个肃数码肿。从4位二绪进制梨数16种代庭码中,选择10种来塑表示0~膊9个数杯码的恩方案袍有很拒多种虎。每皂种方痕案产策生一开种BC纵D码。1.侍3.雕1二-十进杀制码351、几斧种常约用的BC桨D代码BCD码十进制数码8421码2421码5421码余3码余3循环码000000000000000110010100010001000101000110200100010001001010111300110011001101100101401000100010001110100501011011100010001100601101100100110011101701111101101010101111810001110101110111110910011111110011001010362、各绳种编带码的泻特点余３蛋码:当两独个十而进制逮的和揪是10时，惕相应箱的二宵进制昌正好岩是16，于搂是可混自动档产生跨进位蝇信号援，而削不需职修正途。0和9,召1和8,虏….燥.6和4的余牙３码宅互为桨反码协，这思对在首求对渐于10的补谋码很啦方便妻。余3码循乒环码仆：相邻货的两揪个代妄码之衬间仅夕一位冷的状患态不请同。骑按余3码循盆环码营组成漏计数宇器时两，每暗次转贴换过恶程只师有一毁个触摘发器羞翻转凳，译暴码时率不会监发生托竞争凡－冒宅险现霉象。有权招码：编码氧与所斩表示瞒的十毯进制进数之岭间的麻转算谢容易歇。37对于阶有权BC俩D码，双可以侵根据乐位权织展开任求得震所代赛表的蚀十进颤制数祸。例密如：[]BCD8421

0111()D

7=11214180+++=[]()D

BCD2421

7112041211101=+++=3、求BC推D代码参表示理的十播进制扯数38对于留一个就多位英的十销进制哗数，望需要屑有与储十进死制位瓦数相铲同的靠几组BC裳D代码母来表从示。费例如畅：不能省略！不能省略！4、用BC抄D代码碰表示铁十进侄制数391.汽3.皆2格污雷愿码格雷杰码是为一种头无权遇码。二进制码b3b2b1b0格雷码G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000编码特点是：敞任何宏两个瓦相邻婆代码够之间径仅有搏一位块不同羞。该特腥点常偷用于们模拟污量的移转换万。当奶模拟刺量发狭生微很小变虑化，另格雷惜码仅强仅改鼓变一饿位，则这与苍其它炼码同牢时改决变2位或公更多融的情扬况相聋比，尽更加伸可靠,且容捷易检杆错。401.示3.残3卷AS版CI宋I码(字符晃编码)AS变CI阔I码即美勒国标怒准信加息交霸换码申。——吐Am护er益ic宿an兽S垫ta元nd览ar钳d团Co籍de姓f紫or撒I恼nf阿or近ma香ti沈on跑I它nt朵er卧ch忽an鹿ge它共键有12胖8个代爱码，悲可以受表示省大、充小写妥英文擦字母勤、十染进制民数、渠标点庙符号武、运王算符撑号、哲控制瓣符号数等，庄普遍石用于贞计算妙机的雾键盘赴指令皱输入铃和数贼据等。411.遍4二值烈逻辑回变量蜂与基碌本逻贱辑运独算逻辑怎运算:当0和1表示逻辑热状态裂时，箩两个搅二进杆制数绳码按俩照某缴种特龙定的萝因果您关系皱进行疗的运弃算。逻辑叹运算疯的描述敌方式：逻故辑表久达式且、真拿值表罗、逻夫辑图以、波摩形图求和卡疯诺图乔等。在逻军辑代利数中茧，有与、腥或、泳非三种建基本企的逻盛辑运斯算。逻辑东运算笔使用雪的数抖学工排具是逻辑先代数。42逻辑钓代数是分肥析与积设计扑逻辑饱电路插的数察学工存具。逻辑何代数参和普限通代非数一字样也蔽用字切母（A、B、C等）祝表示徐变量少，但疫变量爱的取烟值只薪有“1”和“0”两种逝，称羊为二值蜓逻辑漫变量。这组里，次“1”和“0”不表奏示数准量的航大小墨，而张是代拔表两婚种相捐反的捉逻辑竖状态皮。逻辑些代数偷所表凉示的痒是逻昼辑关窗系，年不是妇数量赠关系卷，这施是它怒与普喘通代关数本潜质上戏的区势别。逻辑怜代数43电路傅状态录表开关S1开关S2灯断断断合合合断合灭灭灭亮S1S2灯电源一、爸与运差算“与大”逻椅辑关难系：只有恶当决枕定某泼一事笋件的膊条件陪全部份具备属时，仍这一逮事件允才会板发生念。与逻球辑举其例44真值让表ABL000100010111与逻辑举例状态表开关S1开关S2灯断断灭断合灭合合断灭合亮逻辑悲表达灾式L=A·Ｂ=嫁AB与逻鲜辑符厚号ABL&一、军与运煮算设：模开关司合为“1”，断叠为“0”灯亮凭为“1”，灯泥暗为磁“0”有“0”出“0”全“1”出“1”45

电路状态表开关S1开关S2灯断断灭断合亮合合断亮合亮二、房诚或运境算“或泪”逻随辑关悦系：只要沃在决版定某颜一事岭件的消各种豆条件筝中，嫩有一释个或磨几个绞条件西具备之时，水这一擦事件吴就会嚼发生鹿。S1灯电源S2或逻吐辑举乏例46真值表ABL001010110111或逻辑举例状态表开关S1开关S2灯断断灭断合灭合合断灭合亮逻辑趴表达异式L=A+Ｂ或逻绍辑符栋号BL≥1A二、舌或运耐算有“1”出“1”全“0”出“0”47三、非运雷算“非启”逻清辑关汤系：事件来发生唇的条带件具艺备时须，事踩件不姿会发添生；雕事件甩发生宁的条震件不牌具备挥时，浸事件岩发生掉。KAKAV非逻辑举例非逻辑举例状态表线圈KA灯不通电亮通电灭48

非逻辑真值表AL0110非逻往辑符妙号逻辑袋表达驼式A1L三、亭非运搭算非逻辑举例状态表线圈A灯不通电亮通电灭A1L49真值表ABL001010111110ABL&与非逻辑符号四、古几种女常用梯复合室逻辑绪运算与非毕逻辑胞表达私式L=A·B1、与形非运冷算有“0”出“1”全“1”出“0”50真值表ABL001010111000B≥1AL或非逻辑符号2、或悟非运彼算或非拔逻辑艳表达毙式L=A+B有“1”出“0”全“0”出“1”513、异窝或逻鹿辑若两啦个输蚕入变别量的银值相录异，恋输出统为1，否蚂则为0。异或逻辑真值表ABL000101011110BAL=1异或逻辑符号异或逻辑表达式L=A

B相同出“0”不同出“1”524、同赔或逻蔬辑若两械个输贡入变绸量的遵值相巷同，华输出盲为1，否赵则为0。同或逻辑真值表ABL001010111001同或逻辑表达式L=AB

BAL=同或逻辑符号相同出“1”不同出“0”53与或抽非逻读辑符游号5、与难或非讨运算与或反非逻亚辑表饺达式L=AB+CDABLCD&541.继5逻辑饿函数沫的建恰立及巡寿其表鲜示方非法abcdAB～楼道截灯开张关示技意图一、膝真值适表表渡示方纯法下下上下上下上上亮灭灭亮开关

A灯开关

B电路状态表

逻辑真值表ABL001100010111A、B:向上—1向下--峡0L:亮--咽-1志;灭--揪-0确定猾变量没并赋提值开关:输入自变量A、B灯:输出纹变量L55二、召逻辑底表达御式表禽示方钱法逻辑