电子科技数字电路课件第一章

电子科技数字电路课件第一章第一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日主要要求：

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概述第二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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第三页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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导通(开)、截止(关)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数字电路特点和分类一、数字电路的特点第四页，共三十四页，编辑于2023年，星期日将晶体管、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分立元件电路集成电路根据半导体的导电类型不同分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作为基本器件以单极型晶体管作为基本器件例如

CMOS例如

TTL、ECL二、数字电路的分类第五页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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个元件/片逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器中规模集成电路

MSI10~100门/片或100~1000个元件/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10万个元件/片以上高集成度的数字逻辑系统

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根据集成密度不同分第六页，共三十四页，编辑于2023年，星期日理解

BCD码的含义，掌握

8421BCD码，了解其他常用

BCD码。主要要求：

掌握二进制数、十六进制及其与十进制数的相互转换。1.2

数制和码制第七页，共三十四页，编辑于2023年，星期日一、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、91×101

1×100

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

称十进制的权

10

称为基数0~9

十个数码称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

计数进制的简称第八页，共三十四页，编辑于2023年，星期日例如0+1=11+1=1011+1=100

二、二进制(Binary)

(xxx)2或

(xxx)B

例如(1011.11)2或(1011.11)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

(1011.11)2=1×23

+0×22

+1×21+1×20

+1×2-1

+1×2-2

将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.101)2=(11.75)10

=11.75(1011.11)2=1×23

+0×22

+1×21

+1×20

+1×2-1

+1×2-2第九页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

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第十页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

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第十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

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不同数制间的转换第十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日1.500

1整数0.750

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

(26.375)10转换成二进制数

26

6

1

3

01

10

12(26)10=(11010)2

×2

×21.000

1.37522220.375

×2一直除到商为

0为止

余数13

0方法：整数部分采用“除基逆取余法”

小数部分采用“乘基顺取整法”读数顺序读数顺序

.011第十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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→二进制二进制→八进制(11100101.11101011)2=(345.726)8

(745.361)8=(111100101.011110001)2

补0(11100101.11101011)2=(?)8

11100101.11101011

00

345726从小数点开始，整数部分向左

(小数部分向右)

三位一组，最后不足三位的加0补足三位，再按顺序写出各组对应的八进制数。补01110010111101011三、二进制与八进制、十六进制相互转换1.

二进制和八进制间的相互转换

第十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期日二进制→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。一位十六进制数对应四位二进制数，因此二进制数四位为一组。2.二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

补0(10011111011.111011)2=(?)16

10011111011.11101100

4FBEC0

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。补010011111011111011第十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期日例如：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)

第十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期日常用的二-十进制

BCD码有：(1)8421BCD码(2)2421BCD码和5421BCD码(3)余3BCD码一、二-十进制代码

将一位十进制数

0~

9十个数字用四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。第十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期日常用二-

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取四位自然二进制数的前10种组合，去掉后6种组合1010~1111。第十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期日用BCD码表示十进制数举例：

(36)10

=()8421BCD

(4.79)10=()8421BCD

(01010000)8421BCD=

()10注意区别BCD码与数制：

(150)10=(000101010000)8421BCD

=(10010110)2=(226)8=(96)16

60110

3

0011

4.0100.70111910010101

500000第十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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典型格雷码构成规则：二、可靠性代码

第二十页，共三十四页，编辑于2023年，星期日特点：任意两组相邻代码之间只有一位不同应用：减少过渡噪声编码顺序二进制格雷码编码顺序二进制码格雷码000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000第二十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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，1的个数为偶数的称偶校验。

第二十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

8421奇偶校验码01001110019110000100081011100111700110101106001011010151010000100400011100113100100001021000100001100000100000校验码信息码校验码信息码8421偶校验码8421奇校验码十进制数第二十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期日主要要求：

掌握二进制数原码、反码和补码及其表示方法。1.3

二进制数的算术运算第二十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期日一、二进制加法1.3.1两数绝对值之间的运算二进制数的加、减、乘、除等算术运算的规则和十进制数相似，所不同的是:二进制数的加法运算规则为“逢二进一”；减法运算规则为“借一作二”。二进制数的加法规则是：0+0=1，0+1=1，1+0=1，1+1=101二、二进制减法二进制数的减法规则是：0-0=1，1-1=0，1-0=1，0-1=10-1=11第二十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期日三、二进制乘法二进制数的乘法规则是：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=1四、二进制除法二进制数的除法规则是：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，不断减下去便可求得商。乘法运算也可用加法运算来完成，只要将被乘数连续进行加法运算就可求得结果。除法运算也可用减法运算来完成，只要将被除数连续减去除数就可求得结果，减法运算的次数就是商。第二十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期日一、原码表示1.3.2原码、反码和补码一般情况下，数的正、负是在数的最高位前面加上“+”或“-”来表示，而在计算机中，数的正和负是用数码来表示，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。正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示，如原码由二进制数的原数值部分和符号位组成，又称为符号—数值表示法。如二进制数+1010101的原码为01010101；-1010101的原码为11010101.(+13)10=(1101)2，0(-13)10=(1101)2，1第二十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期日二、反码表示二进制数的反码是这样规定的：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。表示如下：如二进制数+10010101的反码为010010101；-10010101的反码为101101010.第二十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期日三、补码表示二进制数的补码是这样规定的：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。表示如下：如二进制数+110011的补码为0110011；-110011的补码为1001101.第二十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期日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