数字电子技术第一章课件

总共64学时（非电子技术专业52学时）平时成绩占20%，交作业，到课情况，测验。考试成绩占80%，全院统考。学习方法课程安排多记：知识点多做：习题、实验多问：老师，同学

21世纪是信息数字化的时代，“数字逻辑设计”是数字技术的基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。数字电子技术的应用非常广泛。电视技术雷达技术通信技术计算机、自动控制航空航天

概述第1章绪论数制与码制本章小结返回演示文稿目录主要要求：

了解数字电路的特点和分类。了解脉冲波形的主要参数。1.1概述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数字电路中典型信号波形一、数字电路与数字信号

(b)(c)ΔtΔt为一拍数字信号(a)1110110001表示方法

(1)用0、1数值表示，数字信号有两种传输波形。

(2)用低和高电位表示（电平型信号）电平型数字信号是以一个时间节拍内信号是高电平还是低电平来表示“1”或“0”，称为电平型。

(3)用脉冲信号的无和有表示（以一个时间节拍内有无脉冲来表示“1”或“0”），称为脉冲型。高电位低电位脉冲演示演示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二、数字电路特点

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三、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

~

1000

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

1000门/片或大于

10万个元件/片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：

掌握十进制数和二进制数的表示及其相互转换。了解八进制和十六进制。1.2

数制和码制二进制码与格雷码之间的转换计数的方法

(一)

十进制(Decimal)

(xxx)10或

(xxx)D

例如(3176.54)10

或(3176.54)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，借一当十10i

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

(3176.54)10=3×103+1×102+7×101+6×100+5×10-1+4×10-2一、数制

例如0+1=11+1=1011+1=10010–1=1

(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，借一当二

权：2i

基数：2

系数：0、1

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(1011.11)2=(11.75)10

=11.75(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2

(三)

八进制和十六进制

进制数的表示计数规律基数

权数码八进制

(Octal)

(xxx)8

或(xxx)O逢八进一，借一当八

8

0~7

8i

十六进制(Hexadecimal)

(xxx)16

或(xxx)H

逢十六进一，借一当十六

16

0

~

9、A、B、C、D、E、F

16i例如

(437.25)8=4×82+3×81+7×80+2×8-1+5×8-2=256+24+7+0.25+0.078125=(287.328125)10

例如(3BE.C4)16=3×162+11×161+14×160+12×16-1+4×16-2=768+176+14+0.75+0.015625=(958.765625)10

二、不同数制间的关系与转换

对同一个数的不同计数方法

(一)

不同数制间的关系

二、不同数制间的关系与转换

不同数制之间有关系吗？十进制、二进制、八进制、十六进制对照表77011176601106550101544010043300113220010211000110000000十六八二十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A121010109111001981010008十六八二十返回二进制是计算机中所使用的计数制八进制和十六进制是编程使用的计数制十进制是人类习惯的计数制1.500

1整数0.750

0

(二)

不同数制间的转换

1.各种数制转换成十进制2.十进制转换为二进制［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按权展开求和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

.011十进制整数转换为二进制数时，其结果也必然是整数。利用转换前后数值相等的原理，有N10=N2=2n-1×bn-1+…+21×b1+20×b0

十进制小数转换为二进制数时，其结果也必然是小数。利用转换前后数值相等的原理，有

N10=N2=2-1×b-1+2-2×b-2+…+2-m×b-m()

%1.039.0

10

。到精度达转换成二进制数，要求将十进制小数例解由于精度要求达到0.1%，需要精确到二进制小数10位，即1/210=1/1024。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所以当十进制小数不能精确转换为二进制小数时，往往需要有一定的精度要求，例如要求结果保留几位小数。此时要注意，为了减小转换误差，转换时的小数位数应比要求保留的小数位数多1位，然后根据多出的这1位是0还是1决定取舍，基本原则是0舍1入。例如某二进制数(0.1001)2，保留两位小数时结果为(0.10)2，保留3位小数时结果应为(0.101)2。3.将十进制数转换成R进制数

将十进制数的整数部分和小数部分分别进行转换，然后合并起来。

a)将给定的十进制数除以R，余数作为R进制数的最低位(LeastSignificantBit,LSB)。

b)把前一步的商再除以R，余数作为次低位。

c)重复b步骤，记下余数，直至最后商为0，最后的余数即为R进制的最高位(MostSignificantBit,MSB)。十进制数整数转换成R进制数，采用逐次除以基数R取余数的方法，其步骤如下：()

53

10转换成八进制数。将十进制数例解由于八进制数基数为8，所以逐次除以8取其余数：５３8６8０商余数５６所以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4.二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

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去关系对照表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。5.

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。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。补010011111011111011利用二进制数作桥梁，可以方便地将十进制数转换为十六进制数。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

三、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)

例如：用三位自然二进制码表示十进制数0~7：

000→0001→1010→2011→3100→4101→5110→6111→7

(一)

自然二进制码

按自然数顺序排列的二进制码

(二)

二-十进制代码

表示十进制数

0~

9十个数码的二进制代码(又称BCD码

即

BinaryCodedDecimal)

1位十进制数需用4位二进制数表示，故BCD码为4位。

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。通常，一种编码的长度n不仅与要编码的信息个数m有关，而且与编码本身所采用的符号个数k(模)也有关系。n、m和k之间一般满足下面的关系：kn-1＜m≤kn

由于4位二进制数共有24＝16种码组，所以在这十六种代码中，可以任选10种来表示10个十进制数码，共有如下N种方案。

N＝16！/（16－10）！≈2.9×1010BCD分为有权码和无权码两大类常用二-

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。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

30011

4.0100.70111910010101500000对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。例如：

将十进制数(6721.54)10，使用631-1BCD码进行表示(6721.54)10=[1000101001010010.10010110]631－1BCD

(三)

可靠性代码

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。

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奇校验码十进制数十进制数0123456789101112131415格雷码(Gray码，又称循环码)

最低位以

0110为循环节次低位以

00111100为循环节第三位以

0000111111110000为循环节…….特点:相邻项或对称项只有一位不同典型格雷码构成规则：0110011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111二进制码与格雷码的相互转换二进制码转换成格雷码二进制码0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111格雷码0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或，而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。二进制码为B=BnBn-1…B1B0对应的格雷码为G=GnGn-1…G1G0二进制码与格雷码的相互转换格雷码转换成二进制码二进制码为B=BnBn-1…B1B0

对应的格雷码为G=GnGn-1…G1G0二进制码0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111格雷码0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000保留格雷码的最高位作为自然二进制码