数电数字逻辑概论康华光

数电数字逻辑概论康华光1第1页，课件共46页，创作于2023年2月绪论一.概述1.电子技术的发展历程1906发明：电子管1948出现：晶体管1958起：集成电路、大规模集成、超大规模集成电路2.电子技术的特点——小型化、集成化、元件种类繁多、能处理模拟信号和数字信号二.课程安排第三学期:54学时——数字电子技术第四学期:54学时——模拟电子技术实验：36学时——12个实验，独立设课2第2页，课件共46页，创作于2023年2月三.基本要求1.掌握所学内容2.做好习题:每次课后必有题，每星期交一次作业;注意：上课前交。

——每迟交一小节扣作业成绩13分作业要求：(1)抄题目抄图，字迹工整，清晰，字不要太小；(2)图表要求用铅笔和尺子画线条；(3)对于计算题：未知数＝公式＝代入数值＝得数3第3页，课件共46页，创作于2023年2月四.期评成绩(1)期评成绩=期末考试成绩(60%)+平时成绩(40%)(2)期末考试题目从题库抽卷，闭卷考试，2个小时，全年级统考，教考分离。(3)平时成绩的40%中:考勤10%，测验15%(三次)

，作业10%，仿真大作业5%。——平时成绩未达到及格要求的，不能参加期末考试。(4)考勤情况：旷课一小节扣考勤成绩10分；迟到15分钟以上算旷课。请假和迟到15分钟以下扣考勤成绩5分。4第4页，课件共46页，创作于2023年2月第一章数字逻辑概论重点：1.了解数字电路的基本概念、数制；2.掌握基本逻辑门的逻辑符号、真值表和逻辑表达式；3.掌握逻辑函数的各种表示方法及其相互转换方法。第5页，课件共46页，创作于2023年2月§1.1数字电路的基本概念一、模拟信号与数字信号1、模拟信号——随时间连续变化的信号tu正弦波信号方波信号tu2、数字信号——时间和幅度都是离散的6第6页，课件共46页，创作于2023年2月二、正逻辑与负逻辑数字电路能识别两种电压信号——高电平、低电平

大多数情况下：高电平:＞2V的电压信号;低电平:＜1V的电压信号。为方便分析数字电路，分别用数字0或1来代表高低电平。这样便有两种情况：正逻辑体制：高电平→“1”，低电平→“0”负逻辑体制：低电平→“1”，高电平→“0”三、数字电路的常见信号

——脉冲信号负脉冲信号03V0-3V3V00-3V正脉冲信号7第7页，课件共46页，创作于2023年2月四、理想脉冲信号的主要参数1、A——信号幅度utATtw2、T——信号的重复周期3、tW——脉冲宽度4、q——占空比。其定义为：8第8页，课件共46页，创作于2023年2月五、实际脉冲信号的主要参数脉冲幅度AA0.9A0.5A0.1AtwtrtfT脉冲上升沿tr脉冲下降沿

tf脉冲宽度tw脉冲周期T

9第9页，课件共46页，创作于2023年2月§1.2数制一、数制1、十进制——逢十进一，有0~9十个数，基数为“10”,如：(479)102、二进制——逢二进一，有0、1两个数，基数为“2”,如：(1001111)23、八进制——逢八进一，有0~7八个数，基数为“8”，如：(147)84、十六进制——逢十六进一，有0~9、A、B、C、D、E、F共16个数，基数为“16”,如:(A4F)1610第10页，课件共46页，创作于2023年2月二、十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数的关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F11第11页，课件共46页，创作于2023年2月三、数制间的转换1、N进制数转换为十进制数通式：(anan-1…

a0)N＝(an×Nn＋an-1×Nn-1＋…＋a0×N0)10(1)二进制→十进制(1101.01)2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2－1+1×2－2=(13.25)10(2)八进制→十进制(635.1)8=6×82+3×81+5×80+1×8－1=(413.125)10(3)十六进制→十进制(9BF.8)16=9×162+11×161+15×160+8×16－1=(2495.5)1012第12页，课件共46页，创作于2023年2月2、十进制数转换成N进制数通式：整数部分采用“除N取余法”，倒读。小数部分采用“乘N取整法”，顺读。(1)十进制→二进制：(13.25)10=(?)21326……13……0……12221……10列写顺序0.25×2=0.5……取00.5×2=1……取1列写顺序(13.25)10=(1101.01)213第13页，课件共46页，创作于2023年2月(2)十进制→八进制：(413.1875)10=(?)8413851……56……3……6880列写顺序0.1875×8=1.5……取10.5×8=4……取4列写顺序(413.1875)10=

(635.14)814第14页，课件共46页，创作于2023年2月(3)十进制→十六进制：(2495.5)10=(?)16249516155……159……11……916160列写顺序0.5×16=8……取8列写顺序(2495.5)10=(9BF.8)1615第15页，课件共46页，创作于2023年2月3、二进制数与八进制数的转换通式：用三位二进制数表示一位八进制数(1110010101.0101)2=(001,110,010,101.010,100)2=(1625.24)8(635.1)8=(110011101.001)24、二进制数与十六进制数的转换通式：用四位二进制数表示一位十六进制数(1111111011.11001)2=(0011,1111,1011.1100,1000)2

=(3FB.C8)16(3FB.C8)16=(001111111011.11001000)2

5、八进制数与十六进制数之间的转换八进制(十六进制)数→二进制数→十六进制(八进制)数16第16页，课件共46页，创作于2023年2月四、二进制数的传输方式及其波形表示方法1、二进制数的传输方式(1)串行方式(P14图1.2.2)——n位数据只需一根连接线进行传输。传输速度慢。工作时，数据信号在n个时钟脉冲的控制下，依次由最高位MSB→最低位LSB传输数据波形。(2)并行方式(P15图1.2.3)——n位数据需n根连接线进行传输。传输速度快，传输时间为串行方式的1/n。工作时，n位数据信号在一个时钟脉冲的控制下同时传输。2、二进制数的波形表示方法低电平表示数据“0”高电平表示数据“1”01017第17页，课件共46页，创作于2023年2月一组波形如何用二进制数表示出来？①串行方式时：②并行方式时：12345678CP例100110110解：二进制数据为：例212345678CP求第4个脉冲二进制数据。求图示二进制数据。解：第4个脉冲二进制数据为：011LSBMSBLSBMSB18第18页，课件共46页，创作于2023年2月§1.3二进制数的的算术运算一、无符号二进制数的四则运算1、加法运算加法运算规则如下：0＋0＝01＋0＝10＋1＝11＋1＝10——逢2进11101+10010110100111110-100101012、减法运算减法运算规则如下：0-0＝01-0＝11-1＝00-1＝11进位借位例:1101+1001=？例:1110－1001=？19第19页，课件共46页，创作于2023年2月3、乘法运算乘法运算规则也有4条：0×0＝01×0＝00×1＝01×1＝1举例：计算1100×01011100×0101=1100+110000=1111001100000011000000+0111100

11111×11010=111110+11111000+111110000=1100100110可见，乘法变成了加法。20第20页，课件共46页，创作于2023年2月4、除法运算举例：计算1100÷101100÷10=110除法变加法的过程太复杂，因此省略。110101100021第21页，课件共46页，创作于2023年2月二、带符号二进制数的减法运算——变成加法运算1、二进制数符号的表示方法——最高位的0表示正数，最高位的1表示负数(+13)10=(0

1101)2(-13)10=(1

1101)22、反码十进制数(46)反码=53二进制数(1101)反码=00103、补码通式：(n位数N)补码=(基数)n-N=(N)反码+1十进制数(46)补码=(10)2-46=54(46)补码=53+1=54二进制数(1101)补码=(2)4-1101=0011(1101)补码=0010

+1=001122第22页，课件共46页，创作于2023年2月4、带符号二进制数的补码最高位为符号位，正数为0，负数为1。当二进制数为正数时，取：补码、反码与原码相同当二进制数为负数时，取：补码=(原码)反码+15、带符号二进制数的减法运算CPU无减法运算,只有加法,如何通过加法求减法呢？(1)被减数＞减数时计算公式：A-B＝A＋(B)补码＝A+(B)反码+1如：1110－1001=？计算方法：01110+1(1001)补码

=01110+10110+0001=100101所以：1110－1001=+0101溢出23第23页，课件共46页，创作于2023年2月(2)被减数＜减数时计算公式：A-B＝[

A＋(B)补码]补码如：1001－1110=？计算方法：01001+1(1110)补码=01001+10001+0001=11011

1(1011)补码=10100+0001=10101所以：1001－1110=－010124第24页，课件共46页，创作于2023年2月§1.4二进制代码一、二—十进制码(BCD码)BCD码——用来表示十进制数0～9的二进制代码。

常用BCD码有：十进制数有权码无权码8421码2421码5421码余3码余3循环码00000000000000011001010001000100010100011020010001000100101011130011001100110110010140100010001000111010050101101110001000110060110110010011001110170111110110101010111181000111010111011111091001111111001100101025第25页，课件共46页，创作于2023年2月二、格雷码——相邻两组二进制数之间只变化一位二进制数十进制数8421码格雷码十进制数8421码格雷码000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000余3循环码=格雷码的3~1226第26页，课件共46页，创作于2023年2月三、ASCII码——美国标准信息码ASCII码是字母、数字、标点符号、特殊符号及控制符的统一代码。每个字符用标准规定的7位二进制数表示。如字符“A”的ASCII码为：(1000001)2或6510。字符“0”的ASCII码为：(0110000)2或4810。7位二进制数可表示：0000000---1111111（27）=128种不同的符号。若以8位二进制，即一个字节为单位表示信息，则ASCII码的最高位为0。如字符“A”在机内为：01000001，在机内则占一个字节（最高位为0)。字符“0”在机内为：0011000027第27页，课件共46页，创作于2023年2月ASCII码给出了：0～9共10个数码大小写英文字母各26个32个通用符号34个动作控制符学习要求：会比较ASCII字符的大小（按其ASCII码值）会推算同组字符ASCII码值如A的ASCII值（十进制）为65，则B、C…的ASCII值分别为66、67…思考：0～9共10个数码、大小写英文字母中，哪一类的ASCII的码值最大，哪一类最小？

空格＜0～9＜A～Z＜a～z28第28页，课件共46页，创作于2023年2月§1.5基本逻辑运算一、与运算

1、与运算实例设:开关闭合=1,开关不闭合=0灯亮时L=1,灯不亮时L=0则得表格：2、真值表(状态表、功能表)4、数学表达式L=A·BABL0000101001113、与门图形符号实现与逻辑运算功能的电路称为“与门”。有0出0，全1出1

L29第29页，课件共46页，创作于2023年2月二、或运算

1、或运算实例设:开关闭合=1,开关不闭合=0灯亮时L=1,灯不亮时L=0则得表格：2、真值表(状态表、功能表)4、数学表达式L=A+BABL0000111011113、或门图形符号实现或逻辑运算功能的电路称为“或门”。有1出1，全0出0L30第30页，课件共46页，创作于2023年2月三、非运算

1、非运算实例设:开关闭合=1,开关不闭合=0灯亮时L=1,灯不亮时L=0则得表格：2、真值表(状态表、功能表)4、数学表达式AL01103、非门图形符号实现非逻辑运算功能的电路称为“非门”。有0出1，有1出0L31第31页，课件共46页，创作于2023年2月2.图形符号3.真值表四.与非门1.电路4.逻辑代数式有0出1，全1出0ABF'F0001010110011110BAF'F＆1BAF＆32第32页，课件共46页，创作于2023年2月2.图形符号3.真值表五.或非门1.电路4.逻辑代数式有1出0，全0出1ABF'F0001011010101110BAF'F≥11BAF≥133第33页，课件共46页，创作于2023年2月六.异或门1.图形符号＝1BAF2.真值表3.逻辑代数式：相同出0，不同出1ABF00001110111034第34页，课件共46页，创作于2023年2月七.同或门1.图形符号=A⊙B相同出1，不同出0ABF0010101001112.真值表3.逻辑代数式BAF＝BAF＝135第35页，课件共46页，创作于2023年2月ABCDF≥1＆八.与或非门1.图形符号2.逻辑代数式36第36页，课件共46页，创作于2023年2月§1.6逻辑函数及其表示方法一、逻辑函数的定义

——输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的关系。若输入逻辑变量用A、B、C……表示,输出逻辑变量用L表示,就称L是A、B、C…的逻辑函数，写作：L=f(A，B，C…)二、逻辑函数的特点逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个突出的特点：(1)逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0和1。(2)函数和变量之间的关系是由“与”、“或”、“非”三种基本运算决定的。37第37页，课件共46页，创作于2023年2月最小项1、逻辑函数式把逻辑函数的输入、输出关系写成数学表达式，称为逻辑代数式或逻辑函数式。逻辑函数的常用形式为：“与或”式。比如：某三变量的逻辑函数L(A,B,C)逻辑函数的表示方法逻辑式逻辑状态表逻辑图波形图卡诺图若变量本身用“1”、变量的非用“0”表示的话，则：L(A,B,C)＝m4＋m2＋m1＋m0＋m7＝∑m(0,1,2,4,7)三、逻辑函数的表示方法38第38页，课件共46页，创作于2023年2月2、状态表(真值表)——把输入~输出之间的逻辑关系用表格形式表示出来。如：L=AB+C注意：n个变量有2n种输入状态ABCL0000001101000111100010111101111139第39页，课件共46页，创作于2023年2月3.逻辑图——把输入~输出之间的逻辑关系用线路图表示出来。如：F=AB+CDABCDF≥1&&4、波形图——把输入~输出之间的逻辑关系用波形图表示出来。如：F=AB若已知A、B波形，则F

的波形为：ABF40第40页，课件共46页，创作于2023年2月四、逻辑函数几种形式之间的转换1.逻辑函数式→逻辑图↘状态表