数字电子技术基础第1章康华光第五版课件

主要内容1数字逻辑概论2逻辑代数与硬件描述语言基础3逻辑门电路4组合逻辑电路5锁存器和触发器6时序逻辑电路7存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列8脉冲波形的变换与产生9数模与模数转换器7/31/202311数字逻辑概论1.1数字电路与数字信号1.2数制1.3二进制的算术运算1.4二进制代码(码制)1.5二值逻辑变量与基本逻辑运算1.6逻辑函数及其表示方法7/31/202321.1数字电路与数字信号7/31/202331.1.1数字技术的发展及其应用发展迅速，应用广泛电子计算机数码相机DVD

(其他内容请同学们自己阅读)7/31/202341.1.2数字集成电路的分类及特点SSI（SmallScaleIntegratedcircuit）MSI（MediumScaleIntegratedcircuit）LSI（LargeScaleIntegratedcircuit）VLSI（VeryLargeScaleIntegratedcircuit）ULSI（UltraLargeScaleIntegratedcircuit）ASIC（ApplicationSpecificIntegratedcricuit）PLD（ProgrammableLogicDevice）7/31/20235数字电路的分析方法分析工具：逻辑代数分析对象：输入与输出之间的逻辑关系表达方式：（1）真值表（2）功能表（3）逻辑表达式（4）波形图（5）卡诺图7/31/20236数字电路的设计方法从给定的逻辑功能出发，确定输入、输出变量之间的逻辑关系，选择适当的逻辑器件并设计符合要求的逻辑电路。目前主要的设计方式是利用EDA（电路仿真软件）进行设计。7/31/202371.1.3模拟信号和数字信号模拟信号：时间、幅度均连续数字信号：时间、幅度均离散7/31/202381.1.4数字信号的描述方法二值数字逻辑（二进制）

0和1即可表示数量也可表示两种不同的逻辑状态。逻辑电平

不是物理量，而是物理量的相对表示。在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态电压(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）7/31/20239(a)用逻辑电平描述的数字波形(b)16位数据的图形表示数字波形------是信号逻辑电平对时间的图形表示.1.1.4数字信号的描述方法7/31/2023101.1.4数字信号的描述方法数字波形（1）归零型、非归零型（2）周期性非周期性（3）数据传输速率：比特率（4）占空比：7/31/202311（5）实际数字信号波形7/31/2023121.2数制7/31/202313数码记数规律基数权加权和的形式书写十进制0~9逢十进一1010i4589.29=4×103＋5×102＋8×101＋9×100＋2×10-1＋9×10-2(N)D二进制0、1逢二进一22i1101.101=1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋0×2-2＋1×2-3(N)B八进制0~7逢八进一88i(N)O十六进制0~F逢十六进一1616iAD.1C=10×161＋13×160＋

1×16-1＋12×16-2(N)H常用的四种数制基数：数码的个数7/31/202314数制之间的转换1.二进制-----十进制例1.将二进制数10011.101转换成十进制数。解：将每一位二进制数乘以位权，然后相加，可得(10011.101)B＝1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋

1×2－1＋0×2－2＋1×2－3

＝（19.625)D7/31/2023152.八进制-----十进制例2.将八进制数(75.3)O转换成十进制数。解：将每一位八进制数乘以位权，然后相加，可得(75.3)O＝7×81＋5×80＋3×8-1

＝（61.375)D7/31/2023163.十六进制-----十进制例3.将十六进制数（AF.1）H转换成十进制数。解：将每一位十六进制数乘以位权，然后相加，可得（AF.1）H

＝10×161＋15×160＋1×16-1

＝（175.0625)D

7/31/2023174.十进制----二进制整数部分：除2求余例4将十进制数23转换成二进制数。

解：(23)D==(10111)B231152122222………余0………余1………余1………余1………余10bbbbb01234

读取次序7/31/202318小数部分：乘2取整例3

将十进制数0.706转换成二进制数。要求误差不大于2-9

解：

(0.706)D=

=(0.101101001)B0.706*2=1.412-----10.412*2=0.824-----00.824*2=1.648-----10.648*2=1.296-----10.296*2=0.592-----00.592*2=1.184-----10.184*2=0.368-----00.368*2=0.736-----00.736*2=1.472-----1

误差不大于2-9

保留到-9位7/31/2023195.十进制----八进制6.十进制----十六进制7.二进制----八进制8.二进制----十六进制9.八进制----十六进制1.2.2二进制的波形表示及二进制数据的传输自学部分7/31/2023201.3二进制的算术运算

7/31/2023211.3.1无符号二进制数的算术运算1.二进制加法2.二进制减法

1011+00+11+11

1110

1001-0-10-111

0110

7/31/2023223.二进制乘法乘法：左移被乘数与加法运算的组合

1010×010110100000101000001100104.二进制除法

除法：右移除数与减法运算组成1.011…111101011111001111010111117/31/2023231.3.2带符号二进制数的减法运算补码的定义：(N)补=Rn–NR-基数n-位数十进制数补码十进制数2，位数为一位，补码为：10-2=8十进制数2，位数为二位，补码为：100-2=98二进制数补码二进制数0110，位数为四位，补码为：10000-0110=1010即16-6=101010就是0110的四位二进制补码7/31/202324二进制补码的求法

1.有符号二进制数的最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。

2.正数的反码、补码与原码相同。

3.负数的补码等于将原码的数值位逐位求反(既得反码)，然后在最低位加1带符号二进制数减法运算

带符号二进制数的减法运算等于被减数的补码加上减数的补码并将结果中符号位的进位位丢弃。7/31/202325例：求四位二进制数减法5-2解：

5的补码=原码=0101；

-2（1010）的补码=-2的反码+1=1101+1=1110；

5-2=0101+1110=[1]0011=0011=3

0101+1110[1]0011自动丢弃7/31/2023261.4二进制代码7/31/202327代码的定义：数字系统中的信息：数值信息（计算）文字符号信息（文本）为了表示文字符号信息，可以采用一定位数的二进制数码表示，这些不同组合的数码不表示数量大小，仅仅用来区别不同的事物而已。

这些特定的二进制数码称为代码。以一定的规则编制代码的过程称为编码，反之，将代码还原成原始信息的过程称为解码或译码。7/31/202328编码：现实生活中，汉字的不同组合（名字）区别不同的人。数字系统中，用具有一定位数的二进制数码组合（代码）来区别不同的状态，包括十进制数值、字母、符号等等。编码（起名字）：任意，随便7/31/202329二进制编码：若需要编码的信息项数为N，则需要的二进制码的位数n应该满足2n≥

N常见码制（编码的规则）有：1.4.1二-十进制码（BCD码）1.4.2格雷码1.4.3ASCII码7/31/2023301.4.1二-十进制码(BCD码)：8421BCD最常用(258.369)D=(0010

0101

1000.001101101001)8421BCD=(0101

1000

1011.011010011100)余3码7/31/202331b3b2b1b0G3G2G1G0

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000将格雷码的前3个、后3个去掉，得到余三循环码1.4.2格雷码7/31/2023321.4.3ASCII码ASCII码是国际上最通用的一种字符码，用7位二进制码来表示128个字符，包括十进制数、英文大小写字母、控制符、运算符以及特殊符号。计算机技术最初使用的目的纯粹是为了计算，后来ASCII码的引入使得文本成为计算机的新的处理对象。7/31/202333第一讲作业1.2.11.2.2（3）（4）1.2.3（2）1.2.5（2）1.3.3（2）（3）1.4.1（3）（4）1.4.2（1）（4）7/31/2023341.5二值逻辑变量与基本逻辑运算7/31/202335一、逻辑代数（用于逻辑分析的数学工具）逻辑运算：两个二进制数码按照某种指定的因果关系进行的运算。（或运算：0+1=1；1+1=1）逻辑变量：与普通变量不同，逻辑变量只有两个取值0和1，这里的0和1不表示数量，而是表示两种完全对立的逻辑状态。(0表示关闭，1表示打开)逻辑代数：由逻辑变量（A,B,C….）和逻辑运算所组成的代数式叫做逻辑代数，又称为布尔代数。（L=A+B）7/31/202336二、三种基本逻辑和三种基本逻辑运算与逻辑关系：决定某一事物结果的所有条件同时具备，结果才会发生，这一因果关系称与逻辑关系，按照与逻辑关系进行的逻辑运算称为与运算。或逻辑关系：决定某一事物结果的诸条件只要有一个条件具备，结果就会发生，这一因果关系称或逻辑关系，按照或逻辑关系进行的逻辑运算称为或运算。非逻辑关系：决定某一事物结果的某一条件具备，结果就不发生，这一因果关系称非逻辑关系，按照非逻辑关系进行的逻辑运算称为非运算。7/31/2023371、与运算

当开关A和B同时闭合时，灯L亮；当开关A、开关B有任一个打开时，灯L灭。

设：条件(1)：开关A闭合还是不闭合。开关A闭合-条件(1)具备。条件(2)：开关B闭合还是不闭合。开关B闭合-条件(2)具备。结果：灯L亮还是不亮。灯亮-结果成立。7/31/202338令：“1”表示条件具备、“0”表示条件不具备则：与运算表达式：ABL=A﹒B000010100111与运算真值表0.0=00.1=01.0=01.1=1ABL不闭合不闭合不亮不闭合闭合不亮闭合不闭合不亮闭合闭合亮7/31/202339与运算符号：

(1)、矩形符号（国标）：

(2)、特异形符号（IEEE标准）：&7/31/2023402、或运算

当开关A或B闭合或者两者都闭合时，灯L亮；当开关A和B均断开时，灯L灭。

设：条件(1)：开关A闭合还是不闭合。开关A闭合-条件(1)具备。条件(2)：开关B闭合还是不闭合。开关B闭合-条件(2)具备。结果：灯L亮还是不亮。灯亮-结果成立。7/31/202341令：“1”表示条件具备、“0”表示条件不具备则：或运算表达式：ABL不闭合不闭合不亮不闭合闭合亮闭合不闭合亮闭合闭合亮或运算真值表0+0=00+1=11+0=11+1=1AB

L=A+B0000111011117/31/202342或运算符号：

(1)、矩形符号（国标）：

(2)、特异形符号（IEEE标准）：≥17/31/2023433、非运算

当开关A不闭合时，灯L亮；当开关A闭合时，灯L灭。

条件：开关A闭合还是不闭合。开关A闭合-条件具备。结果：灯L亮还是不亮。灯亮-结果成立。7/31/202344令：“1”表示条件具备、“0”表示条件不具备则：非运算表达式：AL闭合不亮不闭合亮非运算真值表

A

0

11

07/31/202345非运算符号：

(1)、矩形符号（国标）：

(2)、特异形符号（IEEE标准）：17/31/202346几种常见逻辑运算1、与非运算：由与运算和非运算组合在一起的逻辑运算。AB000011111110(a)(b)&AB7/31/2023472、或非运算：由或运算和非运算组合在一起的逻辑运算。0