数字电子电路技术1

数字电子电路技术2023/12/28数字电子电路技术[1]第1次课

一、课程与教师介绍二、课程内容系统介绍三、本次课程内容

1-1数字信号概述1-2几种常用的数制1-3不同数制间的转换

四、课程小结五、课堂、课后作业数字电子电路技术[1]一、课程与教师介绍

1.课程：数字电子电路技术教师：计信学院—电子信息工程系--陆韬移动手机动短号：656360教材：（1）数字电子技术基础（阎石-高等教育出版社2006第5版）（2）模电数电基础实验（蒋黎红-浙江大学出版社2007第1版）参考书：（3）数字电子技术-习题解答（阎石-高教出版社2006第5版）（4）电子技术基础-数字部分（康华光-高教出版社2005第5版）（5）精品课程网站：/技术发展(栏目)/2010本科数电技术数字电子电路技术[1]2.本课程特征：（1）考试课程、全程点名考勤，共36次、72节课（含7次实验课程）。（2）多媒体辅助授课，利用“现代通信技术”精品课网站，全天候辅助教学：课件、考勤和成绩及时上网。（3）课程重视理论与实验的技能学习与掌握。（4）课程的考核内容全面丰富，重视平时的过程学习与数字电子技能学习内容的考核。数字电子电路技术[1]二、课程内容系统介绍（一）课程介绍：本课程是在“模拟电子电路技术”的基础上，全面介绍“数字电子信号”，特别是“数字电子电路”系统知识的专业基础型课程；本课程分为理论授课和实验操作2大部分：（1）理论学习：共由9章组成；分成3大类，系统介绍如下：数字电子电路技术[1]章类别标题各章内容授课时间1数字信号的产生与表示数制和码制数字信号的定义、表示法与作用4课时10数字信号的产生

数字信号的产生电路8课时11数/模转换电路数字/模拟信号转换电路6课时2数字电路之一：组合逻辑电路逻辑代数基础数学表示模型、定律与数字电路化简方法6课时3门电路基本组成元器件原理6课时4组合逻辑电路基本的数字集成电路8课时5数字电路之二：时序逻辑电路触发器数字时序电路的基本组成元器件工作原理4课时6时序逻辑电路数字时序逻辑集成电路8课时7存储器电路各类数字存储器电路2课时合计3大类共9章52课时数字电子电路技术[1]（2）实验项目：是针对各章内容而专门设置的“知识学习型”、“验证型”和“综合型”实验，共有2大类、9个实验项目，分别在电脑机房和专门的“数电实验室”完成，其目的，是对所学的电子集成电路系统知识产生感性认识；为掌握本课程基本理论和基本实践技能奠定良好的基础。系统介绍如下：数字电子电路技术[1]序号类别实验内容实验环境、课时1电脑完成的仿真实验电子仿真软件使用（实验2.1、3.1）计算机机房完成学习与仿真，2课时2基本门电路逻辑功能测试（实验3.2）业余时间完成仿真实验，无课时安排

9A/D转换器（实验3.12~13）3实验室完成逻辑与非门功能的测试（实验3.3）1.业余时间提前完成仿真实验；2.实验室完成电路操作，2课时/次4加法器的应用（实验3.5）5JK触发器（实验3.8）6移位寄存器（实验3.10）7计数、译码显示电路（实验3.11）8555电路的应用（实验3.9）

合计2大类9次实验2种实验环境，共14课时数字电子电路技术[1]（3）专门安排“课堂作业”项目：作业形式的“课堂笔记（交6次，30次课）”、“课堂定时开卷测验（2次，3、5月底）”、“课堂问答（1-2次）”三种方式，增强学生的课堂学习效果。课堂作业计入课程成绩（占10%）。该活动由学生自愿报名参加。未参加学生，该部分比例，计入“期末考试”数字电子电路技术[1]（4）课程成绩组成：序号科目作业次数成绩比例计算办法1课堂考勤32次10%旷课：1分/次；迟到、请私假：0.3分/次2课后作业7~8次10%按照8次平均成绩核算。3实验报告9次10%按照9次平均成绩核算。4课堂作业9次10%学生自愿报名；按照9次平均成绩核算。5期中闭卷考试1次20%按照实际成绩核算。

6期末闭卷考试1次50～60%

按照实际成绩核算。

合计28次100%数字电子电路技术[1]说明：1.08、09级学生专业课考试安排在6月21日-6月23日进行，6月24日-6月28日安排短学期，6月29日-7月1日公共课考试，7月2日-7月6日安排短学期。2.短学期为2周学时。3.电信091/092本班专业课考试安排在6月21日-6月22日，6月23日-6月27日安排短学期，6月29日-7月1日公共课考试，7月2日-7月6日安排短学期。数字电子电路技术[1]三、本次课程内容

第1章数制和码制内容提要：本次课首先介绍数之和码制的一些基本概念、基本术语；然后介绍数字信号的进制与转换。下次课主要介绍常用的数制与码制情况。数字电子电路技术[1]1-1数字信号概述模拟信号：时间和数量上都连续变化的信号——通常是正弦波信号等。数字信号：时间和数量值上均是离散的信号——通常是脉冲周期信号。如电子表的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。在电路中常表现为突变的电压或电流值。如下图：5V(V)0t(ms)1020304050数字电子电路技术[1]数字信号的应用是非常广泛的：各类自动控制信息信号、计算机网络传输信号与软件信号、通信传输的信号、办公文件信号等，以上都是数字信号、或由模拟信号转换而成的数字信号。数字信号不仅可表示信号的具体数量大小，更主要的，是表示事物的不同状态、不同的命令软件、不同的信息内容等，可以毫不夸张地说：我们信息社会的各种信息，主要都是由数字信号来表示的。此时被称为“代码”：表示事物不同状态的代号组合，并遵守一定的编码规则。数字电子电路技术[1]数字信号的优点：1.可以只由0、1二进制代码组成——二进制，抗干扰能力强；2.便于信号的产生、储存（硬盘等）、传输（光纤通信传输）；3.便于信号的转换、计算机软件的处理、保密性好；4.电路系统简单、容易做到电路的高度集成化、微型化；数字电子电路技术[1]

1-2几种常用的数制数字信号的表示：是用“数码（或称为“代码”）”的形式表示的，我们最常用的是“十进制”数码；在各类系统中，数字信号最常用的是二进制和十六进制，以及八进制等。“数制”，就是各种数字代码的“逢某进一”的表示方式，常用的有十进制、二进制、十六进制和八进制等，下面逐步介绍。数字电子电路技术[1]逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一十进制，二进制，八进制，十六进制展开示意图：数字电子电路技术[1]十进制数二进制八进制十六进制00000000001000101102001002203001103304010004405010105506011006607011107708100010809100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F不同进制数的对照表数字电子电路技术[1]（一）十进制普通的十进制数字，是由“权值”和“加权系数”组合而成的：如：284=2×100+8×10+4×1；其中100、10、1等为权值，表示“逢10进一”，而2、8和4为各权值的系数。同理，“逢N进一”的N进制数，表示方式为：D=∑ki×Ni（二）二进制、八进制和十六进制表示法数字电子电路技术[1]

1-3不同数制间的转换主要分为3大类情况：一是“二、八、十六进制转化为十进制数”，此时直接将各进制数乘以各自的“权值”，然后相加即可。二是“二进制、八进制、十六进制之间的转换”，则利用其内在规律，进行转化：“3位二进制数=1位八进制数”、“4位二进制数=1位十六进制数”。三是“十进制转换为其它进制数”，则根据“进制公式展开式”的原则，整数部分除以各权值，小数部分“乘以”各权值即可。数字电子电路技术[1]二、八、十六进制转化为十进制数：（1）二进制——十进制：（2）八、十六进制——十进制：（黑板板书）数字电子电路技术[1]二－十六转换:例：将(01011110.10110010)2化为十六进制十六－二转换:例：将(8FAC6)16化为二进制数字电子电路技术[1]八进制数与二进制数的转换例：将(011110.010111)2化为八进制例：将(52.43)8化为二进制数字电子电路技术[1]十进制转换为二进制（上）：整数部分:例：∟∟∟∟∟∟∟∟数字电子电路技术[1]十进制转换为二进制（下）：小数部分:例：数字电子电路技术[1]课堂思考题：1.本课程的主要内容是什么？课程分为几章学习？2.如何上网查找教师布置的学习资料？本课程的成绩由哪几个部分组成？3.“课堂作业”内容怎样？比例多少？是否要申请？4.数字信号的定义是什么？作用是什么？有何特点？5.各进制之间的转换方式有哪几类？带小数位的十进制数如何转换为二进制数？数字电子电路技术[1]课程小结1.课程概论。2.数字信号与数码概论。3.数字信号的各种进制与转换（重点）。数字电子电路技术[1]课后作业：1.登录教师教学网站，浏览授课内容、课堂笔记要求及实验报告格式。如何上网查找教师布置的学习资料？本课程的成绩由哪几个部分组成？计算办法和比例如何？列表说明。2.第1章P17:第1题，第2～9题第（1）～（2）小题。数字电子电路技术[1]第2次课

1.4二进制算术运算1.4.1二进制算术运算的特点1.4.2反码、补码和补码运算1-5几种常用的编码1.5.1十进制代码1.5.2格雷码1.5.3美国信息交换标准代码（ASCⅡ）第二章逻辑代数基础2-1概述2-2逻辑代数（三+五）种基本运算

数字电子电路技术[1]1-4二进制算术运算1-4-1二进制算术运算的特点 算术运算：1.和十进制算数运算的规则相同2.逢二进一特点：加、减、乘、除全部可以用移位和相加这两种操作实现。简化了电路结构数字电子电路技术[1]1-4-2反码、补码和补码运算(1)二进制数的正、负号二进制数的正、负号也是用0/1表示的。最高位为符号位（0为正，1为负）如+89=（01011001）

-89=（1

1011001）(2)二进制数的减法法则：是将被减数的补码进行相加而成的。即：A－B＝A＋(B)补码数字电子电路技术[1]（3）二进制数的补码最高位为符号位（0为正，1为负）正数的补码和它的原码相同负数的补码=数值位逐位求反(反码)+1 如+5=（00101）补码

-5=（11011）补码通过补码，将“减一个数”用“加上该数的补码”来实现。其原理，就在于加上了一个数后，产生了最高位的进位，在实际的二进制数表示中，舍弃了这个进位值。数字电子电路技术[1]例：二进制减法：1011–0111=0100换为十进制：（11-7=4）用“加补码法”求解：先求（-7）=0111的补码：1000+1=1001再进行“加补码”的计算：——最高位为4位数

1011+1001=10100

=0100（舍弃进位）（11+9－16=4）数字电子电路技术[1]（4）带补码的二进制数相加法则例：用二进制补码运算求出下列各题：13＋10

、13－10、－13＋10、－13－10法则：1.首先求出被加数的补码；2.然后将两个加数的符号位和来自最高位的进位相加，得到和的补码；3.再还原成结果的原码（符号位不变，数值位减1，再取反码即可）。解：111101为—3的补码：11101—1=1110011100取反码00011实际的原码为100011即—3数字电子电路技术[1]1-5几种常用的编码1.5.1十进制代码几种常用的十进制代码十进制数8421码余3码2421码5211码余3循环码000000011000000000010100010100000100010110200100101001001000111300110110001101010101401000111010001110100501011000101110001100601101001110010011101701111010110111001111810001011111011011110910011100111111111010数字电子电路技术[1]1.5.2格雷码特点：1.每一位的状态变化都按一定的顺序循环。2.编码顺序依次变化，按表中顺序变化时，相邻代码只有一位改变状态。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数字电子电路技术[1]1.5.3美国信息交换标准代码（ASCⅡ）ASCⅡ是一组七位二进制代码，共128个。组成：b7b6b5b4b3b2b1应用：计算机和通讯领域；典型应用：计算机键盘。序号各种代码数量110个数字代码（0~9）10个2英文大、小写字母代码52个3各种（标点等）符号代码32个4各种控制命令代码34个合计128个数字电子电路技术[1]计算机键盘系统输入指令输出ASCⅡ码数字电子电路技术[1]第二章逻辑代数基础数字电子电路技术[1]2-1概述基本概念

逻辑：事物的因果关系 逻辑运算的数学基础：逻辑代数 在二值逻辑中的变量取值：0/1数字电子电路技术[1]2-2逻辑代数（三+五）种基本运算

与（AND）或（OR）非（NOT）以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开；

以Y=1表示灯亮，Y=0表示灯不亮；

三种电路的因果关系不同：数字电子电路技术[1]与条件同时具备，结果发生Y=AANDB=A&B=A·B=ABABY0000100011数字电子电路技术[1]或条件之一具备，结果发生Y=AORB=A+BABY0000110111数字电子电路技术[1]非条件不具备，结果发生

AY0110数字电子电路技术[1]几种常用的复合逻辑运算与非 或非 与或非数字电子电路技术[1]几种常用的复合逻辑运算异或Y=A

BABY0000110110数字电子电路技术[1]几种常用的复合逻辑运算同或Y=A⊙BABY0010100011数字电子电路技术[1]本次课小结：1-3不同数制间的转换1.4二进制算术运算1.4.1二进制算术运算的特点1.4.2反码、补码和补码运算1-5几种常用的编码1.5.1十进制代码1.5.2格雷码1.5.3美国信息交换标准代码（ASCⅡ）第二章逻辑代数基础2-1概述2-2逻辑代数（三+五）种基本运算数字电子电路技术[1]通知：1.请大家拿出笔记本，认真做好课堂笔记。2.上次作业：第1章P17:第1题，第10～15题第（1）～（2）小题。第2章P58:第1～2题第（1）～（2）小题。第3题

3.周四第1-2节课，在7#机房上课，讲述：实验仿真软件Multisim7的使用。本期内容：2-3逻辑代数的基本法则和常用公式2.3.1基本法则2.3.2常用公式2-4逻辑代数基本定理

2-5逻辑代数基本表示法

第3次课数字电子电路技术[1]课堂问题：1.不同数制间的转换有哪几种？规律如何？2.二进制算术运算的规则有哪些？如何应用补码做加减法？3.简述逻辑代数的描述对象、表示的内容、数学性质，最基本的3种关系是什么？数字电子电路技术[1]2.3.1基本法则根据与、或、非的定义，得表2.3.1的布尔恒等式序号公式序号公式101′

=0;0′=110

A=0111+A=121A=A120+A=A3AA=A13A+A=A4AA′=014A+A′=15AB=BA15A+B=B+A6A(BC)=(AB)C16A+(B+C)=(A+B)+C7A(B+C)=AB+AC17A+BC=(A+B)(A+C)8(AB)′=A′+B′18(A+B)′=A′B′9(A′)′=A数字电子电路技术[1]证明方法（2种）：推理演绎法、真值表法

（1）公式（17）的证明（公式推演法）：数字电子电路技术[1]（2）公式（17）的证明（真值表法）：ABCBCA+BCA+BA+C（A+B）(A+C)0000000000100010010001000111111110001111101011111100111111111111方法：列出等式两边所有的取值组合，证明它们的结果均相等，则等式成立。数字电子电路技术[1]2.3.2若干常用公式序号公式21A+AB=A22A+A′B=A+B23AB+AB′=A24A(A+B)=A25AB+A′C+BC=AB+A′CAB+A′C+BCD=AB+A′C26A(AB)′=AB′；A′(AB)′=A′数字电子电路技术[1]2.4逻辑代数的基本定理2.4.1代入定理------在任何一个包含A的逻辑等式中，若以另外一个逻辑式代入式中A的位置，则等式依然成立。数字电子电路技术[1]2.4.1代入定理应用举例：式（17）A+BC=(A+B)(A+C) A+B(CD)=(A+B)(A+CD) =(A+B)(A+C)(A+D)数字电子电路技术[1]2.4.1代入定理应用举例：式（8）数字电子电路技术[1]2.4.2反演定理对任一逻辑式，改变信号和关系的性质，新的等式仍成立。

变换顺序先括号，然后乘，最后加

不属于单个变量的上的反号保留不变数字电子电路技术[1]2.4.2反演定理应用举例：数字电子电路技术[1]2.5.1逻辑函数Y=F(A,B,C,······)------若以逻辑变量为输入，运算结果为输出，则输入变量值确定以后，输出的取值也随之而定。输入/输出之间是一种函数关系。注：在二值逻辑中， 输入/输出都只有两种取值0/1。2.5逻辑函数及其表示方法数字电子电路技术[1]2.5.2逻辑函数的表示方法共有6种表示法：1.逻辑真值表2.逻辑代数式3.逻辑电路（符号）图4.数字信号波形图5.最小项-卡诺图表示法6.计算机软件中的描述方式各种表示方法之间可以相互转换数字电子电路技术[1]1真值表输入变量ABC····输出Y1Y2

····列出所有可能“自变量”的输入变量的取值组合输出对应的各位函数取值数字电子电路技术[1]2.逻辑函数式表示法：将输入/输出之间的逻辑关系用与/或/非的运算式表示就得到逻辑式。如:Y=A+BC+D′3.逻辑标准电路图表示法：用逻辑图形符号表示逻辑运算关系，与逻辑电路的实现相对应。4.输入/输出信号波形图表示法：将输入变量所有取值可能与对应输出按时间顺序排列起来画成时间波形。数字电子电路技术[1]输入/输出信号波形图示意如下：数字电子电路技术[1]举例：举重裁判电路ABCY00000010010001101000101111011111数字电子电路技术[1]各种表现形式的相互转换：真值表逻辑式例：奇偶判别函数的真值表A=0,B=1,C=1使A′BC=1A=1,B=0,C=1使AB′C=1A=1,B=1,C=0使ABC′=1这三种取值的任何一种都使Y=1,所以Y=?ABCY00000010010001111000101111011110数字电子电路技术[1]真值表逻辑式：找出真值表中使Y=1的输入变量取值组合。每组输入变量取值对应一个乘积项，其中取值为1的写原变量，取值为0的写反变量。将这些变量相加即得Y。把输入变量取值的所有组合逐个代入逻辑式中求出Y，列表数字电子电路技术[1]逻辑式逻辑图1.用图形符号代替逻辑式中的逻辑运算符。数字电子电路技术[1]逻辑式逻辑图1.用图形符号代替逻辑式中的逻辑运算符。2.从输入到输出逐级写出每个图形符号对应的逻辑运算式。数字电子电路技术[1]最小项m：m是乘积项包含n个因子n个变量均以原变量和反变量的形式在m中出现一次对于n变量函数有2n个最小项2.5.3逻辑函数的最小项之和表示法数字电子电路技术[1]最小项举例：两变量A,B的最小项三变量A,B,C的最小项数