数字电路课件详细讲解逻辑设计

数字电路和逻辑设计你知道多少有关数字世界的事情?本课程的目的全面了解、掌握数字世界的知识设计数字电路具体做法首先学会数字世界的数数数字世界的数与自然世界数之间的沟通学会数字世界数的运算学会数字世界是如何认识事物的学会数字世界的思维方式第一章数制和码制§1.2几种常用的数制一、十进制二、二进制三、八进制四、十六进制§1.2几种常用的数制一、十进制规律十个数码0，1，2，3，4，5，6，7，8，9按一定规律排列起来基数是10权：以小数点为分界点，左边是10的1次方，10的2次方…；右边是10的负1次方，10的负2次方…。§1.2几种常用的数制二、二进制规律？个数码按一定规律排列起来基数是？权：以小数点为分界点，左边是？的1次方，？的2次方…；右边是？的负1次方，？的负2次方…。§1.2几种常用的数制三、八进制规律？个数码按一定规律排列起来基数是？权：以小数点为分界点，左边是？的1次方，？的2次方…；右边是？的负1次方，？的负2次方…。§1.2几种常用的数制四、十六进制规律？个数码按一定规律排列起来基数是？权：以小数点为分界点，左边是？的1次方，？的2次方…；右边是？的负1次方，？的负2次方…。数数十进制数二进制八进制十六进制00010203040506070809101112131415不同进制数的对照表§1.3不同数制间的转换一、二进制→十进制(10110.01)2=?10§1.3不同数制间的转换一、二进制→十进制特殊的二进制数与十进制数之间对应关系（1111）2（11111111）2（1111111111）2（1111111111111111）265535§1.3不同数制间的转换二、十进制→二进制1、整数23=？2观察二进制数转换成十进制的过程二、十－二转换∟∟∟∟∟∟∟∟§1.3不同数制间的转换二、十进制→二进制1、整数2、小数0.75=？2§1.3不同数制间的转换三、二进制→十六进制(101111110.01011)2=?16四、十六－二转换例：将(8FAC6)16化为二进制§1.3不同数制间的转换三、二进制→十六进制四、十六进制→二进制五、二进制→八进制八进制→二进制六、十六进制→十进制五、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§1.3不同数制间的转换三、二进制→十六进制四、十六进制→二进制五、二进制→八进制八进制→二进制六、十六进制→十进制§1.3不同数制间的转换主要掌握二进制数与十进制数之间的转换完成了数数及不同进制数之间的沟通§1.4二进制算术运算一、二进制算术运算的特点1、加法2、减法3、乘法4、除法§1.4二进制算术运算一、二进制算术运算的特点3、乘法特点：二进制数的乘法运算可以通过若干次的“被乘数（或零）左移1位”和“被乘数（或零）与部分积相加”这两种操作完成4、除法特点：二进制数的除法运算是通过若干次的“除数右移1位”和“从被除数或余数中减去除数”这两种操作完成二进制数的算术运算要用电路来完成这样的电路称为运算器为了使运算器的电路结构简单，在计算机中，二进制数的减法运算是化成二进制数补码的加法运算来完成的计算机中的常用运算：移位，加法计算机中有符号的数是用补码来表示的自然思维方式下有符号的二进制数表示方法

.11-110011.011符号位+数值位（注意数值位的位数）二、原码，反码，补码自然思维方式下有符号的二进制数表示方法称为原码符号为正的用0来表示。符号为负的用1来表示取“符号位1位，数值位5位”→001100-0011→100011二、原码，反码，补码反码正数的反码与原码相同负数的原码：原码的符号位不动，将原码的数值位原来为0的写成1；原来为1的写成0得到反码。→001100→001100（反码）-0011→100011→111100（反码）二、原码，反码，补码补码正数的补码与原码相同负数的补码：将反码加1就得到补码。→001100→001100（反码）→001100-0011→100011→111100（反码）→111101二、原码，反码，补码这样被减数减去减数就相当于这两个数的补码相加举例1：30-5=30+（-5）=2530的补码=011110-5的补码=111011相加得011001因为符号位为正，正数的补码与原码相同。二、原码，反码，补码这样被减数减去减数就相当于这两个数的补码相加举例2：5-30=5+（-30）=-255的补码=000101-30的补码=100010相加得100111因为符号位为负，得到的是负数的补码。二、原码，反码，补码因为符号位为负，得到的是负数的补码。负数的补码符号位不动，数值位取反加1得到负数的原码例：用二进制补码运算求出13＋10、13－10、－13＋10、－13－10解：补码运算的原理P9钟的例子5点钟时，发现自己的手表停在了10点上

10–5=510+7=17（舍弃进位）=5模是127是-5对模数12的补码补码运算的原理P9钟的例子前面的例130-5=30+（-5）=2530的补码=011110-5的补码=111011模是32

两个补码表示的二进制数相加时的符号位讨论结论：将两个加数的符号位和来自最高位数字位的进位相加，结果就是和的符号

注意点两数的符号位和来自数值部分的进位相加，所得到的结果就是和的符号位将两数写成补码时，数值部分所取的位数必须足以表示和的最大绝对值，否则计算结果将出现错误补码相加的和仍为补码溢出：运算结果大于数字设备的表示范围。这种现象应当作故障处理。§1.5几种常用的编码指定某一组二进制数代表某一指定的信息，就称为编码一、二——十进制（BCD）码用二进制码表示的十进制数，就称为BCD码BCDBinaryCodedDecimal1、8421BCD码4398.12（自然世界）计算机中0100001110011000.00010010§1.5几种常用的编码一、二——十进制（BCD）码用二进制码表示的十进制数，就称为BCD码2、余3BCD码4398.12（自然世界）计算机中0111011011001011.01000101§1.5几种常用的编码一、二——十进制（BCD）码用二进制码表示的十进制数，就称为BCD码3、2421BCD码4398.12（自然世界）计算机中0010010011111110.00010010§1.5几种常用的编码一、二——十进制（BCD）码用二进制码表示的十进制数，就称为BCD码4、5211BCD码5、余3循环码BCD码分成有权编码和无权编码一、十进制代码（二——十进制（BCD）码）十进制数8421码余3码2421码5211码余3循环码000000011000000000010100010100000100010110200100101001001000111300110110001101010101401000111010001110100501011000101110001100601101001110010011101701111010110111001111810001011111011011110910011100111111111010

几种常用的十进制代码§1.5几种常用的编码二、格雷码格雷码又称循环码1、两位格雷码2、四位格雷码3位格雷码?特点：相邻码之间只有一位不同应用：减少过渡噪声三、美国信息交换标准代码（ASCⅡ）ASCⅡ是一组七位二进制代码，共128个表示128个事物其中0~9十个代码大、小写英文字母（52）32个各种符号34个控制代码P15应用：计算机和通讯领域第一章第二章第二章的用途第二章有什么用？数字世界只有0和1可以是数可以是码，表示不同的事物设计数字电路0，1在数字电路中用低电平，高电平表示记住数字电路是数字逻辑电路的简称数字电路中的0，1表示的是一个事物的两个对立状态一件事情的是与非，真和伪，好和坏，灯的亮和暗，门的开与关，电路的通与断逻辑状态要不是0，要不是1。数字电路中遵循的数学规律是逻辑代数（布尔代数）数字电路中的基本运算是逻辑运算数字世界数字电路用数字电路中逻辑运算可以实现数字世界的算术运算