数字电子技术第一章课件.ppt
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- 数字 电子技术 第一章 课件
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1、EXIT绪论绪论EXIT总共总共64学时(非电子技术专业学时(非电子技术专业52学时)学时)平时成绩占平时成绩占20%,交作业,到课情况,测验。,交作业,到课情况,测验。考试成绩占考试成绩占80%,全院统考。,全院统考。学习方法学习方法课程安排课程安排多记:知识点多记:知识点多做:习题、实验多做:习题、实验多问:老师,同学多问:老师,同学EXIT绪论绪论EXIT21世纪是信息数字化的时代,世纪是信息数字化的时代,“数字逻辑设计数字逻辑设计”是数字技是数字技术的基础,是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。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。数字电子
2、技术的应用非常广泛。电视技术电视技术雷达技术雷达技术通信技术通信技术计算机、自动控制计算机、自动控制航空航天航空航天EXIT绪论绪论EXIT 概述概述第第 1 章绪论章绪论数制与码制数制与码制本章小结本章小结返回演示文稿目录EXIT绪论绪论EXIT主要要求:主要要求: 了解数字电路的特点和分类。了解数字电路的特点和分类。了解脉冲波形的主要参数。了解脉冲波形的主要参数。1.1概述概述EXIT绪论绪论EXIT模拟电路模拟电路电子电路分类电子电路分类数字电路数字电路 传递、处理模拟传递、处理模拟 信号的电子电路信号的电子电路 传递、处理数字传递、处理数字信号的电子电路信号的电子电路数字信号数字信号时
3、间上和幅度上都时间上和幅度上都断续断续变化的信号变化的信号 模拟信号模拟信号时间上和幅度上都时间上和幅度上都连续连续变化的信号变化的信号数字电路中典型信号波形数字电路中典型信号波形一、数字电路与数字信号一、数字电路与数字信号 EXIT绪论绪论EXIT(b)(c)tt为一拍为一拍 数字信号(a)1110110001表示方法表示方法 (1) (1) 用用0 0、1 1数值表示,数字信号有两种传输波形。数值表示,数字信号有两种传输波形。 (2) (2) 用用低低和和高高电位表示(电平型信号)电平型数字信号是以电位表示(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一个时间节
4、拍内信号是高电平还是低电平来表示“1”1”或或“0”0”,称为称为电平型电平型。 (3) (3) 用脉冲信号的用脉冲信号的无无和和有有表示(以一个时间节拍内有无脉冲来表示(以一个时间节拍内有无脉冲来表示表示“1”1”或或“0” 0” ),称为),称为脉冲型脉冲型。高电位高电位低电位低电位脉冲脉冲演演 示示演演 示示EXIT绪论绪论EXIT输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数逻辑代数只有高电平和低电平两个取值只有高电平和低电平两个取值导导通通( (开开) )、截止、截止( (关关) )便于高度集成化、工作可靠性高、便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能
5、力强和保密性好等抗干扰能力强和保密性好等研究对象研究对象分析工具分析工具信信 号号电子器件电子器件工作状态工作状态主要优点主要优点二、数字电路特点二、数字电路特点 EXIT绪论绪论EXIT将晶体管、电阻、电将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路容等元器件用导线在线路板上连接起来的电路。板上连接起来的电路。将上述元器件和导线通过半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。成为一个不可分割的整体电路。根据电路结构不同分根据电路结构不同分分立元件电路分立元件电路集集 成成 电电 路路根据半导体的导电类型不同分根据半导体的导电类型不同
6、分 双极型数字集成电路双极型数字集成电路单极型数字集成电路单极型数字集成电路以双极型晶体管以双极型晶体管作为基本器件作为基本器件以单极型晶体管以单极型晶体管作为基本器件作为基本器件例如例如 CMOS例如例如 TTL三、数字电路的分类三、数字电路的分类EXIT绪论绪论EXIT集成电路集成电路分分 类类集集 成成 度度电路规模与范围电路规模与范围小规模集成小规模集成电路电路 SSI1 10 门门/片或片或10 100 个元件个元件/片片逻辑单元电路逻辑单元电路包括:逻辑门电路、集成触发器包括:逻辑门电路、集成触发器中规模集成中规模集成电路电路 MSI10 100 门门/片片或或 100 1000
7、个元件个元件/片片逻辑部件逻辑部件 包括:计数器、包括:计数器、 译码器、译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等运算器、比较器、转换电路等 大规模集成大规模集成电路电路 LSI100 1000 门门/片片或或 1000 100000 个元件个元件/片片数字逻辑系统数字逻辑系统包括:中央控制器、存储器、各种接包括:中央控制器、存储器、各种接口电路等口电路等超大规模集超大规模集 成电路成电路 VLSI大于大于 1000 门门/片片或大于或大于 10 万个万个元件元件/片片高集成度的数字逻辑系统高集成度的数字逻辑系统例如:各种型号的单片机,
8、即在一片例如: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硅片上集成一个完整的微型计算机根据集成密度不同分根据集成密度不同分EXIT绪论绪论EXIT理解理解 BCD 码的含义,掌握码的含义,掌握 8421BCD 码码,了解其他常用了解其他常用 BCD 码。码。主要要求:主要要求: 掌握十进制数和二进制数的表示及其相互转换。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。了解八进制和十六进制。1.2数制和码制数制和码制二进制码与格雷码之间的转换二进制码与格雷码之间的转换EXIT绪论绪论EXIT计数的方法计数的方法 ( (一一) ) 十进制十进制 ( (Decimal
9、) ) (xxx)10 或或 (xxx)D 例如例如( (3176.54) )10 或或( (3176.54) )D 数码:数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510- -1 110- -2权权 权权 权权 权权 数码所处位置不同时,所代表的数值不同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,借一当十进位规律:逢十进一,借一当十10i 称十进制的权称十进制的权 10 称为基数称为基数 0 9 十个数码称系数十个数码称系数数码与权的乘积,称为加权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,称为按权展开式十
10、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 = 3103 + 1102 + 7101 + 6100 + 510- -1 + 410- -2一、数制一、数制 EXIT绪论绪论EXIT 例如例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 10 1 = 1 ( (二二) ) 二进制二进制 ( (Binary) ) (xxx)2 或或 (xxx)B 例如例如 (1011.11)2 或或 (1011.11)B 数码:数码:0、1 进位规律:逢二进一,借一当二进位规律:逢二进一,借一当二 权:权:2i 基数:基数:2 系数:系数:0、1 按权展开式表示
11、按权展开式表示 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2 将按权展开式按照十进制规律相加,即得对应十进制数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 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2EXIT绪论绪论EXIT ( (三三) ) 八进制和十六进制八进制和十六进制 进制进制数的表示数的表示计数规律计数规律 基数基数 权权 数码数码八进制八进制
12、 ( (Octal) ) (xxx)8 或或(xxx)O逢八进一,借一当八逢八进一,借一当八 8 0 7 8i 十六进制十六进制( (Hexadecimal) ) (xxx)16 或或(xxx)H 逢十六进一,借一当十六逢十六进一,借一当十六 16 0 9、A、B、C、D、E、F 16i例如例如 (437.25)8 = 482 + 381 + 780 + 28- -1 + 58- -2 = 256 + 24 + 7 + 0.25 + 0.078125 = (287.328125)10 例如例如(3BE.C4)16 = 3162 + 11161 + 14160 + 1216- -1 + 416-
13、 -2 = 768 + 176 + 14 + 0.75 + 0.015625 = (958.765625)10 EXIT绪论绪论EXIT二、不同数制间的关系与转换二、不同数制间的关系与转换 对同一个数的不同计数方法对同一个数的不同计数方法 ( (一一) ) 不同数制间的关系不同数制间的关系 二、不同数制间的关系与转换二、不同数制间的关系与转换 不同数制之间有关系吗?不同数制之间有关系吗?十进制、二进制、八进制、十六进制对照表十进制、二进制、八进制、十六进制对照表770111766011065501015440100433001132200102 11000110000000 十六十六八八二二
14、十十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A12101010 9111001981010008 十六十六八八二二 十十返回返回二进制是计算机中所使用的计数制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十进制是人类习惯的计数制EXIT绪论绪论EXIT1.500 1 整数整数0.750 0 ( (二二) ) 不同数制间的转换不同数制间的转换 1. 各种数制转换成十进制各种数制转换成十进制 2. 十进制转换为二进制十进制转换为二进制 例例 将十进制数将十进制数 (26.3
15、75)10 转换成二进制数转换成二进制数 26 6 1 3 01 10 12(26 )10 = (11010 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2一直除到商为一直除到商为 0 为止为止 余数余数 13 0按权展开求和按权展开求和整数和小数分别转换整数和小数分别转换 整数部分:除整数部分:除 2 取余法取余法 小数部分:乘小数部分:乘 2 取整法取整法读读数数顺顺序序读读数数顺顺序序 .011 十进制整数转换为二进制数时,十进制整数转换为二进制数时, 其结果也必然是整数。其结果也必然是整数。利用转换前后数值相等的原理,有利用转换前后数值相等的原理,有N10 = N2 = 2
16、n-1bn-1 + + 21b1 + 20b0 十进制小数转换为二进制数时,其结果也必然是小数。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,利用转换前后数值相等的原理, 有有 N N1010 = N = N2 2 = 2 = 2-1-1b b-1-1 + 2 + 2-2-2b b-2-2 + + 2+ 2-m-mb b-m-mEXIT绪论绪论EXIT( () ) %1 . 039. 0 10 。到到精度达精度达转换成二进制数,要求转换成二进制数,要求将十进制小数将十进制小数例例解由于精度要求达到解由于精度要求达到0.1%,需要精确到二进制小数,需要精确到二进制
17、小数10位,位,即即1/210=1/1024。0.392 = 0.78 b-1= 00.782 = 1.56 b-2= 10.562 = 1.12 b-3= 10.122 = 0.24 b-4= 00.242 = 0.48 b-5= 00.482 = 0.96 b-6 = 00.962 = 1.92 b-7 = 10.922 = 1.84 b-8 = 10.842 = 1.68 b-9 = 10.682 = 1.36 b-10= 1所以所以( () )( () )210 0110001111. 039. 0 当十进制小数不能精确转换为二进制小数时,当十进制小数不能精确转换为二进制小数时, 往往
18、需往往需要有一定的精度要求,例如要求结果保留几位小数。要有一定的精度要求,例如要求结果保留几位小数。 此时要此时要注意,注意, 为了减小转换误差,为了减小转换误差, 转换时的小数位数应比要求保留转换时的小数位数应比要求保留的小数位数多的小数位数多1 1位,然后根据多出的这位,然后根据多出的这1 1位是位是0 0还是还是1 1决定取舍,决定取舍, 基本原则是基本原则是0 0舍舍1 1入。入。 例如某二进制数例如某二进制数(0.1001)(0.1001)2 2, 保留两位小数时结果为保留两位小数时结果为(0.10)(0.10)2 2, 保留保留3 3位小数时结果应为位小数时结果应为(0.101)(
19、0.101)2 2。EXIT绪论绪论EXIT3 3. 将十进制数转换成将十进制数转换成R进制数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。并起来。a) 将给定的十进制数除以将给定的十进制数除以R,余数作为,余数作为R进制数的最低位进制数的最低位( (Least Significant Bit, LSB) )。b) 把前一步的商再除以把前一步的商再除以R,余数作为次低位。,余数作为次低位。c) 重复重复b b步骤,记下余数,直至最后商为步骤,记下余数,直至最后商为0 0,最后的余数即,最后的余数即为为R进制的最高位进制的最高位
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