数字电子技术基础课件-第1章.ppt
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1、数字电子技术基础数字电子技术基础电子技术及计算机教研室电子技术及计算机教研室邢玉秀邢玉秀大脑:大脑:嵌入式系统嵌入式系统四肢:四肢:数电、模电数电、模电躯干、骨骼:躯干、骨骼:电路电路手指、脚趾:手指、脚趾:相关学科相关学科肌肉:肌肉:执行机构执行机构神经系统:神经系统:信号传输信号传输思想:程序思想:程序电类系统人体图电类系统人体图能量系统能量系统反馈系统反馈系统行走:使用行走:使用数字电子技术基础数字电子技术基础第一章第一章 数制和码制数制和码制 第三章第三章 门电路门电路 第四章第四章 组合逻辑电路组合逻辑电路 第五章第五章 触发器触发器 课程说明课程说明第二章第二章 逻辑代数基础逻辑代
2、数基础 退出退出 第十一章第十一章 数模和模数转换数模和模数转换 第七章第七章 半导体存储器半导体存储器 *第八章第八章 可编程逻辑器件可编程逻辑器件 第十章第十章 脉冲波形的产生与整形脉冲波形的产生与整形 第六章第六章 时序逻辑电路时序逻辑电路 *第九章第九章 硬件描述语言简介硬件描述语言简介 课程说明课程说明 书中打星号的章节不作考试要求书中打星号的章节不作考试要求 数字逻辑课程第三章选讲部分内容数字逻辑课程第三章选讲部分内容 授课内容共九章授课内容共九章参考书参考书 数字电子技术基础(第五版)数字电子技术基础(第五版) 阎石(课本)阎石(课本) 数字电子技术基础数字电子技术基础 康华光康
3、华光 模拟电子技术基础(第四版)模拟电子技术基础(第四版) 童诗白童诗白 数字电子技术数字电子技术 范立南,代红艳,恩莉编著范立南,代红艳,恩莉编著 数字电子技术数字电子技术 刘南平刘南平, 李擎主编李擎主编 数字电子技术基础数字电子技术基础(第五版第五版) 教师手册教师手册 阎石,阎石,王红编王红编 数字电子技术基础数字电子技术基础 (第四版第四版) 导教导教导学导学导考导考 陈志武主编陈志武主编 成绩评定办法成绩评定办法1. 出勤情况出勤情况2. 预习情况预习情况3. 回答问题情况回答问题情况4. 作业情况等作业情况等本门课程成绩本门课程成绩=平时成绩平时成绩(30%)+考试成绩考试成绩(
4、70%)平时成绩分平时成绩分(30%) ,包括:,包括:特别说明:特别说明:1.作业纸中间对折或打线,按从上往下、从左往右作业纸中间对折或打线,按从上往下、从左往右的顺序写;不用抄题,但要有必要的电路图;写清的顺序写;不用抄题,但要有必要的电路图;写清题号,要有推理或计算过程题号,要有推理或计算过程2.不许写在背面,不许超界限不许写在背面,不许超界限3.课代表按学号从小到大的顺序整理好统一上交课代表按学号从小到大的顺序整理好统一上交4.作业要清晰、有条理,潦草者最多作业要清晰、有条理,潦草者最多6分分5.统一用河北联合统一用河北联合(理工理工)大学轻工学院作业纸大学轻工学院作业纸6.抄袭者一经
5、发现,扣抄袭者一经发现,扣5分分/班班次次7.每周一每周一上课前上课前交作业,过时不候交作业,过时不候8.其它未尽事宜,最终裁决权归本人。其它未尽事宜,最终裁决权归本人。教师联系方式教师联系方式姓姓 名:名:单单 位:位:办公室办公室: :EmailEmail: Tel:Tel:第第1章章 数制和码制数制和码制1.1 概述概述1.2 几种常用的数制几种常用的数制退出退出返回主目录返回主目录1.3 不同数制间的转换不同数制间的转换1.4二进制算术运算二进制算术运算1.5 几种常用的编码几种常用的编码1.1.1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路模拟信号:在时间上和模拟信号:在时间上和数值上连续
6、的信号。数值上连续的信号。数字信号:在时间上和数字信号:在时间上和数值上不连续的(即离数值上不连续的(即离散的)信号。散的)信号。 对模拟信号进行传输、对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为处理的电子线路称为模拟电路。模拟电路。 对数字信号进行传对数字信号进行传输、处理的电子线路输、处理的电子线路称为数字电路。称为数字电路。1.1 概述概述模拟信号波形模拟信号波形vtv数字信号波形数字信号波形t 数字电路可分为小规模数字电路可分为小规模(SSI,每片数十器件,每片数十器件,如:如:非门、与门、或门等非门、与门、或门等)、中规模、中规模(MSI,每片数百器,每片数百器件,如:编码器、译码器、数据
7、选择器等件,如:编码器、译码器、数据选择器等)、大规模、大规模(LSI,每片数千器件,每片数千器件)和超大规模和超大规模(VLSI,每片器件,每片器件数目大于数目大于1万万)数字集成电路。集成电路从应用的角数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型和专用型两大类型。度又可分为通用型和专用型两大类型。1.1.2 数字电路的分类数字电路的分类(1)按集成度分类:)按集成度分类: 数字电路可分为单极型数字电路可分为单极型(MOS型型) 和双极型和双极型(TTL型型)两类。两类。 数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没有记忆功能,其
8、输出信号只与类。组合逻辑电路没有记忆功能,其输出信号只与当时的输入信号有关,而与电路以前的状态无关。当时的输入信号有关,而与电路以前的状态无关。时序逻辑电路具有记忆功能,其输出信号不仅和当时序逻辑电路具有记忆功能,其输出信号不仅和当时的输入信号有关,而且与电路以前的状态有关。时的输入信号有关,而且与电路以前的状态有关。(2)按所用器件制作工艺的不同:)按所用器件制作工艺的不同:(3)按照电路的结构和工作原理的不同:)按照电路的结构和工作原理的不同:1.1.3 数字电路的优点数字电路的优点(1)便于高度集成化。)便于高度集成化。(2)工作可靠性高、抗干扰能力强。)工作可靠性高、抗干扰能力强。 (
9、3)数字信息便于长期保存。)数字信息便于长期保存。(4)数字集成电路产品系列多、通用性强、成本)数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。低。(5)保密性好。)保密性好。(1)数制:表示数时,仅用一位数码往往不够用,必须数制:表示数时,仅用一位数码往往不够用,必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制,构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制,简称进位制或数制。简称进位制或数制。(如:十进制如:十进制)(2)基数:进位制的基数,就是在该进位制中可能用到基数:进位制的基数,就是在该进位制中可能用
10、到的数码个数。的数码个数。(如:十进制基数是如:十进制基数是10,二进制基数是,二进制基数是2)(3)位权位权(位的权数位的权数):在某一进位制的数中,每一位的大:在某一进位制的数中,每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数,这个固小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数,这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。(如:如:243,2的位权是的位权是102)1. 2 几种常用的数制几种常用的数制数码为:数码为:09;基数是;基数是10。运算规律:逢十进一,即:运算规律:逢十进一,即:9110。表示方法:表示方法:(255)10 、255D(D可省)
11、可省)十进制数的权展开式:十进制数的权展开式:1、十进制、十进制 103、102、101、100称为十进制的权。每称为十进制的权。每个数位的权都是个数位的权都是10的的幂。幂。同样的数码在不同的数同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。位上代表的数值不同。 任意一个十进制数任意一个十进制数都可以表示为各个数都可以表示为各个数位上的数码与其对应位上的数码与其对应的权的乘积之和,称的权的乘积之和,称权展开式。权展开式。即:即:(5555)105103 510251015100又如:又如:(209.04)10 2102 0101910001014 1022、二进制、二进制数码为:数码为:0、1;基数
12、是;基数是2。运算规律:逢二进一,即:运算规律:逢二进一,即:1110。表示方法:表示方法:(101)2 、101B二进制数的权展开式:二进制数的权展开式:(101.01)2 122 0211200211 22 =(5.25)10加法规则:加法规则:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10乘法规则:乘法规则:0 0=0, 0 1=0 ,1 0=0,1 1=1运算运算规则规则各数位的权是的幂各数位的权是的幂二进制数只有二进制数只有0和和1两个数码,它的每一位都可以用电子元件两个数码,它的每一位都可以用电子元件来实现,且运算规则简单,相应的运算电路也容易实现。来实现,且运算规则简单,相应的
13、运算电路也容易实现。数码为:数码为:07;基数是;基数是8。运算规律:逢八进一,即:运算规律:逢八进一,即:7110。表示方法:表示方法:(127)8 、127O(或(或127Q,手写方式),手写方式)八进制数的权展开式:八进制数的权展开式:(207.04)8 282 0817800814 82 (135.0625)103、八进制、八进制各数位的权是各数位的权是8的幂的幂4、十六进制、十六进制数码为:数码为:09、AF;基数是;基数是16。运算规律:逢十六进一,即:运算规律:逢十六进一,即:F110。表示方法:表示方法:(F27)16 、F27H十六进制数的权展开式:十六进制数的权展开式:(D
14、8.A)16 13161 816010 161(216.625)10各数位的权是各数位的权是16的幂的幂结论结论一般地,一般地,N进制需要用到进制需要用到N个数码,基数是个数码,基数是N;运算规;运算规律为逢律为逢N进一。进一。如果一个如果一个N进制数进制数M包含位整数和位小数,即包含位整数和位小数,即 (an-1 an-2 a1 a0 a1 a2 am)N则该数的权展开式为:则该数的权展开式为:121012101212()nnNnnmmiiMaNaNa Na Na Na NaNa N由权展开式很容易将一个由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。进制数转换为十进制数。1.3 不同数制间转
15、换不同数制间转换(1)二进制数转换为八进制数:)二进制数转换为八进制数: 将二进制数由小数点将二进制数由小数点开始,整数部分向左,小数部分向右,每开始,整数部分向左,小数部分向右,每3位分成一组,位分成一组,不够不够3位补零,则每组二进制数便是一位八进制数。位补零,则每组二进制数便是一位八进制数。将将N进制数按权展开,即可以转换为十进制数。进制数按权展开,即可以转换为十进制数。1、二进制数与八进制数的相互转换、二进制数与八进制数的相互转换1 1 0 1 0 1 0 . 0 1(0 00)2 (152.2)8(2)八进制数转换为二进制数:将每位八进制数用)八进制数转换为二进制数:将每位八进制数用
16、3位二进制数表示。位二进制数表示。= ( 011 111 100 . 010 110 )2(374.26)82、二进制数与十六进制数的相互转换、二进制数与十六进制数的相互转换1 1 1 0 1 0 1 0 0 . 0 1 1( 0 0 00 )2 (1D4.6)16= ( 1010 1111 0100 . 0111 0110 )2(AF4.76)16 二进制数与十六进制数的相互转换,按照每二进制数与十六进制数的相互转换,按照每4位位二进制数对应于一位十六进制数进行转换。二进制数对应于一位十六进制数进行转换。3、十进制数转换为二进制数、十进制数转换为二进制数采用的方法采用的方法 基数连除、连乘法
17、基数连除、连乘法 原理:将整数部分和小数部分分别进行转换。整原理:将整数部分和小数部分分别进行转换。整数部分采用基数连除法,小数部分采用基数连乘法。数部分采用基数连除法,小数部分采用基数连乘法。转换后再合并。转换后再合并。a.整数部分的转换整数部分的转换 因此将因此将(S)10除以除以2所得的商再次除以所得的商再次除以2,则所得余,则所得余数即数即k1。以此类推,反复将每次得到的商再除以。以此类推,反复将每次得到的商再除以2,就可求得二进制数的每一位了。就可求得二进制数的每一位了。 10)(S).(01kkknn2iiDk假定十进制整数为假定十进制整数为,等值的二进制数为等值的二进制数为,则依
18、式,则依式可知可知10)(S121122kkknnnn 0k上式表明,若将上式表明,若将除以除以2,则得到的商为,则得到的商为,而余数即,而余数即。同理将上式中的商除以同理将上式中的商除以2得到新的商可写成得到新的商可写成a.整数部分的转换整数部分的转换 110110101211022222(22)nnnnnnnnSkkkkkkkk122311121222(22)nnnnnnnnkkkkkkk 因此将因此将(S)10除以除以2所得的商再次除以所得的商再次除以2,则所得余,则所得余数即数即k1。以此类推,反复将每次得到的商再除以。以此类推,反复将每次得到的商再除以2,就可求得二进制数的每一位了。
19、就可求得二进制数的每一位了。 b.小数部分的转换小数部分的转换mmkkkS 222)(221110121101232( )(222)mmSkkkk上式说明将上式说明将 (S)10乘以乘以2所得乘积的整数部分即所得乘积的整数部分即k-1。同理,将乘积的小数部分再乘以同理,将乘积的小数部分再乘以2又可得到又可得到1211223232(222)(22)mmmmkkkkkk 亦即乘积的整数部分就是亦即乘积的整数部分就是k-2。以此类推,将每次。以此类推,将每次乘乘2后所得乘积的小数部分再乘以后所得乘积的小数部分再乘以2,便可求出二进,便可求出二进制小数的每一位。制小数的每一位。 0.375 2 整数
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