数字电路技术课件.ppt
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1、第一章第一章 数字电路的基础知识数字电路的基础知识1.1 数字电路的基础知识数字电路的基础知识1.2 逻辑代数及运算规则逻辑代数及运算规则 1.3 逻辑函数的表示法逻辑函数的表示法1.4 逻辑函数的化简逻辑函数的化简1 1.1 数字电路的基础知识数字电路的基础知识1.1.1 数字信号和模拟信号数字信号和模拟信号电子电路中的信电子电路中的信号号模拟信号模拟信号数字信号数字信号时间连续的信号时间连续的信号时间和幅度都是离散的时间和幅度都是离散的2模拟信号:模拟信号:tu正弦波信号正弦波信号t锯齿波信号锯齿波信号u3研究模拟信号时,我们注重电路研究模拟信号时,我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位
2、关系。输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路,包括相应的电子电路就是模拟电路,包括交直流放大器、滤波器、信号发生器交直流放大器、滤波器、信号发生器等。等。在模拟电路中,晶体管一般工作在模拟电路中,晶体管一般工作在放大状态。在放大状态。4数字信号:数字信号:数字信号数字信号产品数量的统计。产品数量的统计。数字表盘的读数。数字表盘的读数。数字电路信号:数字电路信号:tu5研究数字电路时注重电路输出、输研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系,因此不能采用模入间的逻辑关系,因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的工具是拟电路的分析方法。主要的工具是逻辑代数,电路的功能用真值表
3、、逻辑代数,电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。逻辑表达式及波形图表示。在数字电路中,三极管工作在开关在数字电路中,三极管工作在开关状态,即工作在饱和和截止状态。状态,即工作在饱和和截止状态。61.1.2 数制数制(1)十进制十进制:以十为基数的记数体制以十为基数的记数体制表示数的十个数码:表示数的十个数码:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0遵循遵循逢十进一逢十进一的规律的规律157=012107105101 7一个十进制数数一个十进制数数 N可以表示成:可以表示成:iiiD10K)N(若在数字电路中采用十进制,必须若在数字电路中采用十进制,必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。
4、要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难,而且很这样将在技术上带来许多困难,而且很不经济。不经济。8(2)二进制二进制:以二为基数的记数体制以二为基数的记数体制表示数的两个数码:表示数的两个数码:0、1遵循遵循逢二进一逢二进一的规律的规律 iiiB2KN)(1001)B=012321202021 =(9)D9用电路的两个状态用电路的两个状态-开关来表示开关来表示二进制数,数码的存储和传输简二进制数,数码的存储和传输简单、可靠。单、可靠。位数较多,使用不便;不合人们位数较多,使用不便;不合人们的习惯,输入时将二进制转换成的习惯,输入时将二进制转换成二进制,运算结果输出时再转
5、换二进制,运算结果输出时再转换成十进制数。成十进制数。10(3)十六进制和八进制:十六进制和八进制:十六进制记数码:十六进制记数码:1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)(4E6)H=4 162+14 161+6 160=(1254)D11十六进制与二进制之间的转换:十六进制与二进制之间的转换:(0101 1001)B=0 27+1 26+0 25+1 24+1 23+0 22+0 21+1 20D=(0 23+1 22+0 21+1 20)161+(1 23+0 22+0 21+1 20)160D=(59)H每四位每四位2进
6、进制数对应制数对应一位一位16进进制数制数12十六进制与二进制之间的转换:十六进制与二进制之间的转换:(10011100101101001000)D=从末位开从末位开始四位一始四位一组组(1001 1100 1011 0100 1000)D=()H84BC9=(9CB48)H13八进制与二进制之间的转换:八进制与二进制之间的转换:(10011100101101001000)O=从末位开从末位开始三位一始三位一组组(10 011 100 101 101 001 000)D=()O01554=(2345510)O3214(4)十进制与二进制之间的转换:十进制与二进制之间的转换:0iiiD2KN)(
7、2K2K2N01i1iiD )(2K2K2N12i2ii2D )(两边除二,余第两边除二,余第0位位K0商两边除二,余第商两边除二,余第1位位K115十进制与二进制之间的转换,可以十进制与二进制之间的转换,可以用二除十进制数,余数是二进制数的第用二除十进制数,余数是二进制数的第0位,然后依次用二除所得的商,余数位,然后依次用二除所得的商,余数依次是依次是K1、K2、。16225 余余 1 K0122 余余 0 K162 余余 0 K232 余余 1 K312 余余 1 K40转换过程:转换过程:(25)D=(11001)B171.1.3 二进制码二进制码数字系统的信数字系统的信息息数值数值文字
8、符号文字符号二进制代码二进制代码编编码码为了表示字符为了表示字符18为了分别表示为了分别表示N个字符,所需的二进制个字符,所需的二进制数的最小位数:数的最小位数:N2n 编码可以有多种,数字电路中所用的主编码可以有多种,数字电路中所用的主要是二要是二十进制码(十进制码(BCD码)。码)。BCD-Binary-Coded-Decimal19在在BCD码中,用四位二进制数表示码中,用四位二进制数表示09十个数码。四位二进制数最多可以十个数码。四位二进制数最多可以表示表示16个字符,因此个字符,因此09十个字符与这十个字符与这16中组合之间可以有多种情况,不同的中组合之间可以有多种情况,不同的对应便
9、形成了一种编码。这里主要介绍:对应便形成了一种编码。这里主要介绍:8421码码5421码码余余3码码2421码码20在在BCD码中,十进制数码中,十进制数(N)D 与二进制编码与二进制编码(K3K2K1K0)B 的关的关系可以表示为:系可以表示为:(N)D=W3K3+W2K2+W1K1+W0K0W3W0为二进制各位的权重为二进制各位的权重所谓的所谓的8421码,就是指各位的权码,就是指各位的权重是重是8、4、2、1。210000000100100011011001111000100110101011110111101111010111000100012367891011131415512401
10、23578964012356789403456782910123678549二进制数二进制数自然码自然码 8421码码 2421码码 5421码码 余三码余三码22 1.2 逻辑代数及运算规则逻辑代数及运算规则1.2.1逻辑代数与基本逻辑关系逻辑代数与基本逻辑关系在数字电路中,我们要研究的是电路在数字电路中,我们要研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系,所以数字电的输入输出之间的逻辑关系,所以数字电路又称路又称逻辑电路逻辑电路,相应的研究工具是,相应的研究工具是逻辑逻辑代数(布尔代数)代数(布尔代数)。在逻辑代数中,逻辑函数的变量只能在逻辑代数中,逻辑函数的变量只能取两个值(取两个值(二值变量二
11、值变量),即),即0和和1,中间值,中间值没有意义,这里的没有意义,这里的0和和1只表示两个对立的只表示两个对立的逻辑状态,如电位的低高(逻辑状态,如电位的低高(0表示低电位,表示低电位,1表示高电位)、开关的开合等。表示高电位)、开关的开合等。23(1)“与与”逻辑逻辑A、B、C都具备时,事件都具备时,事件F才发生。才发生。EFABC&ABCF逻辑符号逻辑符号24F=ABC逻辑式逻辑式逻辑乘法逻辑乘法逻辑与逻辑与AFBC00001000010011000010101001101111真值表真值表25(2)“或或”逻辑逻辑A、B、C只有一个具备时,事件只有一个具备时,事件F就发生。就发生。1A
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