數(shù)字電路第一章數(shù)制與數(shù)碼

教材及參考書：1.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》閻石高等教育出版社2.《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》王毓銀高等教育出版社3.《數(shù)字電子技術(shù)—重點(diǎn)難點(diǎn)及典型題精解》張錫庚西安交通大學(xué)出版社4.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)—典型題解析與實(shí)戰(zhàn)模擬》鄒逢興國防科技大學(xué)出版社

脈沖與數(shù)字電路脈沖與數(shù)字電路課程要求：

掌握數(shù)字電路的基本分析方法。 掌握邏輯設(shè)計(jì)方法。

掌握脈沖電路的分析與設(shè)計(jì)方法。課程安排：前言1學(xué)時(shí)第1章數(shù)制與編碼3學(xué)時(shí)第2章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)10學(xué)時(shí)第3章集成邏輯門10學(xué)時(shí)第4章組合邏輯電路14學(xué)時(shí)第5章觸發(fā)器8學(xué)時(shí)第6章時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)18學(xué)時(shí)第7章脈沖波形的產(chǎn)生與整形8學(xué)時(shí)前言脈沖與數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電視、雷達(dá)、通信、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子測量儀表、航天等各個(gè)領(lǐng)域。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今世界正在經(jīng)歷一場數(shù)字化革命----即用0和1數(shù)字編碼來表述和傳輸信息的一場革命。“脈沖與數(shù)字電路”是數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)，是電子類專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程。1、數(shù)字信號

在自然界中，存在著許多的物理量，例如，時(shí)間、溫度、壓力、速度等，它們在時(shí)間和數(shù)值上都具有連續(xù)變化的特點(diǎn)，這種連續(xù)變化的物理量稱為模擬量。把表示模擬量的信號叫模擬信號。另外還有一種物理量，它們在時(shí)間和數(shù)值上是不連續(xù)的，如工廠中生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，這一類物理量叫做數(shù)字量，把表示數(shù)字量的信號叫做數(shù)字信號。

采用數(shù)字信號有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：A、抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字電路具有極高的可靠性。B、數(shù)字信號可以長期存儲。C、便于采用計(jì)算機(jī)來處理信號或進(jìn)行控制。

2、數(shù)字電路對數(shù)字信號進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路通常稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路中只要用兩個(gè)不同的狀態(tài)來分別表示0和1就可以，所以數(shù)字電路的基本單元十分簡單。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字電路幾乎都是數(shù)字集成電路。按照集成度大小，集成電路分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路。

3、數(shù)字系統(tǒng)對數(shù)字信號進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的各種電子電路系統(tǒng)。處理的邏輯代碼符號只有0和1。A、邏輯分析與設(shè)計(jì)：在數(shù)字系統(tǒng)中，要研究的問題是邏輯問題。對數(shù)字 電路來說，關(guān)心的是它的外特性，即邏輯功能。邏輯分析：對給定的邏輯功能部件，闡明其輸出狀 態(tài)與輸入信號之間的關(guān)系。邏輯設(shè)計(jì)：按實(shí)際問題(給定功能要求)，選定邏輯 功能塊，在功能塊之間選取最佳的連線 方案。B、處理數(shù)字信號的方式：處理數(shù)字信號的方式稱為操作。其基本操作如下： 1）寄存：把“0”或“1”放在電路中寄存起來。

2）傳送：把“0”或“1”從一個(gè)寄存器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)寄存器。 3）譯碼：將輸入的每個(gè)二進(jìn)制代碼賦予的含義“翻譯”過來，給出相應(yīng)的輸出信號。 4）編碼：在選定的二進(jìn)制數(shù)碼中，賦予每個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼以某一固定含義。 5）計(jì)數(shù)：將“1”序列進(jìn)行累計(jì)(加或減)。 C、組合與時(shí)序電路 在數(shù)字系統(tǒng)中，按功能特征可分為組合電路和時(shí)序 電路。 組合電路：輸出狀態(tài)僅由當(dāng)前的輸入值決定。 時(shí)序電路：輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)前的輸入值，還與前一時(shí)刻的輸入值有關(guān)。

4、布爾代數(shù)

1849年喬治布爾提出描述客觀事物邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)方法——布爾代數(shù)，1938年克勞德香農(nóng)將布爾代數(shù)應(yīng)用到繼電器開關(guān)電路的設(shè)計(jì)。布爾代數(shù)是數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，又稱邏輯代數(shù)，在二值邏輯電路中應(yīng)用廣泛。布爾代數(shù)是進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)所用到的一種特殊工具。運(yùn)用布爾代數(shù)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵是如何從設(shè)計(jì)問題過渡到邏輯形式。其邏輯形式包括有真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式、卡諾圖、狀態(tài)圖、狀態(tài)表等。

第一章數(shù)制與編碼

要求：熟練掌握二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的組成及相互轉(zhuǎn)換；幾種常用BCD碼?！欤睌?shù)制定義：把多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成方法以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則，稱數(shù)制。一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制（按進(jìn)位的原則進(jìn)位計(jì)數(shù)）１、十進(jìn)制數(shù)：（Decimal）

基數(shù)：Ｒ＝10 符號集：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 位權(quán)：...、102

、101、100、10-1、10-2,...進(jìn)位規(guī)則：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十

２、二進(jìn)制數(shù)：(Binary)

基數(shù)：Ｒ＝２ 符號集：0、1 位權(quán)：...、22、21、20、2-1、2-2、... 進(jìn)位規(guī)則：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二 ３、八進(jìn)制數(shù)：(Octal)基數(shù)：Ｒ＝8 符號集：0、1、2、3、4、5、6，7 位權(quán)：...、82、81、80、8-1、8-2,...進(jìn)位規(guī)則：逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八

4、十六進(jìn)制數(shù)：(Hexadecimal) 基數(shù)：Ｒ＝16 符號集：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F 位權(quán)：...,162,161,160,16-1,16-2,... 進(jìn)位規(guī)則：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六5、采用二進(jìn)制數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

A、電路容易實(shí)現(xiàn)。只要電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（表示0與1），且能相互轉(zhuǎn)換即可。這種電路稱開關(guān)器件，工作穩(wěn)定可靠。

B、算術(shù)運(yùn)算規(guī)則簡單。例如：二、數(shù)制的轉(zhuǎn)換１、2→10：按權(quán)展開，把所有各項(xiàng)的數(shù)值按十進(jìn)制數(shù)相加，得到等值的十進(jìn)制數(shù)。例：

２、10→2：(整數(shù))按權(quán)展開、除２取余法。

例：將(57)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：推廣：10→N：(整數(shù))按權(quán)展開、除N取余法3、10→2：(小數(shù))按權(quán)展開、乘２取整法例：將(0.724)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)。若上例要求將轉(zhuǎn)換精度達(dá)到0.1%，則需要精確到二進(jìn)制小數(shù)10位，即1/210﹦1/1024。a-1………a-10推廣：10→N：(小數(shù))按權(quán)展開、乘N取整法4、把一個(gè)帶有整數(shù)和小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將結(jié)果合并起來。例：(57.724)10=(111001.1011)25、2→16

十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為16=24，所以四位二進(jìn)制數(shù)相當(dāng)一位十六進(jìn)制數(shù)，所以只要從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、向右，將二進(jìn)制數(shù)按每四位一組分組(不足四位的補(bǔ)0)，然后寫出每一組等值的十六進(jìn)制數(shù)。

例：將(1101101011.101)2轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)：

二進(jìn)制

001101101011.1010

十六進(jìn)制36B.A

所以(1101101011.101)2=(36B.A)166、2→洪8八進(jìn)磁制數(shù)蜘的基循數(shù)分盈別為副8=懲23，所根以三賴位二形進(jìn)制節(jié)數(shù)恰好相淋當(dāng)一蠻位八派進(jìn)制肉數(shù)，二進(jìn)扇制數(shù)殲轉(zhuǎn)換回成八茶進(jìn)制述數(shù)的瞎方法是從喝小數(shù)靈點(diǎn)開乞始，坦分別冬向左鉤、向鄉(xiāng)豐右，腫將二薯進(jìn)制身數(shù)按鏡每三位一膀組分淋組(甚不足想三位滴的補(bǔ)尖0)而，然堅(jiān)后寫戰(zhàn)出每茂一組呆等值觸的八進(jìn)留制數(shù)今。斯例1：求(0拌11私01厭11背10銷10布.1笨01旗1)2的等譯值八怨進(jìn)制倍數(shù)：二進(jìn)柄制00纖1規(guī)1搶01訴11戶1蛛0尋10皆.鏈10紐奉1辟10歡0八進(jìn)侮制1腦5止7博2膽.瓦5省4所以：飲(第01抹10撇11譽(yù)11范01笛0.銹10免11榨)2=(奪15饑72消.5淚4)87、16正→2轉(zhuǎn)換祖時(shí)只訊需將十六欣進(jìn)制合數(shù)的璃每一乖位用浩等值理的四騰位二絞進(jìn)制數(shù)瞧代替帝即可捕。例：眉將（懶8A積.C完6）16化為二進(jìn)爽制數(shù)黃：（書8輝A辱.處C牛6濾）16＝（列10濫00京1棒01林0.滋11哭00援01離10牢）28、琴1版6→怕10各位散按權(quán)尸展開周后相協(xié)加求黨得。例：（A漢.8奴）16＝1另0峰×兩160﹢8暴×殿16-1＝（1從0.紅5）109、匆1渡0→襲1610排→2萍→1缸6例：將（跑11嗽.3晃75咽）D化為十六占進(jìn)制剩數(shù)：（1血1.龍37印5）D＝（美10冤11姥.0攻11尊）B=(續(xù)B.澆6)H§2士編隸碼定義候：用雕一套掃符號冠按一綿定規(guī)姿則排配列起慣來，點(diǎn)表示扛給定駁信息的過祝程，繁稱編維碼。NB傻：這懸些數(shù)雁碼已匆沒有還表示或數(shù)量液大小盤的含牌義，吹只表差示不贊同事物的竹代碼濾。一、斷二—蓋十進(jìn)鞏制編鐮碼(譽(yù)BC皂D碼侵)用四位姐二進(jìn)屈制碼的10窩種讓組合表示一位檔十進(jìn)肅制數(shù)（0珍~9坑），妙簡稱禮BC犁D碼宋(B副in姨ar都y纏Co細(xì)de牛d鞭D(zhuǎn)e喜ci孔ma筐l)裙。1.狡8訴42黑1侮BC舍D碼月(恒湯權(quán)碼隨)84返21漏B斃CD猜碼是盈最常遼用的潤BC漁D碼癥，逮各位差的權(quán)慮值為僑8、睜4、否2、莫1。它只屠選用晶了四始位二認(rèn)進(jìn)制拉碼中前足10冠組代碼邀，即祝用0傳00賽0~斷10晨01升分別迷代表司它所覽對應(yīng)輪的十阿進(jìn)制敗數(shù)(湯0~透9)舅，余纖下的慢六組祥代碼盒不用敲。2.竊5況42輕1片BC載D碼拌和2嚴(yán)42厘1巡壽BC昆D碼銹(恒李權(quán)碼鳳)遍54近21塊B丑CD敞碼和拼24尼21袖B誼CD杯碼的融權(quán)值嗚分別浴為5挪、4脅、2牙、1無和2奔、4棕、2勢、1秩。它只叼選用隙了四賠位二火進(jìn)制怨碼中前崗10殿組代碼粘，即脾十進(jìn)之制數(shù)雕的(池0~捕9)柄，余濾下的霧六組倦代碼藏不用仗。這兩歡種有儀權(quán)B等CD窩碼中胸，有紐奉的十據(jù)進(jìn)制辜數(shù)碼遞存在于兩種龜加權(quán)吊方法叔，例蜓如，布5旋42肅1防BC她D碼閉中的亡數(shù)碼秩5，步既可欲以用殺10找00鞏表示拆，也注可以理用0改10組1表軋示。絞其中課24洪21危BC郵D(承B)享碼具蛙有對燃9互攻補(bǔ)的澤特點(diǎn)。例如圈1春和8候互為然反碼掉。3.咬余恩3趨碼余傻3漲碼是某84供21湯B抽CD囑碼的每個(gè)睛碼組督加3(0栗01厲1)念形成蹈的。當(dāng)余峰3舟碼也馳具有岡對杏9真互補(bǔ)灶的特螺點(diǎn)，旅即它也是鋼一種安9大的自呆補(bǔ)碼市，所以蝴也常建用于黃BC誓D碼院的運(yùn)鄰算電段路中向。東例如傳：十涼進(jìn)制樸數(shù)(顫57校9.譯8)10可以熱分別容用8吉42習(xí)1貧BCD碼尊、余3駕碼團(tuán)表示饞為：二、丟G狀ra尚y碼擺(格勻雷碼澇)Gr下ay悼碼也秘稱循澤環(huán)碼嘴，其輩最基粒本的干特性周是任塘何相鍛鄰的血兩組助代碼獨(dú)中，閉僅有蒼一位浩數(shù)碼院不同盈，因糧而又乘叫單螺位距氣離腳碼。常用異BC營D碼842154212421（A）2421（B）余3碼000000000000000000011100010001000100010100200100010001000100101300110011001100110110401000100010001000111501011000010110111000601101001011011001001701111010011111011010810001011111011101011910011100111111111100權(quán)842154212421（A）2421（B）無三、輪AS晶CI開I碼AS塊CI餅I碼去為美倆國信位息交津換標(biāo)縫準(zhǔn)碼香，它撥用七位二進(jìn)英制棉數(shù)來叨進(jìn)行幫字符價(jià)編碼異。如：象A躬－F駱：催41擺H－賞46秧H0－乓9：淺3諸0H占－3嗚9H四胸、奇從偶校篇驗(yàn)碼1、凱代碼尖(或遇數(shù)據(jù)圣)在腰傳輸賞和處歉理過摟程中滴，有脅時(shí)會初出現(xiàn)窮代潑碼中惑的某灣一位互由坑0尋錯(cuò)變絞成糾1，浪或幟1錯(cuò)習(xí)變成蠅0蟻。奇經(jīng)偶校驗(yàn)城碼是沸一種悉具有望檢驗(yàn)?zāi)坛鲞@引種錯(cuò)臭誤的上代碼小，奇偶占校驗(yàn)碼由信拋息位并和一揉位奇銜偶檢渡驗(yàn)位隔兩部儀分組沾成。2、信息蘆位是位輸數(shù)不藍(lán)限的棵任一象種二俘進(jìn)制丟代碼捉。檢撫驗(yàn)位僅有艦一位破，它隸可以震放在攀信息附位的均前面車，也撕可以佳放在信兵息位宮的后注面。奇偶廈校驗(yàn)嚴(yán)碼的編集碼方蘆式有基兩種痛：臉1)乏使箭得一渠組代尤碼中撫信息輝位和俯檢驗(yàn)旬位中“1葡”的個(gè)尖數(shù)之和水為奇必?cái)?shù)，稱鹽為奇溫檢驗(yàn)句；昆2)割使斜得一葬組代脂碼中斥信息亦位和叢檢驗(yàn)綱位中“1懼”的野個(gè)數(shù)之和旺為偶癥數(shù)，稱晶為偶衡檢驗(yàn)遣。3、棵在計(jì)趁算機(jī)吵中，坐常在蘿七位飲AS月CI附I碼熱前加蔬一位甩0或燭1，授使8位代同碼中屋“1唯”的興個(gè)數(shù)源為奇爽或偶蝦的代肆碼稱浪為奇銹偶校平驗(yàn)碼，呀它通局常用陰于數(shù)萌據(jù)通鳴信中李。如：若A樹的奇捉校驗(yàn)敗碼為巨C1富HA的曉AS神CI胳I碼那(七位)為居41愚H，斧奇校嶺驗(yàn)碼段為C到1H(首社位加1，兩奇檢該驗(yàn))小吩結(jié)一、爺本玻章內(nèi)扯容提廁要：1、略進(jìn)位逐計(jì)數(shù)特制按進(jìn)鉛位的較原則宣進(jìn)位飼計(jì)數(shù)五。十進(jìn)后制數(shù)偵、二輛進(jìn)制邁數(shù)、球八進(jìn)奔制數(shù)扎、十吩六進(jìn)柏制數(shù)棕。2、流數(shù)制剛的轉(zhuǎn)使換2→嶼10億：按掩權(quán)展著開、鄰把所仗有各叫項(xiàng)的捕數(shù)值蝴按十鋸進(jìn)制優(yōu)數(shù)相加子，得油到等牽值的捏十進(jìn)勵(lì)制數(shù)錦。10淹→2(N慘)：(整數(shù)涼)按美權(quán)展姻開、村除２(N證)取余輕法10餅→2(N杏)：(小數(shù)師)按碼權(quán)展發(fā)開、輝乘２(N秤)取整田法二進(jìn)衣制數(shù)仔與八塞進(jìn)制夠數(shù)、皇十六鄭進(jìn)制皮數(shù)之情間的彎相互通轉(zhuǎn)換3、籃編盲碼用一庭套符越號按軌一定符規(guī)則店排列貴起來歸，表溜示給釘定信覽息的過逢程，鐘稱編模碼。A、矩二—踢十進(jìn)賄制編族碼(匯BC聞D碼東)用四狂位二勾進(jìn)制炭碼的豪10凍種林組合棵表示細(xì)十進(jìn)體制數(shù)爺0~漫9，低簡萍稱B艇CD身碼。84泛21陰B僻CD司碼、避54錘21繪B擱CD莖碼、慨24結(jié)21觸B送CD唯碼、炒余3陵碼跌。B、彈Gr現(xiàn)ay孩碼(炸格雷柄碼)Gr純ay謠碼也佛稱循共環(huán)碼糾，其遮最基醬本的海特性惡是任型何相厭鄰的材兩觸組代罩碼中彼，僅駕有一助位數(shù)低碼不校同，C、欲A做SC檔II行碼AS使CI澆I碼傳為美印國信跟息交怕?lián)Q標(biāo)遮準(zhǔn)碼方,它猾用七臂位二禍進(jìn)制識數(shù)漫來進(jìn)搏行字派符編伸碼。D、加奇偶撫校驗(yàn)災(zāi)碼二、赤舉例睛：1、梳將八須進(jìn)制淚數(shù)(儲57扎.6男)8轉(zhuǎn)換春為十具六進(jìn)專制數(shù)趟。八進(jìn)毫制或主十六樣進(jìn)制狐數(shù)轉(zhuǎn)乓換為得二進(jìn)會制數(shù)：將勇每位執(zhí)八進(jìn)虜制殘數(shù)或騙十六陷進(jìn)制庸數(shù)用同等價(jià)欲的三蒸位二子進(jìn)制坦數(shù)或臉?biāo)奈槐q進(jìn)制輔數(shù)表釘示即毒可。盈八進(jìn)狡制數(shù)摔與十妹六進(jìn)眾制數(shù)芬的轉(zhuǎn)菠換，捏可揮通過渠二進(jìn)字制數(shù)歌過渡悉一下對。即兇：八進(jìn)述制鞠二沒進(jìn)制刺十怨六進(jìn)鞏制(5倡7．餓6)8＝伍(1伍01抵11列1．職11喜0)2＝桐(擊2F煮．C歉)162、苦將(擔(dān)28制)10轉(zhuǎn)換肌成二