數字電子技術第一章課件

總共64學時（非電子技術專業(yè)52學時）平時成績占20%，交作業(yè)，到課情況，測驗?？荚嚦煽冋?0%，全院統考。學習方法課程安排多記：知識點多做：習題、實驗多問：老師，同學

21世紀是信息數字化的時代，“數字邏輯設計”是數字技術的基礎，是電子信息類各專業(yè)的主要技術基礎課程之一。數字電子技術的應用非常廣泛。電視技術雷達技術通信技術計算機、自動控制航空航天

概述第1章緒論數制與碼制本章小結返回演示文稿目錄主要要求：

了解數字電路的特點和分類。了解脈沖波形的主要參數。1.1概述模擬電路電子電路分類數字電路

傳遞、處理模擬信號的電子電路

傳遞、處理數字信號的電子電路數字信號時間上和幅度上都斷續(xù)變化的信號

模擬信號時間上和幅度上都連續(xù)變化的信號數字電路中典型信號波形一、數字電路與數字信號

(b)(c)ΔtΔt為一拍數字信號(a)1110110001表示方法

(1)用0、1數值表示，數字信號有兩種傳輸波形。

(2)用低和高電位表示（電平型信號）電平型數字信號是以一個時間節(jié)拍內信號是高電平還是低電平來表示“1”或“0”，稱為電平型。

(3)用脈沖信號的無和有表示（以一個時間節(jié)拍內有無脈沖來表示“1”或“0”），稱為脈沖型。高電位低電位脈沖演示演示輸出信號與輸入信號之間的對應邏輯關系邏輯代數只有高電平和低電平兩個取值導通(開)、截止(關)便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強和保密性好等研究對象分析工具信號電子器件工作狀態(tài)主要優(yōu)點二、數字電路特點

將晶體管、電阻、電容等元器件用導線在線路板上連接起來的電路。將上述元器件和導線通過半導體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個不可分割的整體電路。根據電路結構不同分分立元件電路集成電路根據半導體的導電類型不同分雙極型數字集成電路單極型數字集成電路以雙極型晶體管作為基本器件以單極型晶體管作為基本器件例如

CMOS例如

TTL三、數字電路的分類集成電路分類集成度電路規(guī)模與范圍小規(guī)模集成電路

SSI1~10門/片或10~100個元件/片邏輯單元電路包括：邏輯門電路、集成觸發(fā)器中規(guī)模集成電路

MSI10~100門/片或

100~1000個元件/片邏輯部件包括：計數器、譯碼器、編碼器、數據選擇器、寄存器、算術運算器、比較器、轉換電路等大規(guī)模集成電路

LSI100

~

1000

門/片或

1000

~100000

個元件/片數字邏輯系統包括：中央控制器、存儲器、各種接口電路等超大規(guī)模集成電路

VLSI大于

1000門/片或大于

10萬個元件/片高集成度的數字邏輯系統

例如：各種型號的單片機，即在一片硅片上集成一個完整的微型計算機根據集成密度不同分理解

BCD碼的含義，掌握

8421BCD碼，了解其他常用

BCD碼。主要要求：

掌握十進制數和二進制數的表示及其相互轉換。了解八進制和十六進制。1.2

數制和碼制二進制碼與格雷碼之間的轉換計數的方法

(一)

十進制(Decimal)

(xxx)10或

(xxx)D

例如(3176.54)10

或(3176.54)D

數碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91×1011×100

5×10-1

1×10-2權權權

權

數碼所處位置不同時，所代表的數值不同

(11.51)10

進位規(guī)律：逢十進一，借一當十10i

稱十進制的權

10稱為基數0~9

十個數碼稱系數數碼與權的乘積，稱為加權系數十進制數可表示為各位加權系數之和，稱為按權展開式

(3176.54)10=3×103+1×102+7×101+6×100+5×10-1+4×10-2一、數制

例如0+1=11+1=1011+1=10010–1=1

(二)

二進制(Binary)

(xxx)2或

(xxx)B

例如(1011.11)2或(1011.11)B

數碼：0、1

進位規(guī)律：逢二進一，借一當二

權：2i

基數：2

系數：0、1

按權展開式表示

(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2

將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.11)2=(11.75)10

=11.75(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2

(三)

八進制和十六進制

進制數的表示計數規(guī)律基數

權數碼八進制

(Octal)

(xxx)8

或(xxx)O逢八進一，借一當八

8

0~7

8i

十六進制(Hexadecimal)

(xxx)16

或(xxx)H

逢十六進一，借一當十六

16

0

~

9、A、B、C、D、E、F

16i例如

(437.25)8=4×82+3×81+7×80+2×8-1+5×8-2=256+24+7+0.25+0.078125=(287.328125)10

例如(3BE.C4)16=3×162+11×161+14×160+12×16-1+4×16-2=768+176+14+0.75+0.015625=(958.765625)10

二、不同數制間的關系與轉換

對同一個數的不同計數方法

(一)

不同數制間的關系

二、不同數制間的關系與轉換

不同數制之間有關系嗎？十進制、二進制、八進制、十六進制對照表77011176601106550101544010043300113220010211000110000000十六八二十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A121010109111001981010008十六八二十返回二進制是計算機中所使用的計數制八進制和十六進制是編程使用的計數制十進制是人類習慣的計數制1.500

1整數0.750

0

(二)

不同數制間的轉換

1.各種數制轉換成十進制2.十進制轉換為二進制［例］將十進制數

(26.375)10轉換成二進制數

26

6

1

3

01

10

12(26)10=(11010)2

×2

×21.000

1.37522220.375

×2一直除到商為

0為止

余數13

0按權展開求和整數和小數分別轉換整數部分：除

2取余法

小數部分：乘

2取整法讀數順序讀數順序

.011十進制整數轉換為二進制數時，其結果也必然是整數。利用轉換前后數值相等的原理，有N10=N2=2n-1×bn-1+…+21×b1+20×b0

十進制小數轉換為二進制數時，其結果也必然是小數。利用轉換前后數值相等的原理，有

N10=N2=2-1×b-1+2-2×b-2+…+2-m×b-m()

%1.039.0

10

。到精度達轉換成二進制數，要求將十進制小數例解由于精度要求達到0.1%，需要精確到二進制小數10位，即1/210=1/1024。0.39×2=0.78b-1=00.78×2=1.56b-2=10.56×2=1.12b-3=10.12×2=0.24b-4=00.24×2=0.48b-5=00.48×2=0.96b-6=00.96×2=1.92b-7=10.92×2=1.84b-8=10.84×2=1.68b-9=10.68×2=1.36b-10=1所以當十進制小數不能精確轉換為二進制小數時，往往需要有一定的精度要求，例如要求結果保留幾位小數。此時要注意，為了減小轉換誤差，轉換時的小數位數應比要求保留的小數位數多1位，然后根據多出的這1位是0還是1決定取舍，基本原則是0舍1入。例如某二進制數(0.1001)2，保留兩位小數時結果為(0.10)2，保留3位小數時結果應為(0.101)2。3.將十進制數轉換成R進制數

將十進制數的整數部分和小數部分分別進行轉換，然后合并起來。

a)將給定的十進制數除以R，余數作為R進制數的最低位(LeastSignificantBit,LSB)。

b)把前一步的商再除以R，余數作為次低位。

c)重復b步驟，記下余數，直至最后商為0，最后的余數即為R進制的最高位(MostSignificantBit,MSB)。十進制數整數轉換成R進制數，采用逐次除以基數R取余數的方法，其步驟如下：()

53

10轉換成八進制數。將十進制數例解由于八進制數基數為8，所以逐次除以8取其余數：５３8６8０商余數５６所以每位八進制數用三位二進制數代替，再按原順序排列。八進制→二進制4.二進制與八進制間的相互轉換二進制→八進制(11100101.11101011)2=(345.726)8

(745.361)8=(111100101.011110001)2

補0(11100101.11101011)2=(?)8

11100101.11101011

00

345726從小數點開始，整數部分向左

(小數部分向右)

三位一組，最后不足三位的加0補足三位，再按順序寫出各組對應的八進制數。補01110010111101011去關系對照表一位十六進制數對應四位二進制數，因此二進制數四位為一組。5.

二進制和十六進制間的相互轉換

(10011111011.111011)2=(4FB.EC)16

(3BE5.97D)16=(11101111100101.100101111101)2

補0(10011111011.111011)2=(?)16

10011111011.11101100

4FBEC0

十六進制→二進制:每位十六進制數用四位二進制數代替，再按原順序排列。二進制→十六進制:從小數點開始，整數部分向左(小數部分向右)

四位一組，最后不足四位的加0補足四位，再按順序寫出各組對應的十六進制數。補010011111011111011利用二進制數作橋梁，可以方便地將十進制數轉換為十六進制數。例如：用四位二進制數碼表示十進制數0~90000→00001→10010→20011→30100→40101→50110→60111→71000→81001→9將若干個二進制數碼0和1按一定規(guī)則排列起來表示某種特定含義的代碼稱為二進制代碼，簡稱二進制碼。用數碼的特定組合表示特定信息的過程稱編碼

三、二進制代碼

常用二進制代碼自然二進制碼二-

十進制碼格雷碼奇偶檢驗碼

ASCII碼

(美國信息交換標準代碼)

例如：用三位自然二進制碼表示十進制數0~7：

000→0001→1010→2011→3100→4101→5110→6111→7

(一)

自然二進制碼

按自然數順序排列的二進制碼

(二)

二-十進制代碼

表示十進制數

0~

9十個數碼的二進制代碼(又稱BCD碼

即

BinaryCodedDecimal)

1位十進制數需用4位二進制數表示，故BCD碼為4位。

4位二進制碼有16種組合，表示0~

9十個數可有多種方案，所以BCD碼有多種。通常，一種編碼的長度n不僅與要編碼的信息個數m有關，而且與編碼本身所采用的符號個數k(模)也有關系。n、m和k之間一般滿足下面的關系：kn-1＜m≤kn

由于4位二進制數共有24＝16種碼組，所以在這十六種代碼中，可以任選10種來表示10個十進制數碼，共有如下N種方案。

N＝16！/（16－10）！≈2.9×1010BCD分為有權碼和無權碼兩大類常用二-

十進制代碼表1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210

十進制數1100101110101001100001110110010101000011余3碼2421(B)2421(A)

5421碼

8421

碼無權碼

有權碼1001100001110110010101000011001000010000權為

8、4、2、1比8421BCD碼多余3取四位自然二進制數的前10種組合，去掉后6種組合1010~1111。用BCD碼表示十進制數舉例：

(36)10

=()8421BCD

(4.79)10=()8421BCD

(01010000)8421BCD=

()10注意區(qū)別BCD碼與數制：

(150)10=(000101010000)8421BCD

=(10010110)2=(226)8=(96)16

60110

30011

4.0100.70111910010101500000對于有權BCD碼，可以根據位權展開求得所代表的十進制數。例如：

將十進制數(6721.54)10，使用631-1BCD碼進行表示(6721.54)10=[1000101001010010.10010110]631－1BCD

(三)

可靠性代碼

奇偶校驗碼組成

信

息

碼：需要傳送的信息本身。

1位校驗位：取值為0或1，以使整個代碼

中“1”的個數為奇數或偶數。

使“1”的個數為奇數的稱奇校驗，為偶數的稱偶校驗。

8421奇偶校驗碼01001110019110000100081011100111700110101106001011010151010000100400011100113100100001021000100001100000100000校驗碼信息碼校驗碼信息碼8421偶校驗碼8421奇校驗碼十進制數十進制數0123456789101112131415格雷碼(Gray碼，又稱循環(huán)碼)

最低位以

0110為循環(huán)節(jié)次低位以

00111100為循環(huán)節(jié)第三位以

0000111111110000為循環(huán)節(jié)…….特點:相鄰項或對稱項只有一位不同典型格雷碼構成規(guī)則：0110011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111二進制碼與格雷碼的相互轉換二進制碼轉換成格雷碼二進制碼0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111格雷碼0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000保留自然二進制碼的最高位作為格雷碼的最高位，而次高位格雷碼為二進制碼的高位與次高位相異或，而格雷碼其余各位與次高位的求法相類似。二進制碼為B=BnBn-1…B1B0對應的格雷碼為G=GnGn-1…G1G0二進制碼與格雷碼的相互轉換格雷碼轉換成二進制碼二進制碼為B=BnBn-1…B1B0

對應的格雷碼為G=GnGn-1…G1G0二進制碼0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111格雷碼0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000保留格雷碼的最高位作為自然二進制碼