數(shù)電01(緒論,邏輯概論)

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)

信息學(xué)院吳亞瓊wuyq@——專業(yè)基礎(chǔ)課研究對象（一）數(shù)碼相機(jī)智能儀器計(jì)算機(jī)研究對象（二）教學(xué)目標(biāo)最終目標(biāo)：分析、設(shè)計(jì)數(shù)字電路讀圖設(shè)計(jì)圖舉例能讀懂能設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)理論（邏輯代數(shù)）基本器件（符號，工作原理，用法）讀圖設(shè)計(jì)圖對大家的要求跟上進(jìn)度！否則——聽天書…評分標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)30分（作業(yè)、出勤、隨堂測驗(yàn)等）考試70分參考書目（推薦）閻石主編《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》第五版高等教育出版社秦臻主編《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）重點(diǎn)難點(diǎn)題解指導(dǎo)考研指南》高等教育出版社羅杰主編《電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分習(xí)題全解》第五版高等教育出版社1.數(shù)字邏輯概論2.邏輯代數(shù)與硬件描述語言概述3.邏輯門電路4.組合邏輯電路5.鎖存器與觸發(fā)器6.時(shí)序邏輯電路7.存儲器、復(fù)雜可編程器件和現(xiàn)場可編程門陣列9.模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器8.脈沖波形的變換與產(chǎn)生1.數(shù)字邏輯概論1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號1.2數(shù)制1.3二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1.4二進(jìn)制代碼1.5二值邏輯變量與基本邏輯運(yùn)算1.6邏輯函數(shù)及其表示方法1.數(shù)字邏輯概論數(shù)字電路能實(shí)現(xiàn)的功能：代數(shù)類：代數(shù)運(yùn)算、比較、計(jì)數(shù)。（例：加法器）處理的是數(shù)字。（二進(jìn)制數(shù)）非代數(shù)類：編碼、譯碼、數(shù)據(jù)選擇、存取信息。（例：七段譯碼器）處理的是數(shù)碼，代表各種信息。（二進(jìn)制代碼）

數(shù)字電路所處理的對象：電信號（電壓信號）二值邏輯---時(shí)間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號，如正弦波、三角波等uOt

Otu1.模擬信號1.1.3模擬信號與數(shù)字信號數(shù)字信號波形2、數(shù)字信號---在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的信號。數(shù)字電路處理的電信號是數(shù)字信號！數(shù)字信號代表：二進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制代碼。高電平，如：3.5~5V代表：1、邏輯1低電平，如：0~1.5V代表：0、邏輯03、數(shù)字信號與數(shù)字邏輯的對應(yīng)關(guān)系(a)用二值邏輯描述數(shù)字波形(b)16位數(shù)據(jù)的波形表示1.數(shù)字邏輯概論1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號1.2數(shù)制1.3二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1.4二進(jìn)制代碼1.5二值邏輯變量與基本邏輯運(yùn)算1.6邏輯函數(shù)及其表示方法

1.2.1十進(jìn)制1.2數(shù)制

1.2.2二進(jìn)制

1.2.3十-二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

1.2.4十六進(jìn)制和八進(jìn)制一般表達(dá)式:

1.2.1十進(jìn)制十進(jìn)制采用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數(shù)碼，其進(jìn)位的規(guī)則是“逢十進(jìn)一”。4587.29=4

103+5102+8101+7100+210

1+910

2系數(shù)位權(quán)任意進(jìn)制數(shù)的一般表達(dá)式為:各位的權(quán)都是10的冪。1.2數(shù)制數(shù)制:多位數(shù)碼中的每一位數(shù)的構(gòu)成及低位向高位進(jìn)位的規(guī)則

1.2.2二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)的一般表達(dá)式為:例如：1+1=10=1×21+0×20位權(quán)系數(shù)二進(jìn)制數(shù)只有0、1兩個數(shù)碼，進(jìn)位規(guī)律是：“逢二進(jìn)一”.1、二進(jìn)制數(shù)的表示方法各位的權(quán)都是2的冪。（1）易于電路表達(dá)---0、1兩個值，可以用管子的導(dǎo)通或截止，燈泡的亮或滅、繼電器觸點(diǎn)的閉合或斷開來表示。2、二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)（2）二進(jìn)制數(shù)字裝置所用元件少,電路簡單、可靠。（3）基本運(yùn)算規(guī)則簡單,運(yùn)算操作方便。3、二進(jìn)制數(shù)波形表示（1）二進(jìn)制數(shù)據(jù)的串行傳輸4、二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸（2）二進(jìn)制數(shù)據(jù)的并行傳輸將一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)所有位同時(shí)傳送。傳送速率快,但數(shù)據(jù)線較多，而且發(fā)送和接收設(shè)備較復(fù)雜。1)、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：

a.整數(shù)的轉(zhuǎn)換:“輾轉(zhuǎn)相除”法:將十進(jìn)制數(shù)連續(xù)不斷地除以2,直至商為零，所得余數(shù)由低位到高位排列，即為所求二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分小數(shù)部分1.2.3十-二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換解：根據(jù)上述原理，可將(37)D按如下的步驟轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)由上得(37)D=(100101)B例1.2.2將十進(jìn)制數(shù)(37)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)十進(jìn)制數(shù)較大時(shí)，有什么方法使轉(zhuǎn)換過程簡化?解：由于27為128，而133－128=5=22＋20，例1.2.3將(133)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)所以對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)b7=1，b2=1，b0=1，其余各系數(shù)均為0，所以得(133)D=(10000101)Bb.小數(shù)的轉(zhuǎn)換:對于二進(jìn)制的小數(shù)部分可寫成

將上式兩邊分別乘以2，得 由此可見，將十進(jìn)制小數(shù)乘以2，所得乘積的整數(shù)即為不難推知，將十進(jìn)制小數(shù)每次除去上次所得積中的整數(shù)再乘以2，直到滿足誤差要求進(jìn)行“四舍五入”為止，就可完成由十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)。解由于精度要求達(dá)到0.1%，需要精確到二進(jìn)制小數(shù)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

%1.0。例將十進(jìn)制小數(shù)(0.39)D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),要求誤差ε小于

十六進(jìn)制數(shù)中只有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A、B、C、D、E、F十六個數(shù)碼，進(jìn)位規(guī)律是“逢十六進(jìn)一”。1.十六進(jìn)制一般表達(dá)式：例如1.2.4十六進(jìn)制和八進(jìn)制各位的權(quán)都是16的冪。2、二--十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：因?yàn)?6進(jìn)制的基數(shù)16=24，所以，可將四位二進(jìn)制數(shù)表示一位16進(jìn)制數(shù)，即0000～1111表示0-F。例(111100010101110)B=將每位16進(jìn)制數(shù)展開成四位二進(jìn)制數(shù)，排列順序不變即可。例(BEEF)H=(78AE)H

(1011111011101111)B十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：例(111100010101110)B=3.八進(jìn)制八進(jìn)制數(shù)中只有0,1,2,3,4,5,6,7八個數(shù)碼，進(jìn)位規(guī)律是“逢八進(jìn)一”。一般表達(dá)式各位的權(quán)都是8的冪。4、二-八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換將每位八進(jìn)制數(shù)展開成三位二進(jìn)制數(shù)，排列順序不變即可。轉(zhuǎn)換時(shí)，由小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分自右向左，小數(shù)部分自左向右，三位一組，不夠三位的添零補(bǔ)齊，則每三位二進(jìn)制數(shù)表示一位八進(jìn)制數(shù)。因?yàn)榘诉M(jìn)制的基數(shù)8=23

，所以，可將三位二進(jìn)制數(shù)表示一位八進(jìn)制數(shù)，即000～111表示0～7例(10110.0111)B=例(752.1)O=(26.34)O

(111101010.001)B5.十六進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)：