rmf第一章 數(shù)制與碼制

1、1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 2008.9教材：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教材：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編閻石主編 第五版第五版2關(guān)于本課程學(xué)習(xí)的幾點(diǎn)說(shuō)明關(guān)于本課程學(xué)習(xí)的幾點(diǎn)說(shuō)明 本課程的性質(zhì)和作用：本課程的性質(zhì)和作用：具有較強(qiáng)理論性和實(shí)踐性的專(zhuān)業(yè)（技術(shù)）基礎(chǔ)課具有較強(qiáng)理論性和實(shí)踐性的專(zhuān)業(yè)（技術(shù)）基礎(chǔ)課大大學(xué)學(xué)課課程程基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè)(技術(shù)技術(shù))基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課專(zhuān)業(yè)課專(zhuān)業(yè)課 承前啟后承前啟后性性 質(zhì)質(zhì) 要求要求:實(shí)驗(yàn)單獨(dú)開(kāi)課實(shí)驗(yàn)單獨(dú)開(kāi)課一學(xué)期：共一學(xué)期：共56學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 聽(tīng)課、聽(tīng)課、 作作 用用提問(wèn)、提問(wèn)、筆記、筆記、作業(yè)作業(yè)(每周交一次每周交一次)考核：考核： 作業(yè)、作業(yè)、考勤、課堂提問(wèn)考勤、課堂

2、提問(wèn)：20分分 期中測(cè)驗(yàn)：期中測(cè)驗(yàn)：1010分分 期末考試：期末考試：70分分 3第一章第一章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)51.1.1 電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用. .電子技術(shù)的發(fā)展電子技術(shù)的發(fā)展電子器件的改進(jìn)與創(chuàng)新電子器件的改進(jìn)與創(chuàng)新 1904年發(fā)明電真空器件（電子管）電子管時(shí)代。1948年發(fā)明半導(dǎo)體器件晶體管時(shí)代。20世紀(jì)60年代制造出集成電路集成電路時(shí)代。 6. 電子技術(shù)的應(yīng)用電子技術(shù)的應(yīng)用科學(xué)研究中，先進(jìn)的儀器設(shè)備；傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)，先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線； 通信、廣播、電視、雷達(dá)、醫(yī)療設(shè)備、新型武器、交通、電力、航空、宇航等領(lǐng)域；日常生活的家用電器； 電子計(jì)算機(jī)及信息

3、技術(shù)。 7電子技術(shù)電子技術(shù)：研究電信號(hào)的產(chǎn)生、傳送、接收和處理。電信號(hào)：電信號(hào)：指隨時(shí)間變化的電壓和電流。l 模擬電子技術(shù)l 數(shù)字電子技術(shù)81.1.2 數(shù)字電路與模擬電路數(shù)字電路與模擬電路1. 1. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：模擬信號(hào)：在時(shí)間和幅值上能連續(xù)在時(shí)間和幅值上能連續(xù) 變化的信號(hào)。變化的信號(hào)。 如圖如圖1-11-1所示。所示。數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)：幅值不能連續(xù)變化的信號(hào)。幅值不能連續(xù)變化的信號(hào)。如圖如圖1-21-2所示。所示。 這種信號(hào)只有兩種取值這種信號(hào)只有兩種取值, ,所以又稱(chēng)為所以又稱(chēng)為二值數(shù)字信號(hào)，常用二值數(shù)字信號(hào)，常用0 0、1 1二進(jìn)制數(shù)表示。二進(jìn)制數(shù)表示

4、。這兩種取值是有確切的物理意義的，比這兩種取值是有確切的物理意義的，比如，開(kāi)關(guān)通斷、電壓高低、電流有無(wú)等如，開(kāi)關(guān)通斷、電壓高低、電流有無(wú)等等。等。圖1-1圖1-292. 模擬電路與數(shù)字電路模擬電路與數(shù)字電路模擬電路：模擬電路：處理和傳輸模擬信號(hào)的電路。處理和傳輸模擬信號(hào)的電路。數(shù)字電路：數(shù)字電路：處理和傳輸數(shù)字信號(hào)的電路。處理和傳輸數(shù)字信號(hào)的電路。101.1.3 數(shù)字電子技術(shù)研究的主要問(wèn)題數(shù)字電子技術(shù)研究的主要問(wèn)題 數(shù)字電子技術(shù)研究的主要問(wèn)題：數(shù)字電子技術(shù)研究的主要問(wèn)題：如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。 算術(shù)運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算：即加、減、乘、除運(yùn)算。即加

5、、減、乘、除運(yùn)算。 邏輯運(yùn)算：邏輯運(yùn)算：描述條件和結(jié)果之間某種邏輯關(guān)系的運(yùn)描述條件和結(jié)果之間某種邏輯關(guān)系的運(yùn)算?；镜倪壿嬤\(yùn)算有與、或、非運(yùn)算。算。基本的邏輯運(yùn)算有與、或、非運(yùn)算。11數(shù)制：數(shù)制：多位數(shù)碼中，每位的構(gòu)成方法及進(jìn)位規(guī)則。多位數(shù)碼中，每位的構(gòu)成方法及進(jìn)位規(guī)則。 常用的有常用的有十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制。 1.2 幾種常用的數(shù)制幾種常用的數(shù)制l數(shù)字符號(hào)（系數(shù)）：0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9l計(jì)數(shù)規(guī)則：逢十進(jìn)一l基數(shù)：1010l權(quán)：1010的冪 例：（19991999）10 10 = =（1 110103 3+9

6、+910102 2+9+910101 1+9+910100 0）1010一、十進(jìn)制一、十進(jìn)制12二、二、 二進(jìn)制二進(jìn)制 數(shù)字符號(hào)：0、1計(jì)數(shù)規(guī)則：逢二進(jìn)一基數(shù)：2權(quán)：2的冪例：（1011101）2 = （126+025+124+123+122+021+120）10 =（64+0+16+8+4+0+1）10 =（93）1013三、三、 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 數(shù)字符號(hào)：09、A、B、C、D、E、F計(jì)數(shù)規(guī)則：逢十六進(jìn)一基數(shù)：16權(quán)：16的冪 例： （5D）16 =（5161+13160）10 =（80+13）10 =（93）1010 11 12 13 14 15 14表表1-1 1-1 幾種計(jì)數(shù)進(jìn)制數(shù)的

7、對(duì)照表幾種計(jì)數(shù)進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表15一、一、 十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：除整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：除2 2取余倒排取余倒排例：求（217）10 =（）（）2 解： 2 217 余余1 b0 2 108 余余0 b1 2 54 余余0 b2 2 27 余余1 b3 2 13 余余1 b4 2 6 余余0 b5 2 3 余余1 b6 2 1 余余1 b7 0（217）10 =（b7b6b5b4b3b2b1b0）2=（11011001）21.3 不同碼制間的轉(zhuǎn)換不同碼制間的轉(zhuǎn)換16小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：乘2 2取整正排例：求（0.3125）10 =（ ）2 解： 0.3125 2 = 0.625 整數(shù)

8、為整數(shù)為0 b- 1 0.625 2 = 1.25 整數(shù)為整數(shù)為1 b- 2 0.25 2 = 0. 5 整數(shù)為整數(shù)為0 b- 3 0. 5 2 = 1.0 整數(shù)為整數(shù)為1 b- 4（0.3125）10 =（0.0101）2 說(shuō)明：有時(shí)小數(shù)部分可能無(wú)法得到0的結(jié)果，這時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換精度的要求適當(dāng)取一定位數(shù)。17二、二、 二進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制各位二進(jìn)制乘以相應(yīng)位的權(quán)之和各位二進(jìn)制乘以相應(yīng)位的權(quán)之和例2：（1.101）2 = （120+12-1+02-2+12-3）10 =（1+0.5+0.25+0.125）10 =（1.875）10例1：（1101）2= （123+122+021+120）10

9、 =（8+4+0+1）10 =（13）1018三三、 二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 四位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。例如：十六進(jìn)制二進(jìn)制（9A7E）16 =（1001 1010 0111 1110）2 =（1001101001111110）2 二進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制（10111010110）2 =（0101 1101 0110）2 =（5D6）1619十進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制：十六進(jìn)制：十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制四四、 十六進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制：按權(quán)展開(kāi)即可十進(jìn)制：按權(quán)展開(kāi)即可例1：（3E）16= （3161+14160）10

10、=（48+14）10 =（62）10例例2：（：（217）10 =（11011001）2=(D9)16201.4 1.4 二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算：當(dāng)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示大小時(shí)，它們之間當(dāng)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示大小時(shí)，它們之間 可以進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，即加、減、乘、除運(yùn)可以進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，即加、減、乘、除運(yùn) 算，這種運(yùn)算稱(chēng)為算術(shù)運(yùn)算。算，這種運(yùn)算稱(chēng)為算術(shù)運(yùn)算。（1）正負(fù)數(shù)表示）正負(fù)數(shù)表示正數(shù)：正數(shù)：最高位為符號(hào)位取最高位為符號(hào)位取0負(fù)數(shù)：負(fù)數(shù)：最高位為符號(hào)位取最高位為符號(hào)位取1例：例： （ 0 1011001）2 =（+89）10 符號(hào)位符號(hào)位 （ 1 1011001）2 =（-

11、-89）10原碼：原碼：以上的這種表示稱(chēng)為原碼以上的這種表示稱(chēng)為原碼21（2）補(bǔ)碼）補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼：和它的原碼相同；和它的原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：符號(hào)位不變，其它各位取反并在最低位符號(hào)位不變，其它各位取反并在最低位 加加1。例：例： （+89）10 的原碼（的原碼（ 0 1011001）2 （+89）10 的補(bǔ)碼（的補(bǔ)碼（ 0 1011001）2 （-89）10 的原碼的原碼 （ 1 1011001）2 （-89）10 的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼 （ 1 0100111）2（3）運(yùn)算法則）運(yùn)算法則 只介紹加法運(yùn)算法則（逢二進(jìn)一）：只介紹加法運(yùn)算法則（逢二進(jìn)一）： 0+00 0+11+0

12、1 1+110進(jìn)位22（4）減法運(yùn)算）減法運(yùn)算補(bǔ)碼的加法運(yùn)算補(bǔ)碼的加法運(yùn)算減法運(yùn)算：減法運(yùn)算：將原碼變?yōu)檠a(bǔ)碼，相加的進(jìn)位舍去，即得將原碼變?yōu)檠a(bǔ)碼，相加的進(jìn)位舍去，即得 帶符號(hào)位的結(jié)果。帶符號(hào)位的結(jié)果。例：例： 計(jì)算（計(jì)算（1001）2（0101）2 解解 法一：法一：直接運(yùn)算，根據(jù)二進(jìn)制的運(yùn)算法則可知直接運(yùn)算，根據(jù)二進(jìn)制的運(yùn)算法則可知 解法二：解法二：補(bǔ)碼的加法運(yùn)算補(bǔ)碼的加法運(yùn)算（1001）2 的原碼（的原碼（ 0 1001）2 （1001）2 的補(bǔ)碼（的補(bǔ)碼（ 0 1001）2 -（0101）2 的原碼的原碼 （ 1 0101）2-（0101）2 的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼 （ 1 1011）2 0 1

13、0 0 1+ 1 1 0 1 11 0 0 1 0 0舍去 1 0 0 1 - 0 1 0 1 0 1 0 00100例:P12231.5 1.5 幾種常用的編碼幾種常用的編碼 P12代碼：代碼：當(dāng)數(shù)碼表示不同的對(duì)象（或信息）時(shí)被稱(chēng)為代當(dāng)數(shù)碼表示不同的對(duì)象（或信息）時(shí)被稱(chēng)為代碼碼 。如：郵政編碼、汽車(chē)牌照、房間號(hào)等，它們都沒(méi)如：郵政編碼、汽車(chē)牌照、房間號(hào)等，它們都沒(méi)有數(shù)量大小的含意。有數(shù)量大小的含意。碼制：碼制：為了便于記憶和處理（如查詢(xún)），在編制代碼為了便于記憶和處理（如查詢(xún)），在編制代碼時(shí)總要遵循一定的規(guī)則，這些規(guī)則就叫做碼制。時(shí)總要遵循一定的規(guī)則，這些規(guī)則就叫做碼制。 用用4位二進(jìn)制數(shù)碼

14、表示十進(jìn)制數(shù)（位二進(jìn)制數(shù)碼表示十進(jìn)制數(shù)（ 09 ），有多種），有多種不同的方案。因?yàn)椴煌姆桨?。因?yàn)?位二進(jìn)制代碼一共有十六個(gè)狀態(tài)，位二進(jìn)制代碼一共有十六個(gè)狀態(tài)，而十進(jìn)制代碼只用其中的十個(gè)狀態(tài)。而十進(jìn)制代碼只用其中的十個(gè)狀態(tài)。一、十進(jìn)制代碼一、十進(jìn)制代碼24P13 表表1.5.1 幾種常見(jiàn)的十進(jìn)制代碼幾種常見(jiàn)的十進(jìn)制代碼84218421碼碼24212421碼碼52115211碼碼余余3 3碼碼0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9權(quán)權(quán)無(wú)權(quán)碼無(wú)權(quán)碼種類(lèi)種類(lèi)編碼編碼十進(jìn)十進(jìn)制數(shù)制數(shù)25有權(quán)碼：有權(quán)碼：8421碼、碼、2421碼、碼、5211碼是有權(quán)碼。如碼是有權(quán)碼。如8421

15、碼中從左到右的權(quán)依次為：碼中從左到右的權(quán)依次為：8、4、2、1。8421碼是最碼是最常用的常用的BCD碼。碼。無(wú)權(quán)碼：無(wú)權(quán)碼：余余3碼是無(wú)權(quán)碼。碼是無(wú)權(quán)碼。編碼規(guī)則是：編碼規(guī)則是：將余將余3碼看作四位二進(jìn)制數(shù)，其數(shù)值要碼看作四位二進(jìn)制數(shù)，其數(shù)值要 比它表示的十進(jìn)制數(shù)多比它表示的十進(jìn)制數(shù)多3。例：例：（1985）10 =（0001 1001 1000 0101）8421BCD26二、格雷碼二、格雷碼編碼順序編碼順序二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼格雷碼格雷碼0123456789101112131415000000010010001101000101011001111000100110101011110011

16、01111011110 0 0 00 0 0 10 0 1 10 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 1 1 1 1 01 0 1 01 0 1 11 0 0 11 0 0 0優(yōu)點(diǎn)：這種代碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡“噪聲”表表1.5.2 4位格雷碼與二進(jìn)制代碼的比較位格雷碼與二進(jìn)制代碼的比較又稱(chēng)循環(huán)碼又稱(chēng)循環(huán)碼余三循環(huán)碼余三循環(huán)碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)0123456789 編碼規(guī)則：如果從編碼規(guī)則：如果從0000開(kāi)始，最右邊一位按開(kāi)始，最右邊一位按0110順序循環(huán)變化，右邊第二順序循環(huán)變化，右邊第二位按位按00111100順序循環(huán)

17、變順序循環(huán)變化，右邊第三位按化，右邊第三位按0000111111110000順序循順序循環(huán)變換。從右向左，每一環(huán)變換。從右向左，每一位狀態(tài)循環(huán)中連續(xù)的位狀態(tài)循環(huán)中連續(xù)的0、1數(shù)目增加一倍。由于數(shù)目增加一倍。由于4位格位格雷碼只有雷碼只有16個(gè)，所以最左個(gè)，所以最左邊的一位只有半個(gè)循環(huán)，邊的一位只有半個(gè)循環(huán)，即即0000000011111111。特點(diǎn)：相鄰兩個(gè)代碼之間只有一位不同27三、三、ASCII 碼碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼） ASCII碼已經(jīng)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（碼已經(jīng)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）認(rèn)定為國(guó)際）認(rèn)定為國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)代碼。通用的標(biāo)準(zhǔn)代碼。ASCII是用一組是用一組7位二進(jìn)制代碼表示位二進(jìn)制代碼表示128個(gè)字符。個(gè)字符。具體的編碼規(guī)則如具體的編碼規(guī)則如P15表表1.5.3所示。所示。例如：例如：“”的的ASCII編碼是編碼是“0111110”28本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要介紹了兩個(gè)方面的內(nèi)容：數(shù)制和碼制。本章主