數(shù)字電路PPT基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)字電路數(shù)字電路PPT基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共47頁。2第2頁/共47頁第二頁，共47頁。（1-3）第一章 數(shù)制和碼制數(shù)字電路第3頁/共47頁第三頁，共47頁。（1-4）通過控制器件中電子的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行(jnxng)工作第4頁/共47頁第四頁，共47頁。（1-5）第5頁/共47頁第五頁，共47頁。（1-6）第6頁/共47頁第六頁，共47頁。（1-7）科學(xué)家預(yù)測(cè)集成度按翻番(fn fn)/18月的速度還將繼續(xù)到2015或2020年，將達(dá)到飽和。2010年澳大利亞科學(xué)家展示了世界上最小的晶體管，其規(guī)格僅有七個(gè)原子組成，大小為一米的40億分之一，嵌于單晶硅上。這一發(fā)明將會(huì)使微型處理器尺寸大幅

2、減小，會(huì)給計(jì)算速度帶來革命性變化。第7頁/共47頁第七頁，共47頁。（1-8）電子管晶體管集成電路(jchng-dinl)大規(guī)模集成電路(jchng-dinl)人工智能計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第8頁/共47頁第八頁，共47頁。（1-9）交通燈控制系統(tǒng)(kn zh x tn)自動(dòng)(zdng)售票機(jī)第9頁/共47頁第九頁，共47頁。（1-10）1.1.1 數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)電子電路中的信號(hào)(xnho)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)隨時(shí)間連續(xù)變化(binhu)的信號(hào)時(shí)間(shjin)和幅度都是離散的第10頁/共47頁第十頁，共47頁。（1-11）模擬信號(hào)：tu正弦波信號(hào)(xnho)t鋸齒(jch)波信號(hào)u第11頁/共47

3、頁第十一頁，共47頁。（1-12）第12頁/共47頁第十二頁，共47頁。（1-13） 研究模擬信號(hào)時(shí)，我們注重電路輸入、輸出信號(hào)間的大小、相位(xingwi)關(guān)系。相應(yīng)的電子電路就是模擬電路，包括交直流放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生器等。 在模擬電路(dinl)中，晶體管一般工作在放大狀態(tài)。第13頁/共47頁第十三頁，共47頁。（1-14）數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計(jì)(tngj)。數(shù)字表盤(biopn)的讀數(shù)。數(shù)字電路信號(hào)(xnho)：tu第14頁/共47頁第十四頁，共47頁。（1-15）產(chǎn)品(chnpn)自動(dòng)裝箱計(jì)數(shù)生產(chǎn)線第15頁/共47頁第十五頁，共47頁。（1-16）研究數(shù)字電路時(shí)注重電路

4、輸出、輸入間的邏輯關(guān)系，因此不能采用模擬電路的分析方法。主要(zhyo)的分析工具是邏輯代數(shù)，電路的功能用真值表、邏輯表達(dá)式或波形圖表示。在數(shù)字電路中，三極管工作在開關(guān)(kigun)狀態(tài)下，即工作在飽和狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)。第16頁/共47頁第十六頁，共47頁。（1-17）1.1.2 數(shù)制（1）十進(jìn)制：以十為基數(shù)(jsh)的記數(shù)體制表示(biosh)數(shù)的十個(gè)數(shù)碼：遵循(zn xn)逢十進(jìn)一的規(guī)律157=012107105101 第17頁/共47頁第十七頁，共47頁。（1-18）一個(gè)十進(jìn)制數(shù)數(shù) N可以(ky)表示成：iiiDKN10)( 若在數(shù)字電路中采用十進(jìn)制，必須要有十個(gè)電路狀態(tài)與十個(gè)記數(shù)碼相對(duì)應(yīng)

5、。這樣將在技術(shù)上帶來許多困難(kn nn)，而且很不經(jīng)濟(jì)。第18頁/共47頁第十八頁，共47頁。（1-19）（2）二進(jìn)制：以二為基數(shù)(jsh)的記數(shù)體制表示數(shù)的兩個(gè)(lin )數(shù)碼：遵循(zn xn)逢二進(jìn)一的規(guī)律iiiBKN2）（1001) B =012321202021 = ( 9 ) D第19頁/共47頁第十九頁，共47頁。（1-20）用電路(dinl)的兩個(gè)狀態(tài)-開關(guān)來表示二進(jìn)制數(shù)，數(shù)碼的存儲(chǔ)和傳輸簡單、可靠。位數(shù)較多，使用不便；不合人們的習(xí)慣(xgun)，輸入時(shí)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，運(yùn)算結(jié)果輸出時(shí)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。第20頁/共47頁第二十頁，共47頁。（1-21）（3）十六進(jìn)制(sh

6、 li jn zh)和八進(jìn)制：十六進(jìn)制(sh li jn zh)記數(shù)碼：(4E6)H =4162+14 161+6 160= ( 1254 ) D第21頁/共47頁第二十一頁，共47頁。（1-22）十六進(jìn)制(sh li jn zh)與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換：(0101 1001)B=027+1 26+0 25+1 24+1 23+0 22+0 21+1 20B=(023+1 22+0 21+1 20) 161+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160B= ( 59 ) H每四位(s wi)2進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位16進(jìn)制數(shù)第22頁/共47頁第二十二頁，共47頁。（1-23）十六進(jìn)制(sh li j

7、n zh)與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換：(10011100101101001000)B=從末位(m wi)開始 四位一組(1001 1100 1011 0100 1000)B =()H84BC9=( 9CB48 ) H第23頁/共47頁第二十三頁，共47頁。（1-24）八進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)：(10011100101101001000)B=從末位(m wi)開始三位一組(10 011 100 101 101 001 000)B =()O01554=(2345510)O32第24頁/共47頁第二十四頁，共47頁。（1-25）十進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，可以用二除十進(jìn)制數(shù)，余數(shù)是二進(jìn)制數(shù)的

8、第0位，然后(rnhu)依次用二除所得的商，余數(shù)依次是K1、K2、。（4）十進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)：第25頁/共47頁第二十五頁，共47頁。（1-26）225 余1 K0122 余0 K162 余0 K232 余1 K312 余1 K40整數(shù)部分(b fen)轉(zhuǎn)換過程：(25)D=(11001)B除 2倒取余第26頁/共47頁第二十六頁，共47頁。（1-27）小數(shù)(xiosh)部分轉(zhuǎn)換過程：432110001250000050000225000125001262500162501281250kkkk整數(shù)部分整數(shù)部分整數(shù)部分整數(shù)部分.2101101081250).().(故乘

9、2正取整第27頁/共47頁第二十七頁，共47頁。（1-28） 所以(suy)數(shù)字電路中普遍采用二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算第28頁/共47頁第二十八頁，共47頁。（1-29）第29頁/共47頁第二十九頁，共47頁。（1-30）最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）正數(shù)的補(bǔ)碼、反碼和原碼相同負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼 = 數(shù)值位逐位求反(即其反碼) + 1如 (+5)D=（0 0101）B (-5)補(bǔ)=（1 1011）B通過(tnggu)補(bǔ)碼，將減一個(gè)數(shù)用加上該數(shù)的補(bǔ)碼來實(shí)現(xiàn)第30頁/共47頁第三十頁，共47頁。（1-31）10 5 = 510 + 7 12= 5 （舍棄進(jìn)位(jnwi)）7+5=12 產(chǎn)生進(jìn)位(jnwi)的模7是

10、5對(duì)模數(shù)12的補(bǔ)碼 第31頁/共47頁第三十一頁，共47頁。（1-32）第32頁/共47頁第三十二頁，共47頁。（1-33）例：用二進(jìn)制補(bǔ)碼(b m)運(yùn)算求出1310 、1310 、1310 、13100100111011011001112310131110110101001001113101300011010110101101031013101110010100011010231013結(jié)論：將兩個(gè)加數(shù)的符號(hào)(fho)位和來自最高位數(shù)字位的進(jìn)位相加，結(jié)果就是和的符號(hào)(fho) 解：第33頁/共47頁第三十三頁，共47頁。（1-34）1.1.4 碼 制一、BCD代碼(di m)二、格雷碼三、字符

11、編碼 第34頁/共47頁第三十四頁，共47頁。（1-35）四位二進(jìn)制數(shù)最多可以有16種不同(b tn)組合，不同(b tn)的組合便形成了一種編碼。主要有： 8421碼、 5421碼、2421碼、余3碼等。用位二進(jìn)制數(shù)碼(shm)表示位十進(jìn)制數(shù)的十個(gè)狀態(tài)，稱這些代碼為二十進(jìn)制代碼，即BCD代碼。BCD-Binary-Coded-Decimal1. BCD碼第35頁/共47頁第三十五頁，共47頁。（1-36）在BCD碼中，十進(jìn)制數(shù) (N)D 與二進(jìn)制編碼 (K3K2K1K0)B 的關(guān)系可以(ky)表示為：(N)D= W3K3 +W2K2+W1K1+W0K0W3W0為二進(jìn)制各位的權(quán)重(qun zh

12、n)所謂(suwi)的8421碼，就是指各位的權(quán)重是8, 4, 2, 1。第36頁/共47頁第三十六頁，共47頁。（1-37）000000010010001101100111100010011010101111011110111101011100010001236789101113141551240123578964012356789403456782910123678549二進(jìn)制數(shù)自然碼8421碼2421碼5421碼余三碼第37頁/共47頁第三十七頁，共47頁。（1-38）BCD碼的存放(cnfng)：組合BCD碼與非組合BCD碼上述編碼方式是針對(duì)(zhndu) “一位” 十進(jìn)制數(shù)字而言的，

13、一個(gè)多位的十進(jìn)制數(shù)與相應(yīng)的8421BCD碼之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下例所示：00110000100100013091十進(jìn)制數(shù)：對(duì)應(yīng)(duyng)的8421BCD碼： 組合BCD碼格式：每位十進(jìn)制數(shù)字對(duì)應(yīng)的BCD編碼以四個(gè)二進(jìn)制位來存放；（3091）10（0011 0000 1001 0001）BCD 非組合BCD碼格式：每位十進(jìn)制數(shù)字對(duì)應(yīng)的BCD編碼以八個(gè)二進(jìn)制位來存放 其中低四位存放真正的BCD碼，高四位根據(jù)具體應(yīng)用的不同定義為不同的 值 如無特殊要求，高四位通常為全0； （3091）10（00000011 00000000 00001001 00000001）BCD注意：如無特別說明，本課程中的B

14、CD碼一概指組合的8421BCD碼。這樣得到的BCD碼在存放或處理時(shí)有兩種格式：第38頁/共47頁第三十八頁，共47頁。（1-39）第39頁/共47頁第三十九頁，共47頁。（1-40）格雷碼的特點(diǎn)是： 任意兩個(gè)相鄰碼組之間只有一位碼原不同（0和最大數(shù)之間也只有一位不同），因此格雷碼也稱為循環(huán)碼；這種編碼在形成和傳輸時(shí)不易出錯(cuò)； 最高位的0和1只改變一次。若以最高位的0和1的交界為軸，其他低位的代碼以此軸對(duì)稱，利用這一特點(diǎn)可以很容易地構(gòu)成位數(shù)不同的格雷碼； 格雷碼是一種無權(quán)碼，不易直接進(jìn)行運(yùn)算(yn sun)，但可以很容易地與二進(jìn)制進(jìn)行換算； 格雷碼有許多形式，如余3循環(huán)碼等；第40頁/共47頁

15、第四十頁，共47頁。（1-41）兩位格雷碼0 00 11 11 00 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 1 11 0 11 0 00 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 11 1 1 01 0 1 01 0 1 11 0 0 11 0 0 0三位格雷碼四位(s wi)格雷碼0 00 11 11 01 01 10 10 00110 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 00 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 1 11 0 11 0 0第41頁/共47頁第四十一頁，共47頁。（1-42）第42頁/共47頁第四十二頁，共47頁。（1-43）3、字符(z f)代碼 數(shù)字系統(tǒng)處理、存儲(chǔ)及顯示的信息，包括數(shù)字，文字符號(hào)，字母和特殊符號(hào)等都必須(bx)用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。 目前常用的是ASCII碼（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）和Unicode碼。第43頁/共47頁第四十三頁，共47頁。（1-44） 本課程中不加聲明時(shí)都指 ASCII-7 碼。注意： ASC