電子科技數(shù)字電路課件第一章

電子科技數(shù)字電路課件第一章第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日主要要求：

了解數(shù)字電路的特點(diǎn)和分類。了解模擬信號(hào)、模擬電路與數(shù)字信號(hào)、數(shù)字電路的區(qū)別。1.1概述第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日模擬電路電子電路分類數(shù)字電路

傳遞、處理模擬信號(hào)的電子電路

傳遞、處理數(shù)字信號(hào)的電子電路數(shù)字信號(hào)時(shí)間上和幅度上都斷續(xù)變化的信號(hào)

模擬信號(hào)時(shí)間上和幅度上都連續(xù)變化的信號(hào)1.1.1數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)邏輯關(guān)系邏輯代數(shù)只有高電平和低電平兩個(gè)取值導(dǎo)通(開)、截止(關(guān))便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和保密性好等研究對(duì)象分析工具信號(hào)電子器件工作狀態(tài)主要優(yōu)點(diǎn)1.1.2數(shù)字電路特點(diǎn)和分類一、數(shù)字電路的特點(diǎn)第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日將晶體管、電阻、電容等元器件用導(dǎo)線在線路板上連接起來的電路。將上述元器件和導(dǎo)線通過半導(dǎo)體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個(gè)不可分割的整體電路。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分分立元件電路集成電路根據(jù)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型不同分雙極型數(shù)字集成電路單極型數(shù)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、ECL二、數(shù)字電路的分類第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日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(gè)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(gè)元件/片邏輯部件包括：計(jì)數(shù)器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、算術(shù)運(yùn)算器、比較器、轉(zhuǎn)換電路等大規(guī)模集成電路LSI100

~

10000

門/片或

1000

~100000

個(gè)元件/片數(shù)字邏輯系統(tǒng)包括：中央控制器、存儲(chǔ)器、各種接口電路等超大規(guī)模集成電路

VLSI大于10000門/片或大于10萬個(gè)元件/片以上高集成度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)

例如：各種型號(hào)的單片機(jī)，即在一片硅片上集成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)根據(jù)集成密度不同分第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日理解

BCD碼的含義，掌握

8421BCD碼，了解其他常用

BCD碼。主要要求：

掌握二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制及其與十進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。1.2

數(shù)制和碼制第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日一、十進(jìn)制(Decimal)

(xxx)10或

(xxx)D

例如(385.64)10

或(385.64)D

數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91×101

1×100

5×10-1

1×10-2權(quán)權(quán)權(quán)

權(quán)

數(shù)碼所處位置不同時(shí)，所代表的數(shù)值不同

(11.51)10

進(jìn)位規(guī)律：逢十進(jìn)一10i

稱十進(jìn)制的權(quán)

10

稱為基數(shù)0~9

十個(gè)數(shù)碼稱系數(shù)數(shù)碼與權(quán)的乘積，稱為加權(quán)系數(shù)十進(jìn)制數(shù)可表示為各位加權(quán)系數(shù)之和，稱為按權(quán)展開式

(385.64)10=3×102

+8×101

+5×100

+6×10-1

+4×10-21.2.1數(shù)制

計(jì)數(shù)進(jìn)制的簡稱第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日例如0+1=11+1=1011+1=100

二、二進(jìn)制(Binary)

(xxx)2或

(xxx)B

例如(1011.11)2或(1011.11)B

數(shù)碼：0、1

進(jìn)位規(guī)律：逢二進(jìn)一權(quán)：2i

基數(shù)：2按權(quán)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(quán)展開式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.101)2=(11.75)10

=11.75(1011.11)2=1×23

+0×22

+1×21

+1×20

+1×2-1

+1×2-2第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日

三、八進(jìn)制(Octal)

(xxx)8或

(xxx)O

例如(573.46)8或(573.46)O

數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7進(jìn)位規(guī)律：逢八進(jìn)一權(quán)：8i

基數(shù)：8按權(quán)展開式表示

(573.46)8=5×82

+7×81

+3×80

+4×8-1

+6×8-2

將按權(quán)展開式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。(573.46)8=5×82

+7×81+3×80

+4×8-1

+6×8-2=320+56+3+0.5+0.09375(573.46)8=(379.59375)10

=379.59375第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日

四、十六進(jìn)制(Hexadecimal)

(xxx)16或

(xxx)H

例如(5EC.D4)16或(5EC.D4)H

數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、

A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)進(jìn)位規(guī)律：逢十六進(jìn)一權(quán)：16i

基數(shù)：16按權(quán)展開式表示

(5EC.D4)16=5×162

+14×161

+12×160

+13×16-1

+4×16-2

將按權(quán)展開式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。=1280+224+12+0.8125+0.015625(5EC.D4)16=(1516.828125)10

=1516.828125(5EC.D4)16=5×162

+14×161

+12×160

+13×16-1

+4×16-2第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日

一、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

方法：按權(quán)展開求和［例］將(101110.011)2、(637.34)8、(8ED.C7)16轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

解:(101110.011)2=1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3

=(46.375)10

(637.34)8=6×82+3×81+7×80+3×8-1+4×8-2

=(415.4375)10

(8ED.C7)16=8×162+14×161+13×160+12×16-1+7×16-2

=(2285.7773)10

1.2.2不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日1.500

1整數(shù)0.750

0二、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制［例］將十進(jìn)制數(shù)

(26.375)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

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(shù)13

0方法：整數(shù)部分采用“除基逆取余法”

小數(shù)部分采用“乘基順取整法”讀數(shù)順序讀數(shù)順序

.011第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日每位八進(jìn)制數(shù)用三位二進(jìn)制數(shù)代替，再按原順序排列。八進(jìn)制→二進(jìn)制二進(jìn)制→八進(jìn)制(11100101.11101011)2=(345.726)8

(745.361)8=(111100101.011110001)2

補(bǔ)0(11100101.11101011)2=(?)8

11100101.11101011

00

345726從小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分向左

(小數(shù)部分向右)

三位一組，最后不足三位的加0補(bǔ)足三位，再按順序?qū)懗龈鹘M對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。補(bǔ)01110010111101011三、二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換1.

二進(jìn)制和八進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換

第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日二進(jìn)制→十六進(jìn)制:從小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分向左(小數(shù)部分向右)

四位一組，最后不足四位的加0補(bǔ)足四位，再按順序?qū)懗龈鹘M對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)，因此二進(jìn)制數(shù)四位為一組。2.二進(jìn)制和十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換

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

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

補(bǔ)0(10011111011.111011)2=(?)16

10011111011.11101100

4FBEC0

十六進(jìn)制→二進(jìn)制:每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)代替，再按原順序排列。補(bǔ)010011111011111011第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日例如：用四位二進(jìn)制數(shù)碼表示十進(jìn)制數(shù)0~90000→00001→10010→20011→30100→40101→50110→60111→71000→81001→9將若干個(gè)二進(jìn)制數(shù)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(jìn)制代碼，簡稱二進(jìn)制碼。用數(shù)碼的特定組合表示特定信息的過程稱編碼

1.2.3二進(jìn)制代碼

常用二進(jìn)制代碼自然二進(jìn)制碼二-

十進(jìn)制碼格雷碼奇偶檢驗(yàn)碼

ASCII碼

(美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)

第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日常用的二-十進(jìn)制

BCD碼有：(1)8421BCD碼(2)2421BCD碼和5421BCD碼(3)余3BCD碼一、二-十進(jìn)制代碼

將一位十進(jìn)制數(shù)

0~

9十個(gè)數(shù)字用四位二進(jìn)制數(shù)表示的代碼(又稱BCD碼

即

BinaryCodedDecimal)

4位二進(jìn)制碼有16種組合，表示0~

9十個(gè)數(shù)可有多種方案，所以BCD碼有多種。恒權(quán)碼,取4位自然二進(jìn)制數(shù)的前10種組合。無權(quán)碼，比8421BCD碼多余3(0011)。恒權(quán)碼,從高位到低位的權(quán)值分別為2、4、2、1和5、4、2、1。第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日常用二-

十進(jìn)制代碼表1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210

十進(jìn)制數(shù)1100101110101001100001110110010101000011余3碼2421(B)2421(A)

5421碼

8421

碼無權(quán)碼

有權(quán)碼1001100001110110010101000011001000010000權(quán)為

8、4、2、1比8421BCD碼多余3取四位自然二進(jìn)制數(shù)的前10種組合，去掉后6種組合1010~1111。第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日用BCD碼表示十進(jìn)制數(shù)舉例：

(36)10

=()8421BCD

(4.79)10=()8421BCD

(01010000)8421BCD=

()10注意區(qū)別BCD碼與數(shù)制：

(150)10=(000101010000)8421BCD

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

60110

3

0011

4.0100.70111910010101

500000第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日1.格雷碼(Gray碼，又稱循環(huán)碼)

0110最低位(最右邊一位)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)…….011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111典型格雷碼構(gòu)成規(guī)則：二、可靠性代碼

第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日特點(diǎn)：任意兩組相鄰代碼之間只有一位不同應(yīng)用：減少過渡噪聲編碼順序二進(jìn)制格雷碼編碼順序二進(jìn)制碼格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日2.奇偶校驗(yàn)碼組成

信

息

碼：需要傳送的信息本身。

1位校驗(yàn)位：取值為0或1，以使整個(gè)代碼

中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。

使1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)的稱奇校驗(yàn)，1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)的稱偶校驗(yàn)。

第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日

8421奇偶校驗(yàn)碼01001110019110000100081011100111700110101106001011010151010000100400011100113100100001021000100001100000100000校驗(yàn)碼信息碼校驗(yàn)碼信息碼8421偶校驗(yàn)碼8421奇校驗(yàn)碼十進(jìn)制數(shù)第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日主要要求：

掌握二進(jìn)制數(shù)原碼、反碼和補(bǔ)碼及其表示方法。1.3

二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日一、二進(jìn)制加法1.3.1兩數(shù)絕對(duì)值之間的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算的規(guī)則和十進(jìn)制數(shù)相似，所不同的是:二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算規(guī)則為“逢二進(jìn)一”；減法運(yùn)算規(guī)則為“借一作二”。二進(jìn)制數(shù)的加法規(guī)則是：0+0=1，0+1=1，1+0=1，1+1=101二、二進(jìn)制減法二進(jìn)制數(shù)的減法規(guī)則是：0-0=1，1-1=0，1-0=1，0-1=10-1=11第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日三、二進(jìn)制乘法二進(jìn)制數(shù)的乘法規(guī)則是：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=1四、二進(jìn)制除法二進(jìn)制數(shù)的除法規(guī)則是：被除數(shù)從高位開始逐位向低位不斷減去除數(shù)，夠減時(shí)商為1，不夠減時(shí)商為0，不斷減下去便可求得商。乘法運(yùn)算也可用加法運(yùn)算來完成，只要將被乘數(shù)連續(xù)進(jìn)行加法運(yùn)算就可求得結(jié)果。除法運(yùn)算也可用減法運(yùn)算來完成，只要將被除數(shù)連續(xù)減去除數(shù)就可求得結(jié)果，減法運(yùn)算的次數(shù)就是商。第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日一、原碼表示1.3.2原碼、反碼和補(bǔ)碼一般情況下，數(shù)的正、負(fù)是在數(shù)的最高位前面加上“+”或“-”來表示，而在計(jì)算機(jī)中，數(shù)的正和負(fù)是用數(shù)碼來表示，通常采用的方法是在二進(jìn)制數(shù)最高位的前面加一個(gè)符號(hào)位來表示，符號(hào)位后面的數(shù)碼表示數(shù)。正數(shù)的符號(hào)位用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用“1”表示，如原碼由二進(jìn)制數(shù)的原數(shù)值部分和符號(hào)位組成，又稱為符號(hào)—數(shù)值表示法。如二進(jìn)制數(shù)+1010101的原碼為01010101；-1010101的原碼為11010101.(+13)10=(1101)2，0(-13)10=(1101)2，1第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日二、反碼表示二進(jìn)制數(shù)的反碼是這樣規(guī)定的：對(duì)于正數(shù)，反碼和原碼相同，為符號(hào)位加上原數(shù)值；對(duì)于負(fù)數(shù)，反碼為符號(hào)位加上原數(shù)值按位取反。表示如下：如二進(jìn)制數(shù)+10010101的反碼為010010101；-10010101的反碼為101101010.第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日三、補(bǔ)碼表示二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼是這樣規(guī)定的：對(duì)于正數(shù)，補(bǔ)碼和原碼、反碼相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，補(bǔ)碼為符號(hào)位加上原數(shù)值按位取反后再在最低位加1，即為反碼加1。表示如下：如二進(jìn)制數(shù)+110011的補(bǔ)碼為0110011；-110011的補(bǔ)碼為1001101.第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期日本章小結(jié)數(shù)字電路是傳遞和處理數(shù)字信號(hào)的電子電路。它有分立元件電路和集成電路兩大