電子電工技術(shù)9-1

電工電子技術(shù)

教學(xué)課件

(模塊9數(shù)字邏輯門電路)

丁衛(wèi)民編模塊9數(shù)字邏輯門電路單元1數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)

一、數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路1.數(shù)字信號(hào)

電子電路中的電信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)是一種在時(shí)間和數(shù)量上都是連續(xù)的電信號(hào)。正弦波信號(hào)是典型的模擬信號(hào)。

數(shù)字信號(hào)是一種在時(shí)間和數(shù)量上都是離散的電信號(hào)，它具有不連續(xù)和突變的特性，因而也稱為脈沖信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的波形稱為脈沖波。常見的脈沖波有矩形波、尖峰波、鋸齒波、階梯波、三角波。理想和實(shí)際的矩形脈沖如下圖：脈沖從起始值開始突變的一邊稱為脈沖前沿，也稱上升沿；脈沖從峰值變?yōu)槠鹗贾档囊贿叿Q為脈沖后沿，也稱下降沿。Um稱脈沖幅值，tWw稱脈沖寬度，T稱脈沖周期。

數(shù)字信號(hào)具有如下特點(diǎn)：(1)只具有高電平和低電平兩種狀態(tài)；(2)如果賦予高、低兩種電平代表1和0這兩種數(shù)字的意義，則一組脈沖可以看成是1、0表示的一串?dāng)?shù)字量；(3)可以用高低電平表示自然界中的各種物理量的有無、強(qiáng)弱、高低的相互關(guān)系，只要按照一定的關(guān)系建立起某種邏輯關(guān)系式，就可以實(shí)現(xiàn)判斷、推理、計(jì)算和記憶等。2.數(shù)字電路數(shù)字電路是用來處理數(shù)字信號(hào)的，它利用脈沖的有無以及脈沖的多少代表某種特定的信息或數(shù)量。根據(jù)數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)，數(shù)字電路結(jié)構(gòu)形式有以下特點(diǎn)：（1）高低電平的數(shù)字量，可以用開關(guān)的通斷來實(shí)現(xiàn)。因此，數(shù)字電路是一系列開關(guān)電路；（2）在研究自然界各種物理量的關(guān)系時(shí)，可以建立起符合某種邏輯關(guān)系的邏輯關(guān)系式，實(shí)現(xiàn)這些邏輯關(guān)系的電路稱為邏輯電路。把一些邏輯電路按照一定的方式組合起來，可以構(gòu)成大的數(shù)字系統(tǒng)，各種數(shù)字電路都是邏輯電路，或邏輯電路的組合。（3）只考慮信號(hào)的有無、數(shù)目，無須考慮信號(hào)的大小，用三極管構(gòu)成開關(guān)電路時(shí)，三極管工作在截止或飽和狀態(tài).數(shù)字電路抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，功耗低。

在數(shù)字電路中，把電路的“1”態(tài)稱為邏輯“1”，“0”態(tài)稱為邏輯“0”。一般規(guī)定高電平為邏輯“1”，低電平為邏輯“0”，稱之為為正邏輯。二、數(shù)制和碼制1.數(shù)制數(shù)制是指多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成方法和低位向高位的進(jìn)位規(guī)則。（1）十進(jìn)制：

其特點(diǎn)是數(shù)字的每一位都由0～9中的一個(gè)數(shù)碼構(gòu)成，計(jì)數(shù)的基數(shù)為十，進(jìn)位滿足“逢十進(jìn)一”。十進(jìn)制常用D來表示，如412表示為（412）D

。（2）二進(jìn)制：其特點(diǎn)是數(shù)字的每一位僅為0或1這兩種數(shù)碼，計(jì)數(shù)的基數(shù)為二，進(jìn)位滿足“逢二進(jìn)一”。二進(jìn)制常用B來表示，如1011表示為（1011）B

。

二進(jìn)制的運(yùn)算法則如下：加法法則為：0+0＝0；1+0＝1；0+1＝1；1+1＝10。乘法法則為：0X0＝0；1X0＝0；0X1＝0；1X1＝1。（3）八進(jìn)制

：其特點(diǎn)是數(shù)字的每一位由0～7中的一個(gè)數(shù)碼構(gòu)成，計(jì)數(shù)基數(shù)為八，進(jìn)位關(guān)系為“逢八進(jìn)一”。（4）十六進(jìn)制：其特點(diǎn)是數(shù)字的每一位由0～9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）中的一個(gè)數(shù)碼構(gòu)成，計(jì)數(shù)基數(shù)為16，進(jìn)位關(guān)系是“逢十六進(jìn)一”。2.數(shù)制轉(zhuǎn)換計(jì)算（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，只要將它按權(quán)位展開，并求出各項(xiàng)的和，即可得到所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如1

將二進(jìn)制數(shù)(1010.01)B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù).解:

（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)分整數(shù)部分和小數(shù)部分需分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將結(jié)果排列在一起，得出完整的結(jié)果。整數(shù)轉(zhuǎn)換采用“除2取余數(shù)法”，即將整數(shù)部分逐次除以2（基數(shù)），依次記下余數(shù)，直至商為0。第一個(gè)余數(shù)為二進(jìn)制的最低位，最后一個(gè)余數(shù)為最高位。例2

將十進(jìn)制數(shù)（29）D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解：得：小數(shù)部分采用“乘2取整法”，即將小數(shù)部分連續(xù)乘以2（基數(shù)），取積的整數(shù)部分作為二進(jìn)制的小數(shù)。首次乘積的整數(shù)為所得二進(jìn)制小數(shù)的最高位，第二次乘積的整數(shù)為次高位，以次進(jìn)行，直至滿足轉(zhuǎn)換精度要求為止。例3

將十進(jìn)制數(shù)(0.723)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（要求精確到小數(shù)點(diǎn)后第4位）。解：所以：例4將十進(jìn)制數(shù)(13.375)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù).解：整數(shù)13：小數(shù)0.375：所以：2.碼制數(shù)字系統(tǒng)的信息有兩類：一類是數(shù)值信息；一類是文字圖形符號(hào)，表示非數(shù)值的其它事物。對(duì)于后一類信息，常用按一定規(guī)律編制的各種代碼來代表，這一規(guī)律稱為碼制。對(duì)數(shù)字系統(tǒng)而言，使用最方便的是按二進(jìn)制數(shù)編制代碼。如在用二進(jìn)制數(shù)碼表示一位十進(jìn)制數(shù)的0～9這十個(gè)狀態(tài)時(shí)，經(jīng)常采用8421碼（又稱BCD碼）。8421碼是最常用的一種有權(quán)碼，其4位二進(jìn)制碼從高位至低位的權(quán)依次為23、22、21、20，即為8、4、2、1,故稱為8421碼。按8421碼編碼的0～9與用4位二進(jìn)制數(shù)表示的0～9完全一樣，所以，8421碼是一種人機(jī)聯(lián)系時(shí)廣泛使用的中間形式。需要注意的是：8421碼中不允許出現(xiàn)1010～1111四種組合，因?yàn)闆]有十進(jìn)制數(shù)字符號(hào)與其對(duì)應(yīng)。1．8421碼與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換8421碼與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換是按位進(jìn)行的，即十進(jìn)制數(shù)的每一位與4位二進(jìn)制編碼對(duì)應(yīng)。例如：

（258）D=（001001011000）8421碼

（000100