電子技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目化教程 課件 項(xiàng)目11 第1講 數(shù)電基礎(chǔ)

項(xiàng)目十一——數(shù)電基礎(chǔ)與門電路1.尋找生活中的數(shù)字信號和模擬信號，并探討他們在實(shí)際中有什么用途？2.復(fù)習(xí)數(shù)制和各進(jìn)制。

3.搜索什么是門電路，數(shù)電中有哪些門電路，你又是怎么理解的？

課前任務(wù)1.在日常生活中我們說話時(shí)的聲音、眼睛看到的景色和圖像、觸摸到的溫度、個人呼吸、血壓、體溫等這些所有的都是模擬信號。2.攝相機(jī)攝下的圖像、視頻里的聲音、車間控制室所記錄的壓力、流速、轉(zhuǎn)速、濕度、電壓、電流等等各種物理量也都是模擬信號。模擬信號1.電視信號、手機(jī)信號、寬帶信號、數(shù)碼成像系統(tǒng)等等。2.計(jì)算機(jī)和通訊，將兩者結(jié)合起來，把計(jì)算機(jī)處理信息的優(yōu)勢用于通訊事業(yè)。例如：計(jì)算機(jī)接線員、機(jī)器人等等。數(shù)字信號

數(shù)字電路基礎(chǔ)

◆內(nèi)容：數(shù)電基礎(chǔ)、進(jìn)制關(guān)系和門電路◆目的：了解數(shù)電基礎(chǔ)，掌握進(jìn)制和門電路學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求：◆重點(diǎn)：基礎(chǔ)門電路和復(fù)合門電路◆難點(diǎn)：進(jìn)制關(guān)系和復(fù)合門電路1.數(shù)字電路概述模擬信號：在時(shí)間上和數(shù)值上連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時(shí)間上和數(shù)值上不連續(xù)的（即離散的）信號。uu模擬信號波形數(shù)字信號波形tt

對模擬信號進(jìn)行傳輸、處理的電子線路稱為模擬電路。對數(shù)字信號進(jìn)行傳輸、處理的電子線路稱為數(shù)字電路。（1）工作信號是二進(jìn)制，在時(shí)間上和數(shù)值上是離散的（不連續(xù)），

反映在電路上就是低電平和高電平兩種狀態(tài)（即0和1兩個

邏輯值）。（2）在數(shù)字電路中，研究的主要問題是電路的邏輯功能，即輸入

信號的狀態(tài)和輸出信號的狀態(tài)之間的邏輯（因果）關(guān)系。（3）對組成數(shù)字電路的元器件的精度要求不高，只要在工作時(shí)能

夠可靠地區(qū)分0和1兩種狀態(tài)即可。（4）數(shù)字信號抗干擾的能力特別強(qiáng)、便于存儲、加密和糾錯，具

有較強(qiáng)的保密性和可靠性。數(shù)字電路的特點(diǎn)（1）進(jìn)位制：表示數(shù)時(shí)，僅用一位數(shù)碼往往不夠用，必須用進(jìn)位計(jì)數(shù)的方法組成多位數(shù)碼。多位數(shù)碼每一位的構(gòu)成以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱進(jìn)位制。2.數(shù)制及其轉(zhuǎn)換（2）基數(shù)：進(jìn)位制的基數(shù)，就是在該進(jìn)位制中可能用到的數(shù)碼個數(shù)。（3）位權(quán)（位的權(quán)數(shù)）：在某一進(jìn)位制的數(shù)中，每一位的大小都對應(yīng)著該位上的數(shù)碼乘上一個固定的數(shù)，這個固定的數(shù)就是這一位的權(quán)數(shù)。權(quán)數(shù)是一個冪。1）數(shù)制數(shù)碼：0～9；基數(shù)是10。運(yùn)算規(guī)律：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。即：9＋1＝10。十進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：（1）十進(jìn)制５５５５５×１０３＝５０００５×１０２＝５００５×１０１＝５０５×１００＝５

＝５５５５103、102、101、100稱為十進(jìn)制的權(quán)。各數(shù)位的權(quán)是10的冪。同樣的數(shù)碼在不同的數(shù)位上代表的數(shù)值不同。＋任意一個十進(jìn)制數(shù)都可以表示為各個數(shù)位上的數(shù)碼與其對應(yīng)的權(quán)的乘積之和，稱權(quán)展開式。即：(5555)10＝5×103

＋5×102＋5×101＋5×100又如：(209.04)10＝2×102

＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4×10－2（2）二進(jìn)制數(shù)碼：0、1；基數(shù)是2。運(yùn)算規(guī)律：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。即：1＋1＝10。10-1＝二進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：如：(101.01)2＝1×22

＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2=(5.25)10加法規(guī)則：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10乘法規(guī)則：0.0=0，0.1=0，1.0=0，1.1=1運(yùn)算規(guī)則各數(shù)位的權(quán)是２的冪二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個數(shù)碼，它的每一位都可以用電子元件來實(shí)現(xiàn)，且運(yùn)算規(guī)則簡單，相應(yīng)的運(yùn)算電路也容易實(shí)現(xiàn)。（3）十六進(jìn)制數(shù)碼：0～9、A～F；基數(shù)是16。運(yùn)算規(guī)律：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。即：F＋1＝10。十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：如：(D8.A)2＝13×161

＋8×160＋10×16－1＝(216.625)10各數(shù)位的權(quán)是16的冪練習(xí)：(9A.6)2＝

十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制采用除基取余法，先得到的余數(shù)為低位，后得到的余數(shù)為高位。所以：(44)10＝(101100)2（1）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)2）數(shù)制轉(zhuǎn)換練習(xí)：(35)10＝()2十進(jìn)制余數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制采用乘基取整法，先得到的整數(shù)為高位，后得到的整數(shù)為低位。所以：(0.25)10＝(0.01)2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)練習(xí)：(0.624)10＝()2將二進(jìn)制數(shù)按照權(quán)展開求和即可。例如：(101101.01)2＝1×25＋0×24＋1×23＋1×22

＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2=(77.25)10（2）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)練習(xí)：(10011.01)2（3）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換111010100.0110000＝(1D4.6)16=101011110100.01110110(AF4.76)16

二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，按照每4位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)于一位十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(10011100110.0011001)2=()16用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來表示十進(jìn)制數(shù)碼、字母、符號等信息稱為編碼。用以表示十進(jìn)制數(shù)碼、字母、符號等信息的一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)稱為代碼。數(shù)字系統(tǒng)只能識別0和1，怎樣才能表示更多的數(shù)碼、符號、字母呢？用編碼可以解決此問題。

二-十進(jìn)制代碼：用4位二進(jìn)制數(shù)b3b2b1b0來表示十進(jìn)制數(shù)中的0-9十個數(shù)碼。簡稱BCD碼。

2421碼的權(quán)值依次為2、4、2、1；余3碼由8421碼加0011得到；格雷碼是一種循環(huán)碼，其特點(diǎn)是任何相鄰的兩個碼字，僅有一位代碼不同，其它位相同。

用四位自然二進(jìn)制碼中的前十個碼字來表示十進(jìn)制數(shù)碼，因各位的權(quán)值依次為8、4、2、1，故稱8421碼。3）編碼

獲得高、低電平的基本方法：利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的導(dǎo)通、截止（即開、關(guān)）兩種工作狀態(tài)。

邏輯0和1：電子電路中用高、低電平來表示。

邏輯門電路：用以實(shí)現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路。簡稱門電路。

門電路有與門、或門、非門（反相器）、與非門、或非門、與或非門、異或門和同或門等。3.分立元件門電路（1）

與邏輯和與門電路

當(dāng)決定某事件的全部條件同時(shí)具備時(shí)，結(jié)果才會發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做與邏輯。

實(shí)現(xiàn)與邏輯關(guān)系的電路稱為與門。F=AB1）基本門電路F=AB與門的邏輯功能可概括為：輸入有0，輸出為0；輸入全1，輸出為1?！坝?出0，全1出1”與門的邏輯功能可概括為：輸入有0，輸出為0；輸入全1，輸出為1?！坝?出0，全1出1”與門的輸入端可以有多個。下圖為一個三輸入與門電路的輸入信號A、B、C和輸出信號F的波形圖。F=AB邏輯與（邏輯乘）的運(yùn)算規(guī)則為：邏輯與（邏輯乘）的運(yùn)算擴(kuò)展：

在決定某事件的條件中，只要任一條件具備，事件就會發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做或邏輯。

實(shí)現(xiàn)或邏輯關(guān)系的電路稱為或門。（2）或邏輯和或門電路F=A+BF=A+B或門的邏輯功能可概括為：輸入有1，輸出為1；輸入全0，輸出為0。

“有1出1，全0出0”或門的邏輯功能可概括為：輸入有1，輸出為1；輸入全0，輸出為0。“有1出1，全0出0”或門的輸入端也可以有多個。下圖為一個三輸入或門電路的輸入信號A、B、C和輸出信號F的波形圖。F=A+B邏輯或（邏輯加）的運(yùn)算規(guī)則為：0+0=00+1=11+0=11+1=1邏輯或（邏輯加）的運(yùn)算擴(kuò)展：

決定某事件的條件只有一個，當(dāng)條件出現(xiàn)時(shí)事件不發(fā)生，而條件不出現(xiàn)時(shí)，事件發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做非邏輯。實(shí)現(xiàn)非邏輯關(guān)系的電路稱為非門，也稱反相器。（3）非邏輯和非門電路邏輯非（邏輯反）的運(yùn)算規(guī)則為：

輸入A為高電平1(3V)時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，輸出F為低電平0（0V)；輸入A為低電平0(0V)時(shí)，三極管截止，輸出F為高電平1（3V)。將與門、或門、非門組合起來，可以構(gòu)成多種復(fù)合門電路。由與門和非門構(gòu)成與非門。（1）與非門與非門的邏輯功能可概括為：輸入有0，輸出為1；輸入全1，輸出為0。2）復(fù)合門電路由或門和非門構(gòu)成或非門。（2）或非門或非門的邏輯功能可概括為：輸入有1，輸出為0；輸入全0，輸出為1。由與門、或門和非門構(gòu)成與或非門。（3）與或非門ABCDF00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111110111011100000（4）異或門門電路符號ABF