电子技术基础数字部分(第五版)-第一章课件

第一章 数字逻辑基础 一、模拟信号与数字信号 二、数字电路 三、数制与码制 四、基本逻辑运算 第一章 数字逻辑基1 一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号电子电路模拟电路数字电路信号与时间的关系连续信号与时间的关系连续信号与时间的关系离散信号与时间的关系离散电子技术电子器件电子电路电子系统分立元件电路集成电路endend 一、模拟信号与数字信号电子电路模拟电路数字电路信2模拟信号：时间连续、数值也连续的物理量。P1 (波形p2)数字信号：时间和数值均离散的物理量，常用数字0和1表示。P3注意：0和1并不是普通代数中的数值，在数字电路中，应称为：逻辑0和逻辑1。他们并不表示实际数值的大小，而是代表某两种截然不同的状态。如：信号的无和有；条件的非和是；事件的假和真电路的断和通；电键的开和闭；电压的小和大，低和高等。在电路上通常用逻辑电平来表示：分别是低电平和高电平。在数字电路中：3.6V为标准高电平，0.3V为标准低电平。但近年来：2.4V以上均视为高电平，而1.4V以下均视为低电平。模拟信号：时间连续、数值也连续的物理量。P1 (波形p2)3理想数字波形的描述：周期、频率、脉宽和占空比。P5脉宽（脉冲宽度tw）：表示脉冲的作用时间，即高电平持续时间。占空比（q）：表示脉宽与周期的百分比。如图：理想数字波形的描述：周期、频率、脉宽和占空比。P54 常见的概念：P6 上升时间；下降时间；实际脉宽 数据率（比特率）：每秒钟所传输数据的位数。时序图：表示时间关系的多重数字波形称为时序图。常见的概念：P65模拟量的数字表示：p81.2 数字电路现代数字电路是用半导体工艺制成若干数字集成器件构成。数字电路按结构分为：组合逻辑电路和时序逻辑电路。P9按集成度分为：P9 小规模SSI;中规模MSI;大规模LSI超大规模VLSI；甚大规模集成度：指每一芯片所包含的三极管（BJTFET）的个数 模拟量的数字表示：p86 1、数制 2、码制电子技术基础数字部分(第五版)-第一章课件7数制：用某种进位制来表示数值的实际大小数制：用某种进位制来表示数值的实际大小 1、十进制数十进制数2、二进制数、八进制数和十六进制数二进制数、八进制数和十六进制数3、各种数制之间的相互转换各种数制之间的相互转换数制：用某种进位制来表示数值的实际大小81.十进制数的表示法十进制数的表示法十进制数十进制数 基数基数10，遵循逢遵循逢10进位进位数码数码有有10个个状态状态：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 如：（如：（123.5）10 或（或（123.5）D 或或 123.5数值大小计算方法数值大小计算方法:123.5 =1 102 +2 101 +3 100 +5 10-1K K2 2K K1 1K K0 0K K-1-1以小数点为界按位编号以小数点为界按位编号1.十进制数的表示法十进制数 K2K1K0K-1以小数点为9不难得出，十进制数的计算表达式为：推广到一般：R进制数的计算表达式为：R：进位基数 Ri：第i位的位权 Ki：第i位的系数 不难得出，十进制数的计算表达式为：推广到一般：R进制数的计算102、二进制数、二进制数 基数基数2 ,遵循逢遵循逢2进位进位 数码数码2个个：0，1 二进制数二进制数数值大小计算：数值大小计算：(101101.1)2 或或 （101101.1）BK K5 5K K4 4K K3 3K K2 2K K1 1K K0 0K K-1-1以小数点为界按位编号以小数点为界按位编号=1 25+0 24+123+1 22+0 21+1 20 +1 2-1 =45.52、二进制数K5K4K3K2K1K0K-1以小数点为界按位编11 八进制数八进制数 基数基数8 ,遵循逢遵循逢8进位进位 数码数码8个个：0，1，2，3，4，5，6，7 八进制数八进制数数值大小计算：数值大小计算：(73.6)8 或或 （73.6）oK K1 1K K0 0K K-1-1以小数点为界按位编号以小数点为界按位编号=7 81+3 80+6 8-1 =59.75 八进制数K1K0K-1以小数点为界按位编号=712 十六进制数十六进制数 基数基数16 ,遵循逢遵循逢16进位进位 数码数码16个个：0，1，、，、，9，A，B，C，D，E，F十六进制数十六进制数数值大小计算：数值大小计算：(BF3C8)16 或或 （BF3C8）H=11 163+15 16 2+3 161+12 160+8 16-1=489565 十六进制数十六进制数ABCDEF十进制数十进制数101112131415 十六进制数十六进制数数值大小计算：十六进制数A B133、各种数制之间的相互转换、各种数制之间的相互转换（1）任意进制数任意进制数 十进制数十进制数 (按表示法展开按表示法展开)方法方法:与数值大小计算过程相同。与数值大小计算过程相同。例：例：（101101.1）B =125+024+123+122+021+120+12-1 =455 （BF3C.8）H =11 163+15 16 2+3161+12160+816-1 =4895653、各种数制之间的相互转换14(2)十进制数十进制数 任意进制数任意进制数用除法和乘法完成用除法和乘法完成 整数部分：除整数部分：除N取余，商零为止，结果低位在上高位在下取余，商零为止，结果低位在上高位在下 小数部分：乘小数部分：乘N取整，到零为止，结果高取整，到零为止，结果高位在位在上低上低位在位在下下小数部分的位数取决于精度要求小数部分的位数取决于精度要求(2)十进制数 任意进制数用除法和乘法完成小数部分的位15整数部分：除整数部分：除N取余，商零为止，结果取余，商零为止，结果:低位在上低位在上,高位在下高位在下例例1 十进制数十进制数 二进制数二进制数125.125 二进制数二进制数 2 125 取余取余 2 62 1 低位低位 2 31 0 2 15 1 2 7 1 2 3 1 2 1 1 0 1 高位高位商为商为 0故：故：125=（111 1101）B方法二：方法二：125=26+25+24+23+22+20 所以（所以（125）D=(1111101)B 整数部分：除N取余，商零为止，结果:低位在上,高位在下例1 16小数部分：乘小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上，低位在下取整，到零为止，结果高位在上，低位在下（即乘（即乘2取整取整法，位数取决于要求精度）法，位数取决于要求精度）取整取整 0.125 2=0.25 0 高位高位 0.25 2=0.5 0 0.5 2=1.0 1 低位低位 故故:0.125D=0.001B将整数部分和小数部分结合起来，将整数部分和小数部分结合起来，故：故：125.125=（111 1101.001）B小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上，低位在下将整数部17整数部分：除整数部分：除N取余，商零为止，结果上低下高取余，商零为止，结果上低下高例例2 十进制数十进制数 八进制数八进制数125.125 八进制数八进制数 8 125 取余取余 8 15 5 低位低位 8 1 7 0 1 高位高位 故：故：125=（175）O商为商为 0整数部分：除N取余，商零为止，结果上低下高例2 十18小数部分：乘小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上，低位在下取整，到零为止，结果高位在上，低位在下（即乘（即乘2取整取整法，位数取决于要求精度）法，位数取决于要求精度）取整取整 0.125 8=1.0 1将整数部分和小数部分结合起来，将整数部分和小数部分结合起来，故：故：125.125=（175.1）O小数为小数为 0小数部分：乘N取整，到零为止，结果高位在上，低位在下将整数部19（3）二进制数与八、十六进制数的相互转换）二进制数与八、十六进制数的相互转换二进制数与八、十六进制数间的关系二进制数与八、十六进制数间的关系二进制数转换为八、十六进制数二进制数转换为八、十六进制数八、十六进制数转换为二进制数八、十六进制数转换为二进制数 （3）二进制数与八、十六进制数的相互转换20二进制数与十六进制数间的关系二进制数与十六进制数间的关系 八进制数的进位基数八进制数的进位基数 8=23 1位八进制数对应位八进制数对应3位二进制数位二进制数 十六进制数的进位基数十六进制数的进位基数 16=24 1位十六进制数对应位十六进制数对应4位二进制数位二进制数二进制数与十六进制数间的关系21二进制数转换为八进制数二进制数转换为八进制数方法：方法：以小数点为基准，分别向左和向右每以小数点为基准，分别向左和向右每3位划为一组，位划为一组，不足不足3位补位补0（整数部分补在前面，小数部分补（整数部分补在前面，小数部分补在后面），每一组用其对应的八进制数代替。在后面），每一组用其对应的八进制数代替。例：例：（11110.01）B=（011110.010）B =（3 6.2）O（1111101.001）B=（001 111 101.001）B =（1 7 5 .1）O 二进制数转换为八进制数22二进制数转换为十六进制数二进制数转换为十六进制数方法：方法：以小数点为基准，分别向左和向右每以小数点为基准，分别向左和向右每4位划为一组，位划为一组，不足不足4位补位补0（整数部分补在前面，小数部分补（整数部分补在前面，小数部分补在后面）在后面），每一组用其对应的十六进制数代替。，每一组用其对应的十六进制数代替。例：例：（11110.01）B=（00011110.0100）B =（1 E .4）H（1111101.001）B=（0111 1101.0010）B =（7 D .2）H 二进制数转换为十六进制数23 八进制数转换为二进制数八进制数转换为二进制数 方法：方法：将每位八进制数用其对应的将每位八进制数用其对应的3位二进制数代替即可。位二进制数代替即可。例例：（63.4）O=（110 011.100）B=（110011.1）B（17.2）O=（001 111.010）B=（1111.01）B 八进制数转换为二进制数24 十六进制数转换为二进制数十六进制数转换为二进制数 方法：方法：将每位十六进制数用其对应的将每位十六进制数用其对应的4位二进制数代替即可。位二进制数代替即可。例例：（1E.4）H=（0001 1110.0100）B=（11110.01）B（7D.2）H=（0111 1101.0010）B=（1111101.001）B 十六进制数转换为二进制数25（4）八、十六进制数之间的相互转换 通过二进制中转。例：（73.6）O（111011.11）B（3B.C）H （AB.C）H（10101011.11）B（253.6）O（4）八、十六进制数之间的相互转换261.4 二进制码数字系统中数字系统中信息分两类信息分两类：数值；文字符号（包括控制符号）。数值；文字符号（包括控制符号）。代码代码：用一定位数的二进制码表示文字符号信息，：用一定位数的二进制码表示文字符号信息，这个特定的二进制码称为代码。而建立这种这个特定的二进制码称为代码。而建立这种 代码与十进制数值、字母、符号一一对应的代码与十进制数值、字母、符号一一对应的 关系称为关系称为编码编码。1.4 二进制码数字系统中信息分两类：27若所需编码信息有若所需编码信息有N项，则需用的二进制码的位数项，则需用的二进制码的位数n应满足关系：应满足关系：2nN P19常用常用8421码，每一位码，每一位十进制数十进制数用用四位二进制编码表示。四位二进制编码表示。9（1001）8421BCD 10 （0001 0000）8421BCDBCD码与二进制数之间的转换没有直接关系，码与二进制数之间的转换没有直接关系，必须先转换成十进制数必须先转换成十进制数,然后再转换成二进制或然后再转换成二进制或BCD码。码。例：例：（1111111）B=255=（001001010101）8421BCD（000101110110）8421BCD176=（10110000）B若所需编码信息有N项，则需用的二进制码的位数n应满足关系：28二十进制码有多种，二十进制码有多种，p20有权码；无权码有权码；无权码ASCII码码（附录（附录A)格雷码自看格雷码自看例题：例题：58分别用分别用8421，2421，余三码编码，余三码编码.二十进制码有多种，p2029 1、基本逻辑运算 2、复合逻辑运算电子技术基础数字部分(第五版)-第一章课件30、与运算 定义:P21、或运算 定义:P22、非运算 定义:P23、与运算 定义:P2131 与门物理模型：其物理现象为：A B L如果我们规定：开关断开时用0表示；闭合时用1表示。灯灭时用0表示；亮时用1表示。则：此表可写作：A B L000010010111这个表叫做真值表观察真值表可得：有0出0，全1为1。能够实现该规则的运算叫做与运算断开 断开 灭断开 闭合 灭闭合 断开 灭闭合 闭合 亮其物理现象为：如果我们规定：000010010111这个表叫32 A B L000010010111与运算可以用表达式：L=AB 或 L=AB 表示。它们称为逻辑函数表达式。用来完成该运算的逻辑电路称为与门。其符号为：000010010111与运算可以用表达式：33 或门物理模型：其物理现象为：A B L如果我们规定：开关断开时用0表示；闭合时用1表示。灯灭时用0表示；亮时用1表示。则：此表可写作：A B L000010111111观察真值表可得：有1出1，全0为0。能够实现该规则的运算叫做或运算断开 断开 灭断开 闭合 亮闭合 断开 亮闭合 闭合 亮其物理现象为：如果我们规定：000010111111观察真值34 A B L000010111111或运算可以用表达式：L=A+B 表示。用来完成该运算的逻辑电路称为或门。其符号为：000010111111或运算可以用表达式：35 非门物理模型：其物理现象为：A L断开 亮闭合 灭如果我们规定：开关断开时用0表示；闭合时用1表示。灯灭时用0表示；亮时用1表示。则：此表可写作：1010观察真值表可得：输出取反。能够实现该规则的运算叫做非运算。其逻辑函数表达式为：A L其物理现象为：如果我们规定：1010观察真值表可得：A 36用来完成该运算的逻辑电路称为非门。其符号为：用来完成该运算的逻辑电路称为非门。37由与、或、非逻辑运算中的若干种构成的运算称为复合逻辑运算。实现它们的电路称为复合逻辑门。常用的复合逻辑门有：与非门或非门与或非门由与、或、非逻辑运算中的若干种构成的运算称为复合逻辑运算。与38异或门：表达式：简记为：其运算规则为：相同为0，不同为1。或者：奇数个1异或为1；偶数个1异或为0。异或门：表达式：简记为：其运算规则为：39同或门：表达式：简记为：其运算规则为：相同为1，不同为0。或者：奇数个1同或为0；偶数个1同或为1。同或门：表达式：简记为：其运算规则为：40如下实际电路：定义单刀双掷开关A、B：当接通上触点时为0；接通下触点时为1定义灯灭时为0；亮时为1。则：A B L001010100111这就是同或功能。如下实际电路：定义单刀双掷开关A、B：当接通上触点时为0；接41例题：已知A、B的波形，求AB和A+B的波形。ABABA+B首先写出A、B的分段值，再按照逻辑运算的规律计算可得。与运算：有0出0，全1为1。或运算：有1出1，全0为0。0011101011111101000101000000010001B为0A为0同理可得这就是逻辑波形图。作业：作业：P26 1.1.2 1.3.1 1.3.2P26 1.1.2 1.3.1 1.3.2 P27 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 P27 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6例题：已知A、B的波形，求AB和A+B的波形。ABABA+B42树立质量法制观念、提高全员质量意识。8月-248月-24Tuesday,August 6,2024人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:53:35 00:53:35 00:53 8/6/2024 12:53:35 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。8月-2400:53:35 00:53 Aug-24 06-Aug-24加强交通建设管理，确保工程建设质量。00:53:35 00:53:35 00:53 Tuesday,August 6,2024安全在于心细，事故出在麻痹。8月-248月-2400:53:35 00:53:35 August 6,2024踏实肯干，努力奋斗。2024 年8月6日12:53 上午8月-248月-24追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。06 八月 202412:53:35 上午00:53:35 8月-24严格把控质量关，让生产更加有保障。八月 2412:53 上午8月-2400:53 August 6,2024作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2024/8/6 0:53:3500:53:35 06 August 2024好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。12:53:35 上午12:53 上午00:53:36 8月-24一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。8月-248月-2400:53 00:53:36 00:53:36 Aug-24牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2024/8/6 0:53:36Tuesday,August 6,2024相信相信得力量。8月-242024/8/6 0:53:368月-24谢谢大家！谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。7月-237月-23Mo43树立质量法制观念、提高全员质量意识。8月-248月-24Tuesday,August 6,2024人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:53:36 00:53:36 00:53 8/6/2024 12:53:36 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。8月-2400:53:36 00:53 Aug-24 06-Aug-24加强交通建设管理，确保工程建设质量。00:53:36 00:53:36 00:53 Tuesday,August 6,2024安全在于心细，事故出在麻痹。8月-248月-2400:53:36 00:53:36 August 6,2024踏实肯干，努力奋斗。2024 年8月6日12:53 上午8月-248月-24追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。06 八月 202412:53:36 上午00:53:36 8月-24严格把控质量关，让生产更加有保障。八月 2412:53 上午8月-2400:53 August 6,2024作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2024/8/6 0:53:3600:53:36 06 August 2024好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。12:53:36 上午12:53 上午00:53:36 8月-24一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。8月-248月-2400:53 00:53:36 00:53:36 Aug-24牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2024/8/6 0:53:36Tuesday,August 6,2024相信相信得力量。8月-242024/8/6 0:53:368月-24谢谢大家！谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。7月-237月-23Mo44