《数制与码制 》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,徐振方,电气工程学院,数字电子技术基础,（阎石 第五版）,10/5/2024,1,主讲内容及重点（54学时）,第一章 数制和码制（5分,）,第二章 逻辑代数基础（15分）,第三章 门电路（10分）,第四章 组合逻辑电路（20分）,第五章 触发器（15分）,第六章 时序逻辑电路（20分）,第十章 脉冲波形的产生与整形（5分）,第十一章 A/D、D/A（5分）,第七章 半导体存储器（5分）,10/5/2024,2,第1章 数制和码制,数字电路的学习方法,电子技术的发展与应用,数字电路与模拟电路,1.1 数字电路概述,返回,结束,放映,10/5/2024,3,数字电路的学习方法,（1）,逻辑代数,是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌握。,（2）重点掌握各种常用数字逻辑电路的,逻辑功能、外部特性及典型应用,。对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。,（3）掌握基本的,分析方法,。,（4）本课程,实践性,很强。应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。,（5）注意培养和提高,查阅,有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力。,10/5/2024,4,1.1.1 电子技术的发展与应用,1.电子技术的应用,科学研究中，先进的仪器设备；,传统的机械行业，先进的数控机床、自动化生产线；,通信、广播、电视、雷达、医疗设备、新型武器、交通、电力、航空、宇航等领域；,日常生活的家用电器；,电子计算机及信息技术。,返回,10/5/2024,5,电视技术,雷达技术,通信技术,计算机、自动控制,航空航天,21世纪是信息数字化的时代，“数字电子技术”是数字技术的基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。,10/5/2024,6,2.4GHz ISM带宽无线系统2.4GHz ISM band Radio,206MHz StrongARM Processor,206MHz 增强型ARM处理器,4通道声音传感器,4-channel acoustic Sensor,10/5/2024,7,2.电子技术的发展电子器件的改进与创新,1904,年发明电子真空器件（电子管）电子管时代。,1948,年发明半导体器件晶体管时代。,20,世纪,60,年代制造出集成电路集成电路时代。,电子管是英国物理学家弗莱明发明，,世界上第一台计算机用1.8万个电子管，占地170m,2,，,重30t，功率150kw,按集成电路规模分类,集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目,小规模集成电路,(Small Scale IC,，,SSI),中规模集成电路,(Medium Scale IC,，,MSI),大规模集成电路,(Large Scale IC,，,LSI),超大规模集成电路,(Very Large Scale IC,，,VLSI),特大规模集成电路,(Ultra Large Scale IC,，,ULSI),巨大规模集成电路,(Gigantic Scale IC,，,GSI,）,10/5/2024,8,3.电子技术的分类,电子技术,：研究电信号的产生、传送、接收和处理。,模拟电子技术,数字电子技术,10/5/2024,9,1.1.2 数字电路与模拟电路,1.基本概念,电信号：指随时间变化的电压和电流。,模拟信号,：在时间和幅值上都为连续的信号。,数字信号,：在时间和幅值上都为离散的信号。,模拟电路,：处理和传输模拟信号的电路。,数字电路,：处理和传输数字信号的电路。,返回,10/5/2024,10,模拟信号,：,时间上连续：任意时刻有一个相对的值。,数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。,例如：电压、电流、温度、声音等。,真实的世界是模拟的。,缺点：很难度量；,容易受噪声的干扰；,难以保存。,优点：用精确的值表示事物。,模拟电路,：处理和传输模拟信号的电路。,三极管工作在线性放大区。,10/5/2024,11,数字信号,：,时间上离散：只在某些时刻有定义。,数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常用0、1二进制数表示。,例如：开关通断、电压高低、电流有无。,10/5/2024,12,数字化时代：,音乐：,CD,、,MP3 MP4,电影：,MPEG,、,RM,、,DVD,数字电视 等离子电视,数字照相机,数字摄影机,手机,数字电路,：处理和传输数字信号的电路。,三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。,10/5/2024,13,2.数字电路特点（与模拟电路相比）,（1）数字电路的基本工作信号是用1和0表示的,二进制的数字信号,，反映在电路上就是高电平和低电平。,（2）晶体管处于开关工作状态，,抗干扰能力强,、精度高。,（3）,通用性强,。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。,（4）具有“,逻辑思维,”能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为,数字逻辑电路,。,10/5/2024,14,越来越大的设计,越来越短的推向市场的时间,越来越低的价格,大量使用计算机辅助设计工具（,EDA,技术）,多层次的设计表述,大量使用复用技术,IP,（,Intellectual Property,）,3.当前数字电路设计的趋势,10/5/2024,15,1.2 数制及编码,数制,数制转换,编码,返回,结束,放映,10/5/2024,16,1.2.1 数制,1.十进制,数字符号（系数）：,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,计数规则：逢十进一，,借一当十。,基数：,10,用字母,D,（,Decimal,）,表示,权：,10,的幂,例：,（1999）,10,=（110,3,+910,2,+910,1,+910,0,）,10,返回,数码,：由数字符号构成且表示物理量大小的数字和数字组合。,计数制,（简称数制）：多位数码中每一位的构成方法，以及从低位到高位的进制规则。,10/5/2024,17,式中，,a,i,为十进制数的任意一个数码；,n,、,m,为正整数，,n,表示整数部分数位，,m,表示小数部分数位。,总结：,10/5/2024,18,上述十进制数按位权展开的方法，可以推广到任意进制的计数制。对于一个基数为,R,(,R,2)的,R,进制计数制，共有0、1、(,R,-1)个不同的数码，则一个,R,进制的数按位权可展开为：,这种计数法叫做“,R,进制”计数法，,R,称为计数制的,基数,或称为计数的,模,(mod)。在数,N,的表示中，用下角标或(mod=,R,)来标明模。,10/5/2024,19,2.二进制,数字符号：,0、1,计数规则：逢二进一，,借一当二,基数：,2,用字母,B(Binary),表示,权：,2,的幂,一般形式为：,（N）,2,=（b,n-1,b,n-2,b,1,b,0,）,2,=(b,n-1,2,n-1,b,n-2,2,n-2,b,1,2,1,b,0,2,0,),10,例：,（1011101）,2,=,（12,6,+02,5,+12,4,+12,3,+12,2,+02,1,+12,0,）,10,=（64+0+16+8+4+0+1）,10,=（93）,10,数值越大，位数越多，读写不方便，容易出错！,10/5/2024,20,3.八进制,数字符号：,07,计数规则：逢八进一,基数：,8,用字母,O(Octal),表示,权：,8,的幂,例：,（127）,8,=（18,2,+28,1,+78,0,）,10,=（64+16+7）,10,=（87）,10,10/5/2024,21,4.十六进制,数字符号：,09、A、B、C、D、E、F,计数规则：逢十六进一,基数：,16,用字母,H(Hexadecimal),来表示,权：,16,的幂,返回,例：,（5D）,16,=（516,1,+1316,0,）,10,=（80+13）,10,=（93）,10,10/5/2024,22,1.2.2 数制转换,1.,十进制数转换成二进制,整数部分的转换：除2取余法。,返回,例：求,（217）,10,=（）,2,解：,2,217,余1 b,0,2,108,余0 b,1,2,54,余0 b,2,2,27,余1 b,3,2,13,余1 b,4,2,6,余0 b,5,2,3,余1 b,6,2,1,余1 b,7,0,（217）,10,=（11011001）,2,10/5/2024,23,例：求,（0.3125）,10,=（）,2,解：,0.3125,2=0.625 整数为0 b,-1,0.625 2=1.25 整数为1 b,-2,0.25 2=0.5 整数为0 b,-3,0.5 2=1.0 整数为1 b,-4,说明：有时可能无法得到0的结果，这时应根据转换精度的要求适当取一定位数。,小数部分的转换：乘,2,取整法。,（0.3125）,10,=（0.0101）,2,10/5/2024,24,2.二进制与八进制、十六进制之间的转换,（1）二进制与八进制之间的转换,三位二进制数对应一位八进制数。,（）,2,=（101，011，100，101）,2,=（5345）,8,（6574）,8,=（110，101，111，100）,2,=（）,2,10/5/2024,25,（2）二进制与十六进制之间的转换,例如：,（9A7E）,16,=（1001 1010 0111 1110）,2,=（）,2,四位二进制数对应一位十六进制数。,（）,2,=（0101 1101 0110）,2,=（5D6）,16,10/5/2024,26,表1-1 几种计数进制数的对照表,返回,十进制,二进制,八进制,十六进制,0,0000,0,0,1,0001,1,1,2,0010,2,2,3,0011,3,3,4,0100,4,4,5,0101,5,5,6,0110,6,6,7,0111,7,7,8,1000,10,8,9,1001,11,9,10,1010,12,A,11,1011,13,B,12,1100,14,C,13,1101,15,D,14,1110,16,E,15,1111,17,F,10/5/2024,27,、反码、补码和补码运算,原码,最高位作为符号位,正数为0,负数为1.,补码,最高位作为符号位,正数为0,负数为1.正数的补码和它的原码相同;负数的补码需先将其原码数值逐位求反,然后在最低位加1.,10/5/2024,28,舍去,计算(1001),2,-(0101),2,1 0 0 1,0 1 0 1,0 1 0 0,补码,补码,0,1 0 0 1,1,1 0 1 1,1,0,0 1 0 0,二进制加、减、乘、除都可以用加法运算来实现。,减法变加法,例,10/5/2024,29,1.2.4 编码,返回,二进制代码：具有特定意义的二进制数码。,编码：代码的编制过程。,BCD,码：用一个四位二进制代码表示一位十进制数字的编码方法。,常用的BCD码：8421、5421、2421、余3码等。,1.二十进制编码,（BCD,码）(Binary Coded Decimal),10/5/2024,30,表1-2 几种常用的BCD码,十进制数,8421码,5421码,余3码,0,0000,0000,0011,1,0001,0001,0100,2,0010,0010,0101,3,0011,0011,0110,4,0100,0100,0111,5,0101,1000,1000,6,0110,1001,1001,7,0111,1010,1010,8,1000,1011,1011,9,1001,1100,1100,10/5/2024,31,（1）,8421,码,选取,00001001,表示十进制数,09,。,按自然顺序的二进制数表示所对应的十进制数字。,是有权码（恒权代码），从高位到低位的权依次为,8、4、2、1,，故称为,8421,码。,10101111,等六种状态是不用的，称为禁用码。,例：,（1985）,10,=（0001 1001 1000 0101）,8421BCD,10/5