数字电子技术第一章精品文稿.ppt

《数字电子技术第一章精品文稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术第一章精品文稿.ppt（35页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、数字电子技术第一章第1页，本讲稿共35页总共64学时（非电子技术专业52学时）平时成绩占20%，交作业，到课情况，测验。考试成绩占80%，全院统考。学习方法课程安排多记：知识点多做：习题、实验多问：老师，同学第2页，本讲稿共35页21世世纪纪是是信信息息数数字字化化的的时时代代，“数数字字逻逻辑辑设设计计”是是数数字字技技术术的的基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。数字电子技术的应用非常广泛。电视技术电视技术雷达技术雷达技术通信技术通信技术计算机、自动控制计算机、自动控制航空航天航空航天第3页，本讲稿共35页 概述概述第第 1 章绪论

2、章绪论数制与码制数制与码制本章小结本章小结返回演示文稿目录第4页，本讲稿共35页主要要求：主要要求：了解数字电路的特点和分类。了解数字电路的特点和分类。了解脉冲波形的主要参数。了解脉冲波形的主要参数。1.1概述概述第5页，本讲稿共35页模拟电路电子电路分类数字电路 传递、处理模拟传递、处理模拟 信号的电子电路信号的电子电路 传递、处理数字传递、处理数字信号的电子电路信号的电子电路数字信号时间上和幅度上都时间上和幅度上都断续断续变化的信号变化的信号 模拟信号时间上和幅度上都时间上和幅度上都连续连续变化的信号变化的信号数字电路中典型信号波形一、数字电路与数字信号一、数字电路与数字信号 第6页，本讲

3、稿共35页(b)(c)tt为一拍为一拍 数字信号(a)1110110001表示方法(1)(1)用用0 0、1 1数值表示，数字信号有两种传输波形。数值表示，数字信号有两种传输波形。(2)(2)用用低低和和高高电位表示（电平型信号）电平型数字信号是以一个电位表示（电平型信号）电平型数字信号是以一个时间节拍内信号是高电平还是低电平来表示时间节拍内信号是高电平还是低电平来表示“1 1”或或“0 0”，称为，称为电电平型平型。(3)(3)用脉冲信号的用脉冲信号的无无和和有有表示（以一个时间节拍内有无脉冲来表表示（以一个时间节拍内有无脉冲来表示示“1 1”或或“0 0”），称为），称为脉冲型脉冲型。高电

4、位低电位脉冲演演 示示演演 示示第7页，本讲稿共35页输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数只有高电平和低电平两个取值导通(开)、截止(关)便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等研究对象研究对象分析工具分析工具信信 号号电子器件电子器件工作状态工作状态主要优点主要优点二、数字电路特点二、数字电路特点 第8页，本讲稿共35页将晶体管、电阻、电容等将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路板上连接元器件用导线在线路板上连接起来的电路。起来的电路。将将上上述述元元器器件件和和导导线线通通过过半半导导体体制制造造工工艺艺做做在在一一块块硅硅片片上上而而成成为为一一个个不不可可分割的

5、整体电路。分割的整体电路。根据电路结构不同分根据电路结构不同分分立元件电路集 成 电 路根据半导体的导电类型不同分根据半导体的导电类型不同分 双极型数字集成电路单极型数字集成电路以双极型晶体管作以双极型晶体管作为基本器件为基本器件以单极型晶体管作以单极型晶体管作为基本器件为基本器件例如 CMOS例如 TTL三、数字电路的分类三、数字电路的分类第9页，本讲稿共35页集成电路分 类集 成 度电路规模与范围小规模集成电路 SSI1 10 门/片或10 100 个元件/片逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器中规模集成电路 MSI10 100 门/片或 100 1000 个元件/片逻辑部件 包括：计

6、数器、译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等 大规模集成电路 LSI100 1000 门/片或 1000 100000 个元件/片数字逻辑系统包括：中央控制器、存储器、各种接口电路等超大规模集 成电路 VLSI大于 1000 门/片或大于 10 万个元件/片高集成度的数字逻辑系统例如：各种型号的单片机，即在一片 硅片上集成一个完整的微型计算机根据集成密度不同分根据集成密度不同分第10页，本讲稿共35页理解理解 BCD 码的含义，掌握码的含义，掌握 8421BCD 码码，了解其他常用了解其他常用 BCD 码。码。主要要求：主要要求：掌握十进制数和二进制数的表示及其相互

7、转换。掌握十进制数和二进制数的表示及其相互转换。了解八进制和十六进制。了解八进制和十六进制。1.2数制和码制数制和码制二进制码与格雷码之间的转换二进制码与格雷码之间的转换第11页，本讲稿共35页计数的方法计数的方法 (一一)十进制十进制 (Decimal)(xxx)10 或或(xxx)D 例如(3176.54)10 或(3176.54)D 数码：数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510-1 110-2权 权 权 权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同(11.51)10 进位规律：逢十进一，借一当十进位规律：逢十进一，借一当十10i 称十进制的权称十进制的权 10

8、 称为基数称为基数 0 9 十个数码称系数十个数码称系数数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式(3176.54)10=3103+1102+7101+6100+510-1+410-2一、数制一、数制 第12页，本讲稿共35页 例如 0+1=1 1+1=10 11+1=100 10 1=1 (二二)二进制二进制(Binary)(xxx)2 或或(xxx)B 例如(1011.11)2 或(1011.11)B 数码：数码：0、1 进位规律：逢二进一，借一当二进位规律：逢二进一，借一当二 权：权：2i 基数：基数：2 系数：系数：0、1 按权展开式表示(1011.1

9、1)2=123+022+121+120+12-1 +12-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.11)2=(11.75)10=11.75 (1011.11)2=123+022+121+120+12-1+12-2第13页，本讲稿共35页(三三)八进制和十六进制八进制和十六进制 进制数的表示计数规律 基数 权 数码八进制(Octal)(xxx)8 或(xxx)O逢八进一，借一当八 8 0 7 8i 十六进制(Hexadecimal)(xxx)16 或(xxx)H 逢十六进一，借一当十六 1

10、6 0 9、A、B、C、D、E、F 16i例如(437.25)8=482+381+780+28-1+58-2 =256+24+7+0.25+0.078125 =(287.328125)10 例如(3BE.C4)16 =3162+11161+14160+1216-1+416-2 =768+176+14+0.75+0.015625 =(958.765625)10 第14页，本讲稿共35页二、不同数制间的关系与转换二、不同数制间的关系与转换 对同一个数的不同计数方法对同一个数的不同计数方法 (一)不同数制间的关系 二、不同数制间的关系与转换二、不同数制间的关系与转换 不同数制之间有关系吗？十进制、二

11、进制、八进制、十六进制对照表770111766011065501015440100433001132200102 11000110000000 十六八二 十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A12101010 9111001981010008 十六八二 十返回二进制是计算机中所使用的计数制二进制是计算机中所使用的计数制八进制和十六进制是编程使用的计数制八进制和十六进制是编程使用的计数制十进制是人类习惯的计数制十进制是人类习惯的计数制第15页，本讲稿共35页1.500 1 整数整数0.750 0(二二)不同数制间的转换不同数制间的转换 1.

12、各种数制转换成十进制各种数制转换成十进制 2.十进制转换为二进制十进制转换为二进制 例例 将十进制数将十进制数(26.375)10 转换成二进制数转换成二进制数 26 6 1 3 01 10 12(26 )10=(11010 )2 2 21.000 1.37522220.375 2一直除到商为 0 为止 余数余数 13 0按权展开求和按权展开求和整数和小数分别转换整数和小数分别转换 整数部分：除整数部分：除 2 取余法取余法 小数部分：乘小数部分：乘 2 取整法取整法读读数数顺顺序序读读数数顺顺序序.011 十进制整数转换为二进制数时，十进制整数转换为二进制数时，其结果也必然是整数。其结果也必

13、然是整数。利用转换前后数值相等的原理，有利用转换前后数值相等的原理，有N10=N2=2n-1bn-1+21b1+20b0 十进制小数转换为二进制数时，其结果也必然是小数。十进制小数转换为二进制数时，其结果也必然是小数。利用转利用转换前后数值相等的原理，换前后数值相等的原理，有有 N N1010=N=N2 2=2=2-1-1bb-1-1+2+2-2-2bb-2-2+2+2-m-mbb-m-m第16页，本讲稿共35页()%1.039.0 10。到精度达转换成二进制数，要求将十进制小数例解由于精度要求达到解由于精度要求达到0.1%，需要精确到二进制小数，需要精确到二进制小数10位，即位，即1/210

14、=1/1024。0.392=0.78 b-1=00.782=1.56 b-2=10.562=1.12 b-3=10.122=0.24 b-4=00.242=0.48 b-5=00.482=0.96 b-6 =00.962=1.92 b-7 =10.922=1.84 b-8 =10.842=1.68 b-9 =10.682=1.36 b-10=1所以 当十进制小数不能精确转换为二进制小数时，当十进制小数不能精确转换为二进制小数时，往往需要有往往需要有一定的精度要求，例如要求结果保留几位小数。一定的精度要求，例如要求结果保留几位小数。此时要注意，此时要注意，为为了减小转换误差，了减小转换误差，转换

15、时的小数位数应比要求保留的小数位数多转换时的小数位数应比要求保留的小数位数多1 1位，然后根据多出的这位，然后根据多出的这1 1位是位是0 0还是还是1 1决定取舍，决定取舍，基本原则是基本原则是0 0舍舍1 1入。入。例如某二进制数例如某二进制数(0.1001)(0.1001)2 2，保留两位小数时结果为保留两位小数时结果为(0.10)(0.10)2 2，保留保留3 3位小数时结果应为位小数时结果应为(0.101)(0.101)2 2。第17页，本讲稿共35页3 3.将十进制数转换成将十进制数转换成R进制数进制数将十进制数的整数部分和小数部分分别进行转换，然后合并起来。将十进制数的整数部分和

16、小数部分分别进行转换，然后合并起来。a)将将给给定定的的十十进进制制数数除除以以R，余余数数作作为为R进进制制数数的的最最低低位位(Least Significant Bit,LSB)。b)把前一步的商再除以把前一步的商再除以R，余数作为次低位。，余数作为次低位。c)重重复复b b步步骤骤，记记下下余余数数，直直至至最最后后商商为为0 0，最最后后的的余余数数即即为为R进进制制的的最高位最高位(Most Significant Bit,MSB)。十十进进制制数数整整数数转转换换成成R进进制制数数，采采用用逐逐次次除除以以基基数数R取取余余数数的的方方法法，其步骤如下：其步骤如下：()53 10

17、转换成八进制数。将十进制数例解由于八进制数基数为解由于八进制数基数为8，所以逐次除以，所以逐次除以8取其余数：取其余数：88商余数所以第18页，本讲稿共35页 每位八进制数用三位二进制每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。数代替，再按原顺序排列。八进制八进制二进制二进制4.二进制与八进制间的相互转换二进制与八进制间的相互转换 二进制二进制八进制八进制(11100101.11101011)2 =(345.726)8 (745.361)8=(111100101.011110001)2 补补0(11100101.11101011)2=(?)8 11100101.11101011 00 34

18、5726 从小数点开始，整数部分向左从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右小数部分向右)三位一组三位一组，最后，最后不足三不足三位的加位的加 0 补足补足三位，再按顺序写出各组三位，再按顺序写出各组对应的八进制数对应的八进制数。补补01110010111101011去关系对照表去关系对照表第19页，本讲稿共35页 一位十六进制数对应四位二进制数，因此二进制数四位为一组。5.二进制和十六进制间的相互转换二进制和十六进制间的相互转换 (10011111011.111011)2=(4FB.EC)16 (3BE5.97D)16=(11101111100101.100101111101)2 补补 0(

19、10011111011.111011)2=(?)16 10011111011.11101100 4FBEC0 十六进制十六进制二进制二进制:每位十六进制数用四位二进每位十六进制数用四位二进制数代替，再按原顺序排列。制数代替，再按原顺序排列。二进制二进制十六进制十六进制:从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右)四位一组，最后不足四位的加 0 补足四位，再按顺序写出各组对应的十六进制数。补补 010011111011111011 利用二进制数作桥梁，可以利用二进制数作桥梁，可以方便地将十进制数转换为十六进方便地将十进制数转换为十六进制数。制数。第20页，本讲稿共35页例如：用四位二进制数码表示十

20、进制数 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9将若干个二进制数码将若干个二进制数码 0 和和 1 按一定规则排按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代码，简称二进制码码，简称二进制码。用数码的特定组合表示特定信息的过程称编码用数码的特定组合表示特定信息的过程称编码 三、二进制代码三、二进制代码 常用二进制代码 自然二进制码 二-十进制码 格雷码 奇偶检验码 ASCII 码 (美国信息交换标准代码)第21页，本讲稿共35页例如：用三位自然二进

21、制码表示十进制数例如：用三位自然二进制码表示十进制数 0 7：000 0 001 1 010 2 011 3 100 4 101 5 110 6 111 7 (一一)自然二进制码自然二进制码 按自然数顺序排列的二进制码 (二二)二二-十进制代码十进制代码 表示十进制数 0 9 十个数码的二进制代码(又称又称 BCD 码码 即即 Binary Coded Decimal)1 位十进制数需用位十进制数需用 4 位二进制数表示，故位二进制数表示，故 BCD 码为码为 4 位。位。4 位二进制码有位二进制码有 16 种组合，表示种组合，表示 0 9十个数十个数可有多种方案，所以可有多种方案，所以 BC

22、D 码有多种码有多种。通常，一种编码的长度通常，一种编码的长度n n不仅与要编码的信息个数不仅与要编码的信息个数m m有关，有关，而且与编码本身所采用的符号个数而且与编码本身所采用的符号个数k(k(模模)也有关系。也有关系。n n、m m和和k k之之间一般满足下面的关系：间一般满足下面的关系：kn-1mkn 由于由于4位二进制数共有位二进制数共有2416种码组，所以在这十六种代种码组，所以在这十六种代码中，可以任选码中，可以任选10 种来表示种来表示10个十进制数码，共有如下个十进制数码，共有如下N种方案。种方案。N16！/（1610）！）！2.91010 BCD分为有权码和无权码两大类分为

23、有权码和无权码两大类第22页，本讲稿共35页常用二-十进制代码表 1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210 十十 进进 制制 数数1100101110101001100001110110010101000011余余 3 码码2421(B)2421(A)5421 码码 8421 码码无权码无权码 有有 权权 码码1001100001110110010101000011001000

24、010000权为 8、4、2、1比 8421BCD 码多余 3取四位自然二进制数的前 10 种组合，去掉后 6 种组合 1010 1111。第23页，本讲稿共35页用用 BCD 码表示十进制数举例码表示十进制数举例：(36)10=()8421BCD (4.79)10=()8421BCD (01010000)8421BCD=()10 注意区别注意区别 BCD 码与数制：码与数制：(150)10=(000101010000)8421BCD =(10010110)2=(226)8 =(96)16 6 0110 3 0011 4.0100.7 01119 10010101 50000 0第24页，本讲

25、稿共35页对于有权对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。例如：例如：将十进制数将十进制数(6721.54)10 ，使用，使用631-1BCD码进码进行表示行表示(6721.54)10=1000 1010 0101 0010.1001 0110 6311BCD第25页，本讲稿共35页(三三)可靠性代码可靠性代码 奇偶校验码奇偶校验码 组成 信 息 码：需要传送的信息本身。1 位校验位：取值为位校验位：取值为 0 或或 1，以使整个代码，以使整个代码 中中“1”的个数为奇数或偶数。的个数为奇数或偶数。使使“1”的的个个数数为为奇奇数数的的

26、称称奇奇校校验验，为为偶数的称偶校验。偶数的称偶校验。第26页，本讲稿共35页 8421 奇偶校验码 01 0 0 111 0 0 1911 0 0 001 0 0 0810 1 1 100 1 1 1700 1 1 010 1 1 0600 1 0 110 1 0 1510 1 0 000 1 0 0400 0 1 110 0 1 1310 0 1 000 0 1 0210 0 0 100 0 0 1100 0 0 010 0 0 00校校 验验 码码信信 息息 码码校校 验验 码码信信 息息 码码8421 偶偶 校校 验验 码码8421 奇奇 校校 验验 码码十进制数十进制数第27页，本讲

27、稿共35页十进制数十进制数0123456789101112131415格雷码格雷码(Gray 码码，又称循环码又称循环码)最低位以最低位以 0110 为循环节为循环节次低位以次低位以 00111100 为循环节为循环节第三位以第三位以 0000111111110000 为循环节为循环节.特点特点:相邻项或对称项只有相邻项或对称项只有一位一位不同不同典型格雷码构成规则典型格雷码构成规则：0110011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111第28页，本讲稿共35页二进制码与格雷码的相互转换 二进制码转换成格雷码二进制码转换

28、成格雷码 二进制码0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111格雷码0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000 保留自然二进制码的最高位作为格雷码的保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或，而格雷码其余各位与次高位的次高位相异或，而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。求法相类似。二进制码为二进制码为 B=BnBn-1B1B0对应的格雷码为对

29、应的格雷码为 G=GnGn-1G1G0第29页，本讲稿共35页二进制码与格雷码的相互转换 格雷码转换成二进制码格雷码转换成二进制码 二进制码为二进制码为 B=BnBn-1B1B0 对应的格雷码为对应的格雷码为 G=GnGn-1G1G0二进制码0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111格雷码0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000 保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自

30、然二进制码为高位自然二进制码与位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。与次高位自然二进制码的求法相类似。第30页，本讲稿共35页本章小结本章小结数字数字电电路路是是传递传递和和处处理数字信号的理数字信号的电电子子电电路。路。它有分立元件它有分立元件电电路和集成路和集成电电路两大路两大类类，数字，数字集成集成电电路路发发展很快，目前多采用中大展很快，目前多采用中大规规模以模以上的集成上的集成电电路。路。数字电路的主要优点数字电路的主要优点是便于高度集成化、工是便于高度集成

31、化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。第31页，本讲稿共35页数数字字电电路路中中的的信信号号只只有有高高电电平平和和低低电电平平两两个个取取值值，通通常常用用 1 表表示示高高电电平平，用用 0 表表示示低低电电平平，正正好好与与二二进进制制数数中中 0 和和 1 对对应应，因因此此，数数字字电电路中主要采用二进制。路中主要采用二进制。常常用用的的计计数数进进制制有有十十进进制制、二二进进制制、八八进进制制和和十六进制。十六进制。二进制数进位规律是逢二进一，借二进制数进位规律是逢二进一，借 一当二。一当二。其基数为其基数为 2；权为；权为 2i。第

32、32页，本讲稿共35页二进制代码二进制代码指将若干个二进制数码指将若干个二进制数码 0 和和 1 按一按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码，简定规则排列起来表示某种特定含义的代码，简称二进制码。称二进制码。二进制数二进制数十进制数十进制数方法：按权展开后求和。方法：按权展开后求和。十进制数十进制数二进制数二进制数方法方法：整数：整数“除除 2 取余取余”法，法，小数小数“乘乘 2 取整取整”法。法。写出转换结果时需注意读数的顺序。写出转换结果时需注意读数的顺序。第33页，本讲稿共35页BCD 码指用以表示十进制数码指用以表示十进制数 0 9 十个数码的十个数码的二进制代码二进制代码。十进制

33、数与十进制数与 8421 码对照表码对照表 十进制数8421 码十进制数8421 码十进制数8421 码十进制数8421 码十进制数8421 码00000200104010060110810001000130011501017011191001编码是用数码的特定组合表示特定信息的过程。编码是用数码的特定组合表示特定信息的过程。第34页，本讲稿共35页采采用用可可靠靠性性代代码码能能有有效效地地提提高高设设备备的的抗抗扰扰能能力力，常常用用的的可可靠靠性性代代码码有有格格雷雷码码和和奇奇偶偶校校验验码码。奇奇偶偶校校验验码码中中，使使“1”的的个个数数为为奇奇数数的的称称奇奇校校验验，为为偶偶数数的的称称偶偶校校验验，二二进进制制码码与与格格雷雷码码之之间的转换。间的转换。作业作业 1.11.6：（：（2）（）（3）1.7补充题补充题（1）(10110)B=()格雷码格雷码 （2）(0110)格雷码格雷码=()B第35页，本讲稿共35页