数字电子技术基础绪论第一章-(1)

数字电子技术基础主讲：薛文东DigitalElectronicTechnologyfundamental绪论数字电路的特点数字电路的发展数字电路的分类数字电路的应用课程的主要内容一、数字电路的特点1.数字信号的特点（与模拟量对比）模拟信号----连续性工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。数字信号----离散性工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。模拟信号在时间和数值上都是连续的。典型波形为正弦波。数字信号在时间和数值上都是离散的。典型波形为方波。模拟信号----连续性数字信号----离散性模拟信号----连续性数字信号----离散性模拟信号----连续性数字信号----离散性模拟信号----连续性数字信号----离散性模拟信号----连续性数字信号----离散性模拟信号----连续性数字信号----离散性一、数字电路的特点2.晶体管的工作状态在数字电路中，晶体管工作在开关状态在数字电路中，电路的输入和输出只有两种电压：低电平和高电平，分别记作0和1一、数字电路的特点3.抗干扰能力强数字电路中的高低电平都指的是一定的电压范围，在所受的干扰不足以改变信号的状态时，不影响电路的正常工作。一、数字电路的特点4.分析方法（与模拟电路对比）模拟电路模拟电路注重分析性能指标。数字电路数字电路注重分析电路功能。微变等效电路----电路分析逻辑分析方法数学工具----布尔代数描述方法：真值表表达式功能表等二、数字电路的发展电子管晶体管集成电路二、数字电路的发展电子管晶体管集成电路70年代末，微处理器的出现，使数字电路的性能产生了质的飞跃。可编程逻辑器件（PLD）单片机（CPU）数字信号处理器（DSP）小规模中规模大规模超大规模三、数字电路的分类工艺:TTLCMOS功能：组合时序规模：SSIMSILSIVLSI四、数字电路的应用实现信号的运算处理功能，与软件结合可以完成复杂的运算和处理过程，同样功能的电路用模拟电路实现，其复杂程度将大大增加，甚至无法实现。一般测控系统框图五、课程的主要内容数字电路的分析设计方法集成电路的功能和使用方法数学基础组合电路时序电路典型大规模集成电路熟练使用布尔代数工具注重外部特性、注重应用第一章数码和码制几种常见的数制不同数制之间的转换反码和补码常用编码一、几种常用的数制（表示方法）Decimal十进制Binary二进制（整数、小数）Octal八进制Hexadecimal十六进制多位数码中，每位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为数制。数字电路中常用进制有十进制，二进制，十六进制。(i=0~n,n是整数部分的位数)2逢二进一0,1二10逢十进一0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十基数计数规则数码进制NnoiiNNKiS任意进制数表达式的普遍形式：式中:S为任意数，N为进制，Ki为第i位数码的系数，Ni为第i位的权。一、几种常用的数制（表示方法）二—八—十—十六进制数DecimalBinaryOctalHexadecimal0000000010001011200100223001103340100044501010556011006670111077DecimalBinaryOctalHexadecimal810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F●二进制数的权的结构2n－1…23222120。2－12－2…2－nmostsignificantbit(MSB)最高位leastsignificantbit(LSB)最低位小数点PositivePowersofTwo(wholenumbers)NegativePowersofTwo(Fractionalnumber)2的正数次方（整数）2的负数次方（小数）二进制权2827262524232221202－12－22－32－42－52－625612864321684211/21/41/81/161/321/640.50.250.1250.06250.031250.015625二进制转换成十进制十进制转换成二进制二进制转换成八进制八进制转换成二进制二进制转换成十六进制十六进制转换成二进制八进制转换成十进制十六进制转换成十进制二、不同数制之间的转换●Binary-to-DecimalConversion2-10进制转换权:26252423222120二进制数:11011011101101=26+25+23+22+20=64+32+8+4+1=1090.1011=2－1+2－3+2－4权:2－12－22－32－4二进制数:0.1011=0.5+0.125+0.0625=0.6875表达式展开法DECIMAL-TO-BINARYCONVERSION10-2进制转换★加权法例：把下列整数转成二进制数.(a)12(b)25(c)58(d)82解：(a)12=8+4=23+221100(b)25=16+8+1=24+23+2011001(c)58=32+16+8+2=25+24+23+21111010(d)82=64+16+2=26+24+211010010★重复除2法Remainder余数第一个余数是最低位最后一个余数是最高位除N取余法，逆序排列●ConvertingDecimalFractionstoBinary10进制小数转换成2进制★加权法0.625=0.5+0.125=2－1+2－3=0.101★重复乘2法第一个进位是最高位最后一个进位是最低位乘N取整法，顺序排列★2-8进制数转换★8-2进制数转换8进制数012345672进制数000001010011100101110111例：转换下列8进制数到2进制数：(a)138(b)258(c)1408(d)75268解：二—十六进制的相互转换★2-16进制数转换★16-2进制数转换★8-10进制数转换权:83828180八进制数:237423748=(2×83)+(3×82)+(7×81)+(4×80)=(2×512)+(3×64)+(7×8)+(4×1)=1024+192+56+4=127610★10-8进制数转换第一个余数是最低位最后一个余数是最高位★16-10进制数转换E516=(E×16)+(5×1)=(14×16)+(5×1)=224+5=22910B2F816=(B×4096)+(2×256)+(F×16)+(8×1)=45056+512+240+8=4581610★10-16进制数转换三、原码、反码和补码原码：带符号位的二进制数码称为原码。如：＋17的原码为010001，－17的原码为110001反码：正数的反码与原码相同，负数的原码除了符号位外的数值部分按位取反，即“1”改为“0”，“0”改为“0”，如：＋7的原码为0111，反码为0111－7的原码为1111，反码为1000三、原码、反码和补码补码的概念10-5=5三、原码、反码和补码补码的概念对于n位2进制数N（N）comp=N2n-N（N）inv=N(2n-1)-N（N）comp=（N）inv+11011-0111=0100当做二进制减法时，可利用补码将减法运算转换成加法运算。例1用二进制补码计算：75＋28、75－28、－75＋28、－75－28（＋75）D＝（01001011）B（＋28）D＝（00011100）B（－75）D＝（11001011）B（－28）D＝（10011100）B原码7528＋1030100101100011100＋01100111（－75）D＝（10110101）B;（－28）D＝（11100100）B;解：先求两个数的二进制原码和补码（用8位代码）补码7528－470100101111100100＋100101111－7528－－1031011010111100100＋110011001溢出－7528＋－471011010100011100＋11010001溢出补码补码写出下列带符号位二进制数的反码和补码原码反码补码000110101001101000101110110101101例题数码：代表一个确切的数字，如二进制数，八进制数等。代码：特定的二进制数码组，是不同信号的代号，不一定有数的意义编码：n位二进制数可以组合成2n个不同的信息，给每个信息规定一个具体码组，这种过程叫编码。数字系统中常用的编码有两类，一类是二进制编码，另一类是二-十进制编码。另外无论二进制编码还是二－十进制编码，都可分成有权码（每位数码代表的权值固定）和无权码四、常用编码几种常见的十进制编码★8421Code(binarycodeddecimal—BCD)10-BCD码转换10进制数0123456789BCD0000000100100011010001010110011110001001无效码1010,1011,1100,1101,1110and1111.●转换下列10进制数到BCD码●转换下列BCD码到10进制数★TheGrayCode格雷码格雷码是一种无权码而不是一种算术码，没有指定的权赋给固定的位.它的重要特点是相邻代码只差一位不同。四位格雷码DecimalBinaryGrayCodeDecimalBinaryGrayCode000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000★ASCII码美国信息交换标准代码，国际通用的标准代码。