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数字电路基础书名：数字电子技术ISBN：978-7-111-41204-5作者：刘苏英出版社：机械工业出版社本书配有电子课件数字电路基础说课一、数字电子技术在学科中的重要地位电工基础模拟电子技术数字电子技术电力电子技术二、如何学好这门课理实一体，尤其是实践，学会在实践中学习和巩固理论数字电路基础说课三、学习哪些内容通过四个实际项目，学习数字电路基础知识，组合逻辑电路，时序逻辑电路，电子综合电路的分析和设计。四、学习过程中的要求不迟到，不早退，不旷课，上课认真，态度端正，课下要求完成的作业和实践项目要不折不扣的完成。五、考核理论+实操数字电路基础项目1基本逻辑门功能及静态参数测试概述数制和编码制逻辑代数逻辑函数的化简实验数字电路基础本项目主要是验证基本逻辑门的功能和静态参数。讲述数字电路基础知识，包括数字电路概述、数制与编码、逻辑代数、逻辑函数的化简及基本逻辑门的测试等内容。数字电路基础一、数字信号和数字电路1.1概述1、模拟信号是指在时间上和数值上都是连续变化的信号。数值无穷多，函数表达式复杂多样。2、数字信号是指在时间上和数值上都是断续变化的离散信号。便于存储、分析和传输信号。在数字电路中，常用二进制数来量化连续变化的模拟信号，而二进制数正好是用二值数字逻辑中的1和0表示的，称逻辑1和逻辑0。分别对应高电平和低电平。数字电路基础二、数字电路的特点1、数字电路的工作信号是离散的数字信号。2、数字电路中，半导体器件均工作在开关状态，即工作在饱和区和截止区。3、数字电路研究的主要问题是输入、输出之间的逻辑关系。4、数字电路的主要分析工具是逻辑代数。数字电路基础三、数字电路的分类1、数字电路按组成的结构可分为分立元件电路和集成电路两大类。集成电路按集成度分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。2、按电路所用器件的不同。数字电路又可分为双极型和单极型电路。3、根据电路逻辑功能的不同，数字电路又可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。只有多数载流子（电子或空穴）参与导电，故称单极型器件。场效应管空穴和电子均参与导电，故称双极型器件。三极管数字电路基础图1-1模拟信号和数字信号波形图真值表逻辑表达式逻辑电路图图1-2逻辑函数各表示形式转换图数字电路基础主要要求：1.2数制与编码掌握各种计数体制及其表示方法。几种计数体制之间的相互转换。理解BCD码的含义，掌握8421BCD码，了解其他常用BCD码。数字电路基础一、数制1、十进制(Decimal)十进制有如下特点：（1）它的数码K共有十个，为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。（2）相邻位的关系：高位为低位的十倍，逢十进一，借一当十，即十进制是以10为基数的计数体制。（3）任何一个十进制都可以写成以10为底的幂之和的形式。例如：(11.51)101×1011×1005×10-11×10-2权权权权10i称十进制的权10称为基数0~9十个数称数码数码与权的乘积，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(246.134)10=2×102+4×101+6×100+1×10-1+3×10-2+4×10-310--10iiiiiiNKRK数字电路基础2、二进制(Binary)（XXX）2或（XXX）B例如（1011）2或（1011）B进位规律：逢二进一，借一当二数码：0、1权：2i基数：2系数：0、1例如0+1=11+1=1011+1=10010–1=1按权展开式表示(1011)2=1×23+0×22+1×21+1×20将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=8+0+2+1+0.5+0.25=11.75(1011.11)2=(11.75)10数字电路基础3、八进制(0ctal)(XXX)8或(XXX)O例如：（46）8或（46）O进位规律：逢八进一，借一当八。数码：0～7权：8i基数：8系数：0～7按权展开式表示（46）8=4×81+6×80（46）8=4×81+6×80=（38）10将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。（46）8=（38）10数字电路基础4、十六进制(Binary)(XXX)16或(XXX)H例如：（4E6）16或（4E6）H进位规律：逢十六进一，借一当十六。数码：0～9、A～F权：16i基数：16系数：0～9、A～F按权展开式表示（4E6）16=4×162+E×161+6×160（4E6）16=4×162+14×161+6×160=（1254）10将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=（1254）10（4E6）16=（1254）10数字电路基础几种进制的优缺点:以十进制和二进制作比较,十进制在日常生活中应用最多,是人们最熟悉和习惯的计数体制,但其十个数码在数字电路中难于找到十个状态与之对应．数字电路的两个状态可用两个数码表示,故采用二进制.二进制计算规则简单,但人们对它不习惯,另外其数位较多,不易读写.利用二进制与十进制和十六进制的对应关系对十进制和十六进制以及二进制编码,用起来就很方便了。数字电路基础二、几种不同数制间的转换1、二进制、八进制、十六进制转换成十进制可以将非十进制写为按权展开式,得出其相加的结果,就是对应的十进制数例1(11010)2=1×24+1×23+0×22+1×21+0×20=24+23+21=(26)10例2(1001.01)2=1×23+0×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=23+20+2-2=(9.25)10例3(174)16=1×162+7×161+4×160=256+112+4=(372)10数字电路基础2、十进制转换为二进制、八进制、十六进制整数和小数分别转换整数部分：除2、8、16取余法小数部分：乘2、8、16取整法例1将十进制数(26)10转换成二进制数26余数13631222220读数顺序0.875×21.7501×21.5001×21.0001整数读数顺序一直除到商为0为止(26)10=(11010)201011例2将（0.875）10转换为二进制数（0.875）10=（0.111）2乘到满足误差要求为止数字电路基础补充：有效数字和有效数字位定义：从它最左端一位非零数字起，到最末一位所有数字都称为有效数字。意义：一个n位有效数字前（n-1）位是准确可靠的，而末位一位是欠准的估计数字。一般规定误差不大于末位有效数字单位的一半。它表达了一定的准确度，不能多写，也不能少些。有效数字的位数与小数点无关，尾数的0也要写出。数字电路基础知识点：1）可以从有效数字的位数估计出测量误差，一般规定误差不超过有效数字末位单位的一半。2）“0”在最左面为非有效数字：3）有效数字不能因选用单位的变化而变化。例：0.1030A表示含有误差：0.0001/2=0.00005A；有效数字位：1、0、3、0(最左端的0非有效数字)；用mA单位表示：103.0mA;而不是103mA,末位的0不能去掉。因此，若要求误差不大于2-n,则要乘n-1次。数字电路基础例3将(139)D转换成八进制数。解：数字电路基础例4将(139)D转换成十六进制数。解：数字电路基础3、八进制数、十六进制数与二进制数的相互转换因为23=8，所以对三位的二进制数来讲，从000~111共有8种组合状态，我们可以分别将这8种状态用来表示八进制数码0，1，2，…，7。这样，每一位八进制数正好相当于三位二进制数。反过来，每三位二进制数又相当于一位八进制数。同理，24=16，四位二进制数共有16种组合状态，可以分别用来表示十六进制的16个数码。这样，每一位十六进制数正好相当于四位二进制数。反过来，每四位二进制数相当于一位十六进制数。数字电路基础例5将八进制数（625）O转换为二进制数。解：（625）O＝（110010101）B例6将二进制数(110100111)B转换为十六进制数。解：(110100111)B=(1A7)H当要求将八进制数和十六进制数互相转换时，可通过二进制来完成。数字电路基础例7将（81）10转换为二进制、十六进制数8124012202010205201200余数读数顺序可用除基取余法直接求十六进制。或利用十六进制数码与二进制数码的对应关系，由二进制数转化为十六进制数。每一个十六进制数码都可以用4位二进制来表示。所以可将二制数从低位向高位每4位一组写出各组的值，从左到右读写，就是十六进制。在将二进制数按4位一组划分字节时最高位一组位数不够可用0补齐。（81）10=（1010001）2=（01010001）2=（51）16小数点以后的二进制数转化为十六进制数在划分字节时是从高位到低们进行的。2121数字电路基础三、编码我们将若干位二进制数码组合起来表示数字、文字符号以及其它不同的事物，我们称这种二进制码为代码。赋予每个代码以固定的含义的过程，就称为编码。常用的编码有二-十进制码、格雷码以及字符代码等。用二进制码表示十进制码的编码方法称为二-十进制码，即BCD码。若所需编码的信息有N项，则需二进制数码的位数n应满足：2n≥N数字电路基础常用的BCD码几种编码方式如表所示1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210十进制数1100101110101001100001110110010101000011余3码2421(B)2421(A)5421码8421码无权码有权码1001100001110110010101000011001000010000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。数字电路基础用BCD码表示十进制数举例：(473)10=（010001110011）8421BCD(36)10=(00110110)8421BCD(4.79)10=(0100.01111001)8421BCD(50)10=(01010000)8421BCD注意区别BCD码与数制：(150)10=(000101010000)8421BCD=(10010110)2=(226)8=(96)16数字电路基础可靠性代码奇偶校验码组成｛信息码：需要传送的信息本身。1位校验位：取值为0或1，以使整个代码中“1”的个数为奇数或偶数。使“1”的个数为奇数的称奇校验，使“1”的个数为偶数的称偶校验。数字电路基础主要要求：1.3逻辑代数1、理解逻辑函数和逻辑变量2、掌握三种基本逻辑关系及表示方法1.3.1基本概念与基本逻辑运算数字电路基础一、逻辑函数和逻辑变量1、概念：以某种形式表达的逻辑自变量和逻辑结果的函数关系称为逻辑函数。在逻辑代数中，逻辑变量也是用字母来表示的。逻辑变量的取值只有两个：1和0。注意逻辑代数中的1和0不表示数量大小，仅表示两种相反的状态。例如：开关闭合为1晶体管截止为1电位高为1断开为0导通为0低为0决定事物的因素（原因）为逻辑自变量，被决定的事物的结果为逻辑因变量。数字电路基础逻辑代数：是讨论逻辑关系的一门学科，由数学家乔治.布尔创立，因此，又称布尔代数早期用于开关网络，因此又称开关代数。2、逻辑函数的表示方法：逻辑表达式、真值表、逻辑（电路）图、卡诺图、时序图等。真值表：反映一个逻辑函数在各种条件组合下的各种结果，从具体要求可写出真值表，进而写出逻辑表达式，进而又可得到逻辑电路图。真值表是所有条件与结果的列表，n个变量则有2n种不同组合。数字电路基础逻辑表达式：与普通代数中函数表达式基本一样。逻辑电路图：用基本的逻辑门符号构成的电路图，它能表达输入、出之间的关系。卡诺图：是真值表的另一种表示方法，因此，它也能描述逻辑函数。时序图：随时间变化的数字波形图。数字电路基础二、基本逻辑函数及运算基本逻辑函数与逻辑或逻辑非逻辑与运