第1章 数字逻辑基础(精品).ppt

联系方式联系方式联系方式联系方式赵林赵林TEL：84835206电邮：电邮：办公室：办公室：C座座1171数字逻辑数字逻辑-数字电子技术数字电子技术课程的性质、地位和意义课程的性质、地位和意义 课程性质：本课程属于专业必修课（考试）。课程性质：本课程属于专业必修课（考试）。课程的教学目的和任务课程的教学目的和任务 本课程的目的和任务是使学生掌握数字电路的原理、本课程的目的和任务是使学生掌握数字电路的原理、结构和分析方法，并通过实验，培养学生具有电子结构和分析方法，并通过实验，培养学生具有电子 技术的初步应用能力技术的初步应用能力,学会学会 电子测量仪器的调试、电子测量仪器的调试、测量等实践能力。测量等实践能力。2主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书电子技术电子技术（电工学（电工学），杨福生主编，高等教育），杨福生主编，高等教育出版社，出版社，1989年。年。电工学电工学下册，电子技术（第五版），秦曾煌主编，下册，电子技术（第五版），秦曾煌主编，高等教育出版社，高等教育出版社，1999年。年。3课程课程课程课程课程的学分：课程的学分：2学分；学分；课程的总学时：课程的总学时：32学时；学时；主要教学环节：课堂讲授主要教学环节：课堂讲授24学时，实验学时，实验8学时，完成学时，完成4个实验题目（个实验题目（1个设计性实验题目）。个设计性实验题目）。4成绩成绩成绩成绩最后成绩最后成绩=平时成绩平时成绩*50%+期末考试成绩期末考试成绩*50%平时成绩：回答提问、考勤、作业平时成绩：回答提问、考勤、作业考试：认真上课考试：认真上课+课后作业课后作业=考试必过考试必过-讲什么考什么讲什么考什么实验：平时成绩相关实验：平时成绩相关 期末考试涉及期末考试涉及 5课堂要求课堂要求课堂要求课堂要求旷课旷课 迟到迟到 电脑电脑6数字电路与系统数字电路与系统数字电路与系统数字电路与系统第一章第一章 数字逻辑基础数字逻辑基础1.1 1.1 数字电路数字电路1.2 1.2 数制数制1.3 1.3 数制间的转换数制间的转换1.4 1.4 代码代码1.5 1.5 带符号的二进制数带符号的二进制数71.11.1数字电路数字电路数字电路数字电路v数字量和模拟量数字量和模拟量v数制和码制数制和码制v算术运算和逻辑运算算术运算和逻辑运算81.1.1 1.1.1 数字量和模拟量数字量和模拟量数字量和模拟量数字量和模拟量模拟信号：模拟信号：幅度随时间连续变化幅度随时间连续变化 如：电信号随时间变化的电流或电压。如：电信号随时间变化的电流或电压。数字信号：数字信号：断续变化（离散变化），时间上离散、幅值断续变化（离散变化），时间上离散、幅值上整量化、多采用上整量化、多采用0 0、1 1二种数值组成，又称为二进制二种数值组成，又称为二进制信号。信号。91.1.1 1.1.1 数字量和模拟量数字量和模拟量数字量和模拟量数字量和模拟量模拟电路：工作在模拟信号下的电子电路模拟电路：工作在模拟信号下的电子电路数字电路：工作在数字信号下的电子电路数字电路：工作在数字信号下的电子电路101.2 1.2 数制数制数制数制一、数制一、数制1.十进制十进制2.用用09 的组合表示一个数，逢十进一；的组合表示一个数，逢十进一；143.75=1 102+4101+3100+7 10-1+510-2 可表示为：可表示为：D=Ki10i 基数：基数：10 位权：位权：10i 111.2 1.2 数制数制数制数制2.二进制二进制3.用用0，1的组合表示一个数，逢二进一；的组合表示一个数，逢二进一；D=Ki2i 例：例：1101.101B=1 23+1 22+0 21+1 20+1 2-1+0 2-2+1 2-3=13.625 D 基数：基数：2 位权：位权：2i 121.1.2 2 数制数制数制数制3.八进制八进制 07，8个数字组成个数字组成 基数：基数：8 位权：位权：8i 4.十六进制十六进制 用用09，A,B,C,D,E,F的组合表示一个数的组合表示一个数 基数：基数：16 位权：位权：16i 13不同进制之间的比较不同进制之间的比较不同进制之间的比较不同进制之间的比较141.3 1.3 1.3 1.3 数制间的转换数制间的转换数制间的转换数制间的转换二、数制转换二、数制转换1、X进制转化成十进制进制转化成十进制 按权展开多项式求和！按权展开多项式求和！152、十进制转化为二进制、十进制转化为二进制整数部分：除以二取余数，直到商为整数部分：除以二取余数，直到商为0，余数从右到左排列。，余数从右到左排列。小数部分：乘以二取整数，整数从左到右排列。小数部分：乘以二取整数，整数从左到右排列。例例 ，2 100 0.3452 50 0 2 2 25 0 0.690 02 12 1 2 2 6 0 0.380 12 3 0 22 1 1 0.760 0 0 1 2 0.520 1 2 0.040 1163、八进制和十六进制转化为二进制、八进制和十六进制转化为二进制每一个八进制数对应二进制的三位。每一个八进制数对应二进制的三位。每一个十六进制数对应二进制的四位。每一个十六进制数对应二进制的四位。(2C1D)H=(0010 1100 0001 1101)B (64)H=(0110 0100)B 2 C 1 D 6 4(7123)O=(111 001 010 011)B (144)O=(001 100 100)B 7 1 2 3 1 4 44、二进制转化成八进制和十六进制二进制转化成八进制和十六进制整数部分：从右向左进行分组。整数部分：从右向左进行分组。小数部分：从左向右进行分组。小数部分：从左向右进行分组。转化成八进制时三位一组。转化成八进制时三位一组。转化成十六进制时四位一组，不足补零。转化成十六进制时四位一组，不足补零。(11 0110 1110.1101 01)B=(36F.D4)H 3 6 F D 4(1 101 101 110.110 101)B=(1556.65)O 1 5 5 6 6 5后边补两个零，变成010017练习：练习：(100)D=(144)O=(64)H=(1100100)B课堂练习：课堂练习：P36181.1.4 4 代码代码代码代码三、码三、码 制制 BCD代码、格雷码、字符编码代码、格雷码、字符编码191.1.4 4 代码代码代码代码1.1.BCDBCD代码代码 用位二进制数码表示位十进制数的用位二进制数码表示位十进制数的 十个状十个状态，称这些代码为二十进制代码，即态，称这些代码为二十进制代码，即BCD(Binary BCD(Binary Coded Decimal)Coded Decimal)代码。代码。二十进制编码二十进制编码20上述编码方式是针对上述编码方式是针对“一位一位”十进制数字而言的，一个多位的十进制数与十进制数字而言的，一个多位的十进制数与相应的相应的8421BCD码之间的转换关系如下例所示：码之间的转换关系如下例所示：00110000100100013091十进制数：十进制数：对应的对应的8421BCD码：码：BCD码格式：每位十进制数字对应的码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以编码以四个四个二进制位来存放；二进制位来存放；（3091）10（0011 0000 1001 0001）BCD 这样得到的这样得到的BCD码在存放或处理时有两种格式：码在存放或处理时有两种格式：21十进制数8421BCD码2421BCD码5121BCD码余3码余3循环码000000000000000110010100010001000101000110200100010001001010111300110011011001100101401000100011101110100501011011100010001100601101100100110011101701111101101010101111810001110101110111110910011111111111001010常用的几种常用的几种BCD码码22说明说明说明说明1.1.84218421码是码是BCDBCD代码中最常用的一种。若把每一个代码都看成是一代码中最常用的一种。若把每一个代码都看成是一个四位二进制数，各位的权依次为个四位二进制数，各位的权依次为8 8，4 4，2 2，1 1。另外，每个代。另外，每个代码的数值恰好等于它所表示的十进制数的大小。码的数值恰好等于它所表示的十进制数的大小。2.2.24212421BCDBCD码也是一种有权码，它的另两个特点是：编码方案不唯码也是一种有权码，它的另两个特点是：编码方案不唯一（如十进制数一（如十进制数“5”“5”可以编码为可以编码为“1011”“1011”或或“0101”“0101”）；）；0 09 9、1 18 8、2 27 7等数字编码互为按位取反结果，这有助于十进制的等数字编码互为按位取反结果，这有助于十进制的运算简化；运算简化；3.3.余余3 3码被看成码被看成4 4位二进制数时，则它的数值要比它所表示的十进位二进制数时，则它的数值要比它所表示的十进制数码多制数码多3 3。如果将两个余。如果将两个余3 3码相加，所得的和将比十进制数和码相加，所得的和将比十进制数和所对应的二进制数多所对应的二进制数多6 6。因此，在用余。因此，在用余3 3码作十进制加法运算时，码作十进制加法运算时，若两数之和为若两数之和为1010，正好等于二进制数的，正好等于二进制数的1616，于是从高位自动产，于是从高位自动产生进位信号。生进位信号。4.4.余余3 3循环码是一种无权码，其特点是：每两个相邻编码之间只有循环码是一种无权码，其特点是：每两个相邻编码之间只有一位码元不同。这一特点使数据在形成和传输时不易出现错误；一位码元不同。这一特点使数据在形成和传输时不易出现错误；231、原码 A 求法：符号求法：符号+绝对值绝对值 例：例：N+1=8位时位时 +5原原=00000101 -5原原=10000101 +0.101原原=0.1010000 -0.101原原=1.1010000B 定义定义定点整数时：定点整数时：X原原=X （X0）=2N-X （X0）定点小数时：定点小数时：X原原=X （X0）=1-X （X0）1.51.5带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数24C 0的编码：的编码：+0原原=00000000 -0原原=10000000 0的原码不唯一！的原码不唯一！D 表示范围：表示范围：定点整数：定点整数：-（2N-1），），+（2N-1）定点小数：定点小数：-（1-2-N），），+（1-2-N）E 优缺点：优缺点：原码直观，和真值转换容易，进行加减法困难，另外原码直观，和真值转换容易，进行加减法困难，另外0的编码不唯的编码不唯一，造成程序设计困难；一，造成程序设计困难；原码只作为中间转换过渡用。原码只作为中间转换过渡用。1.51.5带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数252、反码 A 求法：正数：符号求法：正数：符号+绝对值绝对值 负数：符号负数：符号+绝对值各位取反绝对值各位取反例：例：N+1=8位时位时 +5反反=00000101 -5反反=11111010 +0.101反反=0.1010000 -0.101反反=1.0101111B 定义定义定点整数时：定点整数时：X反反=X （X0）=2N+1-1+X （X0）定点小数时：定点小数时：X反反=X （X0）=2-2-N+X （X0）1.51.5带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数26C 0的编码：的编码：+0反反=00000000 -0反反=11111111 0的反码不唯一！的反码不唯一！D 表示范围：表示范围：定点整数：定点整数：-（2N-1），），+（2N-1）定点小数：定点小数：-（1-2-N），），+（1-2-N）E 优缺点：优缺点：反码进行运算困难，另外反码进行运算困难，另外0的编码不唯一，造成程序设计困难；反的编码不唯一，造成程序设计困难；反码只作为中间转换过渡用。码只作为中间转换过渡用。1.51.5带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数273、补码 A 求法：正数：符号求法：正数：符号+绝对值绝对值 负数：符号负数：符号+绝对值各位取反再在最低位绝对值各位取反再在最低位+1例：例：N+1=8位时位时 +5补补=00000101 -5补补=11111011 +0.101补补=0.1010000 -0.101补补=1.0110000B 定义定义定点整数时：定点整数时：定点小数时：定点小数时：X补补=X （X0）X反反=X （X0）=2N+1+X （X0）=2+X （X0）1.51.5带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数28C 0的编码：的编码：+0补补=00000000 -0补补=00000000 0的补码唯一！的补码唯一！D 表示范围：表示范围：定点整数：定点整数：-2N，+（2N-1）定点小数：定点小数：-1，+（1-2-N）E 优缺点：优缺点：补码进行加减运算简单，另外补码进行加减运算简单，另外0的编码唯一，程序设计简单；的编码唯一，程序设计简单；补码在实际机器中广泛使用，特别是整数的表示几乎全用补码。补码在实际机器中广泛使用，特别是整数的表示几乎全用补码。1.51.5带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数带符号的二进制数29