电子科技数字电路第一章.ppt

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1、电子科技数字电路电子科技数字电路课件第一章课件第一章现在学习的是第1页，共34页主要要求：了解数字电路的特点和分类。了解模拟信号、模拟电路与数字信号、数字电路的区别。1.1概述概述现在学习的是第2页，共34页模拟电路电子电路分类数字电路 传递、处理模拟 信号的电子电路 传递、处理数字信号的电子电路数字信号时间上和幅度上都断续变化的信号 模拟信号时间上和幅度上都连续变化的信号1.1.1 数字信号和数字电路数字信号和数字电路现在学习的是第3页，共34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

2、究对象分析工具信 号电子器件工作状态主要优点1.1.2 数字电路特点和分类数字电路特点和分类一、数字电路的特点一、数字电路的特点现在学习的是第4页，共34页将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路板上连接起来的电路。将上述元器件和导线通过半导体制造工艺做在一块硅片上而成为一个不可分割的整体电路。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 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为基本器件以单极型晶体管作为基本器件例如 CMOS例如 TTL、ECL二、数字电路的分类二、数字电路的分类现在学习的是第5页，共34页集成电路分 类集 成 度电路规模与范围小规模集

3、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 10000 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 10000 门/片或大于 10 万个元件/片以上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现在学习的是第6

4、页，共34页理解 BCD 码的含义，掌握 8421BCD 码，了解其他常用 BCD 码。主要要求：掌握二进制数、十六进制及其与十进制数的相互转换。1.2数制和码制数制和码制现在学习的是第7页，共34页 一、十进制 (Decimal)(xxx)10 或(xxx)D 例如(385.64)10 或(385.64)D 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：逢十进一10i 称十进制的权 10 称为基数 0 9 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

5、系数之和，称为按权展开式 (385.64)10=3102+8101+5100+610-1+410-21.2.1 数制数制 计数进制的简称现在学习的是第8页，共34页 例如 0+1=1 1+1=10 11+1=100 二、二进制(Binary)(xxx)2 或(xxx)B 例如(1011.11)2 或(1011.11)B 数码：0、1 进位规律：逢二进一权：2i 基数：2按权展开式表示(1011.11)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。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.101)2=(11.75)10=11.75

6、 (1011.11)2=123+022+121+120+12-1+12-2现在学习的是第9页，共34页 三、八进制(Octal)(xxx)8 或(xxx)O 例如(573.46)8 或(573.46)O 数码：0、1、2、3、4、5、6、7进位规律：逢八进一权：8i 基数：8按权展开式表示(573.46)8=582+781+380+48-1 +68-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(573.46)8=582+781+380+48-1+68-2=320+56+3+0.5+0.09375(573.46)8=(379.59375)10=379.59375 现在学习的是第10页，

7、共34页 四、十六进制(Hexadecimal)(xxx)16 或(xxx)H 例如(5EC.D4)16 或(5EC.D4)H 数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)进位规律：逢十六进一权：16i 基数：16按权展开式表示(5EC.D4)16=5162+14161+12160+1316-1 +416-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=1280+224+12+0.8125+0.015625(5EC.D4)16=(1516.828125)10=1516.828125 (5EC.D4)16=5162+

8、14161+12160+1316-1+416-2现在学习的是第11页，共34页 一、二进制、八进制和十六进制转换为十进制 方法：按权展开求和例 将(101110.011)2、(637.34)8、(8ED.C7)16转换为十进制数。解:(101110.011)2=125+024+123+122+121+020+02-1+12-2+12-3 =(46.375)10(637.34)8=682+381+780+38-1+48-2 =(415.4375)10(8ED.C7)16=8162+14161+13160+1216-1+716-2 =(2285.7773)10 1.2.2 不同数制间的转换不同数制

9、间的转换现在学习的是第12页，共34页1.500 1 整数0.750 0 二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制例 将十进制数(26.375)10 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 13 0方法：整数部分采用“除基逆取余法”小数部分采用“乘基顺取整法”读数顺序读数顺序.011现在学习的是第13页，共34页 每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。八进制二进制 二进制八进制(11100101.11101011)2 =(345.726)8 (745.361)

10、8=(111100101.011110001)2 补0(11100101.11101011)2=(?)8 11100101.11101011 00 345726 从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右)三位一组，最后不足三位的加 0 补足三位，再按顺序写出各组对应的八进制数。补01110010111101011三、二进制与八进制、十六进制相互转换1.二进制和八进制间的相互转换 现在学习的是第14页，共34页二进制十六进制: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。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

11、。2.二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 0(10011111011.111011)2=(?)16 10011111011.11101100 4FBEC0 十六进制二进制:每位十六进制数用四位二进制数代替，再按原顺序排列。补 010011111011111011现在学习的是第15页，共34页例如：用四位二进制数码表示十进制数 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 100

12、0 8 1001 9将若干个二进制数码 0 和 1 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 1.2.3 二进制代码二进制代码 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)现在学习的是第16页，共34页常用的二-十进制 BCD 码有：(1)8421BCD码(2)2421BCD 码和 5421BCD码(3)余 3 BCD码 一、二-十进制代码 将一位十进制数 0 9 十个数字用四位二进制数表示的代码(又称 BCD 码 即 Binary Coded Decimal)4

13、位二进制码有 16 种组合，表示 0 9十个数可有多种方案，所以 BCD 码有多种。恒权码,取4位自然二进制数的前10种组合。无权码，比8421BCD 码多余3(0011)。恒权码,从高位到低位的权值分别为2、4、2、1和5、4、2、1。现在学习的是第17页，共34页常用二-十进制代码表 1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210 十 进 制 数11001011101010011

14、00001110110010101000011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。现在学习的是第18页，共34页用 BCD 码表示十进制数举例：(36)10=()8421BCD (4.79)10=()8421BCD (01010000)8421BCD=()10 注意区别 BCD 码与数制：(150)10=(000101010000)8421BC

15、D =(10010110)2=(226)8 =(96)16 6 0110 3 0011 4.0100.7 01119 10010101 50000 0现在学习的是第19页，共34页1.格雷码(Gray 码，又称循环码)0110最低位(最右边一位)以 0110 为循环节次低位以 00111100 为循环节第三位以 0000111111110000 为循环节.011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111典型格雷码构成规则：二、可靠性代码 现在学习的是第20页，共34页特点：任意两组相邻代码之间只有一位不同应用：减少过渡噪声

16、编码顺序二进制格雷码编码顺序二进制码格雷码000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000现在学习的是第21页，共34页2.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，1的个数为偶数的称偶校验。现在学习的是第22页，共34页 8421 奇

17、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 验 码信 息 码校 验 码信 息 码8421 偶 校 验 码8421 奇 校 验 码十进制数现在学习的是第23页，共34页主要要求：掌握二进制数原码、反码和补码及其表示方法。1.3二进制数的算术运算二进制数的算术运算现在学习的是第24页，共34页

18、一、二进制加法1.3.1 两数绝对值之间的运算两数绝对值之间的运算二进制数的加、减、乘、除等算术运算的规则和十进二进制数的加、减、乘、除等算术运算的规则和十进制数相似，所不同的是制数相似，所不同的是:二进制数的加法运算规则为二进制数的加法运算规则为“逢二逢二进一进一”；减法运算规则为；减法运算规则为“借一作二借一作二”。二进制数的加法规则是：0+0=1，0+1=1，1+0=1，1+1=1 01二、二进制减法二进制数的减法规则是：0-0=1，1-1=0，1-0=1，0-1=1 0-1=11现在学习的是第25页，共34页三、二进制乘法二进制数的乘法规则是：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1

19、=1四、二进制除法二进制数的除法规则是：被除数从高位开始逐位向低位不断减去除数，够减时商为1，不够减时商为0，不断减下去便可求得商。乘法运算也可用加法运算来完成，只要将被乘数连续进行加法运算就可求得结果。除法运算也可用减法运算来完成，只要将被除数连续减去除数就可求得结果，减法运算的次数就是商。现在学习的是第26页，共34页一、原码表示1.3.2 原码、反码和补码原码、反码和补码一般情况下，数的正、负是在数的最高位前面加上一般情况下，数的正、负是在数的最高位前面加上“+”或或“-”来表示，而在来表示，而在计算机中，数的正和负是用数码来表示，通常采用的方法是在二进制数最计算机中，数的正和负是用数码

20、来表示，通常采用的方法是在二进制数最高位的前面加一个符号位来表示，符号位后面的数码表示数。高位的前面加一个符号位来表示，符号位后面的数码表示数。正数的符号正数的符号位用位用“0 0”表示，负数的符号位用表示，负数的符号位用“1 1”表示，如表示，如原码由二进制数的原数值部分和符号位组成，又称为符号数值表示法。如二进制数+1010101的原码为01010101；-1010101的原码为11010101.(+13)10=(1101)2，0(-13)10=(1101)2，1)(1)(0)(原数值为负数原数值原数值为正数原数值原N现在学习的是第27页，共34页二、反码表示二进制数的反码是这样规定的：对

21、于正数，反码和原码相同，为符号位加上原数值；对于负数，反码为符号位加上原数值按位取反。表示如下：如二进制数+10010101的反码为010010101；-10010101的反码为101101010.)(1)(0)(原数值为负数原数值取反原数值为正数原数值反N现在学习的是第28页，共34页三、补码表示二进制数的补码是这样规定的：对于正数，补码和原码、反码相同；对于负数，补码为符号位加上原数值按位取反后再在最低位加1，即为反码加1。表示如下：如二进制数+110011的补码为0110011；-110011的补码为1001101.)(1)(0)(原数值为负数原数值的补码原数值为正数原数值补N现在学习的

22、是第29页，共34页本章小结本章小结数字电路是传递和处理数字信号的电子电路。它有分立元件电路和集成电路两大类，数字集成电路发展很快，目前多采用中大规模以上的集成电路。数字电路的主要优点是便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。现在学习的是第30页，共34页数字电路中的信号只有高电平和低电平两个取值，通常用 1 表示高电平，用 0 表示低电平，正好与二进制数中 0 和 1 对应，因此，数字电路中主要采用二进制。常用的计数进制有十进制、二进制、八进制和十六进制。二进制数进位规律是逢二进一。其基数为 2；权为 2i（i 为整数）。现在学习的是第31页，共34页二进制代码指将若干个二进

23、制数码 0 和 1 按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码，简称二进制码。二进制数十进制数方法：按权展开后求和。十进制数二进制数方法：整数“除 2 取余”法，小数“乘 2 取整”法。写出转换结果时需注意读数的顺序。现在学习的是第32页，共34页BCD 码指用以表示十进制数 0 9 十个数码的二进制代码。十进制数与 8421 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。现在学习的是第33页，共34页采用可靠性代码能有效地提高设备的抗扰能力，常用的可靠性代码有格雷码和奇偶校验码。奇偶校验码中，使“1”的个数为奇数的称奇校验，为偶数的称偶校验。带符号的二进制数有原码、反码和补码三种表示方法：对于正数，原码、反码和补码都相同；对于负数，符号位不变，反码为原码按位取反的值；补码为反码加1.现在学习的是第34页，共34页