嵌入式应用技术的硬件基础.ppt
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1、嵌入式应用技术的硬件基础现在学习的是第1页,共24页2.1 数字电路基础知识数字电路基础知识2.1.1 嵌入式应用中常用的数制及其转换嵌入式应用中常用的数制及其转换(1)单片机中常用的进制)单片机中常用的进制 任意数任意数S,(基数为基数为N)均可展开为:均可展开为:S=KiNi其中其中Ki是第是第i位的系数,它可能位的系数,它可能是是0N-1共共N个数码中的任意一个。不同的数制基数个数码中的任意一个。不同的数制基数N不同,数字码不同。不同,数字码不同。十进制:十进制:S=Ki10i 基数:基数:N=10 二进制:二进制:S=Ki2i 基数:基数:N=2 十六进制:十六进制:S=Ki16i嵌入
2、式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件现在学习的是第2页,共24页2.1.1 嵌入式应用中常用的数制及其转换嵌入式应用中常用的数制及其转换(2)常用进制之间的相互转换)常用进制之间的相互转换 二进制与十进制间的相互转换二进制与十进制间的相互转换 二进制二进制十进制十进制:按展开式计算即可。按展开式计算即可。十进制十进制二进制二进制:整数部分与小数部分分别转换。整数部分:除整数部分与小数部分分别转换。整数部分:除2取余。第一个取余。第一个余数为最低有效位,最后一个余数为最高有效位,即得到的余数先为低位后为余数为最低有效位,最后一个余数
3、为最高有效位,即得到的余数先为低位后为高位。小数部分:乘高位。小数部分:乘2取整,先为高位后为低位。取整,先为高位后为低位。嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件现在学习的是第3页,共24页二进制与十六进制间的相互转换二进制与十六进制间的相互转换 嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件 二进制二进制十六进制十六进制:以小数点为分界。整数部分从最右边开始,每以小数点为分界。整数部分从最右边开始,每4位分成位分成一组,若含最高位的组不足一组,若含最高位的组不足4位,在
4、其左边加位,在其左边加0补足补足4位。小数部分从最左边开始,向位。小数部分从最左边开始,向右每右每4位一组,若含最低位的一组不足位一组,若含最低位的一组不足4位,在其右边加位,在其右边加0补足补足4位。分割后,将每组位。分割后,将每组用一位十六进制数码取代即可。例如,把用一位十六进制数码取代即可。例如,把1011111011.110111011转为十六进制,方转为十六进制,方法如下:法如下:0010 1111 1011.1101 1101 1000 2 F B.D D 8 即即1011111011.110111011B=2FB.DD8H。十六进制十六进制二进制二进制:将每将每1位十六进制数用位
5、十六进制数用4位二进制数取代,若最前面位二进制数取代,若最前面或最后面有或最后面有0则去之。例如,将十六进制数则去之。例如,将十六进制数C35A.FE转为二进制数,方法如下转为二进制数,方法如下:C 3 5 A F E 1100 0011 0101 1010.1111 1110 即即C35A.FEH=1100001101011010.1111111B。现在学习的是第4页,共24页十六进制与十进制相互转换十六进制与十进制相互转换 十六进制十六进制十进制十进制:按展开式计算即可。按展开式计算即可。十进制十进制十六进制十六进制:整数部分与小数部分分别转换。整数部分:除以整数部分与小数部分分别转换。整
6、数部分:除以16取余数,先为低位后为高位。小数部分:乘以取余数,先为低位后为高位。小数部分:乘以16取整数,先为高位后为低位。取整数,先为高位后为低位。嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件现在学习的是第5页,共24页 TTL是是Transistor-Transistor Logic的缩写,的缩写,TTL电路电路是晶体管是晶体管-晶体管晶体管逻辑电路的简称,这种数字集成电路的输入端和输出端的电路结构都采用了半导体三逻辑电路的简称,这种数字集成电路的输入端和输出端的电路结构都采用了半导体三极管。极管。TTL电路电路属于双极型数字集
7、成电路,双极型数字集成电路是利用电子属于双极型数字集成电路,双极型数字集成电路是利用电子和空穴两种不同极性的载流子进行电传导的器件,其主要特点是信号传输和空穴两种不同极性的载流子进行电传导的器件,其主要特点是信号传输延时短,开关速度快、工作频率高,但制造工艺较复杂。延时短,开关速度快、工作频率高,但制造工艺较复杂。TTL电路电路是双极型数字集成电路中的主流产品,它具有结构简单、品是双极型数字集成电路中的主流产品,它具有结构简单、品种齐全、功耗适中、速度快、使用方便等优点,各种电子计算机、仪器仪种齐全、功耗适中、速度快、使用方便等优点,各种电子计算机、仪器仪表和自动控制设备都经常采用它作为基本逻
8、辑元件。表和自动控制设备都经常采用它作为基本逻辑元件。2.1.2 数字电路中几个名词解释数字电路中几个名词解释嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件现在学习的是第6页,共24页 CMOS电路电路是在是在MOS电路的基础上发展起来的一种互补对称场效应管集电路的基础上发展起来的一种互补对称场效应管集成电路。成电路。MOS是是Metal-Oxide-Simiconductor的缩写,的缩写,MOS管是金属管是金属-氧化氧化物物-半导体场效应管的简称,这种类型的管子是由金属、氧化物和半导体组成的。而场半导体场效应管的简称,这种类型的管子
9、是由金属、氧化物和半导体组成的。而场效应管效应管(FET-Field Effect Transistor)也是一种具有也是一种具有PN结的半导体器件,它是结的半导体器件,它是利用电场的效应来控制电流,因此得名。利用电场的效应来控制电流,因此得名。CMOS电路电路,大致有两大类型:一类是普通系列,大致有两大类型:一类是普通系列;另一类是高速系列,可与;另一类是高速系列,可与TTL的的74LS系列电路兼容。系列电路兼容。2.1.2 数字电路中几个名词解释数字电路中几个名词解释嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件现在学习的是第7页,
10、共24页 电平就是电位,在数字电路中,人们习惯用高、低电平一词来描述电位的高低。电平就是电位,在数字电路中,人们习惯用高、低电平一词来描述电位的高低。高高电平电平是一种状态,而是一种状态,而低电平低电平则是另外一种不同的状态,它们表示的都是一定的电则是另外一种不同的状态,它们表示的都是一定的电压范围,而不是一个固定不变的数值。压范围,而不是一个固定不变的数值。例如,在例如,在TTL电路中,常规定高电平的额定值为电路中,常规定高电平的额定值为3V,低电平的额定值为,低电平的额定值为0.2V。而从而从0V到到0.8V都算作低电平,从都算作低电平,从2V到到5V都算作高电平。都算作高电平。在数字电路
11、中,如果用数字在数字电路中,如果用数字1表示高电平状态,用数字表示高电平状态,用数字0表示低电平状态,表示低电平状态,则称之为则称之为正逻辑正逻辑;如果用数字;如果用数字0表示高电平状态,用数字表示高电平状态,用数字1表示低电平状态,则称表示低电平状态,则称之为之为负逻辑负逻辑。一般情况使用正逻辑。一般情况使用正逻辑。2.1.2 数字电路中几个名词解释数字电路中几个名词解释嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件现在学习的是第8页,共24页 2.1.3 门电路门电路嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程
12、嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件v 三种最基本逻辑关系三种最基本逻辑关系 v 三种最基本的逻辑门三种最基本的逻辑门 v 其它基本逻辑门其它基本逻辑门 v 三态输出与非门三态输出与非门(3S门门)现在学习的是第9页,共24页三种最基本逻辑关系三种最基本逻辑关系嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件 “与与”逻辑关系逻辑关系:当决定一件事情的各个条件全部具备时,这件事才会发生,当决定一件事情的各个条件全部具备时,这件事才会发生,这样的因果关系我们称之为这样的因果关系我们称之为“与与”逻辑关系。逻辑关系。“或或”逻辑关系逻辑关系
13、:在决定一件事情的各个条件中,只要具备一个或在决定一件事情的各个条件中,只要具备一个或 者一个以上者一个以上的条件,这件事就会发生,这样的因果关系我们称之为的条件,这件事就会发生,这样的因果关系我们称之为“或或”逻辑关系。逻辑关系。“非非”逻辑关系逻辑关系:非就是相反,就是否定。非就是相反,就是否定。A B Z A R Z 灯泡 B A Z 灯泡 灯泡 电源 电源 电源 与逻辑关系例 或逻辑关系例 非逻辑关系例现在学习的是第10页,共24页三种最基本的逻辑门三种最基本的逻辑门嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件A BZ0 0
14、00 1 01 0 01 1 1 与门:与门:实现与逻辑关系的电路称为与门。表达式为实现与逻辑关系的电路称为与门。表达式为:Z=AB 或门:或门:实现或逻辑关系的电路称为或门。表达式为实现或逻辑关系的电路称为或门。表达式为:Z=A+B 非门:非门:实现非逻辑关系的电路称为非门。表达式为实现非逻辑关系的电路称为非门。表达式为:Z=A与门逻辑真值表与门逻辑真值表 A BZ0 0 00 1 11 0 11 1 1或门逻辑真值表或门逻辑真值表 AZ0 11 0非门逻辑真值表非门逻辑真值表 现在学习的是第11页,共24页其它基本逻辑门其它基本逻辑门与非门:与非门:与非门逻辑功能是:只有所有输入为与非门逻
15、辑功能是:只有所有输入为1时,输出才是时,输出才是0,否则输出为,否则输出为1。其表达式为:。其表达式为:Z=A B。或门:或门:或非门逻辑功能是:只有所有输入为或非门逻辑功能是:只有所有输入为0时,输出才是时,输出才是1,只要有一,只要有一个或一个以上的输入为个或一个以上的输入为1,输出就是,输出就是0。其的表达式为:。其的表达式为:Z=A+B。异或门和同或门:异或门和同或门:异或门有两个输入端异或门有两个输入端A、B,一个输出端,一个输出端Z。异或门的逻。异或门的逻辑功能是:当两个输入端相异(一个为辑功能是:当两个输入端相异(一个为1,另一个为,另一个为0)时,输出为)时,输出为1,当两个
16、输入,当两个输入相同时,输出为相同时,输出为0。其的表达式为:。其的表达式为:Z=AB,用符号,用符号 代表异或。异或门的倒代表异或。异或门的倒相就是异或非门,也叫同或门,其的表达式为:相就是异或非门,也叫同或门,其的表达式为:Z=AB,或,或Z=AB。嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件 现在学习的是第12页,共24页三态输出与非门三态输出与非门(3S门门)嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程嵌入式应用技术基础教程课件课件课件课件 三态输出与非门,又称三态电路、三态门、三态输出与非门,又称三态电
17、路、三态门、TS(Three State或或Tristate)输出电路、输出电路、3S门。普通门只有门。普通门只有“1”和和“0”两种状态,三态门除有这两种状态外,还有第三种两种状态,三态门除有这两种状态外,还有第三种状态状态高阻状态高阻状态(或称禁止状态或称禁止状态)。三态门中有个通常记为。三态门中有个通常记为E的使能端的使能端(也叫三态控制也叫三态控制端端),当,当E=0时,输出端时,输出端Z与输入端与输入端A相同,而当相同,而当E=1时,输出端时,输出端Z呈高阻状态。呈高阻状态。利用这种特点,通过利用这种特点,通过E=1控制让出输出端,供其它线路使用。实现这种三态输出关系控制让出输出端,
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