数字逻辑基础课件.pptx

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1、数字逻辑基础JHR第1页，此课件共61页哦 第第1 1章章 绪论绪论 第第2 2章章 数字逻辑基础数字逻辑基础 第第3 3章章 逻辑门电路逻辑门电路 第第4 4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 第第5 5章章 触发器触发器 第第6 6章章 时序逻辑电路时序逻辑电路 第第7 7章章 脉冲的产生与变换脉冲的产生与变换目目 录录第2页，此课件共61页哦第第2章章 数字逻辑基础数字逻辑基础 数制与二进制代码数制与二进制代码第3页，此课件共61页哦在时间和幅值上连续变化在时间和幅值上连续变化在时间和幅值上断续变化在时间和幅值上断续变化矩形波信号矩形波信号尖脉冲信号尖脉冲信号0tut0uu特点特点例温度、压

2、力、音频、视频温度、压力、音频、视频温度、压力、音频、视频温度、压力、音频、视频等物理量变化的信号等物理量变化的信号等物理量变化的信号等物理量变化的信号例速度表读数、产品数量统计、速度表读数、产品数量统计、速度表读数、产品数量统计、速度表读数、产品数量统计、数字仪表显示值数字仪表显示值数字仪表显示值数字仪表显示值电电信信号号类类型型模拟信号模拟信号数字信号数字信号正弦波信号正弦波信号锯齿波信号锯齿波信号uu00tt数字电路输入、输出的高、数字电路输入、输出的高、低电平用低电平用0、1表示，表示，2.1数字电路概述数字电路概述一、数字信号和数字电路一、数字信号和数字电路一、数字信号和数字电路一、

3、数字信号和数字电路第4页，此课件共61页哦例：例：数字电路：记录自动生产线的产品数目，数字电路：记录自动生产线的产品数目，开关的接通和断开开关的接通和断开事件的是和非事件的是和非电平的高和低电平的高和低信号的有和无信号的有和无生产生产 产品产品有信号：有信号：“1 1”,无信号：无信号：“0 0”。数字信号数字信号两种状态两种状态：第5页，此课件共61页哦例例例例模拟电路模拟电路模拟电路模拟电路:研究电路输入、输出间的大小、相位关研究电路输入、输出间的大小、相位关系。三极管工作在放大状态，作为放大元件。系。三极管工作在放大状态，作为放大元件。数字电路：研究电路输入、输出间的因果（逻辑）数字电路

4、：研究电路输入、输出间的因果（逻辑）关系。三极管工作在饱和或截止状态，作为开关关系。三极管工作在饱和或截止状态，作为开关元件。元件。单管放大电路：输入正弦波，输出正弦波，即输入、输出间的单管放大电路：输入正弦波，输出正弦波，即输入、输出间的大小、相位关系为幅值增大或缩小，相位同相或反相大小、相位关系为幅值增大或缩小，相位同相或反相。反相器：输入高电平，输出低电平，即输入、输出间的逻辑关系反相器：输入高电平，输出低电平，即输入、输出间的逻辑关系为逻辑非。为逻辑非。放大器vivo反相器vivo第6页，此课件共61页哦 门：门：电子开关电子开关满足一定条件时，电路允许满足一定条件时，电路允许信号通过

5、信号通过?开关接通开关接通 。开门状态：开门状态：关门状态：关门状态：条件不满足时，信号通不过条件不满足时，信号通不过?开关断开开关断开 。第7页，此课件共61页哦开关开关作用作用二极管二极管反向截止：反向截止：开关接通开关接通开关断开开关断开三极管三极管（C,E)C,E)饱和区：饱和区：截止区：截止区：开关接通开关接通C CE EB B开关断开开关断开 正向导通：正向导通：C CE EB B第8页，此课件共61页哦输入、输出逻辑关系表输入、输出逻辑关系表 (真值表）真值表）0 011 110 111 01比较比较a a、b b两个数的大小两个数的大小ab ab 红红:ab a1万器件万器件/

6、片片)第21页，此课件共61页哦五、数字电路中的二极管与三极管五、数字电路中的二极管与三极管1.二极管的开关特性二极管的开关特性如图利用二极管的单向导电性，当输入信号电如图利用二极管的单向导电性，当输入信号电压为高电平压为高电平uiUIHUCC时，二极管截止，时，二极管截止，第22页，此课件共61页哦输出为高电平输出为高电平u0U0HUCC，当输入为低电平，当输入为低电平uiUIL0V时，二极管导通，输出为低电平时，二极管导通，输出为低电平u0U0L0V。2.二极管开关等效电路二极管开关等效电路通常二极管正向导通，称为二极管的通常二极管正向导通，称为二极管的“开开”态；态；二二极管截止，称为二

7、极管的极管截止，称为二极管的“关关”态。态。在脉冲信号的作用下，二极管可在在脉冲信号的作用下，二极管可在“开开”态和态和“关关”态二种工作状态间转换。态二种工作状态间转换。第23页，此课件共61页哦可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压控制的可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压控制的开关。当外加电压为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲开关。当外加电压为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压的变化在电压的变化在“开开”态与态与“关关”态之间转换。这个转换态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。过程就是二极管开关的动态特性。第24页，此课件共61页哦3.二极管开关的动态特性二极管开关的动态

8、特性给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形怎样呢？怎样呢？第25页，此课件共61页哦只要参数合理：只要参数合理：只要参数合理：只要参数合理：V VI I=V=VILIL时，时，时，时，T T截止，截止，截止，截止，V VOO=V=VOHOHV VI I=V=VIHIH时，时，时，时，T T导通，导通，导通，导通，V VOO=V=VOLOL4、双极型三极管的基本开关电路、双极型三极管的基本开关电路第26页，此课件共61页哦2.2数制和二进制代码数制和二进制代码一、数制（计数体制）一、数制（计数体制）常用的数制有十进制、六十进制、十二进制、二十四进制、二进

9、制、八进制、十六进制等。1.十进制（Decimal Number System）数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。十个不同的数码。基数：数码的数目称作数制的“基数”，十进制的基数为10。计数规律：逢十进一、借一当十。第27页，此课件共61页哦一般表达式：式中K为基数10的次幂的系数，它可为09中的任一个数字。（n3，m2）在数字电路中一般不直接采用十进制，因为要用10个不同的电路状态来表示十进制的10个数码，不容易，又不经济。第28页，此课件共61页哦2.二进制（二进制（Binary Number System）二进制与十进制的排列规律类同，仅区别于基数不同。数码：0、1基数：2计

10、数规律：逢二进一、借一当二一般表达式：第29页，此课件共61页哦二进制的运算法则：加法：000011011110乘法：00001100111第30页，此课件共61页哦3.八进制数八进制数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、八个数码。基数：8计数规律：逢八进一、借一当八一般表达式：第31页，此课件共61页哦4.十六进制十六进制数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）16个数码。基数：16计数规律：逢十六进一一般表达式：第32页，此课件共61页哦二、常用数制之间的相互转换二、常用数制之间的相互转换1.二进制二进制十进制十

11、进制方法：将各位二进制数权值乘上系数再相加。如：（11010.101）2（）10第33页，此课件共61页哦解 二进制数位的权值：11010.1012423222120212223168421.0.50.250.125第34页，此课件共61页哦2.十进制十进制二进制二进制（1）十进制正整数方法：采用除二取余法进行转换原理：若某个十进制数（N）10可转换为三位二进制数。即（N）10（b2b1b0）2则第35页，此课件共61页哦（b2b1b0）2（b222b121b020）10此式说明（N）102b221b1余数b0 用上面除得的商再除以2，则得（b221b1)2b2余数b1不断用前次的商再除以2，

12、一直到最后商为零。即b220 余数为b2 这种方法称“除2取余法”第36页，此课件共61页哦【例题】（13）10（）2因此（13）10（1101）2第37页，此课件共61页哦（2）十进制数小数采用基数乘法（用于小数转换）如（0.562）10（）2误差260.56221.1241b1 0.12420.248 0 b20.24820.4960b30.49620.9920b40.99221.9841b50.98421.9681b6整数整数整数整数读数顺序读数顺序第38页，此课件共61页哦例如将（13.562）10（）226解：（13）10（1101）2（0.562）10（0.100011）2（13.

13、562）10（1101.100011）2263、2m进制数2n进制数的快速转换法2m进制数（如2,4，8进制数）可以快速转换成2n进制数，m，n均为正整数，方法是：（1）先将2m进制数转换成二进制；第39页，此课件共61页哦（2）再将二进制数转换成2n进制数：以小数点为界分别向左、向右两个方向每n位二进制数为一组（两端的组若位数不够时在两端补0），即可从左向右直接读出其等值的2n进制数。【例题1】将十六进制数（AF.3D）16转换成八进制数。解：（AF.3D）16（1010 1111 .0011 1101）2A F 3D （010 101 111.001 111 010）（2 5 7 .1 7

14、 2 ）8第40页，此课件共61页哦【例题2】将二进制数（1101.1011）2转换为八进制数。解：（1101.1011）2（001 101.101 100）15.54（15.54）84、m进制数n进制数的通用方法m进制数转换成n进制数（m、n均为正整数），可按以下方法进行：（1）先将m进制数转换成十进制数；第41页，此课件共61页哦（2）再将十进制数转换成n进制；整数部分除整数部分除n求求余，余数倒级联；余，余数倒级联；小数部分乘小数部分乘n取整，整数正级联取整，整数正级联。【例题1】将七进制数（18.6）7转换成等值的十一进制数。解：（1）将七进制数（18.6）7转换成十进制数：（18.6

15、）7171870671 780.857（15.857）10第42页，此课件共61页哦（2）将十进制数（15.857）10中的整数部分“15”转换成十一进制数；除11求余，至商为0，余数倒级联。小数部分“0.857”转换成十一进制数乘11取整，整数正级联。第43页，此课件共61页哦0.857119.428整数90.428114.713整数40.713117.848整数7其余类推所以（18.6）7（15.857）10（14.947）11第44页，此课件共61页哦三、二进制代码三、二进制代码在数字系统中，常将有特定意义的信息（如数字、文字、符号）用一定码制规定的二进制代码来表示。1、十进制的代码、十

16、进制的代码BCD码（Binary Coded Decimals）计算机中的十进制数还可用二进制数来表示，即二进制编码的十进制数，简称为BCD码。常用的BCD码有：8421BCD码、码、5421BCD码、码、2421BCD码、余码、余3BCD码码等。第45页，此课件共61页哦（1 1）8421BCD8421BCD码码码码8421BCD码是用4位二进制数表示1位十进制数，每位二进制数都有固定的位权，所以这种代码也称为有权码。8421BCD码中每位的位权从高到低分别为：与常规的二进制数位的位权完全一致，所以这是一种最自然、最简单的BCD码。第46页，此课件共61页哦在8421BCD码中不允许出现10

17、10、1011、1100、1101、1110、1111这6个代码，因为十进制数09中没有与之对应的数字符号，这6个代码称为“伪码”。8421BCD码是以4位二进制为一组来表示的，所以8421BCD码与十进制数之间可以直接以组为单位来进行。【例题1】将十进制数（126）10转换成对应的8421BCD码。第47页，此课件共61页哦解：1 2 6 00010010 0110 所以（126）10（0001 0010 0110）8421BCD【例题2】将（11011）2转换成8421BCD码。解：（11011）2 124123022121120 （27）10第48页，此课件共61页哦（27）10（001

18、0 0111）8421BCD所以（11011）2（00100111）8421BCD（2）2421BCD码2421BCD码也是一种有权码，其位权从高到低为21（2）、22（4）、21（2）、20（1）2421BCD码可以有多种编码方案，下表给出一种2421BCD码的方案，这种2421BCD码中的0和9、1和8、2和7、3和6、4和5，各对编码值加起来的和第49页，此课件共61页哦都是1111。具有这种特性的编码称为“自补码”，它有利于简化运算器的结构。（3）5421BCD码5421BCD是另一种有权码，由四位二进制数的形式来表示一位十进制数，这四位二进制数表示形式的代码各位的权值分别为5、4、2

19、、1。设5421BCD码中四位数字符号为a3a2a1a0,则它们代代表的数值为：5a34a22a11a0 如（1011）5421BCD表示的十进制数为第50页，此课件共61页哦同样在5421BCD码中有六个不允许出现的代码：0101、0110、0111、1101、1110、1111六个“伪码”。【例题3】将（173）10（）5421BCD解：（173）000101110011第51页，此课件共61页哦故（173）10（000110100011）5421BCD【例题4】（100110101000）5421BCD（）10解：（100110101000）5421BCD（675）故（100110101

20、000）5421BCD（675）10第52页，此课件共61页哦（4）余3BCD码余3BCD码的每一位编码，都比8421BCD码相应多0011（3），故此得名。从表中可以看出，余3BCD码也是一种自补码。但是，余3BCD码的各位无固定的位权值，所以它是一种无权码。同样余3BCD码只用了四位二进制数编码形式中的十个来表示09十个数字，还有六个编码形式是“伪码”：0000、0001、0010、1101、1110、1111。第53页，此课件共61页哦【例题5】将173转换成三位余3BCD码解：（173）各位加3（4106）（010010100110）故（173）10（010010100110）余3BC

21、D第54页，此课件共61页哦三种常用的BCD码第55页，此课件共61页哦2、BCDBCD码的转换码的转换码的转换码的转换各种BCD码之间可以互相转换，任意进制数与BCD码之间也可以互相转换。在这类转换过程中，一般须以十进制数作为过渡状态。【例题6】（100100110101）8421BCD（）5421BCD解：（100100110101）8421BCD（935）10（935）10（110000110101）5421BCD（110001101000）余3BCD第56页，此课件共61页哦【例题7】将（100000110101）8421BCD转换成对应的2421BCD码。解：（1000 0011 0

22、101）8421BCD（8 3 5）10（1110 0011 1011）2421BCD所以（100000110101）8421BCD（111000111011）2421BCD第57页，此课件共61页哦【例题8】将（896）10转换为余3BCD码。解：（896）10（1000 1001 0110）8421BCD (1011 1100 1001）余3BCD【例题9】将（010110100111）余3BCD转换为十进制数。解：（0101 1010 0111）余3BCD码（274）10第58页，此课件共61页哦3、可靠性编码、可靠性编码1.格雷码（Gray）格雷码有多种编码形式，但所有的格雷码都有一个

23、共同的特性，即任意两个相邻的代码中仅有一位二进制数位不同。而且整个四位十进制码的首尾格雷码之间也只相差一位二进制数码。所以格雷码又称“循环”码。第59页，此课件共61页哦2.奇偶校验码代码在传输过程中可能会发生“0”错成“1”，或者“1”错成“0”的差错，奇偶校验码是一种能检查这类差错的可靠性编码。奇偶校验码由信息位和校验位两部分组成，信息位是要传输的原始信息，校验位是根据规定算法求得并添加在信息位后的冗余位。奇偶校验码分奇校验和偶校验两种，校验位产生的规则是：奇校验若信息位中有奇数个“1”，则校验位为“0”，若信息位中有偶数个“1”，则校验位为“1”。第60页，此课件共61页哦偶校验若信息位中有奇数个“1”，则校验位为“0”，若信息位中有偶数个“1”，则校验位为“0”。即通过调节校验位的“0”或“1”，使传输出去的代码中“1”的个数恒为奇数或恒为偶数。第61页，此课件共61页哦