绪论数制和码制-数字电子技术.ppt

《绪论数制和码制-数字电子技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绪论数制和码制-数字电子技术.ppt（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、绪论数制和码制-数字电子技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.1.课程特点：数字电路是一门技术基础课程，它是学习课程特点：数字电路是一门技术基础课程，它是学习微机原理、接口技术等计算机专业课程的基础。既微机原理、接口技术等计算机专业课程的基础。既有丰富的理论体系，又有很强的实践性。有丰富的理论体系，又有很强的实践性。2.2.数字电路内容：数字电路内容：（1 1）基础；（）基础；（2 2）组合逻辑电路；）组合逻辑电路；（3 3）时序逻辑电路；（）时

2、序逻辑电路；（4 4）其它电路。）其它电路。3.3.学习重点：（学习重点：（1 1）在具体的数字电路与分析和设计方）在具体的数字电路与分析和设计方法之间，以分析和设计方法为主；（法之间，以分析和设计方法为主；（2 2）在具体的设）在具体的设计步骤与所依据的概念和原理之间，以概念和原理计步骤与所依据的概念和原理之间，以概念和原理为主；（为主；（3 3）在集成电路的内部原理与外部特性之间，）在集成电路的内部原理与外部特性之间，以外部特性为主。以外部特性为主。前前 言言 教材信息教材信息教材：阎石数字电子技术基础（第四、五版）参考书：康华光电子技术基础（数字部分）J.M.Yarbrough著，李书浩

3、等译，数字逻辑应用与设计（第一版）实验地点硬件实验：H301EDA实验：H505另：习题册、实验指导书、实验报告纸等 H505数字系统基本概念数字系统基本概念数制及数制转换数制及数制转换BCDBCD码码余余3 3码（偏权码）码（偏权码）无权码无权码格雷码（循环码，反射码格雷码（循环码，反射码)数符及字符编码数符及字符编码绪绪 论论何为数字电路？何为数字电路？绪绪 论论光电转换光电转换整型放大整型放大门门计数器计数器译码译码显示显示秒脉冲发生器秒脉冲发生器数字电路数字电路数字电路数字电路010001001 1秒秒秒秒模拟电路模拟电路 处理处理模拟信号模拟信号的电路的电路数字电路数字电路 处理处理

4、数字信号数字信号的电路的电路模拟信号模拟信号 数值的变化在时间上是连续的数值的变化在时间上是连续的,如语音信号如语音信号一、几个重要概念一、几个重要概念:101 10 0 01数字信号数字信号 数值的变化在时间上是不连续数值的变化在时间上是不连续的，离散的的，离散的 研究模拟信号时，我们注重电路输入、输研究模拟信号时，我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。信号发生器等。在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态；在模拟电路中，晶体管一般工作在放

5、大状态；在数字电路中，三极管工作在开关状态下，即工在数字电路中，三极管工作在开关状态下，即工作在饱和状态或截止状态。作在饱和状态或截止状态。研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的分析工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、要的分析工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式或波形图表示。逻辑表达式或波形图表示。与模拟电路学习的区别：与模拟电路学习的区别：数字电路中，数字信号常用波形表示叫数字电路中，数字信号常用波形表示叫脉冲波形。脉冲波形。二、数字电路的特点二、数字电路的

6、特点1.1.使用二进制。使用二进制。数字电路中，基本工作信号是二进制数字电路中，基本工作信号是二进制的数字信号的数字信号0 0和和1 1，反映在电路上就是，反映在电路上就是低电平低电平和和高电平高电平两种状态两种状态十十 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二二 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 为何使用二进制？为何使用二进制？1.1.实现容易实现容易 2.2.计算简单计算简单 0+0 0 1+0 1 0+1 1 1+11 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1由于使用二进制给数字电路带来优点：由于使用二进制给数字电路带来优点：电路简单电路

7、简单 对电器元件要求不高对电器元件要求不高 可靠稳定可靠稳定 精确精确 存储存储 计算机处理计算机处理 2.2.数字电路分析方法数字电路分析方法 模拟电路模拟电路等效电路法等效电路法 数字电路数字电路逻辑分析法逻辑分析法逻辑代数、数学工具逻辑代数、数学工具数字电路研究的是信号有无（有数字电路研究的是信号有无（有1 1，无，无0 0）以及输入输出与各单元之）以及输入输出与各单元之间的逻辑关系间的逻辑关系3.3.数字电路功能数字电路功能 对数字信号进行运算：对数字信号进行运算：进行逻辑推理判断：进行逻辑推理判断：举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序举重比

8、赛评判电路、自动售饮料机电路、时序举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序锁设计锁设计锁设计锁设计.因为具有这两个功能，所以数字电因为具有这两个功能，所以数字电路应用相当广泛路应用相当广泛三、数字电路的应用三、数字电路的应用数字通讯数字通讯利用利用0和和1编成各种代码，编成各种代码，分别代表不同的含义，分别代表不同的含义，用以实现信息传送用以实现信息传送011010010010100111001001001011001110101100101001数字控制数字控制利用数字电路逻辑功能，设利用数字电路逻辑功能，设计出各种控制装置，实现对计出各种控制装置，实现对生产过程等的自动控制生产过程等的自动

9、控制 数字测量数字测量显示十进制数、对测量结果显示十进制数、对测量结果进行分析处理进行分析处理计算机技术渗透到国民经济、人民计算机技术渗透到国民经济、人民生活的一切领域，可以说与生活的一切领域，可以说与“数字数字”相关的事物代表着现代和先进相关的事物代表着现代和先进 数字电视数字电视 数字图书馆数字图书馆 数字化部队数字化部队 .课程目标课程结束应具备以下能力课程结束应具备以下能力具有查阅手册合理选用中、小规具有查阅手册合理选用中、小规模数字集成电路组件的能力。模数字集成电路组件的能力。具有用逻辑思维方法分析常用数具有用逻辑思维方法分析常用数字电路逻辑功能的能力。字电路逻辑功能的能力。初步具备

10、设计数字电路的能力。初步具备设计数字电路的能力。1 1）、十进制数）、十进制数 计数规律：逢十进一、借一当十、计数规律：逢十进一、借一当十、高数位的高数位的1相当于低数位的相当于低数位的10 数码：数码：有有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共十个数码共十个数码 数码的位置规定了数码的等级数码的位置规定了数码的等级“权权/数位数位”：10i 计数体制：以计数体制：以10为基数为基数(245.25)(245.25)1010=210=2102 2+410+4101 1+510+5100 0+210+210-1-1+510+510-2-2数数 制制(自学内容自学内容自学内容自学内容)2 2）、二

11、进制数）、二进制数 计数规律：逢二进一、借一当二、计数规律：逢二进一、借一当二、1110 数码：数码：有有 0,1 共共2个数码个数码 计数体制：以计数体制：以2为基数为基数例如例如 (1001.1)B =123+022+021+120+12-1 =(9.5)D4 4）、八进制数）、八进制数 计数规律：逢八进一、借一当八、计数规律：逢八进一、借一当八、7110数码：数码：有有 0,1，2，3，4，5，6，7共共8个数码个数码 计数体制：以计数体制：以8为基数为基数例如例如 (123)O =182+281+380 =(83)D3 3）、十六进制数）、十六进制数 计数规律：逢计数规律：逢16进一、

12、借一当进一、借一当16、F110数码：数码：有有 0,1，2，3，4，5，6，7，8，9，A,B,C,D,E,F共共16个数码个数码 计数体制：以计数体制：以16为基数为基数例如例如 (4E6)H =4162+E161+6160 =(1250)D十进制转换到二进制十进制转换到二进制十进制转换到二进制十进制转换到二进制:整数部分和小数部分分别转换整数部分和小数部分分别转换小数部分采用小数部分采用基值重复基值重复相乘相乘取取整数整数法法整数部分采用整数部分采用基值重复基值重复相除相除取取余数余数法法2 2152 107 1 d02 53 1 d12 26 1 d22 13 0 d32 6 1 d4

13、2 3 0 d52 1 1 d6 0 1 d7低位低位高位高位215D=11010111B计数制转换计数制转换 ：十进制十进制十进制十进制 二进制二进制二进制二进制例例例例(0.6875)(0.6875)D D =?=?B B0.6875 21.3750整数整数10.37520.75000.50 21.00 10.75 21.501转换结果为：转换结果为：0.675D=0.1011B最后一组最后一组不足用不足用0补！补！将二进制整数将二进制整数从右向左从右向左每隔每隔4 位分为一组位分为一组将每组按二进将每组按二进制数向十进制制数向十进制数转换的方法数转换的方法进行转换进行转换整数整数将二进制

14、小数将二进制小数从左向右从左向右每隔每隔4 位分为一组位分为一组将每组按二进将每组按二进制数向十进制制数向十进制数转换的方法数转换的方法进行转换进行转换小数小数计数制转换计数制转换 :二进制二进制二进制二进制 十六进制十六进制十六进制十六进制 二进制到十六进制：二进制到十六进制：例：例：(10110101)10110101)B B=？H H 1011 0101 1011 0101 B 5 B 5例：例：(0.10110.1011)B B=？H H0.1011 0.1011 0.B 0.B 十六进制到二进制：十六进制到二进制：将每位将每位十六进制数转换为十六进制数转换为4 4 位二进制数位二进制

15、数0.1011 0.1011 0.B 0.B 例：例：0.B 0.B H=H=?B B 最后一组最后一组不足用不足用0补！补！将二进制整数将二进制整数从右向左从右向左每隔每隔3 位分为一组位分为一组将每组按二进将每组按二进制数向十进制制数向十进制数转换的方法数转换的方法进行转换进行转换整数整数将二进制小数将二进制小数从左向右从左向右每隔每隔3 位分为一组位分为一组将每组按二进将每组按二进制数向十进制制数向十进制数转换的方法数转换的方法进行转换进行转换小数小数计数制转换计数制转换 ：二进制二进制二进制二进制 八进制八进制八进制八进制 二进制到八进制：二进制到八进制：例：例：(10110101)1

16、0110101)B=？O0 010 110 10110 110 101 2 6 5 2 6 5例：例：(0.1011)0.1011)B=？O0.101 10.101 100000.5 40.5 4最后一组最后一组不足用不足用0补！补！八进制到二进制：八进制到二进制：将每位将每位八进制数转换为八进制数转换为 3 3 位二进制数位二进制数0.101 1000.101 1000.5 40.5 4例：例：(0.54)0.54)O=?B 计数制转换计数制转换 ：任意数制之间的转换任意数制之间的转换（除（除（除（除 2 2、8 8、1010、16 16 进制以外的其它数制之间的转换。）进制以外的其它数制之

17、间的转换。）进制以外的其它数制之间的转换。）进制以外的其它数制之间的转换。）最好采用间接转换法，将最好采用间接转换法，将原进制数原进制数转换为十转换为十进制数，再将十进制数转换为进制数，再将十进制数转换为目的进制数目的进制数 例例1 1：将三进制数：将三进制数 (121)3 转换为五进制数。转换为五进制数。第一步将三进制数转换为十进制数第一步将三进制数转换为十进制数第一步将三进制数转换为十进制数第一步将三进制数转换为十进制数:(121)(121)3 3=13=132 2+23+231 1+13+130 0=(16)=(16)1010 按十进制数的按十进制数的按十进制数的按十进制数的权展开，相加

18、。权展开，相加。权展开，相加。权展开，相加。第二步再将十进制数转换为五进制数。第二步再将十进制数转换为五进制数。第二步再将十进制数转换为五进制数。第二步再将十进制数转换为五进制数。(16)(16)1010=(31)=(31)5 5 除除除除 5 5 取其余数。取其余数。取其余数。取其余数。不同数制的不同数制的“数数”可以等效转换，二、可以等效转换，二、八、十六进制数之间的转换非常容易。八、十六进制数之间的转换非常容易。表示同一含义时，数制愈大，所需位数表示同一含义时，数制愈大，所需位数愈少，用二进制数表示时，位数最长。愈少，用二进制数表示时，位数最长。(F)16=(15)10=(17)8=(1

19、20)3=(1111)2 结论：结论：编编 码码编码编码赋予二进制代码特定含义的过程赋予二进制代码特定含义的过程如：如：BCDBCD码码用用4 4位二进制数表示位二进制数表示1 1位十位十进制数的编码进制数的编码有权有权BCDBCD码码余余3 3码（偏权码）码（偏权码）无权码无权码格雷码（循环码，反射码格雷码（循环码，反射码)字符和数符编码字符和数符编码1.1.有权有权BCDBCD码码十进制数十进制数 8421 2421 4221 5421 0 0000 0000 0000 0000 0 0000 0000 0000 0000 1 0001 0001 0001 0001 1 0001 0001

20、 0001 0001 2 0010 0010 2 0010 0010（10001000）00100010（01000100）0010 0010 3 0011 0011 3 0011 0011（10011001）00110011（01010101）00110011 4 0100 0100 4 0100 0100（10101010）10001000（01100110）01000100 5 0101 1011 5 0101 1011（01010101）01110111（10011001）10001000（01010101）6 0110 11006 0110 1100（01100110）1100110

21、0（10101010）10011001（01100110）7 0111 11017 0111 1101（01110111）11011101（10111011）10101010（01110111）8 1000 1110 1110 10118 1000 1110 1110 1011 9 1001 1111 1111 1100 9 1001 1111 1111 11002.2.余余3 3码（偏权码）码（偏权码）十进制数十进制数 8421 余余3码码 0 0000 0011 0 0000 0011 1 0001 0100 1 0001 0100 2 0010 0101 2 0010 0101 3 00

22、11 0110 3 0011 0110 4 0100 0111 4 0100 0111 5 0101 1000 5 0101 1000 6 0110 1001 6 0110 1001 7 0111 1010 7 0111 1010 8 1000 1011 8 1000 1011 9 1001 1100 9 1001 1100 0+3十进制数十进制数 二进制二进制 格雷码格雷码 BCD格雷码格雷码 余余3格雷码格雷码 0 0000 0000 0000 0010 0 0000 0000 0000 0010 1 0001 0001 0001 0110 1 0001 0001 0001 0110 2

23、0010 0011 0011 0111 2 0010 0011 0011 0111 3 0011 0010 0010 0101 3 0011 0010 0010 0101 4 0100 0110 0110 0100 4 0100 0110 0110 0100 5 0101 0111 0111 1100 5 0101 0111 0111 1100 6 0110 0101 0101 1101 6 0110 0101 0101 1101 7 0111 0100 0100 1111 7 0111 0100 0100 1111 8 1000 1100 1100 1110 8 1000 1100 1100

24、 1110 9 1001 1101 1101 1010 9 1001 1101 1101 1010 10 1010 1111 10 1010 11113.3.无权码无权码格雷码（循环码，反射码格雷码（循环码，反射码)任何两位相邻任何两位相邻编码只有编码只有1位码位码元不同元不同0 1012位格雷码：位格雷码：00、01、11、1000 01 11 10013位格雷码：位格雷码：000、001、011、010、110、111、101、100图形表示图形表示蛇形（顺时针）蛇形（顺时针）00 01 11 10000111104位格雷码：位格雷码：0000、0001、0011、0010、0110、01

25、11、0101、0100、1100、1101、1111、1110、1010、1011、1001、1000无权码优点无权码优点可靠性编码可靠性编码例：例：8421码码格雷码格雷码使十进制数使十进制数3变为变为4340011010000100110码元变化码元变化3码元变化码元变化1广泛用于输入、输出场合广泛用于输入、输出场合4.4.数符和字符编码数符和字符编码d dg gb ba ac ce ef f 数符数符 a b c d e f g 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 0 0 1 1 4 0 1 1 0 0 1 1 5 1 0 1 1 0 1 11 1 6 1 0 1 11 1 1 1 11 1 7 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 00 0 0 8 1 1 1 1 1 1 18 1 1 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 9 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1本章重点本章重点 数字系统基本概念数字系统基本概念 数制及数制转换数制及数制转换 BCDBCD码码 余余3 3码（偏权码）码（偏权码）无权码无权码格雷码（循环码，反射码格雷码（循环码，反射码)数符及字符编码数符及字符编码