（本科）第1章 数字电子技术概论ppt课件（全）.ppt

《（本科）第1章 数字电子技术概论ppt课件（全）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（本科）第1章 数字电子技术概论ppt课件（全）.ppt（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第1章 数字电子技术概论第 一章数字电子技术基础学习指导1.1 为什么要学习数字电子技术基础？1.2 数字信号与数字电路1.3 数制及其转换1.4 码制本章小结第第1章章 数字数字电子技子技术概概论 本章先介绍为什么要学习数字电子技术基础？“数字电子技术基础”是一门技术基础课程，它是研究数字逻辑电路及其应用的一门课程，其实践性、应用性很强。介绍数字信号与数字电路、模拟信号与模拟电路，介绍数字电路的发展简史及应用，介绍常用数制及其转换，介绍常用编码。学完本章要求：了解数字电子技术基础的课程性质、发展史及应用。掌握常用数制及其转换，掌握常用编码。学习指导1.1 为什么要学习数字电子技术 随着中国制

2、造2025和工业4.0的到来，国家层面高度重视智能化人才培养，这是一场数字革命。在新工科的背景下，数字电子技术基础作为“智能化”相关专业的专业核心基础课，显得尤为重要。在互联网+时代，学习行为模式发生变化，共享、讨论、互动、协作成为最普遍的学习模式。1.背景：数字电子技术是一门技术基础课程，其实践性、应用性很强，该课程一直被列入我校电气类、自动化类、电子信息类等专业的必修课。随着电子技术的飞速发展，电子计算机和集成电路的广泛应用，对国民经济和国防各领域的影响和渗透日益深入，数字电子技术的知识、理论和方法在相关专业的地位越来越重要。2.地位：因此，有必要学好数字电子技术基础，为“智能化”人才的培

3、养打下坚实基础，助力中国制造2025进程。3.课程性质 数字电子技术是电气、自动化、建筑电气、计算机和信息通信等专业的一门重要的技术基础课。数字电子技术基础是研究数字逻辑电路应用的一门课程，具有较强的应用性。4.课程的目的与任务 学习该课程的任务是使学生掌握典型的数字逻辑电路的分析方法及常用的分析设计方法。目的是使学生获得数字电路的基本理论、基础知识和基本技能，为后续课程打好基础。5.课程的基本要求1）正确理解掌握基本概念和基本原理。2）正确运用逻辑分析与设计的基本方法。3）认真对待实验中出现的问题，及时写出实验报告。4）按时完成作业。6.课程内容 第1章 数字电子技术概论 重点：为什么要学习

4、数字电子技术基础？二进制数及其表示方法，数制和码制、原码、反码和补码的概念。常用数制及其相互转换。第2章 逻辑代数基础 重点：逻辑代数的含义，布尔代数的定律、规律、逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。第3章 集成门电路 重点：TTL门电路、CMOS门电路。第4章 组合逻辑电路 重点：组合逻辑电路的分析与设计方法，编码器、译码器、数据选择器和加法器的应用。第5章 触发器 重点：触发器的电路结构和逻辑功能。第6章 时序逻辑电路 重点：同步时序逻辑电路分析与设计方法，常用寄存器、计数器的应用。第7章 半导体存储电路 重点：ROM、RAM的应用和用存储器实现组合逻辑函数。第8章 脉冲波形的产生和整形

5、重点：施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的应用。555定时器的应用。第9章 模数和数模转换 重点：模数（A/D）和数模（D/A）转换及其应用。1)张民 薛必翠 马鸿洋 主编 数字电子技术基础，中国石油大学出版社，2021.112)闫石主编 数字电子技术基础（第六版），高等教育出版社 2016.43)康华光主编 电子技术基础数字部分（第六版），高等教育出版社 2016.24)李亚伯主编 数字电路与系统，电子工业出版社 2014.128.主要参考书 7.课程学时:总学时：总学时：64学时，其中理论教学学时，其中理论教学48学时，学时，实验实验16学时。学时。1.2 数字信号与数字电路1.2.1

6、 模拟信号与数字信号 数字量和模拟量：自然界中物理量可分为数字量和模拟量两种。数字量：物理量的变化在时间上和数量上都是离散的。数字信号：表示数字量的信号。数字电路：工作在数字信号下的电子电路。可以用一个离散的电压序列来表示信息。一、数字量和模拟量模拟量：物理量的变化在时间上和数量上都是连续的。模拟信号：表示模拟量的信号。模拟电路：工作在模拟信号下的电子电路。用连续的模拟电压/电流值来表示信息。信息电子电路的作用：处理信息。1.2 数字信号与数字电路1.2.2 数字信号的表示与传输数字信号既可以用数字“0”和“1”组成的二进制数表示，也可以用高电平和低电平组成的波形来表示。用数字“0”和“1”组

7、成的二进制数可以表示数量的大小，因此，在实现具体的控制系统时，数字电路往往要比模拟电路容易实现。在数字电路中，每秒钟传输的二进制数的位数称为比特率，它表示了信号的传输速度，单位为比特每秒（bps），其值越大表明传输速度越快。1.2 数字信号与数字电路1.2.3 数字电路的发展简史从20世纪60年代开始，电子器件出现了飞速的发展，出现了集成电路。世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功。到了80年代，专用集成电路技术日趋成熟，标志着集成电路进入新阶段。90年代基于单芯片的片上系统设计技术预示了数字集成电路达到了一个新的高峰。目前以集成电路为核心的电子信息产业早已超过了传统的能源（石油、煤

8、炭）、金属、汽车工业等产业规模，是名副其实的全球第一大产业。1.2 数字信号与数字电路1.2.4 数字电路的应用数字电路广泛应用于工业、农业、国防和科学技术各个方面，应用极为广泛，“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域。具体说数字电路与数字电子技术广泛应用于电子计算机、数字图像处理、数字音视频、运动控制、交通运输、雷达、通信、航天等科学技术各领域。1.3 数制及其转换按进位的原则进行计数，称为进位计数制。每一种进位计数制都有一组特定的数码，例如十进制数有 10个数码，二进制数只有2个数码。每种进位计数制中允许使用的数码总数称为基数。多位数码中每一位的构成方法及从低位到高位的进位规则

9、称为数制。常用到的数制有十进制，二进制，八进制和十六进制。1.十进制数(Decimal)采用 10 个不同的数码0、1、2、9和一个小数点(.)。进位规则是“逢十进一”。一般对于任何一个十进制数D，都可以表示为:1.3.1 常用进制式中，n代表整数位数，m代表小数位数，ai(-m in-1)表示第i位数码，它可以是0、1、2、3、9 中的任意一个，10i为第 i 位数码的权值,10为基数。2.二进制数 二进制数的进位规则是“逢二进一”，其进位基数为2，每位数码的取值只能是0或1，每位的权是2的幂。3.八进制数(Octal)八进制数的进位规则是“逢八进一”，其基数为8，采用的数码是0、1、2、3

10、、4、5、6、7，每位的权是 8 的幂。任何一个八进制数也可以表示为：例如：例如：4.十六进制数(Hexadecimal)十六进制数的特点是：采用的 16 个数码为0、1、2、9、A、B、C、D、E、F。符号AF分别代表十进制数的1015。进位规则是“逢十六进一”，基数为16，每位的权是16的幂。任何一个十六进制数，表示为 例如：例如：十进制数十进制数二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制00000000001000101102001002203001103304010004405010105506011006607011107708100010809100111910101012A1110

11、1113B12110014C13110115D14111016E15111117F5.不同进制数的对照表1.3.2 不同数制间的转换 一、二进制数与十进制数之间的转换 1.二进制数转换成十进制数 二进制数转换成十进制数时，只要将二进制数展开，然后将各项数值按十进制数相加，便可得到等值的十进制数。例如：2.十进制数转换成二进制数：整数部分除2取余，小数部分乘2取整。例如，将(57)10转换为二进制数：又例如，将(0.724)10转换成二进制小数。二、二进制数与八、十六进制数的相互转换 因为8=23，16=24，所以三位二进制数恰好相当一位八进制数，四位二进制数相当一位十六进制数，它们之间的相互转

12、换是很方便的。二进制数转换成八进制数的方法是从小数点开始，分别向左、向右，将二进制数按每三位一组分组(不足三位的补0)，然后写出每一组等值的八进制数。例如，求(01101111010.1011)2的等值八进制数：二进制二进制001101111010.101100八进制八进制1572.54(01101111010.1011)2=(1572.54)8例如例如，将，将(1101101011.101)转换为十六进制数：转换为十六进制数：001101101011.101036B.A(1101101011.101)2=(36B.A)16三、十六进制数与十进制数的转换1.十六进制转换为十进制 2.十进制转换

13、为十六进制：通过二进制转化。也可通过二进制转化。如：如：1.4 码制不同的数码可以表示数量的大小，也可表示不同的事物，此时的数码以没有大小的含义，只是表示不同的事物代号，这些数码称为代码。编制代码遵循的规则就叫码制。1.4.1 码的概念1.4.2 常用常用BCD码码用4位二进制数的0和1来表示1位十进制数的0,1,2，9这10个数字的代码称为二十进制代码，简称BCD码（Binary Coded Decimal）。几种常见的BCD代码如表所示。十进制数8421码2421码5211码余3码余3循环码格雷码00000000000000011001000001000100010001010001100

14、00120010001001000101011100113001100110101011001010010401000100011101110100011050101101110001000110001116011011001001100111010101701111101110010101111010081000111011011011111011009100111111111110010101101几种常见的几种常见的BCD代码代码1.4.3 ASCII码美国信息交换标准代码（美国信息交换标准代码（American Standard Coded for American Standard

15、Coded for Information Interchange,Information Interchange,简称简称ASCASC码）是由美国国家标准化协码）是由美国国家标准化协会制定的一种信息代码，广泛用于计算机和通信领域中。会制定的一种信息代码，广泛用于计算机和通信领域中。ASCASC码已经由国际标准化组织（码已经由国际标准化组织（ISOISO）认定为国际通用的标准代码。）认定为国际通用的标准代码。ASCASC码是一组七位二进制代码，共码是一组七位二进制代码，共128128个个。应用：计算机和通讯领域。1.4.4 奇偶校验码 代码(或数据)在传输和处理过程中，有时会出现代码中的某一位

16、传输错误。奇偶校验码是一种具有检验出这种错误的代码，奇偶校验码由信息位和一位奇偶检验位两部分组成。检验位仅有一位，它可以放在信息位的前面，也可以放在信息位的后面。它的编码方式有两种：奇检验：使得一组代码中信息位和检验位中“1”的个数之和为奇数；偶检验：使得一组代码中信息位和检验位中“1”的个数之和为偶数。带奇偶检验的8421 BCD码如下：1.5 教材简介1.内容简介“数字电子技术基础”教材全书主要内容有数字电子技术概论、逻辑代数基础和集成门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、存储器、脉冲波形产生和整形、数模和模数转换、数字电路应用典型案例分析。1.5 教材简介2.教材特点本教材内容可分

17、为四大部分。第一部分第1章第3章是数字电子技术概论、门电路和逻辑代数基础，这部分是全书的基础内容。第二部分第4章是组合逻辑电路。第三部分第6章是时序逻辑电路。第四部分第7章第11章是逻辑电路的应用，是数字逻辑电路的提高。1.5 教材简介3.使用说明为了便于读者学习，在每章的前面有学习指导，每章的后面都有小结，对全章的要点和重点进行总结，有助于读者从总体上把握全章内容，相信对读者理解本章的内容大有禅益。本教材在编写时力求体现思政性、科学性、先进性、系统性、实用性，并且贯穿循序渐进、宜于教学的原则。建议本教材的课内教学学时为64学时（含实验），对本课程设置学时较少的院校，课堂教学内容可适当删减。本

18、章小结自然界中的物理量可分为数字量和模拟量两种。模拟量是连续信号，它在时间上和数值上都是连续变化的，表示模拟量的电信号称为模拟信号，用于处理模拟信号的电路称为模拟电路。数字量是离散信号，它在时间上和数值上都不是连续的，而是按一定的整数倍来变化，表示数字量的电信号称为数字信号，用于处理数字信号的电子电路称为数字电路。数字信号既可以用数字“0”和“1”组成的二进制数表示，也可以用高电平和低电平组成的波形来表示。本章小结数字电路广泛应用于工业、农业、国防和科学技术各个方面，应用极为广泛，“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域。常用的数制有十进制，二进制，八进制和十六进制，它们之间按一定规则可以相互转换。用4位二进制数表示1位十进制数的代码称为二十进制代码，简称BCD码。8421BCD码是最常用的BCD码。ASCII码和奇偶校验码也是常用代码。谢谢