電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分第五康華光華中科大PPT課件

1、序序 課程介紹課程介紹1. 1. 課程的性質(zhì)課程的性質(zhì)3. 3. 課程研究內(nèi)容課程研究內(nèi)容5. 5. 教材和參考書教材和參考書4. 4. 課程特點與學習方法課程特點與學習方法6. 6. 考核考核2. 2. 教學目標教學目標第1頁/共65頁數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電氣信息類專業(yè)具入門性質(zhì)的課程是電氣信息類專業(yè)具入門性質(zhì)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。 1.課程性質(zhì)課程性質(zhì) 獲得適應(yīng)信息時代的數(shù)字電子技術(shù)方面的基本理論、基本獲得適應(yīng)信息時代的數(shù)字電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力，為以知識和基本技能。培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力，為以后深入

2、學習數(shù)字電子技術(shù)及其相關(guān)學科和專業(yè)打好以下兩后深入學習數(shù)字電子技術(shù)及其相關(guān)學科和專業(yè)打好以下兩方面的基礎(chǔ)方面的基礎(chǔ): :2.課程目標課程目標1、正確分析、設(shè)計數(shù)字電路，特別是集成電路的基礎(chǔ)；正確分析、設(shè)計數(shù)字電路，特別是集成電路的基礎(chǔ)； 2、為進一步學習設(shè)計專用集成電路為進一步學習設(shè)計專用集成電路(ASIC)的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。第2頁/共65頁數(shù)字信號傳輸、變換、產(chǎn)生等。內(nèi)容涉及相關(guān)器件、功能數(shù)字信號傳輸、變換、產(chǎn)生等。內(nèi)容涉及相關(guān)器件、功能電路及系統(tǒng)。電路及系統(tǒng)。 硬件硬件 處理數(shù)字信號的電子電路及其邏輯功能處理數(shù)字信號的電子電路及其邏輯功能 數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法 數(shù)字電路的設(shè)計

3、方法數(shù)字電路的設(shè)計方法 各種典型器件在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用各種典型器件在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件軟件 系統(tǒng)分析、設(shè)計的軟件工具系統(tǒng)分析、設(shè)計的軟件工具ABEL、VHDL、 VerlogHDL、EDA工具軟件工具軟件QuartusII等等3. 課程研究內(nèi)容課程研究內(nèi)容第3頁/共65頁a a、發(fā)展快、發(fā)展快b b、應(yīng)用廣、應(yīng)用廣(2)(2)學習方法學習方法打好基礎(chǔ)、打好基礎(chǔ)、關(guān)注發(fā)展、關(guān)注發(fā)展、主動更新、主動更新、注重實踐注重實踐(1)(1)摩爾定律摩爾定律: :集成度按集成度按10倍倍/ /6年的速度年的速度發(fā)展。發(fā)展。c c、工程實踐性強、工程實踐性強4.4.課程特點與學習方法課程特點與學習方法該發(fā)展

4、速度還將持續(xù)到該發(fā)展速度還將持續(xù)到2015或或2020年，此后將達到飽和。年，此后將達到飽和。第4頁/共65頁基本電路：設(shè)計方法相同，電路形式多樣?；倦娐罚涸O(shè)計方法相同，電路形式多樣。a a、掌握、掌握基本概念、基本電路和基本分析、設(shè)計方法基本概念、基本電路和基本分析、設(shè)計方法基本概念：以不變應(yīng)萬變的基礎(chǔ)基本概念：以不變應(yīng)萬變的基礎(chǔ)基本分析方法：不同類型的電路有不同的結(jié)構(gòu)特征和不同基本分析方法：不同類型的電路有不同的結(jié)構(gòu)特征和不同的描述方法，分析方法和設(shè)計方法。的描述方法，分析方法和設(shè)計方法。b、能獨立的應(yīng)用所學的知識去分析和解決數(shù)字電路的實際問、能獨立的應(yīng)用所學的知識去分析和解決數(shù)字電路的

5、實際問題題的能力。能力。第5頁/共65頁閻閻 石主編石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版高等教育出版社第四版高等教育出版社康華光主編康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分( (第五版第五版) ) 高等教育出版社高等教育出版社 閻石主編閻石主編幫你學數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)幫你學數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 釋疑釋疑、解題、考試解題、考試 高等教育出版社高等教育出版社 課程學習網(wǎng)址課程學習網(wǎng)址: : 秦臻主編秦臻主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分重點難點電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分重點難點解題指導解題指導 考研指南考研指南 高等教育出版社高等教育出版社 羅杰主編羅杰主編電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(

6、(第五版第五版) )習題全解習題全解 高等教育出版社高等教育出版社 第6頁/共65頁6 6、考核、考核 平時成績平時成績 30%30% 考試考試 70%70%每周第一堂課交上周的作業(yè)每周第一堂課交上周的作業(yè)作業(yè)作業(yè)兩本作業(yè)本，寫上姓名、班級、學號兩本作業(yè)本，寫上姓名、班級、學號答疑答疑 時間待定時間待定第7頁/共65頁1.1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ)數(shù)字邏輯基礎(chǔ)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字集成電路的分類及特點數(shù)字集成電路的分類及特點模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法第8頁/共65頁5、掌握基本邏輯運算及邏輯函數(shù)的表示方法掌握基本邏輯運算及邏輯函數(shù)的

7、表示方法教學基本要求教學基本要求1、了解數(shù)字信號與數(shù)字電路的基本概念了解數(shù)字信號與數(shù)字電路的基本概念2、了解數(shù)字信號的特點及表示方法了解數(shù)字信號的特點及表示方法3、掌握常用二十、二一十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換掌握常用二十、二一十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換4、了解常用二進制碼，了解常用二進制碼，熟悉熟悉8421 BCD碼碼1.1.數(shù)字邏輯基礎(chǔ)數(shù)字邏輯基礎(chǔ)第9頁/共65頁數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1906年年 美國美國李李. .德福雷斯特德福雷斯特發(fā)明了發(fā)明了 真空三極管真空三極管1958年年 美國美國基爾比基爾比制成第一塊集成電路制成第一塊集成電路 6 6個月后諾伊斯制成第一塊硅集成電路個月后諾伊斯

8、制成第一塊硅集成電路1948年年 晶體管之父晶體管之父威廉威廉肖克利肖克利發(fā)明發(fā)明 了了第一只晶體管誕生第一只晶體管誕生1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號數(shù)字電路與數(shù)字信號第10頁/共65頁80年代后年代后- ULSI ， 1 0 億個晶體管億個晶體管/片片 、 ASIC 制作技術(shù)成熟制作技術(shù)成熟目前目前- 芯片內(nèi)部的布線細微到亞微米芯片內(nèi)部的布線細微到亞微米(0.130.09 m)量級量級微處理器的時鐘頻率高達微處理器的時鐘頻率高達3GHz（109Hz）90年代后年代后- 97年一片集成電路上有年一片集成電路上有40億個晶體管。億個晶體管。6070代代-IC技術(shù)迅速發(fā)展：技術(shù)迅速發(fā)展：SSI、MSI、

9、LSI 、VLSI。10萬個晶體管萬個晶體管/片。片。將來將來- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路高分子材料或生物材料制成密度更高、三維結(jié)構(gòu)的電路數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展數(shù)字技術(shù)的發(fā)展第11頁/共65頁發(fā)展特點發(fā)展特點: :以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)電子管時代電子管時代 1906年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管年，福雷斯特等發(fā)明了電子管；電子管體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在體積大、重量重、耗電大、壽命短。目前在一些大功率發(fā)射裝置中使用一些大功率發(fā)射裝置中使用。電壓控制器件電壓控制器件電真空技術(shù)電真空技術(shù)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展

10、及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第12頁/共65頁1946年年2月由賓州大月由賓州大學研制成功學研制成功ENIAC電子數(shù)字積分計算機電子數(shù)字積分計算機:重達重達30噸噸:占地占地250m2:啟動工耗啟動工耗150000瓦瓦:1.8萬個電子管萬個電子管:保存保存80個字節(jié)個字節(jié)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用電子管時代電子管時代第13頁/共65頁晶體管時代晶體管時代電流控制器件電流控制器件 半導體技術(shù)半導體技術(shù)半導體二極管、三極管半導體二極管、三極管器件器件數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第14頁/共65頁半導體集成電路半導體集成電路數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其

11、應(yīng)用第15頁/共65頁電路設(shè)計方法電路設(shè)計方法伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代伴隨器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代a)a)傳統(tǒng)的設(shè)計方法：傳統(tǒng)的設(shè)計方法：b)b)現(xiàn)代的設(shè)計方法：現(xiàn)代的設(shè)計方法：采用自下而上的設(shè)計方法；由人工組裝采用自下而上的設(shè)計方法；由人工組裝, ,經(jīng)反復調(diào)試、驗證、經(jīng)反復調(diào)試、驗證、修改完成。所用的元器件較多，電路可靠性差修改完成。所用的元器件較多，電路可靠性差, ,設(shè)計周期長。設(shè)計周期長?，F(xiàn)代現(xiàn)代EDA技術(shù)實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化。采用從上到下設(shè)計方技術(shù)實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化。采用從上到下設(shè)計方法，電路設(shè)計、法，電路設(shè)計、 分析、仿真分析、仿真 、修訂、修訂 全通過計算機完成。全通過計算機完成。數(shù)

12、字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第16頁/共65頁EDA技術(shù)以計算機為基本工具、借助于軟件設(shè)計平臺，自動完技術(shù)以計算機為基本工具、借助于軟件設(shè)計平臺，自動完成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到芯片，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計軟件化。芯片，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計軟件化。1、設(shè)計：、設(shè)計：在計算機上利用軟件平臺進行設(shè)計在計算機上利用軟件平臺進行設(shè)計原理圖設(shè)計原理圖設(shè)計VerlogHDL語言設(shè)計語言設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計設(shè)計方法設(shè)計方法EDA（Electronics Design Automation)技術(shù)技術(shù)數(shù)字技

13、術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第17頁/共65頁3 3、下載、下載2 2、仿真、仿真4 4、驗證結(jié)果、驗證結(jié)果實驗板實驗板下載線下載線數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第18頁/共65頁數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用1.1.將將PLD焊在焊在PCB板上板上 2. 2.接好編程電纜接好編程電纜 3.3.現(xiàn)場燒寫現(xiàn)場燒寫PLD芯片芯片第19頁/共65頁應(yīng)用：應(yīng)用：發(fā)展快發(fā)展快 、 應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)代技術(shù). .雷達技術(shù)雷達技術(shù)通信技術(shù)通信技術(shù)計算機、自動控制計算機、自動控制航空航天航空航天“勇氣勇氣”號號 火星探測器火星探測器數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)

14、字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第20頁/共65頁第21頁/共65頁數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用第22頁/共65頁根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點及其對輸入信號的響應(yīng)規(guī)則的不同，根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點及其對輸入信號的響應(yīng)規(guī)則的不同， -數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。 從集成度不同從集成度不同 -數(shù)字集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大數(shù)字集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。 從電路的形式不同，從電路的形式不同， -數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路從器件不同從器件不同 -數(shù)

15、字電路可分為數(shù)字電路可分為CMOS 和和 TTL電路電路1 1、數(shù)字集成電路的分類、數(shù)字集成電路的分類數(shù)字集成電路的分類及特點數(shù)字集成電路的分類及特點第23頁/共65頁可編程邏輯器件、多功能專用集成可編程邏輯器件、多功能專用集成電路電路106以上以上甚大規(guī)模甚大規(guī)模大型存儲器、微處理器大型存儲器、微處理器10,00099,999超大規(guī)模超大規(guī)模小型存儲器、門陣列小型存儲器、門陣列1009999大規(guī)模大規(guī)模計數(shù)器、加法器計數(shù)器、加法器1299中規(guī)模中規(guī)模邏輯門、觸發(fā)器邏輯門、觸發(fā)器最多最多12個個小規(guī)模小規(guī)模典型集成電路典型集成電路門的個數(shù)門的個數(shù)分類分類集成度集成度: :每一芯片所包含的門個數(shù)

16、每一芯片所包含的門個數(shù)數(shù)字集成電路的分類及特點數(shù)字集成電路的分類及特點第24頁/共65頁2、數(shù)字集成電路的、數(shù)字集成電路的特點特點1)電路簡單電路簡單, ,便于大規(guī)模集成便于大規(guī)模集成, ,批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)2)可靠性、穩(wěn)定性和精度高可靠性、穩(wěn)定性和精度高, ,抗干擾能力強抗干擾能力強3)體積小體積小, ,通用性好通用性好, ,成本低成本低. .4)具可編程性具可編程性, ,可實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化可實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化5)高速度高速度 低功耗低功耗6)加密性好加密性好 數(shù)字集成電路的分類及特點數(shù)字集成電路的分類及特點第25頁/共65頁3 3、數(shù)字電路的分析、設(shè)計與測試、數(shù)字電路的分析、設(shè)計與測試(1

17、)數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法 數(shù)字集成電路的分類及特點數(shù)字集成電路的分類及特點數(shù)字電路的分析數(shù)字電路的分析: :根據(jù)電路確定根據(jù)電路確定電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。(2) 數(shù)字電路的設(shè)計方法數(shù)字電路的設(shè)計方法數(shù)字電路的設(shè)計數(shù)字電路的設(shè)計:從給定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇適當?shù)倪壿嫃慕o定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇適當?shù)倪壿嬈骷O(shè)計出符合要求的邏輯電路器件，設(shè)計出符合要求的邏輯電路。 設(shè)計方式設(shè)計方式: :分為傳統(tǒng)的設(shè)計方式和基于分為傳統(tǒng)的設(shè)計方式和基于EDA軟件的設(shè)計方式。軟件的設(shè)計方式。 分析工具：分析工具：邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)。電路邏輯功能主要用真值表、

18、功能表、邏輯表達式和波形圖。電路邏輯功能主要用真值表、功能表、邏輯表達式和波形圖。第26頁/共65頁-時間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號，如正弦波、三角波等時間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號，如正弦波、三角波等 u uOt Otu u 數(shù)字電路與數(shù)字信號數(shù)字電路與數(shù)字信號第27頁/共65頁數(shù)字信號數(shù)字信號-在時間上和數(shù)值上均是離散的信號。在時間上和數(shù)值上均是離散的信號。數(shù)字信號波形數(shù)字信號波形數(shù)字電路與數(shù)字信號數(shù)字電路與數(shù)字信號第28頁/共65頁3 3、模擬信號的數(shù)字表示、模擬信號的數(shù)字表示由于數(shù)字信號便于存儲、分析和傳輸，通常都將模擬信號轉(zhuǎn)換由于數(shù)字信號便于存儲、分析和傳輸，通常都將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信

19、號為數(shù)字信號. . 0 0 模擬信號模擬信號 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 3 3 V V 數(shù)字輸出數(shù)字輸出 0 0 0 0 1 1 模數(shù)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn) t/s v /mV 0 v/mV0 t/s t1 t2 t0 0 00001110t3 t/s 000011000000100100001000數(shù)字電路與數(shù)字信號數(shù)字電路與數(shù)字信號第29頁/共65頁電壓電壓(V)(V)二值邏輯二值邏輯電電 平平+51H( (高電平高電平) )00L( (低電平低電平) )邏輯電平與電壓值的關(guān)系（正邏輯）邏輯電平與電壓值的關(guān)系（正邏輯）數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法1 1、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平、二值數(shù)

20、字邏輯和邏輯電平 a a 、在電路中用低、高電平表示、在電路中用低、高電平表示0 0、1 1兩種邏輯狀態(tài)兩種邏輯狀態(tài) 0 0、1 1數(shù)碼數(shù)碼-表示方式表示方式二值數(shù)字邏輯二值數(shù)字邏輯 -第30頁/共65頁(a) (a) 用邏輯電平描述的數(shù)字波形用邏輯電平描述的數(shù)字波形(b) 16(b) 16位數(shù)據(jù)的圖形表示位數(shù)據(jù)的圖形表示u u/V/V 5 5 0 0 t t/ms/ms 5050 100100 150150 200200 邏輯邏輯 0 0 邏輯邏輯1 1 2 2、數(shù)字波形、數(shù)字波形1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 數(shù)字波形數(shù)字波形-是信號邏輯電平對時間的圖形表示

21、是信號邏輯電平對時間的圖形表示. .數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法第31頁/共65頁t tt t為一拍為一拍數(shù)字波形數(shù)字波形(a a)1 11 11 10 01 11 10 00 00 01 1高電平高電平低電平低電平有脈沖有脈沖(b)(b)* *非歸零型非歸零型* *歸零型歸零型 比特率比特率 - - 每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù)每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù)無脈沖無脈沖1 10 0(1)(1)數(shù)字波形的兩種類型數(shù)字波形的兩種類型: :2 2、數(shù)字波形、數(shù)字波形數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法第32頁/共65頁(2)(2)周期性和非周期性周期性和非周期性 T TtW非周期性數(shù)字波形非周期性數(shù)字波形周

22、期性數(shù)字波形周期性數(shù)字波形 周期性數(shù)字波形周期性數(shù)字波形 數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法Q(%)w=100%tT 第33頁/共65頁 tr脈沖寬度脈沖寬度 tw 0.5V 4.5V 2.5V 幅值幅值=5.0V 0.0V 5.0V tf0.5V 2.5V 4.5V 非理想脈沖波形非理想脈沖波形(3)(3)實際脈沖波形及主要參數(shù)實際脈沖波形及主要參數(shù)理想脈沖波形理想脈沖波形 數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法第34頁/共65頁 m0.9Vm0.5Vm0.1VrtftwtmVT第35頁/共65頁占空比占空比 Q - - 表示脈沖寬度占整個周期的百分比表示脈沖寬度占整個周期的百分比幾個主要參

23、數(shù)幾個主要參數(shù): :上升時間上升時間t tr r 和下降時間和下降時間t tf f -從脈沖幅值的從脈沖幅值的10%到到90% 上升上升 下降所經(jīng)歷的時間下降所經(jīng)歷的時間( ( 典型值典型值ns ) )脈沖寬度脈沖寬度 (tw )- 脈沖幅值的脈沖幅值的50%50%的兩個時間所跨越的時間的兩個時間所跨越的時間周期周期 (T) - - 表示兩個相鄰脈沖之間的時間間隔表示兩個相鄰脈沖之間的時間間隔 數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法第36頁/共65頁(4)時序圖時序圖-表明各個數(shù)字信號時序關(guān)系的多重波形圖。表明各個數(shù)字信號時序關(guān)系的多重波形圖。 由于各信號的路徑不同，這些信號之間不可能嚴格保持同

24、步關(guān)系。由于各信號的路徑不同，這些信號之間不可能嚴格保持同步關(guān)系。為了保證可靠工作，各信號之間通常允許一定的時差，但這些時差必為了保證可靠工作，各信號之間通常允許一定的時差，但這些時差必須限定在規(guī)定范圍內(nèi)，各個信號的時序關(guān)系用時序圖表達。須限定在規(guī)定范圍內(nèi)，各個信號的時序關(guān)系用時序圖表達。 某存儲器讀數(shù)據(jù)的時序圖某存儲器讀數(shù)據(jù)的時序圖t tt tC CO數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RD地址地址bbt tAA 數(shù)字信號的描述方法數(shù)字信號的描述方法t t第37頁/共65頁i ii ii i1 10 0 K KD)N(一般表達式一般表達式:十進制十進制十進制采用十進制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,

25、8, 9十個數(shù)碼，其進位的十個數(shù)碼，其進位的規(guī)則是規(guī)則是“逢十進一逢十進一”。4587.29=4 103+5 102+8 101+7 100+2 10 1+9 10 2系數(shù)系數(shù)位權(quán)位權(quán)任意進制數(shù)的一般表達式為任意進制數(shù)的一般表達式為:iiirrK(N) 各位的權(quán)都是各位的權(quán)都是10的冪。的冪。1.2數(shù)制數(shù)制數(shù)制數(shù)制:多位數(shù)碼中的每一位數(shù)的構(gòu)成及低位向高位進位的規(guī)則多位數(shù)碼中的每一位數(shù)的構(gòu)成及低位向高位進位的規(guī)則十進制十進制:十進制數(shù)的展開式十進制數(shù)的展開式第38頁/共65頁 二進制二進制iiiBK)N(2 例如：例如：1+1 =10 = 121+ 020位權(quán)位權(quán)系數(shù)系數(shù)二進制數(shù)只有二進制數(shù)只有

26、0、1兩個兩個數(shù)碼，數(shù)碼，進位規(guī)律是：進位規(guī)律是：“逢二進一逢二進一”.1 1、二進制數(shù)的表示方法、二進制數(shù)的表示方法各位的權(quán)都是各位的權(quán)都是2的冪。的冪。第39頁/共65頁 1 0 23 22 21 20 MSB LSB 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 0 7 6 5 4 10 11 8 14 9 15 12 13 十十進進制制二進制二進制第40頁/共65頁1)1)、

27、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)： a. a. 整數(shù)部分用整數(shù)部分用“輾轉(zhuǎn)相除輾轉(zhuǎn)相除”法法: :輾轉(zhuǎn)相除法輾轉(zhuǎn)相除法: :將十進制數(shù)連續(xù)不斷地除以將十進制數(shù)連續(xù)不斷地除以2 , 直至商為零，直至商為零，所得余數(shù)由低位到高位排列，即為所求二進制數(shù)所得余數(shù)由低位到高位排列，即為所求二進制數(shù).整數(shù)部分整數(shù)部分小數(shù)部分小數(shù)部分二二- -十進制之間的轉(zhuǎn)換十進制之間的轉(zhuǎn)換第41頁/共65頁DBDB(65)= (1000001)(65)= (1000001)a. a. 整數(shù)部分用整數(shù)部分用“輾轉(zhuǎn)相除輾轉(zhuǎn)相除”法法: :( ( ) )D D=(=(D7 D6 D5D4D1 D0 )B第42頁

28、/共65頁解由于二進制數(shù)基數(shù)為解由于二進制數(shù)基數(shù)為2，所以逐次除以，所以逐次除以2，取其余數(shù)（，取其余數(shù)（0或或1）：）：6商商余數(shù)余數(shù)101011LSBMSB所以所以 (53)D= (110101)B() 53 D轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。 將十進制數(shù)將十進制數(shù)練習練習二二-十進制之間的轉(zhuǎn)換十進制之間的轉(zhuǎn)換a. a. 整數(shù)部分用整數(shù)部分用“輾轉(zhuǎn)相除輾轉(zhuǎn)相除”法法: :第43頁/共65頁D DB B( (0 0. .6 62 25 5) )= = ( (0 0. .1 10 01 1) )第44頁/共65頁解由于精度要求達到解由于精度要求達到0.1%，0.1% 1/1024.所以所以,需

29、要精確需要精確到二進制小數(shù)到二進制小數(shù)10位，即位，即1/210。0.392 = 0.780.782 = 1.560.562 = 1.120.122 = 0.240.242 = 0.480.482 = 0.96 b-6 = 00.962 = 1.92 b-7 = 10.922 = 1.84 b-8 = 10.842 = 1.68 b-9 = 10.682 = 1.36 b-10= 1所以所以BD 0110001111. 039. 0 %1 . 0。到到例例2 將十進制小數(shù)將十進制小數(shù)(0.39)D轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù),要求精要求精度達度達二二-十進制之間的轉(zhuǎn)換十進制之間的轉(zhuǎn)換b-1=

30、0b-2= 1b-3= 1b-4= 0b-5= 0第45頁/共65頁1010= (5.75)= (5.75)210122(101.11)1 20 21 21 21 2 第46頁/共65頁十六進制數(shù)中只有十六進制數(shù)中只有0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , A、B、C、D、E、F十六個數(shù)十六個數(shù)碼，進位規(guī)律是碼，進位規(guī)律是“逢十六進一逢十六進一”。各位的權(quán)均為。各位的權(quán)均為16的冪。的冪。1.十六進制十六進制 1nmiiiH16a)N(101H16121661610(A6.C) 十六進制和八進制十六進制和八進制各位的權(quán)都是各位的權(quán)都是16的冪。的冪。第47頁/共65頁 因

31、為因為16進制的基數(shù)進制的基數(shù)16=24 ，所以，可將四位二進制數(shù)表示一，所以，可將四位二進制數(shù)表示一位位16進制數(shù)，即進制數(shù)，即 00001111 表示表示 0-F。十六進制和八進制十六進制和八進制(010100011011)B第48頁/共65頁(1000111111000110)B方法方法:將每位將每位16進制數(shù)展開成四位二進制數(shù)，排列順序不變即可。進制數(shù)展開成四位二進制數(shù)，排列順序不變即可。練習練習 (BEEF)H =(1011 1110 1110 1111)B第49頁/共65頁Dk i ii i=16=16第50頁/共65頁1.4二進制代碼二進制代碼二進制代碼的位數(shù)二進制代碼的位數(shù)(n

32、),與需要編碼的事件（或信息）的個與需要編碼的事件（或信息）的個 數(shù)數(shù)(N)之間應(yīng)之間應(yīng)滿足以下關(guān)系：滿足以下關(guān)系：2n-1N2n1. 二二十進制碼進制碼十進制碼進制碼(數(shù)值編碼數(shù)值編碼)(BCD碼碼- Binary Code Decimal）用用4位二進制數(shù)來表示一位十進制數(shù)中的位二進制數(shù)來表示一位十進制數(shù)中的09十個數(shù)碼。十個數(shù)碼。 從從4 位二進制數(shù)位二進制數(shù)16種代碼中種代碼中,選擇選擇10種來表示種來表示09個數(shù)碼的方案有很多個數(shù)碼的方案有很多種。每種方案產(chǎn)生一種種。每種方案產(chǎn)生一種BCD碼。碼。 碼制碼制:編制代碼所要遵循的規(guī)則編制代碼所要遵循的規(guī)則第51頁/共65頁BCD碼碼十進

33、制數(shù)十進制數(shù)碼碼8421碼碼2421 碼碼5421 碼碼余余3碼碼余余3循環(huán)循環(huán)碼碼000000000000000110010100010001000101000110200100010001001010111300110011001101100101401000100010001110100501011011100010001100601101100100110011101701111101101010101111810001110101110111110910011111110011001010000000010010001101000101011001111000100110101011

34、1100110111101111（1 1）幾種常用）幾種常用的的BCD代碼代碼二二- -十進制碼十進制碼第52頁/共65頁對于有權(quán)對于有權(quán)BCD碼，可以根據(jù)位權(quán)展開求得所代表的十進制數(shù)。例如：碼，可以根據(jù)位權(quán)展開求得所代表的十進制數(shù)。例如：BCD8421 0111()D 7=11214180+= ( )D BCD2421 7112041211101=+= (3)求求BCD代碼表示的十進制數(shù)代碼表示的十進制數(shù)二二-十進制碼十進制碼第53頁/共65頁對于一個多位的十進制數(shù)，需要有與十進制位數(shù)相同的幾對于一個多位的十進制數(shù)，需要有與十進制位數(shù)相同的幾組組BCD代碼來表示。例如：代碼來表示。例如： B

35、CD2421 236810 BCD8421 536410 0010 .0011 1100 11102 .8630101 .0011 0110 01005 .463 不能省略！不能省略！不能省略！不能省略！(4)用用BCD代碼表示十進制數(shù)代碼表示十進制數(shù)二二-十進制碼十進制碼第54頁/共65頁格格 雷雷 碼碼 格雷碼是一種無權(quán)碼。格雷碼是一種無權(quán)碼。二進制碼二進制碼b3b2b1b0格雷碼格雷碼G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010

36、011001101111111101010101110011000 編碼特點是：任何編碼特點是：任何兩個相鄰代碼兩個相鄰代碼之間僅有一位不同。之間僅有一位不同。 該特點常用于模擬量的轉(zhuǎn)換。當該特點常用于模擬量的轉(zhuǎn)換。當模擬量發(fā)生微小變化，模擬量發(fā)生微小變化，格雷碼僅僅格雷碼僅僅改變一位，這與其它碼同時改變改變一位，這與其它碼同時改變2位或更多的情況相比，更加可靠位或更多的情況相比，更加可靠,且且容易檢錯。容易檢錯。第55頁/共65頁 碼碼(字符編碼字符編碼) ASCII碼即美國標準信息交換碼。碼即美國標準信息交換碼。它共有它共有128個代碼，可以表示大、小寫英文字母、十進制個代碼，可以表示大、

37、小寫英文字母、十進制數(shù)、標點符號、運算符號、控制符號等，普遍用于計算機數(shù)、標點符號、運算符號、控制符號等，普遍用于計算機的鍵盤指令輸入和數(shù)據(jù)等的鍵盤指令輸入和數(shù)據(jù)等。第56頁/共65頁1.5 二進制算術(shù)運算二進制算術(shù)運算 當兩個數(shù)碼表示數(shù)量大小時，可進行加、減、乘、當兩個數(shù)碼表示數(shù)量大小時，可進行加、減、乘、除等算術(shù)運算。除等算術(shù)運算。 當兩個數(shù)表示不同事物或事物的不同狀態(tài)時，可以當兩個數(shù)表示不同事物或事物的不同狀態(tài)時，可以進行邏輯運算。進行邏輯運算。 第57頁/共65頁兩數(shù)絕對值之間的運算兩數(shù)絕對值之間的運算算術(shù)運算：算術(shù)運算：1：和十進制算數(shù)運算的規(guī)則相同：和十進制算數(shù)運算的規(guī)則相同 2：逢二進一：逢二進一 特特 點：加、減、乘、除點：加、減、乘、除 全部可以用移位和相加全部可以用移位和相加這這 兩種操作實現(xiàn)。簡化了電路結(jié)構(gòu)兩種操作實現(xiàn)。簡