數(shù)字電子技術(shù)--數(shù)制與碼制

1、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào)模擬信號(hào) 時(shí)間連續(xù)、數(shù)值也連續(xù)的信號(hào)。如速度、時(shí)間連續(xù)、數(shù)值也連續(xù)的信號(hào)。如速度、壓力、溫度等。壓力、溫度等。 t v(t) 0 t v(t) 0 0 1 0 1 1 0 0 1 Ts (a) 模擬信號(hào) (b) 數(shù)字信號(hào) 圖1.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的。如電子表在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的。如電子表的秒信號(hào)，生產(chǎn)線上記錄零件個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)信號(hào)等。常用的秒信號(hào)，生產(chǎn)線上記錄零件個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)信號(hào)等。常用數(shù)字?jǐn)?shù)字0和和1來(lái)表示。來(lái)表示。數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)： 1. 數(shù)字電路的基本工作信號(hào)是用數(shù)字電路的基本工作信

2、號(hào)是用1和和0表示的二進(jìn)制的數(shù)字信表示的二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，反映在電路上就是高電平和低電平，運(yùn)算簡(jiǎn)單。號(hào)，反映在電路上就是高電平和低電平，運(yùn)算簡(jiǎn)單。2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)技術(shù)成熟、容易制造，便于集成及系列化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)技術(shù)成熟、容易制造，便于集成及系列化生產(chǎn)，通用性強(qiáng)，價(jià)格便宜。生產(chǎn)，通用性強(qiáng)，價(jià)格便宜。3. 數(shù)字電路能對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、數(shù)字電路能對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、邏輯判斷，具有邏輯判斷，具有“邏輯思維邏輯思維”能力，故又稱(chēng)為數(shù)字邏輯電路能力，故又稱(chēng)為數(shù)字邏輯電路。4. 可編程數(shù)字系統(tǒng)，使用更靈活?？删幊虜?shù)字系統(tǒng)，使用更靈活。 5. 速度快，抗

3、干擾性強(qiáng)，可靠性高。速度快，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高。6. 易于存儲(chǔ)、加密、壓縮、傳輸和再現(xiàn)，便于和計(jì)算機(jī)連接。易于存儲(chǔ)、加密、壓縮、傳輸和再現(xiàn)，便于和計(jì)算機(jī)連接。模擬信號(hào)的數(shù)字表示模擬信號(hào)的數(shù)字表示tv(t)0tv(t)0(a) 模擬信號(hào)(b) 數(shù)字信號(hào)圖1.2 模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換123456781091100010010001101000101011001111000100110111010t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10采樣量化編碼數(shù)字電路的發(fā)展與分類(lèi)數(shù)字電路的發(fā)展與分類(lèi) 1.電子管（1904年Fl

4、eming發(fā)明真空二極管，1906年Forest 發(fā)明真空三極管） 2.晶體管（1947年發(fā)明） 3.集成電路（ICIntegrated Circuit，1958年發(fā)明） 時(shí)序邏輯電路組合邏輯電路數(shù)字電路數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的主要研究對(duì)象是電路的輸出和輸入之?dāng)?shù)字電路的主要研究對(duì)象是電路的輸出和輸入之間的邏輯關(guān)系。間的邏輯關(guān)系。主要的工具是邏輯代數(shù)，電路的主要的工具是邏輯代數(shù)，電路的功能用真值表、邏輯表達(dá)式及波形圖表示。功能用真值表、邏輯表達(dá)式及波形圖表示。逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一2101210210610210410562.5

5、42一個(gè)任意十進(jìn)制數(shù)一個(gè)任意十進(jìn)制數(shù) N 可以表示成：可以表示成：iiikD1010若在數(shù)字電路中采用十進(jìn)制，必須要有十個(gè)電若在數(shù)字電路中采用十進(jìn)制，必須要有十個(gè)電路狀態(tài)與十個(gè)記數(shù)碼相對(duì)應(yīng)。這樣將在技術(shù)上路狀態(tài)與十個(gè)記數(shù)碼相對(duì)應(yīng)。這樣將在技術(shù)上帶來(lái)許多困難，而且很不經(jīng)濟(jì)。帶來(lái)許多困難，而且很不經(jīng)濟(jì)。1. 十進(jìn)制：十進(jìn)制：十進(jìn)制數(shù)有十進(jìn)制數(shù)有0、1、29十個(gè)數(shù)碼組成十個(gè)數(shù)碼組成進(jìn)位規(guī)則：進(jìn)位規(guī)則：逢十進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是逢十進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是10.（101.01）B =210122120212021二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)：二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)：用電路的兩個(gè)狀態(tài)用電路的兩個(gè)狀態(tài)-開(kāi)關(guān)來(lái)表示開(kāi)關(guān)來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)，數(shù)碼的存儲(chǔ)和

6、傳輸簡(jiǎn)單、可靠。二進(jìn)制數(shù)，數(shù)碼的存儲(chǔ)和傳輸簡(jiǎn)單、可靠。二進(jìn)制的缺點(diǎn)：二進(jìn)制的缺點(diǎn)：位數(shù)較多，使用不便；不符合人位數(shù)較多，使用不便；不符合人們的習(xí)慣，輸入時(shí)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，們的習(xí)慣，輸入時(shí)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，運(yùn)算結(jié)果輸出時(shí)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。運(yùn)算結(jié)果輸出時(shí)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。2. 二進(jìn)制：二進(jìn)制：二進(jìn)制數(shù)有二進(jìn)制數(shù)有0、1兩個(gè)數(shù)碼組成兩個(gè)數(shù)碼組成進(jìn)位規(guī)則：進(jìn)位規(guī)則：逢二進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是逢二進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是2.iiikD223. 八進(jìn)制：八進(jìn)制：八進(jìn)制數(shù)有八進(jìn)制數(shù)有0、1、27八個(gè)數(shù)碼組成八個(gè)數(shù)碼組成進(jìn)位規(guī)則：進(jìn)位規(guī)則：逢八進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是逢八進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是8.（17.05）8 =21018

7、58087814. 十六進(jìn)制：十六進(jìn)制：十六進(jìn)制數(shù)有十六進(jìn)制數(shù)有0、1、29、A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F十十六個(gè)數(shù)碼組成六個(gè)數(shù)碼組成進(jìn)位規(guī)則：進(jìn)位規(guī)則：逢十六進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是逢十六進(jìn)一，進(jìn)位基數(shù)是16.（9D.2E）8 =210116141621613169iiikD88iiikD16161.1.2 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換整數(shù)部分：整數(shù)部分：除二取余除二取余, 自下而上排列。自下而上排列。 小數(shù)部分：小數(shù)部分：乘二取整，自上而下排列。乘二取整，自上而下排列。例例1 1 將二進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)10011.10110011.101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。 解：解：將

8、每一位二進(jìn)制數(shù)乘以位權(quán)，然后相加（加權(quán)求和），將每一位二進(jìn)制數(shù)乘以位權(quán)，然后相加（加權(quán)求和），可得可得1 1二、八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制二、八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制2 2十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制(10011.101)(10011.101)B B1 12 24 40 02 23 30 02 22 21 12 21 11 12 20 01 12 21 10 02 22 21 12 23 3 （19.625)19.625)D D例例2 2 將八進(jìn)制數(shù)將八進(jìn)制數(shù)436.5436.5轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。 8)5 .436(10128586838410)625.286(225 余余

9、 1 b0122 余余 0 b162 余余 0 b232 余余 1 b312 余余 1 b40例例2：十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程：轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程：(25)D=(11001)B例例3：將（：將（0.706） D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。412. 12706. 0824. 02412. 031648. 12824. 0b41296. 12648. 0b50592. 02296. 0b61184. 12592. 0b70368. 02184. 0b80736. 02368. 0b91472. 12736. 0b11b02b（0.706） D （0.101101001

10、） B(10011100101101001000)B=從末位開(kāi)始從末位開(kāi)始四位一組四位一組(1001 1100 1011 0100 1000)2()H84BC9= (9CB48)163. 二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。注：十六進(jìn)制的一位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的四位。注：十六進(jìn)制的一位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的四位。(10011100101101001000)O=從末位開(kāi)始從末位開(kāi)始三位一組三位一組(10 011 100 101 101 001 000)2 ()O01554=(2345510)832注：八進(jìn)制的一位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的三位。注：八進(jìn)制的一位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的三位。 1001+010111101001- 010101001001010110010000100100000101101例：試用二進(jìn)制補(bǔ)碼計(jì)算例：試用二進(jìn)制補(bǔ)碼計(jì)算14149 90