數(shù)字電路(數(shù)字邏輯設(shè)計(jì))

1、2022-4-111清華大學(xué)出版社同名教材清華大學(xué)出版社同名教材配套電子教案配套電子教案2022-4-112學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解數(shù)字電路的特點(diǎn)、分類及發(fā)展。2.掌握常見計(jì)數(shù)體制。3.掌握常見數(shù)制間的轉(zhuǎn)換。4.了解常見編碼。2022-4-113工程上把電信號(hào)分為兩大類：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。：指在時(shí)間上和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號(hào)。如電視圖象和伴音信號(hào)；生產(chǎn)過程中由傳感器檢測(cè)的某種物理量轉(zhuǎn)化成的電信號(hào)等。：傳輸、處理模擬信號(hào)的電路稱為模擬電路。：指在時(shí)間上和數(shù)值上都是斷續(xù)變化的離散信號(hào)。如電子表的秒信號(hào)等。2022-4-114模擬信號(hào)：在時(shí)間上和數(shù)值上連續(xù)的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間上和數(shù)值上不連續(xù)的（即

2、離散的）信號(hào)。模擬信號(hào)波形數(shù)字信號(hào)波形對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸、處理的電子線路稱為模擬電路。對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸、處理的電子線路稱為數(shù)字電路。utut2022-4-1151.數(shù)字電路的特點(diǎn) （1）電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易集成化。 電路只有兩個(gè)狀態(tài)“0”和“1”，對(duì)元件精度要求低。 （2）抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠性高。 數(shù)字信號(hào)易辨別不易受噪聲干擾。（3）數(shù)字信息便于長(zhǎng)期保存和加密。（4）數(shù)字集成電路產(chǎn)品系列全，通用性強(qiáng)，成本低。（5）數(shù)字電路不僅能完成數(shù)值運(yùn)算，而且還能進(jìn)行邏輯判斷。2022-4-1162.數(shù)字電路的分類1、按電路組成的結(jié)構(gòu)來分：可分分立元件電路和集成電路兩類。2、 按集成度的大小來分：所謂集成

3、度大小是指在同一塊集成芯片上制作的邏輯門電路或元器件數(shù)量的多少。2022-4-117數(shù)字電路按集成度分類的情況小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路(SSI，數(shù)十器件數(shù)十器件/片片)中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路(MSI，數(shù)百器件數(shù)百器件/片片)大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路(LSI，數(shù)千器件數(shù)千器件/片片)超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路(VSI，1萬器件萬器件/片片)集成電路按集成度劃分集成電路按集成度劃分2022-4-118（3） 按構(gòu)成電路的半導(dǎo)體器件來分： 可分為雙極型電路和單極型電路兩大類。 （4）按電路有無記憶功能來分：可分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類。2022-4-1191. 2數(shù)制和碼

4、制數(shù)制和碼制1.2.1數(shù)制（計(jì)數(shù)體制）數(shù)制（計(jì)數(shù)體制）常用的數(shù)制有十進(jìn)制、六十進(jìn)制、十二進(jìn)制、二十四進(jìn)制、在數(shù)字系統(tǒng)中，則常常用到的數(shù)制是二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。（1）基數(shù)基數(shù)是指一種數(shù)制中所用到的數(shù)碼個(gè)數(shù)。 （2）位權(quán)2022-4-1110例如十進(jìn)制數(shù)987.65按位權(quán)展開為2101210105106107108109)65.987(1.十進(jìn)制（十進(jìn)制（Decimal Number System）數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。十個(gè)不同的數(shù)碼。基數(shù)：數(shù)碼的數(shù)目稱作數(shù)制的“基數(shù)”，十進(jìn)制的基數(shù)為10。計(jì)數(shù)規(guī)律：逢十進(jìn)一、借一當(dāng)十。2022-4-1111一般表達(dá)式：11010)

5、(nmiiiKN式中K為第i位數(shù)碼，它可為09中的任一個(gè)數(shù)值。10i為第i位的位權(quán)值。mmnnnnKKKKKN1010101010)(1100221110在數(shù)字電路中一般不直接采用十進(jìn)制，因?yàn)橐?0個(gè)不同的電路狀態(tài)來表示十進(jìn)制的10個(gè)數(shù)碼，不容易，又不經(jīng)濟(jì)。2022-4-11122.二進(jìn)制（二進(jìn)制（Binary Number System）二進(jìn)制與十進(jìn)制的排列規(guī)律類同，僅區(qū)別于基數(shù)不同。數(shù)碼：0、1基數(shù)：2計(jì)數(shù)規(guī)律：逢二進(jìn)一、借一當(dāng)二一般表達(dá)式：122)(nmiiiKN2022-4-11132101222121212021)11.101(如二進(jìn)制的運(yùn)算法則：加法：000011011110乘法

6、：000011001112022-4-11143.八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、八個(gè)數(shù)碼?；鶖?shù)：8計(jì)數(shù)規(guī)律：逢八進(jìn)一、借一當(dāng)八一般表達(dá)式：188)(nmiiiKN1012887858283)7 .325(如2022-4-11154.十六進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）16個(gè)數(shù)碼。基數(shù)：16計(jì)數(shù)規(guī)律：逢十六進(jìn)一一般表達(dá)式：11616)(nmiiiKN21011616151671610162)F7 .A2(如2022-4-11161.2.2數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換1.

7、任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法：將任意進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開相加的各即為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)?！纠?-1】將二進(jìn)制數(shù)（101011.01）2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解10201352)25.43(25. 0128322121212121)01.101011(2022-4-1117【例1-2】將二進(jìn)制數(shù)（57）8轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解1010116)625.126(625. 01411216101614167)A.E7(【例1-3】將十六進(jìn)制數(shù)（7E.A）16轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解10018)47(7408785)57(2022-4-11182.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其他任意進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其他任意進(jìn)制數(shù)

8、（1）十進(jìn)制正整數(shù)方法：采用除采用除R（基數(shù)）取余數(shù)的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換（基數(shù)）取余數(shù)的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換【例1-4】將（97）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。210)1100001()97(2022-4-1119（1）十進(jìn)制小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：乘基數(shù)取整數(shù)方法轉(zhuǎn)換。乘基數(shù)取整數(shù)方法轉(zhuǎn)換?！纠?-7】將（0.375）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。210)011. 0()375. 0(2022-4-1120【例1-8】將（0.69）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。42102)1011. 0()69. 0(誤差2022-4-1121【例1-9】將（0.23）10轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。38108)165. 0()23. 0(誤差2022-4-1122【

9、例1-10】將（0.87）10轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。4161016)8DEB. 0()87. 0(誤差2022-4-11233）既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換?！纠?-11】將（13.85）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再相加。210)1101()13(整數(shù)部分：2022-4-1124210)11011. 0()85. 0(210)11011.1101()85.13(小數(shù)部分：整數(shù)部分和小數(shù)部分相加得：2022-4-1125例如將（173.562）10（）226解：（173）10（10101101）2（0.562）10（0.100011）2（173.562）10（10101

10、101.100011）226（1）二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 三位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)。2022-4-1126（101011100101）2 =（101011100101）2 =（ 5 3 4 5）8（6574）8 =（6574）8 （1）二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 三位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)。（110 101 111 100）2022-4-1127（2）二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換（9A7E）16 =（9A 7 E）16=（1001101001111110）2四位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。（10111010110）2 =（0101 1101 0110）2 =（5D6）162022-4-1128【例1-15】將十六進(jìn)制數(shù)（5F1.38B）16轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。（5F1.38B）16 =（5F 1 . 3 8 B）16 =（ 0101 1111 0001 .0011 1000 1011 ）22022-4-1129十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制00000001000111200