數(shù)字電子技術(shù)chp1-1

1、數(shù)字電子技術(shù)課程共81學(xué)時(shí)其中理論63學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)18學(xué)時(shí) 本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程（微機(jī)原理、EDA）提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)和相應(yīng)的工具手段。自我介紹姓名：于曉寶單位：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院電子技術(shù)系地址：生命科學(xué)樓6-3-16Tel： 61648283(o) 61647657(h)E_mail：ymq希望： 師生互動(dòng)，營(yíng)造一個(gè)輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍！ 第一章數(shù)制和碼制 主要內(nèi)容概述幾種常見的數(shù)制不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算幾種常用的編碼1.1 概述數(shù)字量和模擬量數(shù)字量：變化在時(shí)間上和數(shù)量上都是不連續(xù)的。（存在一個(gè)最小數(shù)量單位）模擬量：在時(shí)間上或數(shù)值上連續(xù)的物理量。數(shù)字電路和模擬電路：工作

2、信號(hào)，研究的對(duì)象，分析/設(shè)計(jì)方法以及所用的數(shù)學(xué)工具都有顯著的不同數(shù)字信號(hào)（Digital Signals）非連續(xù)的（離散的）時(shí)間上的離散變量只在某些時(shí)刻有定義量上的離散變量只能是有限集合的一個(gè)值例如，開關(guān)狀態(tài)，數(shù)字表盤的讀數(shù)優(yōu)點(diǎn)便于計(jì)算機(jī)處理精度高、抗干擾能力強(qiáng)容易實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備u數(shù)字信號(hào)波形（數(shù)字信號(hào)在電路中常表現(xiàn)為突變的電壓或電流）t模擬信號(hào)（Analog Signals）連續(xù)的時(shí)間上的連續(xù)任意時(shí)刻有一個(gè)相對(duì)的值量上的連續(xù)變量任意時(shí)刻可以是在一定范圍內(nèi)的任意值例如：電壓，電流，溫度，亮度，顏色優(yōu)點(diǎn)：用精確的值表示事物缺點(diǎn):很難度量容易受噪聲的干擾難以保存u模擬信號(hào)波形t 瘋狂的數(shù)字 音樂(lè)：C

3、D, MP3 電影：MPEG, RM, RMVB,DVD 數(shù)字電視 數(shù)碼相機(jī) 數(shù)字?jǐn)z影機(jī) 手機(jī) 數(shù)字電路在日常生活、自動(dòng)控制、測(cè)量?jī)x器、通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 數(shù)字電路與模擬電路分析方法不同在模擬電路中，晶體管一般工作在放大狀態(tài)。研究模擬電路時(shí)，我們注重電路輸入、輸出信號(hào)間的大小、相位關(guān)系。典型的模擬電路包括交直流放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生器等。 數(shù)字電路與模擬電路分析方法不同在數(shù)字電路中，晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)下，即工作在飽和導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。研究數(shù)字電路時(shí)注重電路的輸入、輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，因此不能采用模擬電路的分析方法。主要分析工具是邏輯代數(shù)，電路的功能用邏輯真值表、邏輯函數(shù)式或波形圖等

4、表示。數(shù)制多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成方法以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則稱為數(shù)制。不同的數(shù)碼用來(lái)表示數(shù)量的不同大小。數(shù)碼間可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。碼制人們?yōu)榱藚^(qū)分不同的事物，將每一個(gè)事物用一組代碼表示，相應(yīng)的編碼規(guī)則稱為碼制。代碼只是用來(lái)區(qū)分不同的事物，已失去表示數(shù)量大小的含義。1. 2 幾種常用的數(shù)制數(shù)制：每一位的構(gòu)成方法從低位向高位的進(jìn)位規(guī)則常用到的：十進(jìn)制，二進(jìn)制，八進(jìn)制，十六進(jìn)制十進(jìn)制，二進(jìn)制，八進(jìn)制，十六進(jìn)制逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十六進(jìn)一十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000000000010001011020010022030011033040100044050101055060110066070

5、11107708100010809100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F不同進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表1.3 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換一、二十轉(zhuǎn)換例：二、十二轉(zhuǎn)換整數(shù)部分:例：二、十二轉(zhuǎn)換小數(shù)部分:例：三、二十六轉(zhuǎn)換例：將(01011110.10110010)2化為十六進(jìn)制四、十六二轉(zhuǎn)換例：將(8FAC6)16化為二進(jìn)制五、八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換例：將(011110.010111)2化為八進(jìn)制例：將(52.43)8化為二進(jìn)制六、十六進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制：通過(guò)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化 1.4 二進(jìn)制

6、數(shù)算術(shù)運(yùn)算1.4.1 二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的特點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算：1：和十進(jìn)制算數(shù)運(yùn)算的規(guī)則相同 2：逢二進(jìn)一 特 點(diǎn)：加、減、乘、除 全部可以用移位和相 加這兩種操作實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu) 數(shù)字電路中普遍采用二進(jìn)制算數(shù)運(yùn)算1.4 二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算1.4.2 反碼、補(bǔ)碼和補(bǔ)碼運(yùn)算 原碼的概念 在數(shù)字電路中，有時(shí)以最高位作為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。用這種方式表示的數(shù)碼稱為原碼。 如 +89 = （0 1011001） -89 = （1 1011001） 10 5 = 5 10 + 7 12= 5 （舍棄進(jìn)位） 7+5=12 產(chǎn)生進(jìn)位的模 7是-5對(duì)模數(shù)12的補(bǔ)碼 1011 0111 = 0100 （11 -

7、7 = 4）1011 + 1001 = 10100 =0100（舍棄進(jìn)位） （11 + 916 = 4）0111 + 1001 =241001是- 0111對(duì)模24 （16） 的補(bǔ)碼二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼：最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）正數(shù)的補(bǔ)碼和它的原碼相同負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼 = 數(shù)值位逐位求反(反碼) + 1如 +5 = （0 0101） -5 = （1 1011）通過(guò)補(bǔ)碼，將減一個(gè)數(shù)用加上該數(shù)的補(bǔ)碼來(lái)實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)補(bǔ)碼表示的二進(jìn)制數(shù)相加時(shí)的符號(hào)位討論例：用二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算求出1310 、1310 、1310 、1310結(jié)論：將兩個(gè)加數(shù)的符號(hào)位和來(lái)自最高位數(shù)字位的進(jìn)位相加，結(jié)果就是和的符號(hào) 解：關(guān)于原碼、反碼

8、、補(bǔ)碼的幾點(diǎn)結(jié)論 最高位為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為l； 對(duì)于正數(shù)而言： 原碼反碼補(bǔ)碼； 負(fù)數(shù)的反碼原碼除符號(hào)位外各位取反； 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼反碼1。1.5 幾種常用的編碼一、十進(jìn)制代碼 幾種常用的十進(jìn)制代碼十進(jìn)制數(shù)8421碼余3碼2421碼5211碼余3循環(huán)碼00000001100000000001010001010000010001011020010010100100100011130011011000110101010140100011101000111010050101100010111000110060110100111001001110170111101011011100111181000

9、10111110110111109100111001111111110101.5 十進(jìn)制數(shù)的BCD碼表示方法【例1-10】 求出十進(jìn)制數(shù)972.6510的8421 BCD碼。解：將十進(jìn)制數(shù)的每一位轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的4位BCD碼。 那么十進(jìn)制數(shù)972.65就等于： 8421 BCD碼： 1001 0111 0010.0110 01018421BCD，即 972.6510 = 100101110010.011001018421BCD 十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5十進(jìn)制 9 7 2 . 6 5 BCD 1001 0111 0010 . 0110 0101二、格雷碼特點(diǎn)：1.每一位的狀態(tài)變化都按一定的順

10、序循環(huán)。 2.編碼順序依次變化，按表中順序變化時(shí)，相鄰代碼只有一位改變狀態(tài)。應(yīng)用：減少過(guò)渡噪聲 編碼順序二進(jìn)制格雷碼編碼順序二進(jìn)制碼格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000格雷碼 二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換 （1）格雷碼的最高位（最左邊）與二進(jìn)制碼的最高位相同。（2）從左到右，逐一將二進(jìn)制碼的兩個(gè)相鄰位相加，作為格雷碼的下一位（舍去進(jìn)位

11、）。（3）格雷碼和二進(jìn)制碼的位數(shù)始終相同。 格雷碼到二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制碼的最高位（最左邊）與格雷碼的最高位相同。（2）將產(chǎn)生的每個(gè)二進(jìn)制碼位加上下一相鄰位置的格雷碼位，作為二進(jìn)制碼的下一位（舍去進(jìn)位）。 【例1-8】 把二進(jìn)制數(shù)1001轉(zhuǎn)換成格雷碼。解：二進(jìn)制數(shù)到格雷碼的轉(zhuǎn)換【例1-9】 把格雷碼0111轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解：格雷碼到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換三、美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（ASC）ASC是一組七位二進(jìn)制代碼，共128個(gè)應(yīng)用：計(jì)算機(jī)和通訊領(lǐng)域 【例1-12】 一組信息的ASCII碼如下，請(qǐng)問(wèn)這些信息是什么？ 1001000 1000101 1001100 1010000解： 把每組7位碼轉(zhuǎn)換為等值的十六進(jìn)制數(shù)，則有： 48 45 4C 50 以此十六進(jìn)制數(shù)為依據(jù)，查表1-4可確定其所表示的符號(hào)為：H E L P 表1-4 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼（ASCII碼）表 位765位43210000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQ