數電第01章數字邏輯概論康華光

電子技術基礎數字部分康華光主編任課教師:韋東梅郵箱:密碼:xidashudianQQ:349073356昵稱:韋老師1緒論一.概述1.電子技術的發(fā)展歷程1906發(fā)明：電子管1948出現(xiàn)：晶體管1958起：集成電路、大規(guī)模集成、超大規(guī)模集成電路2.電子技術的特點——小型化、集成化、元件種類繁多、能處理模擬信號和數字信號二.課程安排第三學期:54學時——數字電子技術第四學期:54學時——模擬電子技術實驗：36學時——12個實驗，獨立設課2三.基本要求1.掌握所學內容2.做好習題:每次課后必有題，每星期交一次作業(yè);注意：上課前交。

——每遲交一小節(jié)扣作業(yè)成績13分作業(yè)要求：(1)抄題目抄圖，字跡工整，清晰，字不要太??；(2)圖表要求用鉛筆和尺子畫線條；(3)對于計算題：未知數＝公式＝代入數值＝得數3第一章數字邏輯概論重點：1.了解數字電路的基本概念、數制；2.掌握基本邏輯門的邏輯符號、真值表和邏輯表達式；3.掌握邏輯函數的各種表示方法及其相互轉換方法。5§1.1數字電路的基本概念一、模擬信號與數字信號1、模擬信號——隨時間連續(xù)變化的信號tu正弦波信號方波信號tu2、數字信號——時間和幅度都是離散的6二、正邏輯與負邏輯數字電路能識別兩種電壓信號——高電平、低電平

大多數情況下：高電平:＞2V的電壓信號;低電平:＜1V的電壓信號。為方便分析數字電路，分別用數字0或1來代表高低電平。這樣便有兩種情況：正邏輯體制：高電平→“1”，低電平→“0”負邏輯體制：低電平→“1”，高電平→“0”三、數字電路的常見信號

——脈沖信號負脈沖信號03V0-3V3V00-3V正脈沖信號7五、實際脈沖信號的主要參數脈沖幅度AA0.9A0.5A0.1AtwtrtfT脈沖上升沿tr脈沖下降沿

tf脈沖寬度tw脈沖周期T

9§1.2數制一、數制1、十進制——逢十進一，有0~9十個數，基數為“10”,如：(479)102、二進制——逢二進一，有0、1兩個數，基數為“2”,如：(1001111)23、八進制——逢八進一，有0~7八個數，基數為“8”，如：(147)84、十六進制——逢十六進一，有0~9、A、B、C、D、E、F共16個數，基數為“16”,如:(A4F)1610二、十進制數、二進制數、八進制數、十六進制數的關系十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F112、十進制數轉換成N進制數通式：整數部分采用“除N取余法”，倒讀。小數部分采用“乘N取整法”，順讀。(1)十進制→二進制：(13.25)10=(?)21326……13……0……12221……10列寫順序0.25×2=0.5……取00.5×2=1……取1列寫順序(13.25)10=(1101.01)213(2)十進制→八進制：(413.1875)10=(?)8413851……56……3……6880列寫順序0.1875×8=1.5……取10.5×8=4……取4列寫順序(413.1875)10=

(635.14)814(3)十進制→十六進制：(2495.5)10=(?)16249516155……159……11……916160列寫順序0.5×16=8……取8列寫順序(2495.5)10=(9BF.8)1615四、二進制數的傳輸方式及其波形表示方法1、二進制數的傳輸方式(1)串行方式(P14圖1.2.2)——n位數據只需一根連接線進行傳輸。傳輸速度慢。工作時，數據信號在n個時鐘脈沖的控制下，依次由最高位MSB→最低位LSB傳輸數據波形。(2)并行方式(P15圖1.2.3)——n位數據需n根連接線進行傳輸。傳輸速度快，傳輸時間為串行方式的1/n。工作時，n位數據信號在一個時鐘脈沖的控制下同時傳輸。2、二進制數的波形表示方法低電平表示數據“0”高電平表示數據“1”01017一組波形如何用二進制數表示出來？①串行方式時：②并行方式時：12345678CP例100110110解：二進制數據為：例212345678CP求第4個脈沖二進制數據。求圖示二進制數據。解：第4個脈沖二進制數據為：011LSBMSBLSBMSB18§1.3二進制數的的算術運算一、無符號二進制數的四則運算1、加法運算加法運算規(guī)則如下：0＋0＝01＋0＝10＋1＝11＋1＝10——逢2進11101+10010110100111110-100101012、減法運算減法運算規(guī)則如下：0-0＝01-0＝11-1＝00-1＝11進位借位例:1101+1001=？例:1110－1001=？194、除法運算舉例：計算1100÷101100÷10=110除法變加法的過程太復雜，因此省略。110101100021二、帶符號二進制數的減法運算——變成加法運算1、二進制數符號的表示方法——最高位的0表示正數，最高位的1表示負數(+13)10=(0

1101)2(-13)10=(1

1101)22、反碼十進制數(46)反碼=53二進制數(1101)反碼=00103、補碼通式：(n位數N)補碼=(基數)n-N=(N)反碼+1十進制數(46)補碼=(10)2-46=54(46)補碼=53+1=54二進制數(1101)補碼=(2)4-1101=0011(1101)補碼=0010

+1=0011224、帶符號二進制數的補碼最高位為符號位，正數為0，負數為1。當二進制數為正數時，?。貉a碼、反碼與原碼相同當二進制數為負數時，?。貉a碼=(原碼)反碼+15、帶符號二進制數的減法運算CPU無減法運算,只有加法,如何通過加法求減法呢？(1)被減數＞減數時計算公式：A-B＝A＋(B)補碼＝A+(B)反碼+1如：1110－1001=？計算方法：01110+1(1001)補碼

=01110+10110+0001=100101所以：1110－1001=+0101溢出23§1.4二進制代碼一、二—十進制碼(BCD碼)BCD碼——用來表示十進制數0～9的二進制代碼。

常用BCD碼有：十進制數有權碼無權碼8421碼2421碼5421碼余3碼余3循環(huán)碼00000000000000011001010001000100010100011020010001000100101011130011001100110110010140100010001000111010050101101110001000110060110110010011001110170111110110101010111181000111010111011111091001111111001100101025二、格雷碼——相鄰兩組二進制數之間只變化一位二進制數十進制數8421碼格雷碼十進制數8421碼格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000余3循環(huán)碼=格雷碼的3~1226§1.5基本邏輯運算一、與運算

1、與運算實例設:開關閉合=1,開關不閉合=0燈亮時L=1,燈不亮時L=0則得表格：2、真值表(狀態(tài)表、功能表)4、數學表達式L=A·BABL0000101001113、與門圖形符號實現(xiàn)與邏輯運算功能的電路稱為“與門”。有0出0，全1出1

L29二、或運算

1、或運算實例設:開關閉合=1,開關不閉合=0燈亮時L=1,燈不亮時L=0則得表格：2、真值表(狀態(tài)表、功能表)4、數學表達式L=A+BABL0000111011113、或門圖形符號實現(xiàn)或邏輯運算功能的電路稱為“或門”。有1出1，全0出0L30三、非運算

1、非運算實例設:開關閉合=1,開關不閉合=0燈亮時L=1,燈不亮時L=0則得表格：2、真值表(狀態(tài)表、功能表)4、數學表達式AL01103、非門圖形符號實現(xiàn)非邏輯運算功能的電路稱為“非門”。有0出1，有1出0L312.圖形符號3.真值表四.與非門1.電路4.邏輯代數式有0出1，全1出0ABF'F0001010110011110BAF'F＆1BAF＆322.圖形符號3.真值表五.或非門1.電路4.邏輯代數式有1出0，全0出1ABF'F0001011010101110BAF'F≥11BAF≥133六.異或門1.圖形符號＝1BAF2.真值表3.邏輯代數式：相同出0，不同出1ABF00001110111034七.同或門1.圖形符號=A⊙B相同出1，不同出0ABF0010101001112.真值表3.邏輯代數式BAF＝BAF＝135ABCDF≥1＆八.與或非門1.圖形符號2.邏輯代數式36§1.6邏輯函數及其表示方法一、邏輯函數的定義

——輸出邏輯變量與輸入邏輯變量之間的關系。若輸入邏輯變量用A、B、C……表示,輸出邏輯變量用L表示,就稱L是A、B、C…的邏輯函數，寫作：L=f(A，B，C…)二、邏輯函數的特點邏輯函數與普通代數中的函數相比較，有兩個突出的特點：(1)邏輯變量和邏輯函數只能取兩個值0和1。(2)函數和變量之間的關系是由“與”、“或”、“非”三種基本運算決定的。37最小項1、邏輯函數式把邏輯函數的輸入、輸出關系寫成數學表達式，稱為邏輯代數式或邏輯函數式。邏輯函數的常用形式為：“與或”式。比如：某三變量的邏輯函數L(A,B,C)邏輯函數的表示方法邏輯式邏輯狀態(tài)表邏輯圖波形圖卡諾圖若變量本身用“1”、變量的非用“0”表示的話，則：L(A,B,C)＝m4＋m2＋m1＋m0＋m7＝∑m(0,1,2,4,7)三、邏輯函數的表示方法382、狀態(tài)表(真值表)——把輸入~輸出之間的邏輯關系用表格形式表示出來。如：L=AB+C注意：n個變量有2n種輸入狀態(tài)ABCL00000011010001111000101111011111393.邏輯圖——把輸入~輸出之間的邏輯關系用線路圖表示出來。如：F=AB+CDABCDF≥1&&4、波形圖——把輸入~輸出之間的邏輯關系用波形圖表示出來。如：F=AB若已知A、B波形，則F

的波形為：ABF40四、邏輯函數幾種形式之間的轉換1.邏輯函數式→邏輯圖↘狀態(tài)表↘波形圖如已知邏輯式：F=ABABF000011101110邏輯圖狀態(tài)表BAF=1波形圖ABF412.邏輯圖→邏輯函數式↘狀態(tài)表↘波形圖&AB&C≥1YABCY0000