脈沖教學(xué)1省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)

脈沖與數(shù)字電路課程要求：

掌握數(shù)字電路基本分析方法。 掌握邏輯設(shè)計(jì)方法。

掌握脈沖電路分析與設(shè)計(jì)方法。第1頁(yè)課程安排：序言1課時(shí)第1章數(shù)制與編碼3課時(shí)第2章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)10課時(shí)第3章集成邏輯門10課時(shí)第4章組合邏輯電路12課時(shí)第5章觸發(fā)器8課時(shí)第6章時(shí)序電路分析與設(shè)計(jì)16課時(shí)第7章脈沖波形產(chǎn)生與整形8課時(shí)第8章存放器和可編程邏輯器件10課時(shí)第2頁(yè)教材及參考書：1.《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》王毓銀高等教育出版社2.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》閻石高等教育出版社3.《數(shù)字電子技術(shù)—重點(diǎn)難點(diǎn)及經(jīng)典題精解》張錫庚西安交通大學(xué)出版社4.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)—經(jīng)典題解析與實(shí)戰(zhàn)模擬》鄒逢興國(guó)防科技大學(xué)出版社

第3頁(yè)前言脈沖與數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電視、雷達(dá)、通信、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子測(cè)量?jī)x表、航天等各個(gè)領(lǐng)域。伴隨集成電路技術(shù)發(fā)展，當(dāng)今世界正在經(jīng)歷一場(chǎng)數(shù)字化革命----即用0和1數(shù)字編碼來(lái)表述和傳輸信息一場(chǎng)革命。“脈沖與數(shù)字電路”是數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)，是電子類專業(yè)主要技術(shù)基礎(chǔ)課程。1、數(shù)字信號(hào)

在自然界中，存在著許多物理量，比如，時(shí)間、溫度、壓力、速度等，它們?cè)跁r(shí)間和數(shù)值上都含有連續(xù)改變特點(diǎn)，這種連續(xù)改變物理量稱為模擬量。把表示模擬量信號(hào)叫模擬信號(hào)。另外還有一個(gè)物理量，它們?cè)跁r(shí)間和數(shù)值上是不連續(xù)第4頁(yè)，如工廠中生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量，這一類物理量叫做數(shù)字量，把表示數(shù)字量信號(hào)叫做數(shù)字信號(hào)。

采取數(shù)字信號(hào)有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：A、抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字電路含有極高可靠性。B、數(shù)字信號(hào)能夠長(zhǎng)久存放。C、便于采取計(jì)算機(jī)來(lái)處理信號(hào)或進(jìn)行控制。

2、數(shù)字電路對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算電路通常稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路中只要用兩個(gè)不一樣狀態(tài)來(lái)分別表示0和1就能夠，所以數(shù)字電路基本單元十分簡(jiǎn)單。伴隨半導(dǎo)體技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字電路幾乎都是數(shù)字集成電路。按照集成度大小，集成電路分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路。第5頁(yè)

3、數(shù)字系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算各種電子電路系統(tǒng)。處理邏輯代碼符號(hào)只有0和1。A、邏輯分析與設(shè)計(jì)：在數(shù)字系統(tǒng)中，要研究問題是邏輯問題。對(duì)數(shù)字 電路來(lái)說(shuō)，關(guān)心是它外特征，即邏輯功效。邏輯分析：對(duì)給定邏輯功效部件，說(shuō)明其輸出狀 態(tài)與輸入信號(hào)之間關(guān)系。邏輯設(shè)計(jì)：按實(shí)際問題(給定功效要求)，選定邏輯 功效塊，在功效塊之間選取最正確連線 方案。B、處理數(shù)字信號(hào)方式：處理數(shù)字信號(hào)方式稱為操作。其基本操作以下： 1）存放：把“0”或“1”放在電路中存放起來(lái)。第6頁(yè)

2）傳送：把“0”或“1”從一個(gè)存放器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)存放器。 3）譯碼：將輸入每個(gè)二進(jìn)制代碼賦予含義“翻譯”過來(lái)，給出對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)。 4）編碼：在選定二進(jìn)制數(shù)碼中，賦予每個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼以某一固定含義。 5）計(jì)數(shù)：將“1”序列進(jìn)行累計(jì)(加或減)。 C、組合與時(shí)序電路 在數(shù)字系統(tǒng)中，按功效特征可分為組合電路和時(shí)序 電路。 組合電路：輸出狀態(tài)僅由當(dāng)前輸入值決定。 時(shí)序電路：輸出狀態(tài)不但取決于當(dāng)前輸入值，還與前一時(shí)刻輸入值相關(guān)。

第7頁(yè)

4、布爾代數(shù)

1849年喬治布爾提出描述客觀事物邏輯關(guān)系數(shù)學(xué)方法——布爾代數(shù)，1938年克勞德香農(nóng)將布爾代數(shù)應(yīng)用到繼電器開關(guān)電路設(shè)計(jì)。布爾代數(shù)是數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，又稱邏輯代數(shù)，在二值邏輯電路中應(yīng)用廣泛。布爾代數(shù)是進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)所用到一個(gè)特殊工具。利用布爾代數(shù)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵是怎樣從設(shè)計(jì)問題過渡到邏輯形式。其邏輯形式包含有真值表、邏輯函數(shù)表示式、卡諾圖、狀態(tài)圖、狀態(tài)表等。

第8頁(yè)

第一章數(shù)制與編碼

要求：熟練掌握二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)組成及相互轉(zhuǎn)換；幾個(gè)慣用BCD碼?！欤睌?shù)制定義：把多位數(shù)碼中每一位組成方法以及從低位到高位進(jìn)位規(guī)則，稱數(shù)制。一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制（按進(jìn)位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)位計(jì)數(shù)）１、十進(jìn)制數(shù)：（Decimal）

基數(shù)：Ｒ＝10 符號(hào)集：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 位權(quán)：...、102

、101、100、10-1、10-2,...進(jìn)位規(guī)則：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十第9頁(yè)

２、二進(jìn)制數(shù)：(Binary)

基數(shù)：Ｒ＝２ 符號(hào)集：0、1 位權(quán)：...、22、21、20、2-1、2-2、... 進(jìn)位規(guī)則：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二 ３、八進(jìn)制數(shù)：(Octal)基數(shù)：Ｒ＝8 符號(hào)集：0、1、2、3、4、5、6，7 位權(quán)：...、82、81、80、8-1、8-2,...進(jìn)位規(guī)則：逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八

第10頁(yè)4、十六進(jìn)制數(shù)：(Hexadecimal) 基數(shù)：Ｒ＝16 符號(hào)集：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F 位權(quán)：...,162,161,160,16-1,16-2,... 進(jìn)位規(guī)則：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六5、采取二進(jìn)制數(shù)優(yōu)點(diǎn)：

A、電路輕易實(shí)現(xiàn)。只要電路含有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（表示0與1），且能相互轉(zhuǎn)換即可。這種電路稱開關(guān)器件，工作穩(wěn)定可靠。

B、算術(shù)運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。第11頁(yè)比如：第12頁(yè)二、數(shù)制轉(zhuǎn)換１、2→10：按權(quán)展開，把全部各項(xiàng)數(shù)值按十進(jìn)制數(shù)相加，得到等值十進(jìn)制數(shù)。例：

２、10→2：(整數(shù))按權(quán)展開、除２取余法。

例：將(57)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：推廣：10→N：(整數(shù))按權(quán)展開、除N取余法第13頁(yè)3、10→2：(小數(shù))按權(quán)展開、乘２取整法例：將(0.724)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)。若上例要求將轉(zhuǎn)換精度到達(dá)0.1%，則需要準(zhǔn)確到二進(jìn)制小數(shù)10位，即1/210﹦1/1024。a-1………a-10推廣：10→N：(小數(shù))按權(quán)展開、乘N取整法第14頁(yè)4、把一個(gè)帶有整數(shù)和小數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

就是將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將結(jié)果合并起來(lái)。例：(57.724)10=(111001.1011)25、2→16

十六進(jìn)制數(shù)基數(shù)為16=24，所以四位二進(jìn)制數(shù)相當(dāng)一位十六進(jìn)制數(shù)，所以只要從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、向右，將二進(jìn)制數(shù)按每四位一組分組(不足四位補(bǔ)0)，然后寫出每一組等值十六進(jìn)制數(shù)。

例：將(1101101011.101)2轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)：

二進(jìn)制

001101101011.1010 十六進(jìn)制36B.A所以(1101101011.101)2=(36B.A)16第15頁(yè)6、2→8

八進(jìn)制數(shù)基數(shù)分別為8=23，所以三位二進(jìn)制數(shù)恰好相當(dāng)一位八進(jìn)制數(shù)，二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)方法是從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、向右，將二進(jìn)制數(shù)按每三位一組分組(不足三位補(bǔ)0)，然后寫出每一組等值八進(jìn)制數(shù)。

例1：求(01101111010.1011)2等值八進(jìn)制數(shù)：

二進(jìn)制001101111010

.101100八進(jìn)制1572.54 所以：(01101111010.1011)2=(1572.54)8

第16頁(yè)7、16→2

轉(zhuǎn)換時(shí)只需將十六進(jìn)制數(shù)每一位用等值四位二進(jìn)制數(shù)代替即可。例：將（8A.C6）16化為二進(jìn)制數(shù)：（8A.C6）16＝（10001010.11000110）28、16→10

各位按權(quán)展開后相加求得。例：（A.8）16＝10×160﹢8×16-1＝（10.5）109、10→1610→2→16例：將（11.375）D化為十六進(jìn)制數(shù)：（11.375）D＝（1011.011）B=(B.6)H第17頁(yè)

§2編碼

定義：用一套符號(hào)按一定規(guī)則排列起來(lái)，表示給定信息過程，稱編碼。NB：這些數(shù)碼已沒有表示數(shù)量大小含義，只表示不一樣事物代碼。

一、二—十進(jìn)制編碼(BCD碼)

用四位二進(jìn)制碼10種組合表示一位十進(jìn)制數(shù)（0~9），簡(jiǎn)稱BCD碼(BinaryCodedDecimal)。第18頁(yè)1.8421BCD碼(恒權(quán)碼)

8421BCD碼是最慣用BCD碼，各位權(quán)值為8、4、2、1。它只選取了四位二進(jìn)制碼中前10組代碼，即用0000~1001分別代表它所對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)(0~9)，余下六組代碼不用。2.5421BCD碼和2421BCD碼(恒權(quán)碼)

5421BCD碼和2421BCD碼權(quán)值分別為5、4、2、1和2、4、2、1。它只選取了四位二進(jìn)制碼中前10組代碼，即十進(jìn)制數(shù)(0~9)，余下六組代碼不用。這兩種有權(quán)BCD碼中，有十進(jìn)制數(shù)碼存在兩種加權(quán)方法，比如，5421BCD碼中數(shù)碼5，既能夠用1000表示，也能夠用0101表示。其中2421BCD(B)碼含有對(duì)9互補(bǔ)特點(diǎn)。比如，1和8互為反碼。

第19頁(yè)

3.余3碼

余3碼是8421BCD碼每個(gè)碼組加3(0011)形成。余3碼也含有對(duì)9互補(bǔ)特點(diǎn)，即它也是一個(gè)9自補(bǔ)碼，所以也慣用于BCD碼運(yùn)算電路中。比如：十進(jìn)制數(shù)(579.8)10能夠分別用8421BCD碼、余3碼表示為：二、Gray碼(格雷碼)

Gray碼也稱循環(huán)碼，其最基本特征是任何相鄰兩組代碼中，僅有一位數(shù)碼不一樣，因而又叫單位距離碼。第20頁(yè)慣用BCD碼842154212421（A）2421（B）余3碼000000000000000000011100010001000100010100200100010001000100101300110011001100110110401000100010001000111501011000010110111000601101001011011001001701111010011111011010810001011111011101011910011100111111111100權(quán)842154212421（A）2421（B）無(wú)第21頁(yè)三、ASCII碼

ASCII碼為美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼,它用七位二進(jìn)制數(shù)來(lái)進(jìn)行字符編碼。

如：A－F：41H－46H 0－9：30H－39H四、奇偶校驗(yàn)碼

1、代碼(或數(shù)據(jù))在傳輸和處理過程中，有時(shí)會(huì)出當(dāng)代 碼中某一位由0錯(cuò)變成1，或1錯(cuò)變成0。奇偶校驗(yàn)碼是一個(gè)含有檢驗(yàn)出這種錯(cuò)誤代碼，奇偶校驗(yàn)碼由信息位和一位奇偶檢驗(yàn)位兩部分組成。

2、信息位是位數(shù)不限任一個(gè)二進(jìn)制代碼。檢驗(yàn)位僅有一位，它能夠放在信息位前面，也能夠放在信息位后面。第22頁(yè)

奇偶校驗(yàn)碼編碼方式有兩種：1)使得一組代碼中信息位和檢驗(yàn)位中“1”個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)，稱為奇檢驗(yàn)；2)使得一組代碼中信息位和檢驗(yàn)位中“1”個(gè)數(shù)之和為偶數(shù)，稱為偶檢驗(yàn)。

3、在計(jì)算機(jī)中，常在七位ASCII碼前加一位0或1，使8位代碼中“1”個(gè)數(shù)為奇或偶代碼稱為奇偶校驗(yàn)碼，它通慣用于數(shù)據(jù)通信中。 如：A奇校驗(yàn)碼為C1H

AASCII碼(七位)為41H，奇校驗(yàn)碼為C1H(首位加1，奇檢驗(yàn))第23頁(yè)

小結(jié)

一、本章內(nèi)容提要：

1、進(jìn)位計(jì)數(shù)制

按進(jìn)位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)位計(jì)數(shù)。 十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)。 2、數(shù)制轉(zhuǎn)換 2→10：按權(quán)展開、把全部各項(xiàng)數(shù)值按十進(jìn)制數(shù)相加，得到等值十進(jìn)制數(shù)。 10→2(N)：(整數(shù))按權(quán)展開、除２(N)取余法 10→2(N)：(小數(shù))按權(quán)展開、乘２(N)取整法 二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間相互轉(zhuǎn)換 3、編碼用一套符號(hào)按一定規(guī)則排列起來(lái)，表示給定信息過程，稱編碼。第24頁(yè)

A、二—十進(jìn)制編碼(BCD碼) 用四位二進(jìn)制碼10種組合表示十進(jìn)制數(shù)0~9， 簡(jiǎn)稱BCD碼。 8421BCD碼、5421BCD碼、2421BCD碼、余3碼。 B、Gray碼(格雷碼) Gray碼也稱循環(huán)碼，其最基本特征是任何相鄰 兩組代碼中，僅有一位數(shù)碼不一樣， C、ASCII碼ASCII碼為美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼,它用七位二進(jìn)制數(shù) 來(lái)進(jìn)行字符編碼。 D、奇偶校驗(yàn)碼二、舉例：第25頁(yè)

1、將八進(jìn)制數(shù)(57.6)8轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。 八進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：將每位八進(jìn) 制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)用等價(jià)三位二進(jìn)制數(shù)或四位二 進(jìn)制數(shù)表示即可。八進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換， 可經(jīng)過二進(jìn)制數(shù)過渡一下。即： 八進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制(57．6)8

＝(101111．110)2＝(2F．C)16

2、將(28)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 228 214…余0低位 27…余0 23…余1 21…余1 0