數(shù)字電子技術(shù)配套緒論演示

數(shù)字電子技術(shù)配套緒論（優(yōu)選）數(shù)字電子技術(shù)配套緒論模擬電路電子電路分類數(shù)字電路

傳遞、處理模擬信號的電子電路

傳遞、處理數(shù)字信號的電子電路數(shù)字信號時間上和幅度上都斷續(xù)變化的信號

模擬信號時間上和幅度上都連續(xù)變化的信號1.1.1數(shù)字信號和數(shù)字電路輸出信號與輸入信號之間的對應(yīng)邏輯關(guān)系。邏輯代數(shù)只有高電平和低電平兩個取值。低電平表示0，高電平表示1。開關(guān)工作狀態(tài)：導通(開關(guān)閉合)、截止(開關(guān)斷開)便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強和保密性好等研究對象分析工具信號電子器件工作狀態(tài)主要優(yōu)點1.1.2數(shù)字電路的特點和分類一、數(shù)字電路的特點將晶體管、電阻、電容等元器件用導線在線路板上連接起來的電路。將上述元器件和導線通過半導體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個不可分割的整體電路。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分為分立元件電路集成電路根據(jù)半導體的導電類型不同分為雙極型數(shù)字集成電路單極型數(shù)字集成電路以雙極型晶體管(如NPN和PNP)作為基本器件。以單極型晶體管(如FET)作為基本器件。典型電路為集成CMOS電路典型電路為集成TTL電路二、數(shù)字電路的分類集成電路分類集成度電路規(guī)模與范圍小規(guī)模集成電路SSI1~10門/片或10~100個元器件/片邏輯單元電路包括：邏輯門電路、集成觸發(fā)器、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等中規(guī)模集成電路MSI10~100門/片或100~1000個元器件/片邏輯部件包括：計數(shù)器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、算術(shù)運算器、比較器、轉(zhuǎn)換電路等大規(guī)模集成電路LSI100

~

10000

門/片或

1000

~100000

個元器件/片數(shù)字邏輯系統(tǒng)包括：中央控制器、存儲器、各種接口電路等超大規(guī)模集成電路VLSI大于10000門/片或大于100000個元器件/片以上高密度度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)

例如：各種型號的單片機（即在一片硅片上集成一個完整的微型計算機）、微處理器、超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷雀鶕?jù)集成密度不同分理解

BCD碼的含義，掌握

8421BCD碼，了解其他常用的

BCD碼。主要要求：

掌握二進制數(shù)、十六進制數(shù)及其與十進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。1.2

數(shù)制和碼制三、八進制(Octal)(要求八進制數(shù)保留到小數(shù)點以后5位)［例］試計算二進制數(shù)1101－1010。46)8=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2[（1101）補]補＝0011掌握二進制數(shù)、十六進制數(shù)及其與十進制數(shù)2原碼、反碼和補碼一位十六進制數(shù)對應(yīng)4位二進制數(shù)，因此二進制數(shù)4位為一組。(xxx)16或(xxx)H可有多種方案，所以BCD碼有多種。整數(shù)(要求八進制數(shù)保留到小數(shù)點以后5位)8421BCD奇偶校驗碼使“1”的個數(shù)為奇數(shù)的稱奇校驗，為偶數(shù)的稱偶校驗。46)8=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2一、十進制(Decimal)

(xxx)10或

(xxx)D

例如(385.64)10

或(385.64)D

數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91×1011×1005×10-1

1×10-2權(quán)權(quán)權(quán)

權(quán)數(shù)碼所處位置不同時，所代表的數(shù)值不同

(11.51)10

進位規(guī)律：逢十進一10i

稱為十進制的權(quán)10稱為基數(shù)0~9十個數(shù)碼稱為系數(shù)數(shù)碼與權(quán)的乘積，稱為加權(quán)系數(shù)十進制數(shù)可表示為各位加權(quán)系數(shù)之和，稱為按權(quán)展開式

(385.64)10=3×102+8×101+5×100+6×10-1+4×10-21.2.1數(shù)制

計數(shù)進制的簡稱例如0+1=1

1+1=10

11+1=100

二、二進制(Binary)

(xxx)2或

(xxx)B例如(1011.101)2或(1011.101)B

數(shù)碼：0、1

進位規(guī)律：逢二進一權(quán)：2i

基數(shù)：2按權(quán)展開式表示

(1011.101)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+

1×2-3

將按權(quán)展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應(yīng)十進制數(shù)。(1011.101)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=8+0+2+1+0.5+0+0.125(1011.101)2=(11.625)10

=11.625

三、八進制(Octal)

(xxx)8或

(xxx)O例如(573.46)8或(573.46)O

數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7進位規(guī)律：逢八進一權(quán)：8i

基數(shù)：8按權(quán)展開式表示

(573.46)8=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2

將按權(quán)展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應(yīng)十進制數(shù)。(573.46)8=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2=320+56+3+0.5+0.09375(573.46)8=(379.59375)10

=379.59375

四、十六進制(Hexadecimal)

(xxx)16或

(xxx)H例如(5EC.D4)16或(5EC.D4)H

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)進位規(guī)律：逢十六進一權(quán)：16i

基數(shù)：16按權(quán)展開式表示

(5EC.D4)16=5×162+14×161+12×160+13×16-1+4×16-2

將按權(quán)展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應(yīng)十進制數(shù)。=1280+224+12+0.8125+0.015625(5EC.D4)16=(1516.828125)10

=1516.828125(5EC.D4)16=5×162+14×161+12×160+13×16-1+4×16-2十進制、二進制、八進制、十六進制對照表77011176601106550101544010043300113220010211000110000000十六八二十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A121010109111001981010008十六八二十若用R表示R進制的基數(shù)，用K表示數(shù)碼，Ki為第i位數(shù)碼，對于一個具有n位整數(shù)和m位小數(shù)的R進制數(shù)N，可表示為：(xxx)10或(xxx)DD4)16=(1516.余數(shù)216D4)16=(1516.(753)10=()余3BCD四、十六進制(Hexadecimal)小數(shù)部分采用“乘基取整法”大于10000門/片或大于100000個元器件/片以上方框中的1為進位位，在計算機中會自動舍去，保留符號位0，所以為正數(shù)。大規(guī)模集成電路LSI1兩數(shù)絕對值之間的運算一直除到商為0為止(2)2421BCD碼和5421BCD碼二進制數(shù)－110011的補碼為1001101。包括：計數(shù)器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、算術(shù)運算器、比較器、轉(zhuǎn)換電路等

一、二進制、八進制和十六進制轉(zhuǎn)換為十進制

方法：按權(quán)展開求和［例］將(101110.011)2、(637.34)8、(8ED.C7)16轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。

解:(101110.011)2=1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+

0×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3

=(46.375)10

(637.34)8=6×82+3×81+7×80+3×8-1+4×8-2

=(415.4375)10

(8ED.C7)16=8×162+14×161+13×160+12×16-1+7×16-2

=(2285.7773)10

1.2.2不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1.49611.7481整數(shù)0.8740二、十進制轉(zhuǎn)換為二進制、八進制和十六進制［例］將十進制數(shù)

(174.437)10轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。(要求八進制數(shù)保留到小數(shù)點以后5位)

174

431

211101012(174)10=(10101110)2

×2

×21.9841.43722220.437

×2一直除到商為

0為止

余數(shù)870方法：整數(shù)部分采用“除基取余法”

小數(shù)部分采用“乘基取整法”讀數(shù)順序讀數(shù)順序

.01101225010212

×20.9920

×2一直乘到小數(shù)為

0為止。若小數(shù)不為0，則按轉(zhuǎn)換精度要求保留到小數(shù)點后若干位。

7.74473.9483整數(shù)3.4963二、十進制轉(zhuǎn)換為二進制、八進制和十六進制［例］將十進制數(shù)

(174.437)10轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。(要求八進制數(shù)保留到小數(shù)點以后5位)

174

25

028(174)10=(256)8

×8

×87.6167.4378880.437

×8一直除到商為

0為止

余數(shù)216方法：整數(shù)部分采用“除基取余法”

小數(shù)部分采用“乘基取整法”讀數(shù)順序讀數(shù)順序

.33757

×85.9525

×813.952D15.872F整數(shù)6.9926二、十進制轉(zhuǎn)換為二進制、八進制和十六進制［例］將十進制數(shù)

(174.437)10轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。(要求十六進制數(shù)保留到小數(shù)點以后5位)

174

0A16(174)10=(AE)16

×16

×163.7123.437160.437

×16一直除到商為

0為止

余數(shù)10E方法：整數(shù)部分采用“除基取余法”

小數(shù)部分采用“乘基取整法”讀數(shù)順序讀數(shù)順序

.6FDF3

×1615.232F

×16［例］(10111101.01110111)2=(?)8。

每位八進制數(shù)用3位二進制數(shù)代替，再按原順序排列。八進制→二進制二進制→八進制(10111101.01110111)2=(275.356)8

(647.453)8=(110100111.100101011)2

00

從小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左

(小數(shù)部分向右)3位一組，最后不足三位的加0補足3位，再按順序?qū)懗龈鹘M對應(yīng)的八進制數(shù)。三、二進制與八進制、十六進制間相互轉(zhuǎn)換1.

二進制和八進制間的相互轉(zhuǎn)換

10111101.01110111

101補0275356補0101110111011110110111110.1001111110二進制→十六進制:從小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左(小數(shù)部分向右)4位一組，最后不足四位的加0補足4位，再按順序?qū)懗龈鹘M對應(yīng)的十六進制數(shù)。一位十六進制數(shù)對應(yīng)4位二進制數(shù)，因此二進制數(shù)4位為一組。2.二進制和十六進制間的相互轉(zhuǎn)換

(10110111110.100111)2=(5BE.9C)16

(3BE5.97D)16=(11101111100101.100101111101)2

補0［例］(10110111110.100111)2=(?)16

。00

5BE9C0

十六進制→二進制每位十六進制數(shù)用4位二進制數(shù)代替，再按原順序排列。補01011011100111例如：用四位二進制數(shù)碼表示十進制數(shù)0~90000→00001→10010→20011→30100→40101→50110→60111→71000→81001→9將若干個二進制數(shù)碼0

和1

按一定規(guī)則排列起來表示某種特定含義的代碼稱為二進制代碼，簡稱二進制碼。用數(shù)碼的特定組合表示特定信息的過程稱為編碼。

1.2.3二進制代碼

常用二進制代碼自然二進制碼二-

十進制碼格雷碼奇偶檢驗碼

ASCII碼

(美國信息交換標準代碼)

常用的二-十進制

BCD碼有：(1)8421BCD碼(2)2421BCD碼和5421BCD碼(3)余3BCD碼一、二-十進制代碼

將1

位十進制數(shù)

0~

9十個數(shù)字用4位二進制數(shù)表示的代碼(又稱BCD碼，即

BinaryCodedDecimal)

4位二進制碼有16種組合，表示0~

9十個數(shù)可有多種方案，所以BCD碼有多種。恒權(quán)碼,取4位自然二進制數(shù)的前10種組合。無權(quán)碼，比8421BCD碼多余3(0011)。恒權(quán)碼,從高位到低位的權(quán)值分別為2、4、2、1和5、4、2、1。常用二-

十進制代碼表1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210

十進制數(shù)1100101110101001100001110110010101000011余3碼2421(B)2421(A)

5421碼

8421

碼無權(quán)碼

有權(quán)碼1001100001110110010101000011001000010000權(quán)為

8、4、2、1比8421BCD碼多余3取4位自然二進制數(shù)的前10種組合，去掉后6種組合1010~1111。

(753)10=()5421BCD

(753)10

=()8421BCD

30011

用BCD碼表示十進制數(shù)舉例：

(753)10=

()余3BCD注意區(qū)別BCD碼與二進制數(shù)：

(150)10=(000101010000)8421BCD(150)10

=(10010110)2

50101

70111

710105100030011710105100030110按自然數(shù)順序排列的二進制碼

表示十進制數(shù)

0~

9十個數(shù)碼的二進制代碼1.格雷碼(Gray碼，又稱循環(huán)碼)

0110最低位(最右邊一位)以

0110為循環(huán)節(jié)次低位以

00111100為循環(huán)節(jié)第三位以

0000111111110000為循環(huán)節(jié)……011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特點:相鄰項或?qū)ΨQ項只有一位不同典型格雷碼構(gòu)成規(guī)則：二、可靠性代碼

減數(shù)－010146)8=5×82+7×81+3×80+4×8-1+6×8-2(174)10=(AE)16C7)16=8×162+14×161+13×160+12×16-1+7×16-2=1280+224+12+0.1001－0101=0100[0]原數(shù)值（原數(shù)值為正數(shù)）二進制數(shù)－110011的補碼為1001101。[1]原數(shù)值的補碼（原數(shù)值為負數(shù)）大規(guī)模集成電路LSI［例］二進制數(shù)＋10010101的反碼為010010101；二進制數(shù)－110011的補碼為1001101。ASCII碼

(美國信息交換標準代碼)46)8或(573.71232.奇偶校驗碼組成

信

息

碼：需要傳送的信息本身。

1位校驗位：取值為0或1，以使整個代碼

中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。

使“1”的個數(shù)為奇數(shù)的稱奇校驗，為偶數(shù)的稱偶校驗。

8421BCD奇偶校驗碼01001110019110000100081011100111700110101106001011010151010000100400011100113100100001021000100001100000100000校驗碼信息碼校驗碼信息碼8421BCD偶校驗碼8421BCD奇校驗碼十進制數(shù)了解原碼、反碼和補碼。主要要求：

掌握二進制數(shù)的算術(shù)運算。1.3二進制的算術(shù)運算一、二進制加法

二進制數(shù)的加法運算規(guī)則為：逢二進一1.3.1兩數(shù)絕對值之間的運算二進制數(shù)加法規(guī)則是0+

0

=

00+

1

=

11

+

0

=

11

+

1

=01方框中的1為進位數(shù)，它表示兩個1相加后，本位和為0

，同時相鄰高位加1，實現(xiàn)了“逢二進一”。［例］計算二進制1001+0101

1001+0101

=1110和1110加數(shù)+0101被加數(shù)1001二、二進制減法

二進制數(shù)的減法運算規(guī)則為：借一作二1.3.1兩數(shù)絕對值之間的運算二進制數(shù)減法規(guī)則是0－0

=

01－1

=01

－

0

=

10

－

1

=0－1=11方框中的1為借位數(shù)，表示0－1不夠，向高位借1作2，再進行減法運算，結(jié)果為1。［例］計算二進制1001－

0101

1001－

0101

=0100差0100減數(shù)－

0101被減數(shù)1001三、二進制乘法

1.3.1兩數(shù)絕對值之間的運算二進制數(shù)乘法規(guī)則是0×0

=

00×

1

=01

×

0

=01×1

=1［例］計算二進制1011×0101

1011×0101

=110111積0110111乘數(shù)×0101被乘數(shù)1011

1011

0000

1011

000011001被除數(shù)四、二進制除法

1.3.1兩數(shù)絕對值之間的運算二進制數(shù)除法運算規(guī)則為：被除數(shù)從高位開始逐位向低位不斷減去除數(shù)，夠減時商為1，不夠減時商為0，這樣不斷減下去便可求得商。［例］計算二進制11001÷101

11001÷101

=1011商除數(shù)101

101

10

1010余數(shù)0111.3.2原碼、反碼和補碼在數(shù)字系統(tǒng)中，常將負數(shù)用補碼來表示，其目的是為了將減法運算變?yōu)榧臃ㄟ\算。（+13）10

=（1101）2（－13）10=（1101）2

01方框中的數(shù)為符號位在計算機中，數(shù)的正和負是用數(shù)碼表示的，通常采用的方法是在二進制數(shù)最高位的前面加一個符號位來表示，符號位后面的數(shù)碼表示數(shù)的絕對值。正數(shù)的符號位用“0”表示，負數(shù)的符號位用“1”表示。一、原碼表示

原碼由二進制數(shù)的原數(shù)值部分和符號位組成。因此，原碼表示法又稱為符號—數(shù)值表示法。1.3.2原碼、反碼和補碼［例］二進制數(shù)＋1010101的原碼為01010101；二進制數(shù)－1010101的原碼為11010101。（N）原

[0]原數(shù)值（原數(shù)值為正數(shù)）[1]原數(shù)值（原數(shù)值為負數(shù)）二、反碼表示

對于正數(shù)，反碼和原碼相同，為符號位加上原數(shù)值；對于負數(shù)，反碼為符號位加上原數(shù)值按位取反。1.3.2原碼、反碼和補碼［例］二進制數(shù)＋10010101的反碼為010010101；二進制數(shù)－10010101的反碼為101101010。（N）反

[0]原數(shù)值（原數(shù)值為正數(shù)）[1]原數(shù)值取反（原數(shù)值為負數(shù)）三、補碼表示

對于正數(shù)，補碼和原碼、反碼相同；對于負數(shù)，補碼為符號位加上原數(shù)值按位取反后再在最低位加1，即為反碼加1。1.3.2原碼、反碼和補碼［例］二進制數(shù)＋110011的補碼為0110011；二進制數(shù)－110011的補碼為1001101。（N）補

[0]原數(shù)值（原數(shù)值為正數(shù)）[1]原數(shù)值的補碼（原數(shù)值為負數(shù)）1.3.2原碼、反碼和補碼［例］試求二進制數(shù)＋1100011和－1100011的原碼、反碼和補碼。二進制數(shù)＋1100011的原碼、反碼和補碼都相同為01100011。［例］試計算二進制數(shù)1101－1010。首先將1101－1010變?yōu)檠a碼后再相加。＋1101的補碼為01101；－1010的補碼為10110。二進制數(shù)－1100011的原碼為11100011，反碼為10011100，補碼為10011101。1

00011補碼＋

10110補碼

01101補碼1