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1、序序 课程介绍课程介绍1. 1. 课程的性质课程的性质3. 3. 课程研究内容课程研究内容5. 5. 教材和参考书教材和参考书4. 4. 课程特点与学习方法课程特点与学习方法6. 6. 考核考核2. 2. 教学目标教学目标第1页/共65页数字电子技术基础数字电子技术基础课程是电气信息类专业具入门性质的课程是电气信息类专业具入门性质的重要的专业基础课。重要的专业基础课。 1.课程性质课程性质 获得适应信息时代的数字电子技术方面的基本理论、基本获得适应信息时代的数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养分析和解决实际问题的能力，为以知识和基本技能。培养分析和解决实际问题的能力，为以后深入
2、学习数字电子技术及其相关学科和专业打好以下两后深入学习数字电子技术及其相关学科和专业打好以下两方面的基础方面的基础: :2.课程目标课程目标1、正确分析、设计数字电路，特别是集成电路的基础；正确分析、设计数字电路，特别是集成电路的基础； 2、为进一步学习设计专用集成电路为进一步学习设计专用集成电路(ASIC)的基础。的基础。第2页/共65页数字信号传输、变换、产生等。内容涉及相关器件、功能数字信号传输、变换、产生等。内容涉及相关器件、功能电路及系统。电路及系统。 硬件硬件 处理数字信号的电子电路及其逻辑功能处理数字信号的电子电路及其逻辑功能 数字电路的分析方法数字电路的分析方法 数字电路的设计
3、方法数字电路的设计方法 各种典型器件在电子系统中的应用各种典型器件在电子系统中的应用软件软件 系统分析、设计的软件工具系统分析、设计的软件工具ABEL、VHDL、 VerlogHDL、EDA工具软件工具软件QuartusII等等3. 课程研究内容课程研究内容第3页/共65页a a、发展快、发展快b b、应用广、应用广(2)(2)学习方法学习方法打好基础、打好基础、关注发展、关注发展、主动更新、主动更新、注重实践注重实践(1)(1)摩尔定律摩尔定律: :集成度按集成度按10倍倍/ /6年的速度年的速度发展。发展。c c、工程实践性强、工程实践性强4.4.课程特点与学习方法课程特点与学习方法该发展
4、速度还将持续到该发展速度还将持续到2015或或2020年，此后将达到饱和。年，此后将达到饱和。第4页/共65页基本电路：设计方法相同，电路形式多样。基本电路：设计方法相同，电路形式多样。a a、掌握、掌握基本概念、基本电路和基本分析、设计方法基本概念、基本电路和基本分析、设计方法基本概念：以不变应万变的基础基本概念：以不变应万变的基础基本分析方法：不同类型的电路有不同的结构特征和不同基本分析方法：不同类型的电路有不同的结构特征和不同的描述方法，分析方法和设计方法。的描述方法，分析方法和设计方法。b、能独立的应用所学的知识去分析和解决数字电路的实际问、能独立的应用所学的知识去分析和解决数字电路的
5、实际问题题的能力。能力。第5页/共65页阎阎 石主编石主编数字电子技术基础数字电子技术基础第四版高等教育出版社第四版高等教育出版社康华光主编康华光主编电子技术基础数字部分电子技术基础数字部分( (第五版第五版) ) 高等教育出版社高等教育出版社 阎石主编阎石主编帮你学数字电子技术基础帮你学数字电子技术基础 释疑释疑、解题、考试解题、考试 高等教育出版社高等教育出版社 课程学习网址课程学习网址: : 秦臻主编秦臻主编电子技术基础数字部分重点难点电子技术基础数字部分重点难点解题指导解题指导 考研指南考研指南 高等教育出版社高等教育出版社 罗杰主编罗杰主编电子技术基础数字部分电子技术基础数字部分(
6、(第五版第五版) )习题全解习题全解 高等教育出版社高等教育出版社 第6页/共65页6 6、考核、考核 平时成绩平时成绩 30%30% 考试考试 70%70%每周第一堂课交上周的作业每周第一堂课交上周的作业作业作业两本作业本，写上姓名、班级、学号两本作业本，写上姓名、班级、学号答疑答疑 时间待定时间待定第7页/共65页1.1.数字逻辑基础数字逻辑基础数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用数字集成电路的分类及特点数字集成电路的分类及特点模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号数字信号的描述方法数字信号的描述方法第8页/共65页5、掌握基本逻辑运算及逻辑函数的表示方法掌握基本逻辑运算及逻辑函数的
7、表示方法教学基本要求教学基本要求1、了解数字信号与数字电路的基本概念了解数字信号与数字电路的基本概念2、了解数字信号的特点及表示方法了解数字信号的特点及表示方法3、掌握常用二十、二一十六进制数的转换掌握常用二十、二一十六进制数的转换4、了解常用二进制码，了解常用二进制码，熟悉熟悉8421 BCD码码1.1.数字逻辑基础数字逻辑基础第9页/共65页数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用1906年年 美国美国李李. .德福雷斯特德福雷斯特发明了发明了 真空三极管真空三极管1958年年 美国美国基尔比基尔比制成第一块集成电路制成第一块集成电路 6 6个月后诺伊斯制成第一块硅集成电路个月后诺伊斯
8、制成第一块硅集成电路1948年年 晶体管之父晶体管之父威廉威廉肖克利肖克利发明发明 了了第一只晶体管诞生第一只晶体管诞生1.1数字电路与数字信号数字电路与数字信号第10页/共65页80年代后年代后- ULSI ， 1 0 亿个晶体管亿个晶体管/片片 、 ASIC 制作技术成熟制作技术成熟目前目前- 芯片内部的布线细微到亚微米芯片内部的布线细微到亚微米(0.130.09 m)量级量级微处理器的时钟频率高达微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz）90年代后年代后- 97年一片集成电路上有年一片集成电路上有40亿个晶体管。亿个晶体管。6070代代-IC技术迅速发展：技术迅速发展：SSI、MSI、
9、LSI 、VLSI。10万个晶体管万个晶体管/片。片。将来将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用数字技术的发展数字技术的发展第11页/共65页发展特点发展特点: :以电子器件的发展为基础以电子器件的发展为基础电子管时代电子管时代 1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在一些大功率发射装置中使用一些大功率发射装置中使用。电压控制器件电压控制器件电真空技术电真空技术数字技术的发展
10、及其应用数字技术的发展及其应用第12页/共65页1946年年2月由宾州大月由宾州大学研制成功学研制成功ENIAC电子数字积分计算机电子数字积分计算机:重达重达30吨吨:占地占地250m2:启动工耗启动工耗150000瓦瓦:1.8万个电子管万个电子管:保存保存80个字节个字节数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用电子管时代电子管时代第13页/共65页晶体管时代晶体管时代电流控制器件电流控制器件 半导体技术半导体技术半导体二极管、三极管半导体二极管、三极管器件器件数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用第14页/共65页半导体集成电路半导体集成电路数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其
11、应用第15页/共65页电路设计方法电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代伴随器件变化从传统走向现代a)a)传统的设计方法：传统的设计方法：b)b)现代的设计方法：现代的设计方法：采用自下而上的设计方法；由人工组装采用自下而上的设计方法；由人工组装, ,经反复调试、验证、经反复调试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差, ,设计周期长。设计周期长。现代现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、法，电路设计、 分析、仿真分析、仿真 、修订、修订 全通过计算机完成。全通过计算机完成。数
12、字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用第16页/共65页EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。1、设计：、设计：在计算机上利用软件平台进行设计在计算机上利用软件平台进行设计原理图设计原理图设计VerlogHDL语言设计语言设计状态机设计状态机设计设计方法设计方法EDA（Electronics Design Automation)技术技术数字技
13、术的发展及其应用数字技术的发展及其应用第17页/共65页3 3、下载、下载2 2、仿真、仿真4 4、验证结果、验证结果实验板实验板下载线下载线数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用第18页/共65页数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用1.1.将将PLD焊在焊在PCB板上板上 2. 2.接好编程电缆接好编程电缆 3.3.现场烧写现场烧写PLD芯片芯片第19页/共65页应用：应用：发展快发展快 、 应用最广泛的现代技术应用最广泛的现代技术. .雷达技术雷达技术通信技术通信技术计算机、自动控制计算机、自动控制航空航天航空航天“勇气勇气”号号 火星探测器火星探测器数字技术的发展及其应用数
14、字技术的发展及其应用第20页/共65页第21页/共65页数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用第22页/共65页根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同， -数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 从集成度不同从集成度不同 -数字集成电路可分为小规模、中规模、大数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。规模、超大规模和甚大规模五类。 从电路的形式不同，从电路的形式不同， -数字电路可分为集成电路和分立电路数字电路可分为集成电路和分立电路从器件不同从器件不同 -数
15、字电路可分为数字电路可分为CMOS 和和 TTL电路电路1 1、数字集成电路的分类、数字集成电路的分类数字集成电路的分类及特点数字集成电路的分类及特点第23页/共65页可编程逻辑器件、多功能专用集成可编程逻辑器件、多功能专用集成电路电路106以上以上甚大规模甚大规模大型存储器、微处理器大型存储器、微处理器10,00099,999超大规模超大规模小型存储器、门阵列小型存储器、门阵列1009999大规模大规模计数器、加法器计数器、加法器1299中规模中规模逻辑门、触发器逻辑门、触发器最多最多12个个小规模小规模典型集成电路典型集成电路门的个数门的个数分类分类集成度集成度: :每一芯片所包含的门个数
16、每一芯片所包含的门个数数字集成电路的分类及特点数字集成电路的分类及特点第24页/共65页2、数字集成电路的、数字集成电路的特点特点1)电路简单电路简单, ,便于大规模集成便于大规模集成, ,批量生产批量生产2)可靠性、稳定性和精度高可靠性、稳定性和精度高, ,抗干扰能力强抗干扰能力强3)体积小体积小, ,通用性好通用性好, ,成本低成本低. .4)具可编程性具可编程性, ,可实现硬件设计软件化可实现硬件设计软件化5)高速度高速度 低功耗低功耗6)加密性好加密性好 数字集成电路的分类及特点数字集成电路的分类及特点第25页/共65页3 3、数字电路的分析、设计与测试、数字电路的分析、设计与测试(1
17、)数字电路的分析方法数字电路的分析方法 数字集成电路的分类及特点数字集成电路的分类及特点数字电路的分析数字电路的分析: :根据电路确定根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。电路输出与输入之间的逻辑关系。(2) 数字电路的设计方法数字电路的设计方法数字电路的设计数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式设计方式: :分为传统的设计方式和基于分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。软件的设计方式。 分析工具：分析工具：逻辑代数。逻辑代数。电路逻辑功能主要用真值表、
18、功能表、逻辑表达式和波形图。电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。第26页/共65页-时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等 u uOt Otu u 数字电路与数字信号数字电路与数字信号第27页/共65页数字信号数字信号-在时间上和数值上均是离散的信号。在时间上和数值上均是离散的信号。数字信号波形数字信号波形数字电路与数字信号数字电路与数字信号第28页/共65页3 3、模拟信号的数字表示、模拟信号的数字表示由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信
19、号为数字信号. . 0 0 模拟信号模拟信号 模数转换器模数转换器 3 3 V V 数字输出数字输出 0 0 0 0 1 1 模数转换的实现模数转换的实现 t/s v /mV 0 v/mV0 t/s t1 t2 t0 0 00001110t3 t/s 000011000000100100001000数字电路与数字信号数字电路与数字信号第29页/共65页电压电压(V)(V)二值逻辑二值逻辑电电 平平+51H( (高电平高电平) )00L( (低电平低电平) )逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）数字信号的描述方法数字信号的描述方法1 1、二值数字逻辑和逻辑电平、二值数
20、字逻辑和逻辑电平 a a 、在电路中用低、高电平表示、在电路中用低、高电平表示0 0、1 1两种逻辑状态两种逻辑状态 0 0、1 1数码数码-表示方式表示方式二值数字逻辑二值数字逻辑 -第30页/共65页(a) (a) 用逻辑电平描述的数字波形用逻辑电平描述的数字波形(b) 16(b) 16位数据的图形表示位数据的图形表示u u/V/V 5 5 0 0 t t/ms/ms 5050 100100 150150 200200 逻辑逻辑 0 0 逻辑逻辑1 1 2 2、数字波形、数字波形1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 数字波形数字波形-是信号逻辑电平对时间的图形表示
21、是信号逻辑电平对时间的图形表示. .数字信号的描述方法数字信号的描述方法第31页/共65页t tt t为一拍为一拍数字波形数字波形(a a)1 11 11 10 01 11 10 00 00 01 1高电平高电平低电平低电平有脉冲有脉冲(b)(b)* *非归零型非归零型* *归零型归零型 比特率比特率 - - 每秒钟转输数据的位数每秒钟转输数据的位数无脉冲无脉冲1 10 0(1)(1)数字波形的两种类型数字波形的两种类型: :2 2、数字波形、数字波形数字信号的描述方法数字信号的描述方法第32页/共65页(2)(2)周期性和非周期性周期性和非周期性 T TtW非周期性数字波形非周期性数字波形周
22、期性数字波形周期性数字波形 周期性数字波形周期性数字波形 数字信号的描述方法数字信号的描述方法Q(%)w=100%tT 第33页/共65页 tr脉冲宽度脉冲宽度 tw 0.5V 4.5V 2.5V 幅值幅值=5.0V 0.0V 5.0V tf0.5V 2.5V 4.5V 非理想脉冲波形非理想脉冲波形(3)(3)实际脉冲波形及主要参数实际脉冲波形及主要参数理想脉冲波形理想脉冲波形 数字信号的描述方法数字信号的描述方法第34页/共65页 m0.9Vm0.5Vm0.1VrtftwtmVT第35页/共65页占空比占空比 Q - - 表示脉冲宽度占整个周期的百分比表示脉冲宽度占整个周期的百分比几个主要参
23、数几个主要参数: :上升时间上升时间t tr r 和下降时间和下降时间t tf f -从脉冲幅值的从脉冲幅值的10%到到90% 上升上升 下降所经历的时间下降所经历的时间( ( 典型值典型值ns ) )脉冲宽度脉冲宽度 (tw )- 脉冲幅值的脉冲幅值的50%50%的两个时间所跨越的时间的两个时间所跨越的时间周期周期 (T) - - 表示两个相邻脉冲之间的时间间隔表示两个相邻脉冲之间的时间间隔 数字信号的描述方法数字信号的描述方法第36页/共65页(4)时序图时序图-表明各个数字信号时序关系的多重波形图。表明各个数字信号时序关系的多重波形图。 由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同
24、步关系。由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同步关系。为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差必为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差必须限定在规定范围内，各个信号的时序关系用时序图表达。须限定在规定范围内，各个信号的时序关系用时序图表达。 某存储器读数据的时序图某存储器读数据的时序图t tt tC CO数据数据RD地址地址bbt tAA 数字信号的描述方法数字信号的描述方法t t第37页/共65页i ii ii i1 10 0 K KD)N(一般表达式一般表达式:十进制十进制十进制采用十进制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
25、8, 9十个数码，其进位的十个数码，其进位的规则是规则是“逢十进一逢十进一”。4587.29=4 103+5 102+8 101+7 100+2 10 1+9 10 2系数系数位权位权任意进制数的一般表达式为任意进制数的一般表达式为:iiirrK(N) 各位的权都是各位的权都是10的幂。的幂。1.2数制数制数制数制:多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则十进制十进制:十进制数的展开式十进制数的展开式第38页/共65页 二进制二进制iiiBK)N(2 例如：例如：1+1 =10 = 121+ 020位权位权系数系数二进制数只有二进制数只有
26、0、1两个两个数码，数码，进位规律是：进位规律是：“逢二进一逢二进一”.1 1、二进制数的表示方法、二进制数的表示方法各位的权都是各位的权都是2的幂。的幂。第39页/共65页 1 0 23 22 21 20 MSB LSB 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 0 7 6 5 4 10 11 8 14 9 15 12 13 十十进进制制二进制二进制第40页/共65页1)1)、
27、十进制数转换成二进制数：、十进制数转换成二进制数： a. a. 整数部分用整数部分用“辗转相除辗转相除”法法: :辗转相除法辗转相除法: :将十进制数连续不断地除以将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零，直至商为零，所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数.整数部分整数部分小数部分小数部分二二- -十进制之间的转换十进制之间的转换第41页/共65页DBDB(65)= (1000001)(65)= (1000001)a. a. 整数部分用整数部分用“辗转相除辗转相除”法法: :( ( ) )D D=(=(D7 D6 D5D4D1 D0 )B第42页
28、/共65页解由于二进制数基数为解由于二进制数基数为2，所以逐次除以，所以逐次除以2，取其余数（，取其余数（0或或1）：）：6商商余数余数101011LSBMSB所以所以 (53)D= (110101)B() 53 D转换成二进制数。转换成二进制数。 将十进制数将十进制数练习练习二二-十进制之间的转换十进制之间的转换a. a. 整数部分用整数部分用“辗转相除辗转相除”法法: :第43页/共65页D DB B( (0 0. .6 62 25 5) )= = ( (0 0. .1 10 01 1) )第44页/共65页解由于精度要求达到解由于精度要求达到0.1%，0.1% 1/1024.所以所以,需
29、要精确需要精确到二进制小数到二进制小数10位，即位，即1/210。0.392 = 0.780.782 = 1.560.562 = 1.120.122 = 0.240.242 = 0.480.482 = 0.96 b-6 = 00.962 = 1.92 b-7 = 10.922 = 1.84 b-8 = 10.842 = 1.68 b-9 = 10.682 = 1.36 b-10= 1所以所以BD 0110001111. 039. 0 %1 . 0。到到例例2 将十进制小数将十进制小数(0.39)D转换成二进制数转换成二进制数,要求精要求精度达度达二二-十进制之间的转换十进制之间的转换b-1=
30、0b-2= 1b-3= 1b-4= 0b-5= 0第45页/共65页1010= (5.75)= (5.75)210122(101.11)1 20 21 21 21 2 第46页/共65页十六进制数中只有十六进制数中只有0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , A、B、C、D、E、F十六个数十六个数码，进位规律是码，进位规律是“逢十六进一逢十六进一”。各位的权均为。各位的权均为16的幂。的幂。1.十六进制十六进制 1nmiiiH16a)N(101H16121661610(A6.C) 十六进制和八进制十六进制和八进制各位的权都是各位的权都是16的幂。的幂。第47页/共65页 因
31、为因为16进制的基数进制的基数16=24 ，所以，可将四位二进制数表示一，所以，可将四位二进制数表示一位位16进制数，即进制数，即 00001111 表示表示 0-F。十六进制和八进制十六进制和八进制(010100011011)B第48页/共65页(1000111111000110)B方法方法:将每位将每位16进制数展开成四位二进制数，排列顺序不变即可。进制数展开成四位二进制数，排列顺序不变即可。练习练习 (BEEF)H =(1011 1110 1110 1111)B第49页/共65页Dk i ii i=16=16第50页/共65页1.4二进制代码二进制代码二进制代码的位数二进制代码的位数(n
32、),与需要编码的事件（或信息）的个与需要编码的事件（或信息）的个 数数(N)之间应之间应满足以下关系：满足以下关系：2n-1N2n1. 二二十进制码进制码十进制码进制码(数值编码数值编码)(BCD码码- Binary Code Decimal）用用4位二进制数来表示一位十进制数中的位二进制数来表示一位十进制数中的09十个数码。十个数码。 从从4 位二进制数位二进制数16种代码中种代码中,选择选择10种来表示种来表示09个数码的方案有很多个数码的方案有很多种。每种方案产生一种种。每种方案产生一种BCD码。码。 码制码制:编制代码所要遵循的规则编制代码所要遵循的规则第51页/共65页BCD码码十进
33、制数十进制数码码8421码码2421 码码5421 码码余余3码码余余3循环循环码码000000000000000110010100010001000101000110200100010001001010111300110011001101100101401000100010001110100501011011100010001100601101100100110011101701111101101010101111810001110101110111110910011111110011001010000000010010001101000101011001111000100110101011
34、1100110111101111（1 1）几种常用）几种常用的的BCD代码代码二二- -十进制码十进制码第52页/共65页对于有权对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。例如：码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。例如：BCD8421 0111()D 7=11214180+= ( )D BCD2421 7112041211101=+= (3)求求BCD代码表示的十进制数代码表示的十进制数二二-十进制码十进制码第53页/共65页对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几组组BCD代码来表示。例如：代码来表示。例如： B
35、CD2421 236810 BCD8421 536410 0010 .0011 1100 11102 .8630101 .0011 0110 01005 .463 不能省略！不能省略！不能省略！不能省略！(4)用用BCD代码表示十进制数代码表示十进制数二二-十进制码十进制码第54页/共65页格格 雷雷 码码 格雷码是一种无权码。格雷码是一种无权码。二进制码二进制码b3b2b1b0格雷码格雷码G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010
36、011001101111111101010101110011000 编码特点是：任何编码特点是：任何两个相邻代码两个相邻代码之间仅有一位不同。之间仅有一位不同。 该特点常用于模拟量的转换。当该特点常用于模拟量的转换。当模拟量发生微小变化，模拟量发生微小变化，格雷码仅仅格雷码仅仅改变一位，这与其它码同时改变改变一位，这与其它码同时改变2位或更多的情况相比，更加可靠位或更多的情况相比，更加可靠,且且容易检错。容易检错。第55页/共65页 码码(字符编码字符编码) ASCII码即美国标准信息交换码。码即美国标准信息交换码。它共有它共有128个代码，可以表示大、小写英文字母、十进制个代码，可以表示大、
37、小写英文字母、十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍用于计算机数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍用于计算机的键盘指令输入和数据等的键盘指令输入和数据等。第56页/共65页1.5 二进制算术运算二进制算术运算 当两个数码表示数量大小时，可进行加、减、乘、当两个数码表示数量大小时，可进行加、减、乘、除等算术运算。除等算术运算。 当两个数表示不同事物或事物的不同状态时，可以当两个数表示不同事物或事物的不同状态时，可以进行逻辑运算。进行逻辑运算。 第57页/共65页两数绝对值之间的运算两数绝对值之间的运算算术运算：算术运算：1：和十进制算数运算的规则相同：和十进制算数运算的规则相同 2：
38、逢二进一：逢二进一 特特 点：加、减、乘、除点：加、减、乘、除 全部可以用移位和相加全部可以用移位和相加这这 两种操作实现。简化了电路结构两种操作实现。简化了电路结构 第58页/共65页1. 正负数的表示方法正负数的表示方法 二进制数的正、负号也是用二进制数的正、负号也是用0/1表示的。表示的。 在定点运算中，最高位为符号位（在定点运算中，最高位为符号位（0为正，为正，1为负）为负） 这种表示方法称为二进制数的原码表示法。这种表示方法称为二进制数的原码表示法。 例如例如 +53 = （0 110101） -53 = （1 110101）数字电路中正负数的表示法及补码运算数字电路中正负数的表示法
39、及补码运算第59页/共65页2. 二进制补码运算二进制补码运算l 最高位为符号位（最高位为符号位（0为正，为正，1为负）为负）l 正数的补码和它的原码相同正数的补码和它的原码相同l 负数的补码负数的补码 = 数值位逐位求反数值位逐位求反(反码反码) + 1如如 +5 = （0 0101）-5 = （1 1011） 采用补码相加的方法实现带符号数的加法运算采用补码相加的方法实现带符号数的加法运算第60页/共65页 115 = 6 117126 （舍弃进位）（舍弃进位） 7512 产生进位的模产生进位的模 7是是5对模数对模数12的补码的补码 第61页/共65页 111001101000 （146
40、8） 1110101011000 1000（舍弃进位）（舍弃进位） （141016 8） 0110 1010 24 1010是是0110对模对模24 （16） 的补码的补码第62页/共65页两个补码表示的二进制数相加时的符号位讨论两个补码表示的二进制数相加时的符号位讨论例：试用二进制补码计算例：试用二进制补码计算149、149、149、149010011101111100101239141101110100101001015914001010101111011100591410111001001001110023914 结论：将两个加数的符号位和数值部分产生的进位相加，结论：将两个加数的符号位
41、和数值部分产生的进位相加，得到的就是两个加数代数和的符号位。得到的就是两个加数代数和的符号位。解解：第63页/共65页本章小结本章小结本章介绍的内容：本章介绍的内容： 常用数制是十进制、二进制、十六进制。不同进制常用数制是十进制、二进制、十六进制。不同进制表示的数之间可以相互转换。表示的数之间可以相互转换。 为了便于信息交换，制定了一些通用的标准代码。为了便于信息交换，制定了一些通用的标准代码。 数字电路中两种不同的运算：算术运算指表示数量数字电路中两种不同的运算：算术运算指表示数量大小的两个数码之间的数值运算。逻辑运算指事物大小的两个数码之间的数值运算。逻辑运算指事物因果关系之间的推理运算。因果关系之间的推理运算。 二进制数的正、负是用有效数字前的符号位（二进制数的正、负是用有效数字前的符号位（0为正、为正、1为负）表示的。这种数码称为原码。为负）表示的。这种数码称为原码。第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页