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1、1.1.课程特点：数电是一门技术基础课程，它是学习课程特点：数电是一门技术基础课程，它是学习微机原理、接口技术等计算机专业课程的基础。微机原理、接口技术等计算机专业课程的基础。既有丰富的理论体系，又有很强的实践性。既有丰富的理论体系，又有很强的实践性。2.2.数电内容：数电内容：（1 1）基础；（）基础；（2 2）组合逻辑电路；）组合逻辑电路；（3 3）时序逻辑电路；（）时序逻辑电路；（4 4）其它电路。）其它电路。3.3.学习重点：（学习重点：（1 1）在具体的数字电路与分析和设计）在具体的数字电路与分析和设计方法之间，以分析和设计方法为主；（方法之间，以分析和设计方法为主；（2 2）在具体
2、）在具体的设计步骤与所依据的概念和原理之间，以概念的设计步骤与所依据的概念和原理之间，以概念和原理为主；（和原理为主；（3 3）在集成电路的内部原理与外部）在集成电路的内部原理与外部特性之间，以外部特性为主。特性之间，以外部特性为主。前前 言言第1页/共45页 教材信息教材信息教材：阎石教材：阎石数字电子技术基础数字电子技术基础（第四、五版）（第四、五版）参考书：康华光参考书：康华光电子技术基础电子技术基础（数字部分）（数字部分）J.M.YarbroughJ.M.Yarbrough著，李书浩等译，著，李书浩等译，数字逻辑应用与数字逻辑应用与设计设计（第一版）（第一版）实验地点实验地点硬件实验：
3、硬件实验：H301H301EDAEDA实验：实验：H505H505另：习题册、实验指导书、实验报告纸等另：习题册、实验指导书、实验报告纸等第2页/共45页1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 几种常用的数制几种常用的数制1.3 1.3 不同数制间的转换不同数制间的转换1.4 1.4 二进制算数运算二进制算数运算1.5 1.5 几种常用的编码几种常用的编码第一章第一章 数制和码制数制和码制第3页/共45页模拟电路模拟电路 处理处理模拟信号模拟信号的电路的电路数字电路数字电路 处理处理数字信号数字信号的电路的电路模拟信号模拟信号 物理量的变化在时间上和数值物理量的变化在时间上和数值上都是连续的上
4、都是连续的,如语音信号如语音信号1.1 1.1 概述概述 一、几个重要概念一、几个重要概念:101 10 0 01数字信号数字信号 物理量的变化在时间上和数值物理量的变化在时间上和数值上都是上都是离散的离散的第4页/共45页 研究模拟信号时，我们注重电路输入、输研究模拟信号时，我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。信号发生器等。在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态；在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态；在数字电路中，三极管工作在开关状态
5、下，即工在数字电路中，三极管工作在开关状态下，即工作在饱和状态或截止状态。作在饱和状态或截止状态。研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的分析工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、要的分析工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式或波形图表示。逻辑表达式或波形图表示。与模拟电路学习的区别：与模拟电路学习的区别：第5页/共45页数字电路中，数字信号常用波形表示叫数字电路中，数字信号常用波形表示叫脉冲波形。脉冲波形。非周期性脉冲波形非周期性脉冲波形周期性脉冲波形周期性脉冲波
6、形数字电路中的脉冲波形数字电路中的脉冲波形第6页/共45页二、数字电路的特点二、数字电路的特点1.1.使用二进制。使用二进制。数字电路中，基本工作信号是二进制数字电路中，基本工作信号是二进制的数字信号的数字信号0 0和和1 1，反映在电路上就是，反映在电路上就是低电平低电平和和高电平高电平两种状态两种状态十十 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001第7页/共45页 为何使用二进制？为何使用二进制？1.1.实现容易实现容易 2.2.计算简单计算简单 0+0 0 1+0 1 0+1 1 1+11 0 0 0 0 1 0 1
7、 1 1 0 0 1 1第8页/共45页由于使用二进制给数字电路带来优点：由于使用二进制给数字电路带来优点：电路简单电路简单 对电器元件要求不高对电器元件要求不高 可靠稳定可靠稳定 精确精确 存储存储 计算机处理计算机处理 第9页/共45页2.2.数字电路分析方法数字电路分析方法 模拟电路模拟电路等效电路法等效电路法 数字电路数字电路逻辑分析法逻辑分析法逻辑代数、数学工具逻辑代数、数学工具数字电路研究的是信号有无（有数字电路研究的是信号有无（有1 1，无，无0 0）以及输入输出与各单元之）以及输入输出与各单元之间的逻辑关系间的逻辑关系第10页/共45页3.3.数字电路功能数字电路功能 对数字信
8、号进行运算：对数字信号进行运算：进行逻辑推理判断：进行逻辑推理判断：举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序举重比赛评判电路、自动售饮料机电路、时序锁设计锁设计锁设计锁设计.因为具有这两个功能，所以数字电因为具有这两个功能，所以数字电路应用相当广泛路应用相当广泛第11页/共45页三、数字电路的应用三、数字电路的应用数字通讯数字通讯利用利用0和和1编成各种代码，编成各种代码，分别代表不同的含义，分别代表不同的含义，用以实现信息传送用以实现信息传送011010010010100111001001001011001110
9、101100101001第12页/共45页数字控制数字控制利用数字电路逻辑功能，设利用数字电路逻辑功能，设计出各种控制装置，实现对计出各种控制装置，实现对生产过程等的自动控制生产过程等的自动控制第13页/共45页 数字测量数字测量显示十进制数、对测量结果显示十进制数、对测量结果进行分析处理进行分析处理第14页/共45页计算机技术渗透到国民经济、人民计算机技术渗透到国民经济、人民生活的一切领域，可以说与生活的一切领域，可以说与“数字数字”相关的事物代表着现代和先进相关的事物代表着现代和先进 数字电视数字电视 数字图书馆数字图书馆 数字化部队数字化部队 .第15页/共45页课程目标课程结束应具备以
10、下能力：课程结束应具备以下能力：具有查阅手册合理选用中、小规具有查阅手册合理选用中、小规模数字集成电路组件的能力。模数字集成电路组件的能力。具有用逻辑思维方法分析常用数具有用逻辑思维方法分析常用数字电路逻辑功能的能力。字电路逻辑功能的能力。初步具备设计数字电路的能力。初步具备设计数字电路的能力。第16页/共45页1 1）十进制数）十进制数 计数规律：逢十进一、借一当十、计数规律：逢十进一、借一当十、高数位的高数位的1 1相当于低数位的相当于低数位的1010 数码：有0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,2,3,4,5,6,7,8,9共十个数码 数码的位置规定了数码的等级“权/数位”：1
11、010i i 计数体制：以1010为基数(245.25)(245.25)(245.25)(245.25)10101010=210=210=210=2102 2 2 2+410+410+410+4101 1 1 1+510+510+510+5100 0 0 0+210+210+210+210-1-1-1-1+510+510+510+510-2-2-2-21.2 1.2 几种常用的数制几种常用的数制第17页/共45页2 2）二进制数）二进制数 计数规律：逢二进一、借一当二、计数规律：逢二进一、借一当二、1 11 11010 数码：有 0,1 0,1 共2 2个数码 计数体制：以2 2为基数例如例如
12、 (1001.1)B =123+022+021+120+12-1 =(9.5)D第18页/共45页3 3）八进制数）八进制数 计数规律：逢八进一、借一当八、计数规律：逢八进一、借一当八、7 71 11010数码：有 0,10,1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7共8 8个数码 计数体制：以8 8为基数例如例如 (123)O =182+281+380 =(83)D第19页/共45页4 4）十六进制数）十六进制数 计数规律：逢计数规律：逢1616进一、借一当进一、借一当1616、F F1 11010数码：有 0,10,1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，9 9
13、，A,B,C,D,E,FA,B,C,D,E,F共1616个数码 计数体制：以1616为基数例如例如 (4E6)H =4162+E161+6160 =(1250)D第20页/共45页十进制转换到二进制十进制转换到二进制:整数部分和小数部分分别转换小数部分采用基值重复相乘取整数法整数部分采用基值重复相除取余数法2 2152 107 1 a02 53 1 a12 26 1 a22 13 0 a32 6 1 a42 3 0 a52 1 1 a6 0 1 a7低位低位高位高位215D=11010111B1.3 1.3 不同数制间的转换不同数制间的转换 展开式：第21页/共45页例例例例(0.6875)(
14、0.6875)D D =?=?B B0.6875 21.3750整数10.37520.75000.50 21.00 10.75 21.501转换结果为：0.675D=0.1011B第22页/共45页最后一组不足用0补！将二进制整数从右向左从右向左每隔4 位分为一组将每组按二进制数向十进制数转换的方法进行转换整数整数将二进制小数从左向右从左向右每隔4 位分为一组将每组按二进制数向十进制数转换的方法进行转换小数小数计数制转换 :二进制二进制 十六进制十六进制 二进制到十六进制：二进制到十六进制：第23页/共45页例：例：(10110101)10110101)B B=？H H 1011 0101 1
15、011 0101 B 5 B 5例：例：(0.10110.1011)B B=？H H0.1011 0.1011 0.B 0.B 第24页/共45页 十六进制到二进制：十六进制到二进制：将每位将每位十六进制数转换为十六进制数转换为4 4 位二进制数位二进制数0.1011 0.1011 0.B 0.B 例：例：0.B 0.B H=H=?B B 第25页/共45页最后一组不足用0补！将二进制整数从右向左从右向左每隔3 位分为一组将每组按二进制数向十进制数转换的方法进行转换整数整数将二进制小数从左向右从左向右每隔3 位分为一组将每组按二进制数向十进制数转换的方法进行转换小数小数计数制转换 ：二进制二进
16、制 八进制八进制 二进制到八进制：二进制到八进制：第26页/共45页例：例：(10110101)10110101)B=？O0 010 110 10110 110 101 2 6 5 2 6 5例：例：(0.1011)0.1011)B=？O0.101 10.101 100000.5 40.5 4最后一组不足用0补！第27页/共45页 八进制到二进制：八进制到二进制：将每位将每位八进制数转换为八进制数转换为 3 3 位二进制数位二进制数0.101 1000.101 1000.5 40.5 4例：例：(0.54)0.54)O=?B 第28页/共45页计数制转换 ：任意数制之间的转换（除（除 2 2、
17、8 8、1010、16 16 进制以外的其它数制之间的转换。）进制以外的其它数制之间的转换。）最好采用间接转换法，将最好采用间接转换法，将原进制数原进制数转换为十转换为十进制数，再将十进制数转换为进制数，再将十进制数转换为目的进制数目的进制数 例例1 1：将三进制数：将三进制数 (121)3 转换为五进制数。转换为五进制数。第一步将三进制数转换为十进制数第一步将三进制数转换为十进制数第一步将三进制数转换为十进制数第一步将三进制数转换为十进制数:(121)(121)3 3=13=132 2+23+231 1+13+130 0=(16)=(16)1010 按十进制数按十进制数按十进制数按十进制数的
18、权展开，相加。的权展开，相加。的权展开，相加。的权展开，相加。第二步再将十进制数转换为五进制数。第二步再将十进制数转换为五进制数。第二步再将十进制数转换为五进制数。第二步再将十进制数转换为五进制数。(16)(16)1010=(31)=(31)5 5 除除除除 5 5 取其余数。取其余数。取其余数。取其余数。第29页/共45页不同数制的不同数制的“数数”可以等效转换，二、可以等效转换，二、八、十六进制数之间的转换非常容易。八、十六进制数之间的转换非常容易。表示同一含义时，数制愈大，所需位数表示同一含义时，数制愈大，所需位数愈少，用二进制数表示时，位数最长。愈少，用二进制数表示时，位数最长。(F)
19、16=(15)10=(17)8=(120)3=(1111)2 结论：结论：第30页/共45页加：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 0向高位的进位减：0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 1向高位的借位乘：0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1除：0 1=0 1 1=11.4 二进制算数运算第31页/共45页1.真值与机器数真值:(N1)B=+1011，(N2)B=-1011机器中，0和1只是数值的表示，无法标示“+”、“-”。机器数：约定“+”、“-”符号数值化表示为:“0”“+”“1”“-”上述N1和N2在机器数中表示为：0 1 0 1 1N11 1 0 1
20、1N21.4 二进制算数运算第32页/共45页2.原码构成方式：首位为符号位，“0”“+”、“1”“-”，其余各位为数值位对n位整数，N=Nn-1 Nn-2 N1 N0例如：N1=+1101 (N1)原=01101N2=-1101 (N2)原=2n-N2=10000-(-1101)=10000+1101 =11101第33页/共45页2.反码 首位为符号位：“0”正数、“1”负数数值部分：正数反码的数值与原码的数值相同 负数反码的数值是原码的数值按位求反整数的反码表示：对n位整数 N=Nn-1 Nn-2 N1 N0 例如：N1=+1101 (N1)反=01101N2=-1101 (N2)反=(
21、25-1)-N2=(100000-1)-1101 =11111-1101 =10010第34页/共45页3.补码首位为符号位：“0”正数、“1”负数数值部分：正数的补码与原码、反码相同 负数的补码是原码的数值按位求反再加1整数的补码表示：对n位整数 N=Nn-1 Nn-2 N1 N0 例如：N1=+1101 (N1)补=01101N2=-1101 (N2)补=25-N=100000-1101 =10000-1101 =10011第35页/共45页1.5 1.5 几种常用的编码几种常用的编码编码赋予二进制代码特定含义的过程如：BCDBCD码用4 4位二进制数表示1 1位十进制数的编码有权有权BC
22、DBCD码码余余3 3码（偏权码）码（偏权码）无权码无权码格雷码（循环码，反射码格雷码（循环码，反射码)ASCIIASCII码码字符和数符编码字符和数符编码第36页/共45页1.1.有权BCDBCD码十进制数 8421 2421 4221 5421 0 0000 0000 0000 0000 0 0000 0000 0000 0000 1 0001 0001 0001 0001 1 0001 0001 0001 0001 2 0010 0010 2 0010 0010（10001000）00100010（01000100）0010 0010 3 0011 0011 3 0011 0011（10
23、011001）00110011（01010101）00110011 4 0100 0100 4 0100 0100（10101010）10001000（01100110）01000100 5 0101 1011 5 0101 1011（01010101）01110111（10011001）10001000（01010101）6 0110 11006 0110 1100（01100110）11001100（10101010）10011001（01100110）7 0111 11017 0111 1101（01110111）11011101（10111011）10101010（01110111）8
24、 1000 1110 1110 10118 1000 1110 1110 1011 9 1001 1111 1111 1100 9 1001 1111 1111 1100第37页/共45页2.2.余3 3码（偏权码）十进制数 8421 余3码 0 0000 0011 0 0000 0011 1 0001 0100 1 0001 0100 2 0010 0101 2 0010 0101 3 0011 0110 3 0011 0110 4 0100 0111 4 0100 0111 5 0101 1000 5 0101 1000 6 0110 1001 6 0110 1001 7 0111 101
25、0 7 0111 1010 8 1000 1011 8 1000 1011 9 1001 1100 9 1001 1100 0+3第38页/共45页十进制数 二进制 格雷码 BCD格雷码 余3格雷码 0 0000 0000 0000 0010 0 0000 0000 0000 0010 1 0001 0001 0001 0110 1 0001 0001 0001 0110 2 0010 0011 0011 0111 2 0010 0011 0011 0111 3 0011 0010 0010 0101 3 0011 0010 0010 0101 4 0100 0110 0110 0100 4
26、0100 0110 0110 0100 5 0101 0111 0111 1100 5 0101 0111 0111 1100 6 0110 0101 0101 1101 6 0110 0101 0101 1101 7 0111 0100 0100 1111 7 0111 0100 0100 1111 8 1000 1100 1100 1110 8 1000 1100 1100 1110 9 1001 1101 1101 1010 9 1001 1101 1101 1010 10 1010 1111 10 1010 11113.3.无权码格雷码（循环码，反射码)任何两位相邻编码只有1位码元不同
27、第39页/共45页0 1012位格雷码：位格雷码：00、01、11、1000 01 11 10013位格雷码：位格雷码：000、001、011、010、110、111、101、100图形表示图形表示蛇形（顺时针）蛇形（顺时针）第40页/共45页 00 01 11 10000111104位格雷码：位格雷码：0000、0001、0011、0010、0110、0111、0101、0100、1100、1101、1111、1110、1010、1011、1001、1000第41页/共45页无权码优点可靠性编码例：8421码格雷码使十进制数3变为4340011010000100110码元变化3码元变化1广泛
28、用于输入、输出场合第42页/共45页 4.ASCII4.ASCII码(ASCIIAmerican National Standard Code for Information Interchange)第43页/共45页5.5.数符和字符编码数符和字符编码d dg gb ba ac ce ef f 数符 a b c d e f g 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 0 0 1 1 4 0 1 1 0 0 1 1 5 1 0 1 1 0 1 11 1 6 1 0 1 11 1 1 1 11 1 7 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 00 0 0 8 1 1 1 1 1 1 18 1 1 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 9 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1第44页/共45页感谢您的观看。第45页/共45页