1、數(shù)字電子技術電電 子子 技技 術術 基基 礎礎數(shù)數(shù) 字字 部部 分分數(shù)字電子技術1 1 數(shù)數(shù) 字字 邏邏 輯輯 基基 礎礎數(shù)字電子技術教教 學學 要要 求求1 1、了解數(shù)字電路的特點及學習方法；、了解數(shù)字電路的特點及學習方法；2 2、掌握數(shù)制及相互間的轉換方法；、掌握數(shù)制及相互間的轉換方法；3 3、掌握常用的二進制編碼規(guī)律；、掌握常用的二進制編碼規(guī)律；4 4、熟悉基本的邏輯運算關系。、熟悉基本的邏輯運算關系。數(shù)字電子技術1 1 數(shù)數(shù) 字字 邏邏 輯輯 基基 礎礎1.1 模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號數(shù)字電子技術模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號模擬信號模擬信號: 時間和幅度都時間和幅度

2、都連續(xù)連續(xù)的信號的信號tv正弦波信號正弦波信號數(shù)字電子技術模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號模擬信號模擬信號: 時間和幅度都時間和幅度都連續(xù)連續(xù)的信號的信號t鋸齒波信號鋸齒波信號v數(shù)字電子技術模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號模擬信號模擬信號: 時間和幅度都時間和幅度都連續(xù)連續(xù)的信號的信號 周期性模擬信號的基本參數(shù)之一是周期性模擬信號的基本參數(shù)之一是頻率頻率（或（或周期周期）數(shù)字電子技術數(shù)字信號數(shù)字信號: 時間和幅度都時間和幅度都離散離散的信號的信號模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號tv 數(shù)字信號常用數(shù)字信號常用“1”和和“0”來表示（來表示（邏輯值邏輯值）注意：脈沖波形及其參數(shù)第注意：

3、脈沖波形及其參數(shù)第9 9章介紹！章介紹！數(shù)字電子技術1.2 數(shù)數(shù) 字字 電電 路路1 1 數(shù)數(shù) 字字 邏邏 輯輯 基基 礎礎數(shù)字電子技術數(shù)字電路的分類數(shù)字電路的分類按按功能功能分：組合邏輯電路和時序邏輯電路分：組合邏輯電路和時序邏輯電路按按工藝工藝分：分：TTL電路和電路和CMOS電路電路基本單元基本單元：邏輯門和存儲器：邏輯門和存儲器數(shù)字電子技術數(shù)控裝置、數(shù)字儀表；數(shù)控裝置、數(shù)字儀表；數(shù)字電路的應用數(shù)字電路的應用數(shù)字電子計算機；數(shù)字電子計算機；數(shù)字通信、數(shù)字電視、數(shù)碼相機等。數(shù)字通信、數(shù)字電視、數(shù)碼相機等。數(shù)字電子技術 研究模擬電路主要研究模擬電路主要注重電路輸入、注重電路輸入、輸出信號間的

4、大小、相位關系輸出信號間的大小、相位關系，研究，研究數(shù)字電路時則數(shù)字電路時則注重電路輸出、輸入間注重電路輸出、輸入間的邏輯關系的邏輯關系。 在模擬電路中，晶體管一般工作在模擬電路中，晶體管一般工作在在放大狀態(tài)放大狀態(tài)；在數(shù)字電路中，三極管；在數(shù)字電路中，三極管通常工作在通常工作在飽和或截止狀態(tài)飽和或截止狀態(tài)，即開關，即開關狀態(tài)。狀態(tài)。數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電子技術 因此研究數(shù)字電路不能采用模擬因此研究數(shù)字電路不能采用模擬電路的分析方法。主要的分析工具電路的分析方法。主要的分析工具是是邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)，電路的功能用，電路的功能用真值表真值表、邏輯表達式邏輯表達式及及波形圖波形圖

5、等表示。等表示。數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電路的分析方法數(shù)字電子技術數(shù)字電路的學習方法數(shù)字電路的學習方法學好單元電路；學好單元電路；掌握邏輯代數(shù)工具；掌握邏輯代數(shù)工具；掌握數(shù)字電路的分析、設計方法。掌握數(shù)字電路的分析、設計方法。了解常用數(shù)字芯片的功能。了解常用數(shù)字芯片的功能。數(shù)字電子技術1.3 數(shù)數(shù) 制制1 1 數(shù)數(shù) 字字 邏邏 輯輯 基基 礎礎數(shù)字電子技術 基數(shù)：在一個數(shù)位上可使用的數(shù)碼符號基數(shù)：在一個數(shù)位上可使用的數(shù)碼符號的個數(shù)。如十進制每個數(shù)位可使用的數(shù)碼符的個數(shù)。如十進制每個數(shù)位可使用的數(shù)碼符號為號為0 0、1 1、2 2、9 9，故其基數(shù)為，故其基數(shù)為1010。 位權：某個數(shù)位上數(shù)碼為位

6、權：某個數(shù)位上數(shù)碼為1 1時所表示的時所表示的數(shù)值。如十進制數(shù)數(shù)值。如十進制數(shù) 、10102 2、10101 1、10100 0、 1010-1-1、1010-2-2 、 ，即十進制數(shù)中各數(shù)位的權是基數(shù)，即十進制數(shù)中各數(shù)位的權是基數(shù) 10 10 的冪。的冪。數(shù)制的基本概念數(shù)制的基本概念數(shù)字電子技術十十 進進 制制任意一個十進制數(shù)任意一個十進制數(shù) N可以表示成：可以表示成： iiiD10K)N( 若在數(shù)字電路中采用十進制，必須要有若在數(shù)字電路中采用十進制，必須要有十個電路狀態(tài)與十個基數(shù)相對應十個電路狀態(tài)與十個基數(shù)相對應。這樣將在。這樣將在技術上帶來許多困難，而且很不經(jīng)濟。技術上帶來許多困難，而且

7、很不經(jīng)濟。2101210610810510410486.4353數(shù)字電子技術 iiiB2KN）（1001）B=012321202021 = ( 9 ) D二二 進進 制制 在二進制中，每個數(shù)位可使用的數(shù)碼為在二進制中，每個數(shù)位可使用的數(shù)碼為0 0，1 1，故其基數(shù)為，故其基數(shù)為2 2，各數(shù)位的權值為，各數(shù)位的權值為2 2i i，其計數(shù)規(guī)則是其計數(shù)規(guī)則是“逢二進一逢二進一”。 二進制數(shù)只需兩個狀態(tài)，機器實現(xiàn)容易，二進制數(shù)只需兩個狀態(tài)，機器實現(xiàn)容易，但不便書寫和記憶。但不便書寫和記憶。 數(shù)字電子技術二進制數(shù)的運算二進制數(shù)的運算加法運算加法運算減法運算減法運算乘法運算乘法運算除法運算除法運算數(shù)字電子

8、技術十、二進制之間的轉換十、二進制之間的轉換二進制數(shù)轉換成十進制數(shù)二進制數(shù)轉換成十進制數(shù) 按權展開法按權展開法(1101.101)B = 123 + 122 + 021 + 120 + 12-1 + 02-2 + 12-3 = (13.625)D數(shù)字電子技術十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)十、二進制之間的轉換十、二進制之間的轉換 整數(shù)轉換整數(shù)轉換除除2 2取余法取余法225 余余 1 K0122 余余 0 K162 余余 0 K232 余余 1 K312 余余 1 K40(25)D=(11001)B數(shù)字電子技術 小數(shù)轉換小數(shù)轉換乘乘2 2取整法取整法十、二進制之間的轉換十、二進制之

9、間的轉換十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)0.706 2 = 1.412 取取 1 K1 0.412 2 = 0.824 取取 0 K2 0.824 2 = 1.648 取取 1 K3 0.648 2 = 1.296 取取 1 K4 0.296 2 = 0.592 取取 0 K5 (0.706)D=(0.1011)B ，誤差誤差 25。數(shù)字電子技術十六個基數(shù)：十六個基數(shù)：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)(4E6)H=4 162+14 161+6 160= (1254)D十十 六六 進進 制制轉換：轉換：(1

10、0011100101101001000)B = ( ？)H(1001 1100 1011 0100 1000)B84BC9= (9CB48)H數(shù)字電子技術八個基數(shù)：八個基數(shù)：0、1、2、3、4、5、6、7(406)O =4 82 + 0 81 + 6 80= (262)D 八八 進進 制制轉換：轉換：(10011100101101001000)B= ( ？)O = (2345510)O0155432( 10 011 100 101 101 001 000)B數(shù)字電子技術解解 1011011111.1001101337.46所以所以（1011011111.100110）B=（1337.46）O1

11、011011111.100110002DF.98即即（1011011111.10011）B=（2DF.98）H課課 堂堂 練練 習習(1011011111.10011) B = ( ? ) O = ( ? ) H數(shù)字電子技術1.4 二二 進進 制制 碼碼1 1 數(shù)數(shù) 字字 邏邏 輯輯 基基 礎礎數(shù)字電子技術 為了分別表示為了分別表示N個信息個信息，所需的二進制，所需的二進制數(shù)碼的最小數(shù)碼的最小位數(shù)位數(shù) n 應滿足：應滿足：N2n 二進制數(shù)碼的位數(shù)二進制數(shù)碼的位數(shù) 編碼：編碼：用二進制數(shù)碼來表示文字、符號用二進制數(shù)碼來表示文字、符號等特定的信息。等特定的信息。數(shù)字電子技術編碼可以有多種，數(shù)字電路

12、中所用的主編碼可以有多種，數(shù)字電路中所用的主要是要是二二十進制碼十進制碼（BCD碼）。碼）。BCD Binary-Coded-Decimal ，即，即用用二進制碼表示的十進制數(shù)二進制碼表示的十進制數(shù)。B C D 碼碼數(shù)字電子技術 BCD BCD碼至少需要用碼至少需要用四位二進制碼元四位二進制碼元，而，而四位二進制碼元可以有四位二進制碼元可以有1616種組合，從中取種組合，從中取出出1010種組合來表示十進制數(shù)種組合來表示十進制數(shù)0 09 9時，可能的時，可能的編碼方案有：編碼方案有：B C D 碼碼101016109 . 2)!1016(!16A 若某種代碼的每一位都有固定的權值，若某種代碼的

13、每一位都有固定的權值，則稱這種代碼為有權代碼；否則叫無權碼。則稱這種代碼為有權代碼；否則叫無權碼。 （種）（種）數(shù)字電子技術常用的常用的BCD碼碼十進制數(shù)十進制數(shù) 8421碼碼 5421碼碼 2421碼碼 余余 3 碼碼 Gray碼碼 01234567890000000100100011010001010110011110001001000000010010001101001000100110101011110000000001001000110100101111001101111011110011010001010110011110001001101010111100000000010011

14、0010011001110101010011001000數(shù)字電子技術8421BCD碼碼 8421BCD 8421BCD碼是碼是最基本和最常用最基本和最常用的的BCDBCD碼，碼，它是有權碼，各位的權值分別為它是有權碼，各位的權值分別為8 8、4 4、2 2、1 1。雖然其雖然其權值與四位自然二進制碼的權值相同權值與四位自然二進制碼的權值相同，但二者是兩種不同的代碼。但二者是兩種不同的代碼。8421BCD8421BCD碼只是碼只是取用了四位自然二進制代碼的前取用了四位自然二進制代碼的前1010種組合，種組合，余下的余下的6 6組代碼不用。組代碼不用。數(shù)字電子技術 5421 BCD5421 BCD

15、碼和碼和2421 BCD2421 BCD碼也是碼也是有權碼有權碼，權值分別為權值分別為5 5、4 4、2 2、1 1和和2 2、4 4、2 2、1 1。5421和和2421BCD碼碼 注意：注意：54215421和和2421BCD2421BCD碼的碼的編碼方案不編碼方案不是唯一是唯一的。例如的。例如5421BCD5421BCD碼中的數(shù)碼碼中的數(shù)碼5 5，既可，既可以用以用10001000表示，也可以用表示，也可以用01010101表示。表示。數(shù)字電子技術 余余3 3碼是碼是84218421碼的每個碼組碼的每個碼組加加3 3（00110011）形形成的。余成的。余3 3碼各位無固定權值，故屬于碼

16、各位無固定權值，故屬于無權碼無權碼。余余 3 碼碼 由于余由于余3 3碼的數(shù)值比它所表示的十進制數(shù)碼的數(shù)值比它所表示的十進制數(shù)多多3 3，則兩個余，則兩個余3 3碼相加的和將比十進制數(shù)和多碼相加的和將比十進制數(shù)和多6 6。因此在用余。因此在用余3 3碼作十進制加法運算時，若兩碼作十進制加法運算時，若兩數(shù)之和為數(shù)之和為1010，正好等于二進制數(shù)的，正好等于二進制數(shù)的1616，于是從，于是從高位高位自動產(chǎn)生進位信號自動產(chǎn)生進位信號。數(shù)字電子技術Gray （格雷）碼（格雷）碼 Gray Gray碼也稱循環(huán)碼，其最基本的特性是碼也稱循環(huán)碼，其最基本的特性是任何相鄰的兩組代碼中，僅有一位數(shù)碼不同，任何相

17、鄰的兩組代碼中，僅有一位數(shù)碼不同，因而又叫單位距離碼。因而又叫單位距離碼。GrayGray碼也是一種無權碼。碼也是一種無權碼。數(shù)字電子技術Gray （格雷）碼（格雷）碼 GrayGray碼是一種可靠性編碼，例如十進制數(shù)碼是一種可靠性編碼，例如十進制數(shù)1313和和1414相應的二進制碼為相應的二進制碼為11011101和和11101110。在進。在進行加行加1 1計數(shù)時，二進制碼的最低兩位都要改變，計數(shù)時，二進制碼的最低兩位都要改變，但實際上兩位變化不可能完全同時發(fā)生，若但實際上兩位變化不可能完全同時發(fā)生，若最低位先置最低位先置0 0，然后次低位再置，然后次低位再置1 1，則中間會，則中間會出現(xiàn)

18、出現(xiàn)110111011100110011101110，即出現(xiàn)暫短的誤碼，即出現(xiàn)暫短的誤碼11001100，而，而GrayGray碼因只有一位發(fā)生變化，從而碼因只有一位發(fā)生變化，從而杜絕了出現(xiàn)這種錯誤的可能。杜絕了出現(xiàn)這種錯誤的可能。數(shù)字電子技術兩位格雷碼兩位格雷碼0 00 11 11 00 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 1 11 0 11 0 0三位格雷碼三位格雷碼0 0 0 00 0 0 10 0 1 10 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 01 0 1 11 0 0 11

19、 0 0 0四位格雷碼四位格雷碼 最高位的最高位的0 0和和1 1只改變一只改變一次；若以最高位的次；若以最高位的0 0和和1 1的的交界為軸，其他低位的代交界為軸，其他低位的代碼以此軸對稱。碼以此軸對稱。一種典型的一種典型的Gray碼碼數(shù)字電子技術 用用BCD BCD 碼表示十進制數(shù)時，只要把十進碼表示十進制數(shù)時，只要把十進制數(shù)的每一位數(shù)碼，分別用制數(shù)的每一位數(shù)碼，分別用BCDBCD碼取代即可。碼取代即可。 反之，若要知道反之，若要知道BCDBCD碼代表的十進制數(shù)，碼代表的十進制數(shù)，只要把只要把BCDBCD碼以小數(shù)點為起點向左、向右每碼以小數(shù)點為起點向左、向右每四位分一組，再寫出每一組代碼代

20、表的十進四位分一組，再寫出每一組代碼代表的十進制數(shù)，并保持原排序即可。制數(shù)，并保持原排序即可。 BCD碼的應用碼的應用數(shù)字電子技術解解 (902.45)D=(100100000010.01000101)8421BC解解 （10000010. 1001)5421BCD=(52.6)D5 2 . 6BCD碼的應用碼的應用例例 (902.45)D=( ? )8421BCD例例 (10000010.1001)5421BCD=( ? )D數(shù)字電子技術1.5 基本邏輯運算基本邏輯運算1 1 數(shù)數(shù) 字字 邏邏 輯輯 基基 礎礎數(shù)字電子技術 邏邏 輯輯 代代 數(shù)數(shù)在數(shù)字電路中，我們要研究的是電路在數(shù)字電路中，

21、我們要研究的是電路的輸入輸出之間的的輸入輸出之間的邏輯關系邏輯關系，所以數(shù)字電，所以數(shù)字電路又稱路又稱邏輯電路邏輯電路，相應的研究工具是，相應的研究工具是邏輯邏輯代數(shù)代數(shù)（布爾代數(shù)）。（布爾代數(shù)）。在邏輯代數(shù)中，邏輯函數(shù)的變量只能在邏輯代數(shù)中，邏輯函數(shù)的變量只能取兩個值（取兩個值（二值變量二值變量），即），即 0 和和 1，這里，這里的的0和和1只表示兩個對立的邏輯狀態(tài)，如電只表示兩個對立的邏輯狀態(tài)，如電位的低高、開關的開合等。位的低高、開關的開合等。數(shù)字電子技術“與與”邏邏 輯輯條件條件A、B、C都具備時，事件都具備時，事件F才發(fā)生。才發(fā)生。EFABC&ABCF邏輯符號邏輯符號數(shù)字電

22、子技術F=ABC邏輯式邏輯式 邏輯乘邏輯乘邏輯與邏輯與AFBC00001000010011000010101001101111真值表真值表“與與”邏邏 輯輯數(shù)字電子技術A、B、C只要有一個具備時，事件只要有一個具備時，事件F就發(fā)生就發(fā)生。 1ABCF邏輯符號邏輯符號AEFBC“或或”邏邏 輯輯數(shù)字電子技術F=A+B+C邏輯式邏輯式邏輯加邏輯加邏輯或邏輯或AFBC00001001010111010011101101111111真值表真值表“或或”邏邏 輯輯數(shù)字電子技術A具備時具備時 ，事件，事件F不發(fā)生；不發(fā)生；A不具備時，不具備時，事件事件F發(fā)生。發(fā)生。邏輯符號邏輯符號AEFR“非非”邏邏 輯

23、輯AF1數(shù)字電子技術邏輯式邏輯式邏輯非邏輯非邏輯反邏輯反真值表真值表AF AF0110“非非”邏邏 輯輯數(shù)字電子技術其他邏輯符號其他邏輯符號FAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)FAB(c)1FABFA(a)FA(b)1FA(c)FAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FABFAB(a)(b)&FAB(c)FAB與與或或非非數(shù)字電子技術幾種常用的邏輯關系幾種常用的邏輯關系“與與”、或、或”、非、非”是三種基本的邏輯是三種基本的邏輯關系，任何其它的邏輯關系都可以它們關系，任何其它的邏輯關系都可以它們?yōu)榛A表示。為基礎表示。 常用的有：與非、或非、與或非、異或、常用的有：與非、或非、與或非、異或、同或等。同或等。數(shù)字電子技術真值表：真值表： A B YA B Y 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0ABY &ABYABYABY邏輯符號：邏輯符號：幾種常用的邏輯關系幾