數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)B

模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)1.模擬信號(hào)：幅值連續(xù)、時(shí)間連續(xù)。

2.數(shù)字信號(hào)：幅值離散、時(shí)間連續(xù)。

Dt00110001010101ut數(shù)字信號(hào)的大小（幅值）通常用0和1的組合表示。

語(yǔ)言信號(hào)波形數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

判決門限電平（1）信號(hào)用脈沖的有無(wú)或種類的不同、電平的高低

來(lái)表示信息，在某一范圍內(nèi)與幅值無(wú)關(guān)；

1.抗干擾能力強(qiáng)；（2）對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抗干擾編碼（即差錯(cuò)糾正編碼）。2.保密性好；3.精度高，功能強(qiáng)，自動(dòng)化、智能化程度高。

課程的性質(zhì)

本課程是高校自動(dòng)化、信息安全、數(shù)字媒體、軟件工程、計(jì)算機(jī)通信、光電信息本科專業(yè)的一門必修的學(xué)科基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)本課程是為了給《微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》、《數(shù)字信號(hào)處理》、《自動(dòng)控制》等后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。本課程具有較強(qiáng)的邏輯推理和實(shí)踐性，能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和適應(yīng)工作和科研的動(dòng)手能力。本課程的研究?jī)?nèi)容

1.邏輯代數(shù)的基本理論；

2.常用數(shù)字集成電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能和使用方法；3.數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)方法；4.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)初步。3.獨(dú)立、按時(shí)完成作業(yè)，主動(dòng)質(zhì)疑；1.對(duì)于集成電路，重點(diǎn)放在邏輯功能和使用方法；

學(xué)習(xí)方法2.端正學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)自信心和興趣；4.課前預(yù)習(xí)、獨(dú)立思考，提高自學(xué)能力；

5.課后多查閱參考書。

1.無(wú)期中考試，只有期末考試。2.平時(shí)成績(jī)30％，期末成績(jī)70％。課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法參考教材

1.王毓銀．?dāng)?shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第二版）．北京：高等教育出版社，20052.閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）．北京：高等教育出版社，2006答疑安排時(shí)間：周一1,2小節(jié)地點(diǎn)：教3－517本次課內(nèi)容數(shù)制、碼制的基本概念常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換（掌握）常用二進(jìn)制碼及BCD碼1.1數(shù)制

第1章數(shù)制與碼制

數(shù)制是計(jì)數(shù)體制（即計(jì)數(shù)方法）的簡(jiǎn)稱。有累加計(jì)數(shù)制和進(jìn)位計(jì)數(shù)制兩種。1）十進(jìn)制2）二進(jìn)制3）八進(jìn)制4）十六進(jìn)制

常用的數(shù)制有：數(shù)制的基本知識(shí)：以十進(jìn)制（Decimal）為例：

基本數(shù)碼：0、1、2……9基數(shù)（數(shù)碼的個(gè)數(shù)）

：10數(shù)位i：一串?dāng)?shù)碼構(gòu)成的數(shù)中，數(shù)碼所在的位置。

以小數(shù)點(diǎn)為界，

向左依次為0、1、2……，

向右依次為-1、-2、-3……位權(quán)：數(shù)位上的數(shù)碼在表示數(shù)時(shí)所乘的倍數(shù)。10i位置計(jì)數(shù)法、按權(quán)展開式與和式。數(shù)的表示方式：以十進(jìn)制數(shù)123.45為例說(shuō)明：

略。1.1.2常用數(shù)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制這里將介紹二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制。1、二進(jìn)制（Binary）數(shù)碼：0、1基數(shù)：2第i位的位權(quán)：2i二進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：如：(101.01)2＝1×22

＋0×21＋1×20＋

0×2－1＋1×2－2

2、八進(jìn)制（Octal）

數(shù)碼：0、1、2……7基數(shù)：8第i位的位權(quán)：8i八進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：

如：(207.04)8＝2×82

＋0×81＋7×80＋

0×8－1＋4×8－23、十六進(jìn)制（Hexadecimal）

數(shù)碼：0、1、2……9、A、B、C、D、E、F基數(shù)：16第i位的位權(quán)：16i16進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：

如：(D8.A)16＝13×161

＋8×160＋10×16－11.1.3數(shù)制轉(zhuǎn)換1）二進(jìn)制(八、十六）→十進(jìn)制解：(11.01)2=1×21+1×20+0×2-1+1×2-2例：(11.01)2=(?)10=(3.25)10按權(quán)展開，即可以轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。方法：基數(shù)乘除法2）十進(jìn)制→二進(jìn)制（八、十六）十進(jìn)制→二進(jìn)制：

整數(shù)部分用除2取余法；

小數(shù)部分用乘2取整法。5722821427232120余數(shù)100111有效位k0(最低位)k5(最高位)k1k2k3k4所以：(57)D=(111001)B例：(57)D=(?)B解：解：0.6875整數(shù)×21.375010.750001×21.5000×21.00001×2有效位k-1(最高位)k-2k-3k-4(最低位)所以：(0.6875)D=(0.1011)B例：(0.6875)D=(?)B小數(shù)的精度及轉(zhuǎn)換位數(shù)的確定:①n位R進(jìn)制小數(shù)的精度R-n例1：(0.12)10

的精度為10-2例2：(0.101)2

的精度為2-3②轉(zhuǎn)換位數(shù)的確定2-n≤1％，解：設(shè)二進(jìn)制數(shù)小數(shù)點(diǎn)后有n位小數(shù)，則其精度為2-n，由題意知：例3：(0.39)10=(?)2

，要求精度達(dá)到1％。解得

n≥7。所以(0.39)10=(0.0110001)2

。二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制間轉(zhuǎn)換：特點(diǎn)：三種進(jìn)制的基數(shù)都是2的正整數(shù)冪。方法：直接轉(zhuǎn)換。

例1：(101011.1)2=(?)8=(?)16解：(101011.1)2=(101011.100)2=(53.4)8

(101011.1)2=(00101011.1000)2=(2B.8)16

其他進(jìn)制間轉(zhuǎn)換：方法：利用十進(jìn)制數(shù)作橋梁。例：(15)7=(?)5

(15)7=(12)10=(22)5

1.1.4二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算：加法規(guī)則：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10

逢二進(jìn)一減法規(guī)則：1-1=0，1-0=1，0-0=0，10-1=1

借一當(dāng)二乘法規(guī)則：0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1同時(shí)為“1”時(shí)結(jié)果才為“1”二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)一樣，同樣可以進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算。其算法規(guī)則如下：1.2碼制

編碼的制式，不同的碼制編碼時(shí)遵循不同的規(guī)則。用來(lái)表征非數(shù)值信息。1.2.1二進(jìn)制碼

n位碼元2n個(gè)對(duì)象自然二進(jìn)制碼

從編碼的角度來(lái)看，二進(jìn)制數(shù)也是一種表示數(shù)的代碼，稱為自然二進(jìn)制碼。例：3位自然二進(jìn)制碼

4位自然二進(jìn)制碼2.格雷碼、循環(huán)碼循環(huán)碼：格雷碼的一種，特點(diǎn)為首尾代碼也只有一位對(duì)應(yīng)碼元不同。

格雷碼：碼間距為1的一種代碼。即任意兩相鄰數(shù)的代碼中只有一位對(duì)應(yīng)的碼元不同。

例1:0011和0010

碼間距為1例2:0011和1111碼間距為21位02位1010011103位000111100000111110110100循環(huán)碼的構(gòu)成規(guī)律：互補(bǔ)反射、鏡像對(duì)稱3.奇（偶）校驗(yàn)碼

信息碼校驗(yàn)位0000000001偶校驗(yàn)（使“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)）奇校驗(yàn)（使“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)）0000000000發(fā)送方接收方0001000110錯(cuò)“對(duì)”檢錯(cuò)結(jié)果特點(diǎn)：只能檢錯(cuò)，不能糾錯(cuò)。且只能檢出出現(xiàn)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤的情況。1.2.2二—十進(jìn)制（BCD）碼

BinaryCodedDecimalCodes用二進(jìn)制數(shù)碼0和1的編碼來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)碼0、1、2……9。引入BCD碼的原因：人們習(xí)慣用十進(jìn)制，而數(shù)字系統(tǒng)只處理二進(jìn)制。兩大類BCD碼：(1)有權(quán)碼：有固定位權(quán)8421BCD、5421BCD、2421BCD、631-1BCD(2)無(wú)權(quán)碼：無(wú)固定位權(quán)余3BCD碼（余3碼）、余3循環(huán)碼、格雷碼、

奇校碼8421碼00000001001000111001余3碼00110100010101101100循環(huán)碼000000010011余3循環(huán)碼00100110011101011010001011011010十進(jìn)制數(shù)01239121011101010111100合法11111110多位十進(jìn)制數(shù)的表示：例：用8421BCD碼表示多位十進(jìn)制數(shù)。(380)10=(?)8421BCD解：(380)10=(001110000000)8421BCD注意：代碼間應(yīng)有間隔。數(shù)制與8421BCD碼間的轉(zhuǎn)換：

例1：(011000100000)8421BCD=(620)10例2：(00010010)8421BCD=(?)2解：(00010010)8421BCD=(12)10=(1100)28421BCD的加減法運(yùn)算:

思考：如果8421BCD碼直接交給計(jì)算機(jī)去進(jìn)行加減運(yùn)算，結(jié)果會(huì)怎樣？由于計(jì)算機(jī)總是把數(shù)當(dāng)作二進(jìn)制數(shù)來(lái)運(yùn)算，所以結(jié)果可能會(huì)出錯(cuò)。加法運(yùn)算規(guī)則：

兩個(gè)8421BCD碼相加，把其作為自然二進(jìn)制碼相加。若相加結(jié)果中出現(xiàn)了8421BCD碼的非法碼或在相加過(guò)程中，在BCD數(shù)位上出現(xiàn)了向高位的進(jìn)位，則應(yīng)對(duì)非法碼及產(chǎn)生進(jìn)位的代碼進(jìn)行“加6(即二進(jìn)制數(shù)0110)修正”。

如果在“加6修正”過(guò)程中又出現(xiàn)了非法碼，則需繼續(xù)“加6修正”。例1：(0010)8421BCD+(0011)8421BCD=(?)8421BCD0010﹢00110101所以(0010)8421BCD+(0011)8421BCD=(0101)8421BCD例2：(0001)8421BCD+(1001)8421BCD=(?)8421BCD0001﹢10011010﹢0110

00010000(0001)8421BCD+(1001)8421BCD=(00010000)8421BCD所以非法碼加6修正例3：(1000)8421BCD+(1000)8421BCD=(?)8421BCD1000﹢100010000﹢0110

00010110(1000)8421BCD+(1000)8421BCD=(00010110)8421BCD所以個(gè)位產(chǎn)生進(jìn)位加6修正針對(duì)減法運(yùn)算：兩個(gè)8421BCD碼相減，若相減過(guò)程中，在BCD數(shù)位上出現(xiàn)了向高位的借位，則應(yīng)對(duì)產(chǎn)生借位的代碼進(jìn)行“減6(即二進(jìn)制數(shù)0110)修正”。例1：(0110)8421BCD

－(0001)8421BCD=(?)8421BCD0110－00010101(0110)8421BCD－

(0001)8421BCD=(0101)8421BCD所以例2：(00010000)8421BCD

－(0101)8421BCD=(?)8421BCD00010000－010100001011－0110

00000101(00010000)8421BCD－

(0101)8421BCD=(0101)8421BCD個(gè)位產(chǎn)生借位減6修正本章小結(jié)

日常生活中使用十進(jìn)制，但在