数字逻辑第一章数制与码制.ppt

1教教 学学 计计 划划1. 总计划学时数为80，其中课堂讲授64学时 ，实验16学时 2. 教学方式：课堂讲授3. 最后成绩评定办法：平时成绩占20％，期 中考试占10％，实验成绩占10%，期末考试占 60％4. 教材：《数字逻辑》武庆生、邓建编著 机械工业出版社2课程地位课程地位• 数字逻辑是一门计算机专业基础课； • 数字逻辑是计算机组成原理、微机与接口技 术、现代数字系统设计等课程的先导课程课程目的课程目的• 准确完整地理解数字逻辑的定义和规则； • 掌握常见数字电路类型及结构； • 运用组合逻辑和时序逻辑的设计思想，掌握 设计方法，正确地设计电路3• 第一章 数制与码制 • 第二章 逻辑代数基础 • 第三章 集成门电路 • 第四章 组合逻辑电路 • 第五章 触发器 • 第六章 同步时序逻辑电路 • 第七章 异步时序逻辑电路 • 第八章 可编程逻辑电路 课课 程程 内内 容容 4预预 备备 知知 识识 一、数字系统的概念凡是利用数字技术对信息进行处理、传输 的电子系统均可称为数字系统二、数字系统与模拟系统的比较1、从信号来看模拟信号是连续信号，任一时间段都包含 了信号的信息分量，如正弦信号。

数字信号是离散的，只有“0”和“1”两种值 ，即是一种脉冲信号，广义地讲，凡是非正弦 信号都称为脉冲信号5数字信号应用最广的两种传输波形• 电平型（NRZ） • 脉冲型（RZ）1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010 CPCP0 00 00 00 01 11 11 11 11 1电平型电平型脉冲型脉冲型NRZNRZ：：Non-Return-to-ZeroNon-Return-to-ZeroRZ RZ：：Return-to-ZeroReturn-to-Zero62、从构成电路的器件来看无源器件：无源器件：R R、、C (C (模拟电路中还有模拟电路中还有L)L)有源器件：二极管（有源器件：二极管（D D）、三极管（）、三极管（T T））模拟电路：模拟电路：T T 工作性区，处于放大状态工作性区，处于放大状态数字电路：数字电路：T T 工作在非线性区，处于开关状态工作在非线性区，处于开关状态 ( (饱和、截止饱和、截止) )，只是在转换过程中瞬间通过放，只是在转换过程中瞬间通过放 大区73、从所用的数学工具来看模拟电路模拟电路: : 微分方程、拉斯变换及反变换微分方程、拉斯变换及反变换。

数字电路数字电路: : 布尔代数布尔代数 4 4、学习研究的方法、学习研究的方法模拟电路模拟电路: : 频域法频域法数字电路数字电路: : 时域法时域法 ( (讨论输入、输出在不同时间段的关系讨论输入、输出在不同时间段的关系) )8三、数字化的优点1、精度高；2 2、抗干扰力强；、抗干扰力强；3 3、功耗小；、功耗小；4 4、便于集成化；、便于集成化；5 5、便于加密、解密便于加密、解密四、数字电路中的操作1 1、算术操作；、算术操作；2 2、逻辑操作逻辑操作91 1、家用电器、家用电器2 2、数字、数字3 3、医疗设备、医疗设备4 4、军用设备、军用设备5 5、导航系统、导航系统五、数字电路的应用领域6 6、、…………101 1、大规模、大规模2 2、低功耗、低功耗3 3、高速度、高速度4 4、可编程、可编程5 5、可测试、可测试六、数字系统的发展趋势半导体集成电路遵循摩尔定律，即每18个月芯片 的集成度提高一倍PLD（Programmable Logic DeviceProgrammable Logic Device））器件和EDA （Electronic Design Automation）技术使数字系统 的设计思想和方法发生了根本的变化。

11第一章 数制与码制1.1 1.1 计数进位制计数进位制1.2 1.2 数制转换数制转换1.3 1.3 带符号数的代码表示带符号数的代码表示1.4 1.4 数码和字符的代码表示数码和字符的代码表示121.1.1 十进制计数(1) (1) 基数为十基数为十( (计数的符号个数计数的符号个数):0):0～～9 9(2) (2) 位权为位权为:10:10i i如果有如果有m m位整数，位整数，n n位小数则：位小数则：=2×10=2×102 2＋＋5×105×101 1＋＋6×106×100 0＋＋7×107×10－－1 1例：例：256.7256.7131.1.2 二进制计数(1) (1) 基数为二基数为二( (计数的符号个数计数的符号个数):0):0～～1 1(2) (2) 位权为位权为:2:2i i如果有如果有m m位整数，位整数，n n位小数则：位小数则：例：例：(101.1)(101.1)2 2=1×2=1×22 2＋＋0×20×21 1＋＋1×21×20 0＋＋1×21×2-1-1 =5.5=5.5141.1.3 八进制计数 (1) (1) 基数为八基数为八( (计数的符号个数计数的符号个数):0):0～～7 7(2) (2) 位权为位权为: :如果有如果有m m位整数，位整数，n n位小数。

则：位小数则：例：例：(12.4)(12.4)8 8=1×8=1×81 1＋＋2×82×80 0＋＋4×84×8－－1 1=10.5=10.5151.1.4 十六进制计数(1) (1) 基数为十六基数为十六( (计数的符号个数计数的符号个数):0):0～～F F如果有如果有m m位整数，位整数，n n位小数则：位小数则：(2) (2) 位权为位权为: :例：(3A6)16=3×162＋10×161＋6×160=934161.1.5 二进制数的特点(1)(1)二进制数只有二进制数只有0 0和和1 1两个数码，故可以用晶体管两个数码，故可以用晶体管的通、断或脉冲的有无来表示一位二进制数的通、断或脉冲的有无来表示一位二进制数2)(2)二进制数运算规则简单，其特点是逢二进一，二进制数运算规则简单，其特点是逢二进一，借一当二借一当二加法：加法：0 0＋＋0 0＝＝0 0；；0 0＋＋1 1＝＝1 1；；1 1＋＋0 0＝＝1 1；；1 1＋＋1 1＝＝1010减法：减法：0 0－－0 0＝＝0 0；；0 0－－1 1＝＝1 1；；1 1－－0 0＝＝1 1；；1 1－－1 1＝＝0 0除法：除法：0÷10÷1＝＝0 0；；1÷11÷1＝＝1 1乘法：0×0＝0；0×1＝0；1×0＝0；1×1＝117例：例：11011101＋＋10111011＝＝11000 11000 1101 1101 +1011+1011 11000110001110111101－－1001110011＝＝010100101011101 11101 －－100111001101010 0101018110 110 ×101×101110 110 000 000 110110 1111011110110×101=11110110×101=1111010010001÷101110010001÷1011 ＝＝1101(1101(余余10)10)1101 1101 10010001100100011011 10111110 11101011 1011110111011011 101110 1010111011191.2.1 二进制与十进制间的转换：：(25.875)(25.875)1010＝＝(11001.111)(11001.111)2 2例例(1)(1) 十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数整数部分：除以整数部分：除以2 2取余数，直到商为取余数，直到商为0 0为止。

为止 小数部分：乘以小数部分：乘以2 2取整数，直到小数为取整数，直到小数为0(0(或到或到 达要求精度达要求精度) )为止超连超连(2) (2) 二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数按权位展开求和按权位展开求和例例: (11.1): (11.1)2 21.2 数制转换=1×2=1×21 1＋＋1×21×20 0＋＋1×21×2-1-1 =3.5=3.5201.2.2 八进制、十六进制与二进制数 的转换(1) (1) 二进制数转换为八进制数二进制数转换为八进制数例例1: (1011101.0110101)1: (1011101.0110101)2 2=(135.324)=(135.324)8 8从小数点起三位一组，整数部分不够三位从小数点起三位一组，整数部分不够三位 的向前添的向前添0 0，小数部分不够三位的向后添，小数部分不够三位的向后添0 02) (2) 二进制数转换为十六进制数二进制数转换为十六进制数从小数点起四位一组，整数部分不够四位从小数点起四位一组，整数部分不够四位 的向前添的向前添0 0，小数部分不够四位的向后添，小数部分不够四位的向后添0 0 例2：(1011101.0110101)2=(5D.6A)1621按(1)(2)的逆过程进行转换。

3) 八进制数和十六进制数转换为二进制数221.2.3 十进制数与八进制数、十六进 制数间的转换(1) (1) 十进制数转换为八进制数、十六进制数十进制数转换为八进制数、十六进制数整数部分除以整数部分除以8 8、、1616取余数，直到商为取余数，直到商为0 0止止 小数部分乘以小数部分乘以8 8、、1616取整数，直到小数为取整数，直到小数为0 0或或 到要求精度止到要求精度止2) (2) 八进制数、十六进制数转换为十进制数八进制数、十六进制数转换为十进制数按权位展开求和按权位展开求和23例例1 1：：(369)(369)1010=(561)=(561)8 8=(171)=(171)1616369369余数余数 1 a1 a0 06 a6 a1 15 a5 a2 246465 5 0 08 8 8 8 8 8369369余数余数 1 a1 a0 07 a7 a1 11 a1 a2 223231 1 0 01616 1616 1616例例2 2：：(561)(561)8 8=(369)=(369)1010(561)(561)8 8=5×8 =5×82 2+6×8+6×81 1+1×8+1×80 0=5×64+6×8+1=369=5×64+6×8+1=369例例3 3：：(171)(171)1616=(369)=(369)1010 (171)(171)1616 =1×16=1×162 2+7×16+7×161 1+1×16+1×160 0=1×256+7×16+1=369 =1×256+7×16+1=369241.3.1 真值与机器数一个带符号的数由两部分组成，一部分表示一个带符号的数由两部分组成，一部分表示 数的符号，另一部分表示数的数值。

符号位习惯数的符号，另一部分表示数的数值符号位习惯 以以0 0表示正数，以表示正数，以1 1表示负数表示负数若以正号若以正号“ “+ +” ”和负号和负号“ “－－” ”来表示有符号的二来表示有符号的二 进制数，称为符号数的真值进制数，称为符号数的真值如＋如＋0.10110.1011；－；－0.10110.1011但这种表示方法不但这种表示方法不 能直接用于计算机中只有使符号数值化以后，能直接用于计算机中只有使符号数值化以后， 才可以在计算机中使用了才可以在计算机中使用了1.3 带符号数的代码表示25计算机中使用的符号数称为机器数计算机中使用的符号数称为机器数 如如+1011+1011表示为表示为0101101011，而，而-1011-1011表示为表示为1101111011前面介绍的二进制数的加、减、乘、除运算前面介绍的二进制数的加、减、乘、除运算 ，乘法运算实际上是作移位加法。