数字电子技术基础第1章康华光第五版课件.ppt

主要内容l1 数字逻辑概论l2 逻辑代数与硬件描述语言基础l3 逻辑门电路l4 组合逻辑电路l5 锁存器和触发器l6 时序逻辑电路l7 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列l8 脉冲波形的变换与产生l9 数模与模数转换器9/6/202411 数字逻辑概论l1.1 数字电路与数字信号l1.2 数制l1.3 二进制的算术运算l1.4 二进制代码(码制)l1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算l1.6 逻辑函数及其表示方法9/6/202421.1 数字电路与数字信号9/6/202431.1.1 数字技术的发展及其应用l发展迅速，应用广泛¡电子计算机¡数码相机¡DVD (其他内容请同学们自己阅读)9/6/202441.1.2 数字集成电路的分类及特点lSSI（Small Scale Integrated circuit）lMSI （Medium Scale Integrated circuit）lLSI （Large Scale Integrated circuit）lVLSI （Very Large Scale Integrated circuit）lULSI （Ultra Large Scale Integrated circuit）¡ASIC（Application Specific Integrated cricuit）¡PLD （Programmable Logic Device）9/6/20245数字电路的分析方法l分析工具：逻辑代数l分析对象：输入与输出之间的逻辑关系l表达方式：（1）真值表（2）功能表（3）逻辑表达式（4）波形图（5）卡诺图9/6/20246数字电路的设计方法 从给定的逻辑功能出发，确定输入、输出变量之间的逻辑关系，选择适当的逻辑器件并设计符合要求的逻辑电路。

目前主要的设计方式是利用EDA（电路仿真软件）进行设计9/6/202471.1.3 模拟信号和数字信号¡模拟信号：时间、幅度均连续¡数字信号：时间、幅度均离散9/6/202481.1.4 数字信号的描述方法l二值数字逻辑（二进制） 0和1即可表示数量也可表示两种不同的逻辑状态l逻辑电平 不是物理量，而是物理量的相对表示 在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态电压电压(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）9/6/20249(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数字波形数字波形------------是信号逻辑电平对时间的图形表示是信号逻辑电平对时间的图形表示. .1.1.4 数字信号的描述方法9/6/2024101.1.4 数字信号的描述方法l数字波形（1）归零型、非归零型（2）周期性非周期性（3）数据传输速率：比特率（4）占空比：9/6/202411（5）实际数字信号波形9/6/2024121.2 数 制9/6/202413数码记数规律基数权加权和的形式书写十进制0~9逢十进一1010i4589.29 = 4×103＋ 5×102＋ 8×101＋ 9×100＋ 2×10-1＋ 9×10-2(N)D二进制0、1逢二进一22i1101.101 = 1×23＋ 1×22＋ 0×21＋ 1×20＋ 1×2-1＋ 0×2-2＋ 1×2-3(N)B八进制0~7逢八进一88i(N)O十六进制0~F逢十六进一1616iAD.1C = 10×161＋ 13×160＋ 1×16-1＋ 12×16-2(N)H常用的四种数制基数基数：数码的个数9/6/202414数制之间的转换1.二进制-----十进制例例1. 1. 将二进制数将二进制数10011.10110011.101转换成十进制数。

转换成十进制数 解：解：将每一位二进制数乘以位权，然后相加，将每一位二进制数乘以位权，然后相加，可得可得(10011.101)(10011.101)B B＝＝1 1×2 24 4＋＋0 0×2 23 3＋＋0 0×2 22 2＋＋1 1×2 21 1＋＋1 1×2 20 0＋＋ 1 1×2 2－－1 1＋＋0 0×2 2－－2 2＋＋1 1×2 2－－3 3 ＝（＝（19.625)19.625)D D9/6/2024152.八进制-----十进制例例2. 2. 将八进制数将八进制数(75.3)(75.3)O O转换成十进制数。

转换成十进制数 解：解：将每一位将每一位八八进制数乘以位权，然后相加，进制数乘以位权，然后相加，可得可得(75.3)(75.3)O O＝＝7 7×8 81 1＋＋5 5×8 80 0＋＋3 3×8 8-1-1 ＝（＝（61.375)61.375)D D9/6/2024163.十六进制-----十进制例例3. 3. 将将十六进制数（进制数（AF.1AF.1））H H转换成十进制数转换成十进制数 解：解：将每一位将每一位十六进制数乘以位权，然后相加，进制数乘以位权，然后相加，可得可得（（AF.1AF.1））H H ＝＝1010×16161 1＋＋1515×16160 0＋＋1 1×1616-1-1 ＝（＝（175.0625)175.0625)D D 9/6/2024174.十进制十进制----二进制二进制整数部分：除2求余例4 将十进制数23转换成二进制数。

解：(23)D = = (10111)B231152122222………余0………余1………余1………余1………余10bbbbb01234 读取次序9/6/202418小数部分：乘2取整 例例3 3 将十进制数将十进制数0.7060.706转换成二进制数转换成二进制数 要求误差不大于要求误差不大于2 2-9-9解：解： (0.706)D = = (0.101101001)B0.706*2=1.412-----10.706*2=1.412-----10.412*2=0.824-----00.412*2=0.824-----00.824*2=1.648-----10.824*2=1.648-----10.648*2=1.296-----10.648*2=1.296-----10.296*2=0.592-----00.296*2=0.592-----00.592*2=1.184-----10.592*2=1.184-----10.184*2=0.368-----00.184*2=0.368-----00.368*2=0.736-----00.368*2=0.736-----00.736*2=1.472-----10.736*2=1.472-----1 误差不大于误差不大于2 2-9-9 保留到-9位9/6/202419l5.十进制----八进制l6.十进制----十六进制l7.二进制----八进制l8.二进制----十六进制l9.八进制----十六进制l1.2.2 二进制的波形表示及二进制数据的传输自学部分9/6/2024201.3 二进制的算术运算9/6/2024211.3.1 无符号二进制数的算术运算l1.二进制加法l2.二进制减法 1 0 1 1+ 0 0+1 1+11 1 1 1 0 1 0 0 1- 0-1 0-1 1 1 0 1 1 0 9/6/202422l3. 二进制乘法 乘法：左移被乘数与加法运算的组合乘法：左移被乘数与加法运算的组合 1 0 1 0 ×0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0l4. 二进制除法 除法：右移除数与减法运算组成除法：右移除数与减法运算组成 1.0 1 1…111 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 19/6/2024231.3.2 带符号二进制数的减法运算l补码的定义：(N)补=Rn –N R-基数 n-位数l十进制数补码¡十进制数2，位数为一位，补码为：10-2=8¡十进制数2，位数为二位，补码为：100-2=98l二进制数补码¡二进制数0110，位数为四位，补码为：10000-0110=1010 即 16-6=10¡1010就是0110的四位二进制补码9/6/202424l二进制补码的求法 1.有符号二进制数的最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。

2.正数的反码、补码与原码相同 3.负数的补码等于将原码的数值位逐位求反(既得反码)，然 后在最低位加1l带符号二进制数减法运算 带符号二进制数的减法运算等于被减数的补码加上减数的补码并将结果中符号位的进位位丢弃9/6/202425例：求四位二进制数减法 5-2解： 5的补码=原码=0101 ； -2（1010）的补码= -2的反码+1=1101+1=1110； 5-2=0101+1110=[1]0011=0011=3 0 1 0 1 + 1 1 1 0[1] 0 0 1 1自动丢弃9/6/2024261.4 二进制代码9/6/202427代 码 的 定 义：l数字系统中的信息： 数值信息（计算） 文字符号信息（文本）l 为了表示文字符号信息，可以采用一定位数的二进制数码表示，这些不同组合的数码不表示数量大小，仅仅用来区别不同的事物而已l 这些特定的二进制数码称为代码以一定的规则编制代码的过程称为编码，反之，将代码还原成原始信息的过程称为解码或译码。

9/6/202428编码：l现实生活中，汉字的不同组合（名字）区别不同的人l数字系统中，用具有一定位数的二进制数码组合（代码）来区别不同的状态，包括十进制数值、字母、符号等等l编码（起名字）：任意，随便9/6/202429二进制编码：l若需要编码的信息项数为N，则需要的二进制码的位数n应该满足 2n≥ Nl常见码制（编码的规则）有：1.4.1 二-十进制码（BCD码）1.4.2 格雷码1.4.3 ASCII码9/6/2024301.4.1 二-十进制码(BCD码)：8421BCD最常用(258.369)D = (0010 0101 1000 . 0011 0110 1001)8421BCD = (0101 1000 1011 . 0110 1001 1100)余3码9/6/202431b3 b2 b1 b0G3 G2 G1 G0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0将格雷码的前将格雷码的前3个、后个、后3个去掉，得到余三循环码个去掉，得到余三循环码1.4.2 格雷码9/6/2024321.4.3 ASCII码lASCII码是国际上最通用的一种字符码，用7位二进制码来表示128个字符，包括十进制数、英文大小写字母、控制符、运算符以及特殊符号。

l计算机技术最初使用的目的纯粹是为了计算，后来ASCII码的引入使得文本成为计算机的新的处理对象9/6/202433第一讲 作业l1.2.1l1.2.2（3）（4）l1.2.3（2）l1.2.5（2）l1.3.3（2）（3）l1.4.1（3）（4）l1.4.2（1）（4）9/6/2024341.5二值逻辑变量与基本逻辑运算9/6/202435一、逻辑代数（用于逻辑分析的数学工具）l逻辑运算：两个二进制数码按照某种指定的因果关系进行的运算或运算：0+1=1；1+1=1）l逻辑变量：与普通变量不同，逻辑变量只有两个取值0和1，这里的0和1不表示数量，而是表示两种完全对立的逻辑状态0表示关闭，1表示打开)l逻辑代数：由逻辑变量（A,B,C….）和逻辑运算所组成的代数式叫做逻辑代数，又称为布尔代数L=A+B）9/6/202436二、三种基本逻辑和三种基本逻辑运算l与逻辑关系：决定某一事物结果的所有条件同时具备，结果才会发生，这一因果关系称与逻辑关系，按照与逻辑关系进行的逻辑运算称为与运算l或逻辑关系：决定某一事物结果的诸条件只要有一个条件具备，结果就会发生，这一因果关系称或逻辑关系，按照或逻辑关系进行的逻辑运算称为或运算。

l非逻辑关系：决定某一事物结果的某一条件具备，结果就不发生，这一因果关系称非逻辑关系，按照非逻辑关系进行的逻辑运算称为非运算9/6/2024371、与运算 当开关A和和B同时闭合时，灯L亮；当开关A、开关B有任一个打开时，灯L灭设：条件(1)：开关A闭合还是不闭合开关A闭合-条件(1)具备 条件(2)：开关B闭合还是不闭合开关B闭合-条件(2)具备 结果：灯L亮还是不亮灯亮-结果成立9/6/202438令：“1”表示条件具备、“0”表示条件不具备则：与运算表达式与运算表达式： A B L = A﹒B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1与运算真值表0.0=00.1=01.0=01.1=1A B L不闭合 不闭合不亮不闭合 闭合不亮 闭合 不闭合 不亮 闭合 闭合 亮9/6/202439与运算符号： (1)、矩形符号（国标）： (2)、特异形符号（IEEE标准）：&9/6/2024402、或运算 当开关A或或B闭合或者两者都闭合时，灯L亮；当开关A和B均断开时，灯L灭。

设：条件(1)：开关A闭合还是不闭合开关A闭合-条件(1)具备 条件(2)：开关B闭合还是不闭合开关B闭合-条件(2)具备 结果：灯L亮还是不亮灯亮-结果成立9/6/202441令：“1”表示条件具备、“0”表示条件不具备则：或运算表达式或运算表达式：A B L不闭合 不闭合不亮不闭合 闭合 亮 闭合 不闭合 亮 闭合 闭合 亮或运算真值表0+0=00+1=11+0=11+1=1A B L=A+B0 0 00 1 11 0 11 1 19/6/202442或运算符号： (1)、矩形符号（国标）： (2)、特异形符号（IEEE标准）：≥19/6/2024433、非运算 当开关A不闭合时，灯L亮；当开关A闭合时，灯L灭条件：开关A闭合还是不闭合开关A闭合-条件具备。

结果：灯L亮还是不亮灯亮-结果成立9/6/202444令：“1”表示条件具备、“0”表示条件不具备则：非运算表达式非运算表达式： A L 闭合 不亮不闭合 亮非运算真值表 A 0 1 1 09/6/202445非运算符号： (1)、矩形符号（国标）： (2)、特异形符号（IEEE标准）：19/6/202446几种常见逻辑运算1、与非与非运算：由与与运算和非非运算组合在一起的 逻辑运算A B000011111110(a)(b)&AB9/6/2024472、或非或非运算：由或或运算和非非运算组合在一起的 逻辑运算01A B1011001(a)000L=A+B(b)AB ≥1L=A+BL=A+BL=A+B9/6/2024483、异或异或运算：两个输入信号相同为0，不同为1b)11000A B10101(a)01BA=1L =L =9/6/2024494、同或同或运算：两个输入信号相同为1，不同为010010A B00101(a)11A⊙BBA=L=A⊙B(b)L=A⊙BL=AB+AB=A⊙B9/6/2024501.6 逻辑函数及其表示方法9/6/202451概念： 描述输入逻辑变量和输出逻辑变量之间的因果关系的函数称为逻辑函数。

逻辑函数的表示方法：l1、真值表l2、逻辑表达式l3、逻辑符号图l4、波形图l5、卡诺图6、立方体表示法立方体表示法7、二叉判决图二叉判决图9/6/202452举例1： 三个人表决一件事情，结果按三个人表决一件事情，结果按““少数服从多数少数服从多数””的原则决定，试建立该逻辑函数的原则决定，试建立该逻辑函数解：解： 第一步第一步 设三个人的意见分别为条件设三个人的意见分别为条件A，，B，，C，同意用，同意用1表示，不同意用表示，不同意用0表示；结果为表示；结果为L，通过用，通过用1表示，表示，不通过用不通过用0表示 9/6/202453第二步：列出真值表第二步：列出真值表9/6/202454第三步：从真值表写出逻辑表达式（标准与或式）第三步：从真值表写出逻辑表达式（标准与或式） （最小项表达式）（最小项表达式）取取L为为1时的时的A、、B、、C与运算组合，与运算组合，然后进行或运算然后进行或运算A为为1时取时取A，，A为为0时取时取 A，，B、、C类同9/6/202455第四步：画出逻辑符号图第四步：画出逻辑符号图第五步：画出波形图第五步：画出波形图9/6/202456例2：已知信号的输入波形如图，画出书出信号的波形。

BA=1L &AB9/6/202457精品课件精品课件！9/6/202458精品课件精品课件！9/6/202459第二讲 作业l1.6.19/6/202460。