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1、数字逻辑电路数字逻辑电路数字逻辑电路数字逻辑电路 中国科学技术大学自动化系中国科学技术大学自动化系中国科学技术大学自动化系中国科学技术大学自动化系 关胜晓关胜晓关胜晓关胜晓 E-mailE-mailE-mailE-mail：guanxiao guanxiao guanxiao guanxiao 电二楼电二楼电二楼电二楼417417417417 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础 ( ( ( (第五版第五版第五版第五版) ) ) ) 清华大学电子学教研组清华大学电子学教研组清华大学电子学教研组清华大学电子学教研组 编编编编 阎阎阎阎 石石石石 主编主编主编主编 说说
2、说说 明明明明 1. 1.主要内容主要内容 逻辑函数及其化简、集成逻辑门电路、组合逻辑电路和时逻辑函数及其化简、集成逻辑门电路、组合逻辑电路和时 序逻辑电路的分析、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲单序逻辑电路的分析、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲单 元电路及数模转换技术。元电路及数模转换技术。 2.2.学时学时 授课授课6060学时。学时。 讲课第讲课第1 1周至周至1414周，第周，第8 8周末期中考试。第周末期中考试。第1515周复习答疑，周复习答疑， 周末，期末考试。周末，期末考试。 3.3.考核与成绩考核与成绩 平时：课堂作业平时：课堂作业10-15%10-15%（代点名）（代点
3、名）+ +课外作业课外作业10-15%10-15% 考试：期中考试考试：期中考试20%+20%+期末考试期末考试50-60%50-60% 期末总评成绩为：期末总评成绩为：考试成绩平时成绩考试成绩平时成绩 第一章第一章第一章第一章 数制和码制数制和码制数制和码制数制和码制 内容提要内容提要内容提要内容提要 本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和 术语，然后给出数字电路中常用的数制和编码。此术语，然后给出数字电路中常用的数制和编码。此术语，然后给出数字电路中常用的数制和
4、编码。此术语，然后给出数字电路中常用的数制和编码。此 外，还将具体讲述不同数制之间的转化方法和二进制外，还将具体讲述不同数制之间的转化方法和二进制外，还将具体讲述不同数制之间的转化方法和二进制外，还将具体讲述不同数制之间的转化方法和二进制 数算术运算的原理和方法。数算术运算的原理和方法。数算术运算的原理和方法。数算术运算的原理和方法。 本章内容本章内容本章内容本章内容 1.1 1.1 1.1 1.1 概述概述概述概述 1.2 1.2 1.2 1.2 几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制 1.3 1.3 1.3 1.3 不同数制间的转换不同数制间的转换不同数制间的转换不同数制
5、间的转换 1.4 1.4 1.4 1.4 二进制算数运算二进制算数运算二进制算数运算二进制算数运算 1.5 1.5 1.5 1.5 几种常用的编码几种常用的编码几种常用的编码几种常用的编码 1.1 1.1 1.1 1.1 概述概述概述概述 数字技术是一门应用学科，它的发展可分为数字技术是一门应用学科，它的发展可分为数字技术是一门应用学科，它的发展可分为数字技术是一门应用学科，它的发展可分为5 5 5 5个阶段个阶段个阶段个阶段 产生产生产生产生 1. 1. 1. 1. 数字技术的发展过程数字技术的发展过程数字技术的发展过程数字技术的发展过程 初级阶段初级阶段初级阶段初级阶段 电子管（真空管）电
6、子管（真空管）电子管（真空管）电子管（真空管） 第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段 晶体管图片晶体管图片晶体管图片晶体管图片 第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段 第四阶段第四阶段第四阶段第四阶段 20202020世纪世纪世纪世纪80808080年代中期年代中期年代中期年代中期 2. 2. 2. 2. 脉冲信号与数字信号脉冲信号与数字信号脉冲信号与数字信号脉冲信号与数字信号 信号可分为模拟信号和数字信号。信号可分为模拟信号和数字信号。信号可分为模拟信号和数字信号。信号可分为模拟信号和数字信号。 模拟信号是表示模拟量的信号，模拟量是在时间模拟信号是表示模拟量的信号，模拟量是在时间模拟信号是表示模拟量的
7、信号，模拟量是在时间模拟信号是表示模拟量的信号，模拟量是在时间 和数值上都是连续的的物理量。模拟信号包括正弦波和数值上都是连续的的物理量。模拟信号包括正弦波和数值上都是连续的的物理量。模拟信号包括正弦波和数值上都是连续的的物理量。模拟信号包括正弦波 信号和脉冲信号，脉冲信号如方波、矩形波、尖脉冲信号和脉冲信号，脉冲信号如方波、矩形波、尖脉冲信号和脉冲信号，脉冲信号如方波、矩形波、尖脉冲信号和脉冲信号，脉冲信号如方波、矩形波、尖脉冲 锯齿波、梯形波等。锯齿波、梯形波等。锯齿波、梯形波等。锯齿波、梯形波等。 （a）正弦波（a）正弦波（b）矩形波（方波）（b）矩形波（方波） （c）尖脉冲（c）尖脉冲
8、（d）锯齿冲（d）锯齿冲 图1-1 几种模拟信号的波形图1-1 几种模拟信号的波形 数字信号是表示数字量的信号，数字量是在时间和数数字信号是表示数字量的信号，数字量是在时间和数数字信号是表示数字量的信号，数字量是在时间和数数字信号是表示数字量的信号，数字量是在时间和数 值上都是离散的。值上都是离散的。值上都是离散的。值上都是离散的。 实现数字信号的产生、传输和处理的电路称为数字电实现数字信号的产生、传输和处理的电路称为数字电实现数字信号的产生、传输和处理的电路称为数字电实现数字信号的产生、传输和处理的电路称为数字电 路。路。路。路。 1 1 1 1 1 11 11 1 1 1 (a)电平型数字
9、信号(a)电平型数字信号 0 0 1 1 1 11 11 11 1 0 00 00 00 00 0 (b)脉冲型数字信号(b)脉冲型数字信号 图1-2 两种数字信号波形图1-2 两种数字信号波形 数码可以表示数字信号的大小和状态，如数码可以表示数字信号的大小和状态，如数码可以表示数字信号的大小和状态，如数码可以表示数字信号的大小和状态，如1001100110011001可可可可 表示数量表示数量表示数量表示数量“ “ “ “10101010” ” ” ”，也可以表示某个事物的代号，如运动，也可以表示某个事物的代号，如运动，也可以表示某个事物的代号，如运动，也可以表示某个事物的代号，如运动 员的
10、编号，这时将这些数码称为代码。员的编号，这时将这些数码称为代码。员的编号，这时将这些数码称为代码。员的编号，这时将这些数码称为代码。 1.2 1.2 1.2 1.2 几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制 数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成 方法以及按从低位到高位的进位规则进行计数称为进位方法以及按从低位到高位的进位规则进行计数称为进位方法以及按从低位到高位的进位规则进行计数称为进位方法以及按从低位到高位的进位规则进行计
11、数称为进位 计数制，简称数制。计数制，简称数制。计数制，简称数制。计数制，简称数制。 十进制十进制后缀后缀D D D D或者省略，如或者省略，如 1234.56D1234.56D1234.56D1234.56D，或者，或者1234.561234.561234.561234.56 二进制二进制后缀后缀B B B B，如，如1010.11B1010.11B1010.11B1010.11B 十六进制十六进制后缀后缀H H H H，1A2B.3CH1A2B.3CH1A2B.3CH1A2B.3CH 八进制八进制后缀后缀Q Q Q Q或或O O O O，2345.67Q2345.67Q2345.67Q23
12、45.67Q 1.2 1.2 1.2 1.2 几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制 一个数码的进制表示，可用下标，如一个数码的进制表示，可用下标，如一个数码的进制表示，可用下标，如一个数码的进制表示，可用下标，如 （N N N N）2 2 2 2表示二进制；表示二进制；表示二进制；表示二进制； （N N N N）10 101010表示十进制； 表示十进制；表示十进制；表示十进制； （N N N N）8 8 8 8表示八进制；表示八进制；表示八进制；表示八进制； （N N N N）16 161616表示十六进制。 表示十六进制。表示十六进制。表示十六进制。 有时也用字母做下标
13、，如有时也用字母做下标，如有时也用字母做下标，如有时也用字母做下标，如 （N N N N）B B B B表示二进制，表示二进制，表示二进制，表示二进制，B B B B BinaryBinaryBinaryBinary； （N N N N）D D D D表示十进制，表示十进制，表示十进制，表示十进制，D D D D DecimalDecimalDecimalDecimal； （N N N N）O O O O表示八进制，表示八进制，表示八进制，表示八进制，O O O O OctalOctalOctalOctal； （N N N N）H H H H 表示十六进制， 表示十六进制，表示十六进制，表示十
14、六进制，H H H HHexadecimalHexadecimalHexadecimalHexadecimal。 1.2 1.2 1.2 1.2 几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制几种常用的数制 一、一、一、一、 十进制十进制十进制十进制 进位规则是进位规则是进位规则是进位规则是“ “ “ “逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一” ” ” ”。任意一个。任意一个。任意一个。任意一个n n n n位整数、位整数、位整数、位整数、mmmm位位位位 小数的十进制可表示为小数的十进制可表示为小数的十进制可表示为小数的十进制可表示为 = =+= = 1 1 1 01 1 102110 1010101
15、010 )( n mi i i m mo n n mnn kkkkk kkkkkD 其中：其中：其中：其中： k k k ki i i i称为数制的系数，表示第称为数制的系数，表示第称为数制的系数，表示第称为数制的系数，表示第i i i i位的系数，十进制位的系数，十进制位的系数，十进制位的系数，十进制k k k ki i i i 的取值为的取值为的取值为的取值为0 90 90 90 9十个数，十个数，十个数，十个数， i i i i 取值从取值从取值从取值从 （n n n n1 1 1 1）0 0 0 0的所的所的所的所 有正整数到有正整数到有正整数到有正整数到1 1 1 1m m m m的所有负整数的所有负整数的所有负整数的所有负整数 10 10 10 10 i i i i表示第表示第表示第表示第i i i i位的权值，位的权值，位的权值，位的权值，10101010为基数，即采用数码的为基数，即采用数码的为基数，即采用数码的为基数，即采用数码的 个数个数个数个数 n n n n、m m m m为正整数，为正整数，为正整数，为正整数， n n n n为整数部分的位数，为整数部分的位数，为整数部分的位数，为整数部分的位数， m m m m为小为小为小为小 数部分的
