数字逻辑a1剖析

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1、2019/10/20,GUET School of Information & Communications,1,数字逻辑A,主讲：信息与通信学院 谢跃雷(副教授）,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,2,课程体系,电路分析基础,模拟电子技术,数字逻辑,微机原理,DSP技术应用,EDA技术,单片机原理,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,3,第一章 数制和码制 第二章 逻辑代数基础 第三章 门电路 第四章 组合逻辑电路 第五章 触发器 第六章 时序

2、逻辑电路 第七章 半导体存储器 第十章 脉冲波形产生与整形 第十一章 数模和模数转换,主要内容,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,4,成绩评定,考核方式及成绩构成 考核方式：闭卷 成绩评定：平时30，期末考试70 取消考试资格：缺交作业超过总次数的1/3以上；缺席次数超过总点名次数的1/3 辅导答疑：时间 每周一下午2：304:00 地点：科技楼130 辅导老师：龙乐凯,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,5,第一章 数制与码制,1.1 概述,一

3、、模拟信号及电路,模拟信号：时间上和幅值上均连续的信号 参数：幅度、频率、频带、功率等,模拟电路：分析处理模拟信号的电路系统 特点：基本元件为晶体管，工作于放大区,图1-1 正弦波,图1-2 语音信号,典型应用：放大电路、滤波电路、电源电路等,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,6,数字信号：离散的信号。如矩形脉冲。 离散：在时间和数值上都是不连续的。,二、数字信号,图1-3 方波信号,最常用是二值离散数字信号，“1“表示高电平，”0“表示低电平,1,0,三、数字信号优点,抗干扰性强 便于存储 便于利用计算机、DSP等进

4、行信号处理,图1-4 噪声干扰的正弦信号,图1-5 噪声干扰的方波信号,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,7,四、数字电路,数字电路：对数字信号进行分析、存储、处理的电路,单元电路只有两种状态。 由于单元电路只有两个状态，可用0和1表示。因此采用二进制数；分析和设计电路用逻辑代数。 对单元电路要求不高，因此单元电路简单。 晶体管工作在开关状态，易于实现，便于集成化。,特点：,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,8,人类社会进入信息数字化的时代，“

5、数字逻辑” 是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一。,五、数字电子技术的应用,音视频技术,雷达技术,通信技术,计算机、工业机器人,航空航天,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,9,1.2 数制及其转换,数字有两个作用：数码和代码 数码：用来表示数量的大小。如90分，101元等 数制：用数字来表示数量大小方法及运算规则体制。 代码：用数字代表不同的状态、事物或信息称为编码，数字称为代码，它不含有数量的意义。如身份证号码，银行帐号等 码制：为了便于记忆和处理，在编制代码时总要遵循一定的规则，这种规则叫做码制。,常用的数制有

6、十进制、二进制、八进制、十六进制,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,10,数码为：09；基数是10。 运算规律：逢十进一，即：9110。 十进制数的权展开式：,1、十进制,如：(143.75)10 1102 4101310071015 102,一、数制,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,11,2、二进制,数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1110。 二进制数的权展开式： 如：(101.11)2 122 0211201211 2

7、2 (5.75)10,各数位的权是的幂,二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,12,数码为：07；基数是8。 运算规律：逢八进一，即：7110。 八进制数的权展开式： 如：(207.04)8 282 0817800814 82 (135.0625)10,3、八进制,4、十六进制,数码为：09、AF；基数是16。 运算规律：逢十六进一，即：F110。 十六进制数的权展开式： 如：(D8.A)16 13161 816010

8、 161(216.625)10,各数位的权是8的幂,各数位的权是16的幂,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,13,二、数制转换,（1）二进制数转换为八进制数： 将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，不够3位补零，则每组二进制数便是一位八进制数。,将N进制数按权展开，即可以转换为十进制数。,1、二进制数与八进制数的相互转换,1 1 0 1 0 1 0 . 0 1,0 0,0, (152.2)8,（2）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进制数表示。,= 011 111 100 .

9、010 110,(374.26)8,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,14,2、二进制数与十六进制数的相互转换,1 1 1 0 1 0 1 0 0 . 0 1 1,0 0 0,0, (1D4.6)16,= 1010 1111 0100 . 0111 0110,(AF4.76)16,二进制数与十六进制数的相互转换，按照每4位二进制数对应于一位十六进制数进行转换。,3、十进制数转换为二进制数,采用的方法 基数连除、连乘法 原理：将整数部分和小数部分分别进行转换。 整数部分采用基数连除法，小数部分 采用基数连乘法。转换后再合

10、并。,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,15,整数部分采用基数连除法，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。,小数部分采用基数连乘法，先得到的整数为高位，后得到的整数为低位。,所以：(44.375)10(101100.011)2,采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,16,解 由于精度要求达到0.1%，需要精确到二进制小数10位，即1/210=1/1024。,所以,什么是数的精度？,最后一

11、位数的权值 如：(10.54)10,最后一位权值是10-2，精度为1% (11101.1011)2,最后一位权值是2-4,精度为1/16=6.25%,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,17,9,1001,9,8,1000,8,7,0111,7,6,0110,6,F,1111,15,5,0101,5,E,1110,14,4,0100,4,D,1101,13,3,0011,3,C,1100,12,2,0010,2,B,1011,11,1,0001,1,A,1010,10,0,0000,0,十六进制,二进制,十进制,十六进制

12、,二进制,十进制,表1.2.1 常用进制对照表,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,18,1.3 二进制编码,二进制编码： 以n位二进制代码0,1来表示某个状态、事物或信息称为二进制编码。 BCD码：以二进制码表示一个十进制数(09)的代码，称为二十进制码，即BCD（Binary Code Decimal）码。,由于十进制数共有09十个数码，因此需要4位二进制代码来表示1位十进制数。,二进制代码的位数n与需要编码的数（或信息）的个数N之间应满足以下关系：,2n-1N2n,2019/10/20,GUET School of

13、 Information & Communications,19,表1.3.1 常用BCD代码,一、BCD码,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,20,有权BCD码 即代码中的每位二进制数码都有确定的位权值。如表1-3中的8421码、2421码、5121码、631-1码等。,对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。 例如：,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,21,无权BCD码 即代码没有确定的位权值，不能按照位权展开求解所代表的十

14、进制数。如表1-3中的余码、单位间距码、余循环码等。这些代码都有其特点，适用于不同的场合。,用BCD代码表示十进制数 对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几组BCD代码来表示。例如：,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,22,二、格雷码（Gray码）,格雷码是一种典型的循环码。,循环码特点： 相邻性：任意两个相邻码组间仅有一位的状态不同。 循环性：首尾两个码组也具有相邻性。,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,23,两位格雷码,0 0

15、1 1,0 0 0 0 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1,三位格雷码,四位格雷码,0 0 0 1 1 1 1 0,1 0 1 1 0 1 0 0,0 1,1 0,1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0,0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0,一 种 典 型 的 格 雷 码,镜像码。n位格雷码的前、后2n-1位码字除首位不同（前2n-1位码字首位为0，后2n-1位码字首位为1），后面各位互为镜像。,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,24,三、ASCII码（American Standard Cord for Information Interchange）,ASCII码，即美国信息交换标准代码。采用7位二进制编码，用来表示27（即128）个字符。 ASCII码采用二进制（b7b6b5b4b3b2b1)来表示09十个代码，表示大、小写英文字母52个代码，32个表示各种符号的代码及34个控制码。,2019/10/20,GUET School of Information & Communications,25,