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1、祝同学们新学期：身体健康！学习进步！1主讲教师信息 姓名：盛孟刚 电话：13574050390邮箱：研究生助教：王万蕾 工科楼南楼3142课程说明n本课程为必修课程，属于专业技术基础课 。n本课程的先修课为电路基础，后续课程为 微机原理、单片机原理、EDA技术等。n本课程4个学分 ，理论授课64学时。n数字电子技术实验为独立一门课，授课 16 学时。n教材：数字电子技术基础（第五版），清 华大学电子学教研组编，阎石主编，高等教 育出版社，2006.5。3课程任务n通过对本课程的学习获得数字电子技术 方面的基本理论、基本知识，掌握数字电 路基本的分析方法和设计方法，掌握各种 数字集成电路器件的外
2、部特性与实际应用 ，培养实践动手能力、分析问题和解决问 题的能力。4第一章数制和码制5第一章 数制和码制1.1 概述 1.2 几种常见的数制 1.3 不同数制间的转换1.5 几种常用的编码1.4 二进制算术运算6内容提要本章首先介绍有关数制和码制 的基本概念，然后给出数字电路中 常用的数制和编码。此外，还将讲述不同数制之间 的转换方法和二进制数算术运算的 原理和方法。71.1 概述1、 数字量和模拟量模拟信号数字信号表示模拟量的信号；表示数字量的信号。例：正弦波信号、锯齿波信号等。例：产品数量的统计、数字表盘的读数等。模拟量数字量模拟量的变化在时间或数值上是连续的；数字量的变化在时间和数值上都
3、是离散的。8模拟信号tV(t)tV(t)数字信号高电平低电平上跳沿下跳沿9模拟电路数字电路用以传递、加工和处理模拟 信号的电路叫模拟电路；用以传递、加工和处理数字 信号的电路叫数字电路；电 子 电 路输入输出信号都是模拟信号。输入输出信号都是数字信号。10模拟电路主要研究：输入、输出信号间的大小、相 位、失真等方面的关系。主要采用电路分析方 法，动态性能用微变等效电路分析。在模拟电路中，晶体管一般工作在线性放大区；在数字电路中，晶体管工作在开关状态，即工作 在饱和区和截止区。 数字电路主要研究：数字信号的产生、存储、变换 、运算及电路的输入、输出间的逻辑关系。主 要的工具是逻辑代数。2、模拟电
4、路与数字电路比较1）电路的特点2）研究的内容113）电路的构成： 模拟电路的基本电路元件:基本模拟电路:晶体三极管场效应管集成运算放大器 信号放大及运算电路 (信号放大、功率放大） 信号处理电路（采样保持、电压比较、有源滤波） 信号发生器（正弦波发生器、三角波发生器）12数字电路的基本电路元件：基本数字电路 逻辑门电路 触发器 组合逻辑电路 时序逻辑电路（寄存器、计数器、脉冲发生 器、脉冲整形电路） A/D转换器、D/A转换器13数字信号：用数码表示。数码数值代码表示不同的事物或事物的不同状态表示数量的不同大小数制：多位数码中每一位的构成方法以及从低位到 高位的进位规则。码制：编码过程中遵循的
5、规则称为码制。141.2 几种常用的数制一、十进制： 以十为基数的计数体制。表示十进制数的十个数码： 0 、1、2、3、4、5、6、7、8、9 遵循逢十进一的规律；157 =一个十进制数 N 可以表示成：若在数字电路中采用十进制，必须要有十 种电路状态与十个数码相对应。这样将在技术 上带来许多困难，而且很不经济。15二、二进制：以二为基数的计数体制 。表示二进制数的两个数码：0、1遵循逢二进一的规律。（1001）B = (9)D二进制的优点：用电路的两个开关状态来表示二 进制数，数码的存储和传输简单、可靠。二进制的缺点：位数较多，使用不便，不合人们 的习惯；输入时将十进制转换成二进制，运 算结
6、果输出时再转换成十进制数。16三、八进制： 以八为基数的计数体制 。八进制数的数码：0、1、2、3、4、5、6、7遵循逢八进一的规律。17四、十六进制十六进制数的数码：0、1、2、3、4、5、6 、7、8、9、A(10)、 B(11)、C(12)、D(13) 、E(14)、F(15)(4E6)H= 4162+14 161+6 160= (1254)D(F)H(1111)B说明：十六进制的一位对应二进制的四位。Hexadecimal：十六进制的Decimal：十进制的Binary：二进制的基数：16181.3 不同数制间的转换= (11.25)10一、二-十转换二、十-二转换十进制转换为二进制的
7、方法：对于整数可以用二除十进制数， 余数是二进制数的第0位K0，然后依次用二除所得的商，余数 依次是第1位K1 、第2位K2 、。“除2取余法”19225 余 1 K0122 余 0 K162 余 0 K232 余 1 K312 余 1 K40例1：十进制数25转换成二进制数的转换过程：(25)D=(11001)B20例2：十进制数0.8125转换成二进制数的转换过程：“乘2取整法”0.81252=1.6250 1 ( )0.62502=1.2500 1 ( )0.25002=0.5000 0 ( )0.50002=1.0000 1 ( )(0.8125)D=(0.1101)B21(10011
8、100101101001000)B=从末位开始 四位一组(1001 1100 1011 0100 1000)B()H84BC9= (9CB48)H三、二-十六转换四、十六-二转换(8FA.C6)H =(1000 1111 1010 .1100 0110)B22从末位开始 三位一组(10 011 100 101 101 001 000)B ()O01554=(2345510)O32八进制的一位对应二进制的三位。(10011100101101001000)B =五、八进制数与二进制数的转换六、十六进制数与十进制数的转换231.4 二进制算术运算n算术运算：当二进制数表示不同大小的数值 时，数值与数
9、值之间可以进行加、减、乘、 除等运算，称算术运算。n逻辑运算：当二进制数表示不同意义的代码 时，代码与代码之间的运算是一种逻辑因果 关系的运算，有与、或、非三种，称逻辑运 算。n这两种运算有本质的不同。241.4.1 二进制算术运算的特点n乘法运算：可以通过若干次“被乘数（或零 ）左移1位”和“被乘数（或零）与部分积相加 ”这两种操作完成；n除法运算：可以通过若干次“除数右移1位” 和“从被除数或余数中减去除数”这两种操作完成。251.4.2 反码、补码和补码运算n原码：由符号位和数值位组成，正数的符 号位为0，负数的符号位为1，数值位不变 。n反码：由符号位和数值位组成，正数的反 码与原码相
10、同，负数的反码将原码每一位 数值位求反。n补码：由符号位和数值位组成，正数的补 码与原码相同，负数的补码由负数的原码 数值位求反，然后在最低位加1得到。表1.4.1 原码、反码、补码对照表26补码演示：-5的表示10000101原码求反111 1 1 0 1 0 11111011+1补码27求补相加演算过程如下： 0 1 0 1 （A）1 1 1 0 （B反）+ 110 1 0 00 1 0 0直接作减法运算：0 1 0 1- 0 0 0 10 1 0 0舍去进位，两种结果完全相同。例、设带符号位二进制数A=0101，B=0001，计算A-B舍去n数字电路中，两数的减法运算用它们的 补码相加完
11、成。28例1.4.1 写出符号位二进制数00011010、 10011010、00101101和10101101的反码和补码。00011010反码补码0001101000011010100110101110010111100110001011010010110100101101101011011101001011010011原码29例1.4.2 用二进制补码运算求出13+10、13-10 、-13+10和-13-10。解：由于13+10和-13-10的绝对值为23，必须 用有效数字为5位的二进制数才能表示，再加 上一位符号位，就得到6位的二进制补码。+13的补码：001101-13的补码：11
12、0011 +10的补码：001010 -10的补码：1101101 10011 0 010101 11101-13+10：-13-10 1 10011 1 101101 1 01001舍去301.5 几种常用的编码为了用二进制代码表示十进制数的09十个状态 ，二进制代码至少有4位。4位二进制代码最多可以表 示16个字符，因此，从16种表示中选十个来表示09 十个字符，可以有多种情况。不同的表示法便形成了 不同的编码。这里主要介绍：8421码（ BCD码）5211码余3码2421码首先以十进制数为例，介绍位权的概念。(3256)D=3103+ 2102+ 5101+ 6100个位(D0)的位权为
13、100 ，十位(D1)的位权为101 ，百位(D2)的位权为102 ，千位(D3)的位权为103一、十进制代码余3循环码31十进制数 (N)D二进制编码 (K3K2K1K0)B(N)D= K3W3 +K2W2+K1W1+K0W0W3W0为二进制各位的位权8421码，就是指W3=8、 W2= 4、 W1= 2、 W0= 1。用四位二进制代码表示09十个数码，该四位 二进制代码的每一位也有位权。2421码，就是指W3=2、 W2= 4、 W1= 2、 W0= 1。5211码，就是指W3=5、 W2= 2、 W1= 1、 W0= 1。320000 0001 0010 00110110 0111100
14、0 1001 1010 10111101 111011110101110001000 1 2 36 78 9 10 1113 141551240 1 2 357 89640 1467 89203 45 6 7 82910 1 2 36 78549二进制数自然码 8421码 2421码 5211码 余三码3533十进制数(两位) 的 BCD码表示：（91）D = ( 10010001)BCD（87）D = ( 10000111 )BCD例:34(Gray code:又称循环码）特点：相邻两个编码 之间，只有一位变量 的状态取值不同。相邻相邻相邻相邻两位循环码二、格雷码四位循环码：35三、美国信息交换标准代码（ASCII）ASCII码是一组7位的二进制代码，共 128个，包括表示09的十个代码，表示大、 小写英文字母的52个代码，32个表示各种符 号的代码以及34个控制码。ASCII码见表1.5.3。36第一章小结一、数制与码制：1、二进制、十进制、十六进制之间的相 互转换；2、各种十进制代码的编码特点。37习题：题1.4，1.6，1.9，1.15(1、3、5、7)。38第一章结 束39
