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1、2010-4,都江堰校区 周 林,1,教 学 安 排,数字电子技术,教学时数 ：总学时48学时；其中理论课时38学时，实验10学时。 周 数 ： 10-17周； 教学内容 ：第1章；第2章部份内容；第3章；第4章；第5章1-2节。 推荐参考书：数字电子技术，西安电子科技大学出版社，江晓安主编,2010-4,都江堰校区 周 林,2,课程性质：“数字电子技术”是计算机各专业及电子类专业必修的一门重要专业基础课。本课程主要介绍有关数字系统基本知识、基本理论、及常用数字集成电路，重点讨论数字逻辑电路分析方法，了解其设计的基本方法。 从计算机的层次结构上讲， “数字逻辑”是深入了解计算机“内核” 的一门
2、最关键的基础课程。,教学目标：本课程的教学目标是使学生了解组成数字计算机和其它数字系统的各种数字电路，能熟练地运用基本知识和理论对各类电路进行分析，并能根据客观提出的设计要求用合适的集成电路芯片完成各种逻辑部件的设计。,2010-4,都江堰校区 周 林,3,一.掌握课程特点,1.本课程是一门既抽象又具体的课程。在逻辑问题的提取和描述方面是抽象的,而在逻辑问题的实现上是具体的。因此，学习中既要有抽象分能力，又要善于结合实际。,2.逻辑设计方法十分灵活。数字系统中，逻辑电路的分析与设计具有很大的灵活性。许多问题的处理没有固定的方法和步骤，很大程度上取决于操作者的逻辑思维推理能力、知识广度和深度、以
3、及解决实际问题的能力。换而言之，逻辑电路的分析与设计具有较大的弹性和可塑性。,3.理论知识与实际应用结合十分紧密。该课程各部分知识与实际应用直接相关，学习中必须将理论知识与实际问题联系起来。真正培养解决实际问题的能力。,2010-4,都江堰校区 周 林,4,二.重视课堂学习,1.认真听课：听课时要紧跟教师授课思路，认真领会每一个知识要点，抓住书本上没有的内容，琢磨重点与难点。,2. 做好笔记：适当地记录某些关键内容，尤其是那些重点、难点、疑点，以便课后复习、思考。,3. 主动思考：听课时围绕教师所述内容及提出的问题，主动思考问题，寻找自己的见解。,三.培养自学能力,1. 认真阅读教材内容。,2
4、. 善于总结、归纳。,3. 加强课后练习。,2010-4,都江堰校区 周 林,5,第 一 章 逻辑代数基础, 1.1： 基本概念、公式和定理, 概述, 1.3：逻辑函数的表示方法及其相互之间的转换。, 1.2：逻辑函数的化简方法,2010-4,都江堰校区 周 林,6,概 述,一、 数字系统,数字系统是一个能对数字信号进行加工、传递和存储的实体，它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。例如，数字计算机。,2、数字信号,例如，学生成绩记录，工厂产品统计,电路开关的状态等。,信号的变化在时间上和数值上都是断续的，或离散的,对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。,模拟信号：信号随时间连续
5、变化的量。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。,1、什么是数字系统?,2010-4,都江堰校区 周 林,7,例如,某控制系统框图如下图所示。,数字系统中处理的是数字信号，当数字系统要与模拟信号发生联系时，必须经过模/数(A/D)转换和数/模(D/A)转换电路，对信号类型进行变换,2010-4,都江堰校区 周 林,8,二、数字逻辑电路,用来处理数字信号的电子线路称为数字电路。由于数字电路的各种功能是通过逻辑运算和逻辑判断来实现的，所以数字电路又称为数字逻辑电路或者逻辑电路。,(1)电路的基本工作信号是二值信号。它表现为电路中电压的“高”或“低”、开关的“接通”或“断开”、晶体管的“导
6、通”或“截止”等两种稳定的物理状态。 (2)电路中的半导体器件一般都工作在开、关状态。,数字逻辑电路具有如下特点：,(3)电路结构简单、功耗低、便于集成制造和系列化生产；产品价格低廉、使用方便、通用性好。,(4)由数字逻辑电路构成的数字系统工作速度快、精度高、功能强、可靠性好。,2010-4,都江堰校区 周 林,9,三、逻辑代数,逻辑关系-事物间的因果关系 逻辑代数-反映和处理这种逻辑关系的数学工具 布尔代数-逻辑代数是英国数学家(George Boole)布尔在19世纪中叶创立的一门数学学科。所以又叫布尔代数 开关代数-20世纪30年代美国工程师(Claude E.Shannon)克劳德香浓
7、将逻辑代数运用到开关电路的分析中。因此又称为开关代数,逻辑变量- 逻辑代数中的变量,用字母表示。 二值逻辑-变量中取值只有“1”咱“0”两种,逻辑代数是分析和设计数字电路的基本数学工具，它的基本和常用运算也是数字电路要实现的重要操作。,2010-4,都江堰校区 周 林,10,（一） 进位计数制,数制是人们对数量计数的一种统计规律。按进位的原则进行计数，称为进位计数制。日常生活中广泛使用的是十进制，而数字系统中使用的是二进制。每一种进位计数制都有一组特定的数码，例如十进制数有10个数码， 二进制数只有两个数码，而十六进制数有16个数码。,四 数制及其转换,十进制中采用了0、1、9共十个基本数字符
8、号，进 位规律是“逢十进一”。当用若干个数字符号并在一起表示一个数时，处在不同位置的数字符号，其值的含意不同。,1、十进制,同一个字符6从左到右所代表的值依次为600、60、6。即 (666)10=6102+6101+6100,2010-4,都江堰校区 周 林,11, 基数 N=10：采用 10 个不同的数码0、 1、 2、 、 9和一个小数点(.)。 进位规则：是“逢十进一”。 权：10i,再如：,注：我们把十进制数的10个基本数码定义为“基数”，在不同位数代表的数值大小的常数10i定义为“权”，则十进数的特点可总结如下：,上述十进制数的表示方法也可以推广到任意进制数。,2010-4,都江堰
9、校区 周 林,12,广义地说，一种进位计数制包含着基数和位权两个基本 的因素：,基数: 指计数制中所用到的数字符号的个数。在基数为N计数制中，包含0、1、N-1共N个数字符号，进位规律是 “逢N进一”。称为N进位计数制，简称N进制。,2. N进制,位权: 是指在一种进位计数制表示的数中，用来表明不同数位上数值大小的一个固定常数。不同数位有不同的位权， 某一个数位的数值等于这一位的数字符号乘上与该位对应的位权。N进制数的位权为N的整数次幂。 例如，十进制数的位权是10的整数次幂，其个位的位权 是100，十位的位权是101。,一个N进制数D可以有两种表示方法：,2010-4,都江堰校区 周 林,1
10、3,(2) 多项式表示法(又称按权展开法),(D)N = Kn-1Nn-1 + Kn-2Nn-2 +K1N1 + K0N0 + K-1R-1 + K-2N-2+ + K-mN-m,其中：N 基数；n整数部分的位数； m 小数部分的位数； Ki N进制中的一个数字符号，其取值范围为 0 Ki N-1 (-min-1)。,(3) 位权是N的整数次幂，第i位的权为Ni (-min-1)。,N进制的特点可归纳如下：,(1) 有0、1、N-1共N个数字符号;,(2) “逢N进一”，“10”表示N;,2010-4,都江堰校区 周 林,14,基数N=2的进位计数制称为二进制。二进制数中只有0和1两个基本数字
11、符号，进位规律是“逢二进一”。二进制数的位权是2的整数次幂。 任意一个二进制数D可以表示成,3、二进制,其中：n整数位数；m小数位数； Ki 为0或者1， -min-1。,(D)2 = (Kn-1Kn-2K1K0.K-1K-2K-m)2 = Kn-12n-1+Kn-22n-2+K121+K020 +K-12-1+K-22-2+K-m2-m,2010-4,都江堰校区 周 林,15,例如，一个二进制数1011.01可以表示成: (1011.01)2 = 123+022+121+120+02-1+12-2,2010-4,都江堰校区 周 林,16,例如，二进制数A=11001,B=101,则A+B、A
12、-B、AB、AB的运算为,2010-4,都江堰校区 周 林,17,因为二进制中只有0和1两个数字符号，可以用电子器件的两种不同状态来表示一位二进制数。例如，可以用晶体管的截止和导通表示1和0，或者用电平的高和低表示1和0等。所以，在数字系统中普遍采用二进制。,二进制的优点: 运算简单、物理实现容易、存储和传送方便、可靠。,二进制的缺点：数的位数太长且字符单调，使得书写、记忆和阅读不方便。 因此，人们在进行指令书写、程序输入和输出等工作时，通常采用八进制数和十六进制数作为二进制数的缩写。,2010-4,都江堰校区 周 林,18,4、二进制数的缩写形式-八进制和十六进制,（1）八进制数： 基数N=
13、8的进位计数制称为八进制。八进制数中有0、1、7共8个基本数字符号，进位规律是“逢八进一”。八进制数的位权是8的整数次幂。,其中：n整数位数；m小数位数； Ki07中的任何一个字符，-m i n-1。,例(37.41)8=381+780+48-1+18-2,2010-4,都江堰校区 周 林,19,（2）、十六进制,基数N=16的进位计数制称为十六进制。十六进制数中有0、1、9、A、B、C、D、E、F共16个数字符号，其中，AF分别表示十进制数的1015。进位规律为“逢十六进一”。十六进制数的位权是16的整数次幂。,任意一个十六进制数N可以表示成,其中：n整数位数；m小数位数；Ki表示09、AF
14、中的任何一个字符，-m i n-1。,例:2A.7F=2161+A160+716-1+F16-2 =216+101+7/16+15/256=42.4961,2010-4,都江堰校区 周 林,20,十进制数015及其对应的二进制数、八进制数、十六进制数如下表所示。,2010-4,都江堰校区 周 林,21,(二） 几种常用进制数之间的转换,方法：多项式替代法,1、二进制数与十进制数之间的转换,（1）二进制数转换为十进制数（二-十转换）,将二进制数表示成按权展开式，并按十进制运算法则进行计算，所得结果即为该数对应的十进制数。 例如，（10110.101）2 =（？）10,(10110.101)2=
15、124+122+121+12-1+12-3 = 16+4+2+0.5+0.125 = (22.625)10,数制转换是指将一个数从一种进位制转换成另一种进位制。从实际应用出发，要求掌握二进制数与十进制数、八进制数和十六进制数之间的相互转换。,2010-4,都江堰校区 周 林,22,方法：基数乘除法,十进制数转换成二进制数时，应对整数和小数分别进行处理。 整数转换采用“除2取余”的方法； 小数转换采用“乘2取整”的方法。,(2.1) 整数转换 “除2取余”法：将十进制整数D除以2，取余数计为K0；再将所得商除以2，取余数记为K1；。依此类推，直至商为0，取余数计为Kn-1为止。即可得到与N对应的n位二进制整 数Kn-1K1K0。,（2）十进制数转换为二进制数 （十-二转换）,2010-4,都江堰校区 周 林,23,分析：假设某十进数为D10,对应二进制数为(Kn-1Kn-2K1K0)，则：,D10=(Kn-1Kn-2K1K0).= Kn-12n-1+Kn-22n-2+K121+K0=2（ Kn-12n-2+Kn-22n-3+K1）+K0,
