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1、1,绪 论,曹开田,E-mail: ,2,一、模拟电路与数字电路,1.模拟量、模拟信号与模拟电路,模拟量：自然界中的许多物理量（如时间、高度、温度等）在时间 和数值上都是连续变化的（即可以在一定范围内取任意实数），我们称这类量为模拟量。,模拟信号：表示模拟量的电信号。特点：幅值连续、时间连续,模拟电路：处理模拟信号的电路被称为模拟电路。,2.数字量、数字信号与数字电路,数字量：在时间上是离散变化的（也就是不连续），值域内只能取某一最小单位的整数倍。这一类物理量称为数字量。,数字信号：表示数字量的电信号。特点：幅值离散、时间离散,数字电路：处理数字信号的电路叫做数字电路。,3,1.数字信号,D,
2、2.模拟信号,二、数字信号和模拟信号的表示,4,三、数值“1”和“0”的波形表示,2.脉冲型,1.电位型,数值 1 1 0 1 0 0 0,五、本课程的研究内容,1.数字逻辑的基本理论,2.常用数字集成电路的结构、工作原理、 逻辑功能和使用方法。,四、模拟信号与数字信号的区别与联系,5,3.数字电路的分析、设计方法。,六、学习方法,4.数字系统设计初步,1. 培养较强的逻辑思维能力，与实验课密切配合。 2. 抓紧课堂宝贵时间，课下独立完成作业，主动质疑； 3. 对于集成电路，重点放在外部电气特性、逻辑功能和使用方法 4. 独立思考，提高自学能力,5 .设计电路应尽量运用集成元件来设计,6,七、
3、参考教材：,1. 数字电子技术基础 阎石 高等教育出版社 2 .数字电路与系统 刘宝琴 清华大学出版社 3. 数字电路逻辑设计 王毓银 高等教育出版社,7,2、该课程也是电子、通信、自动化、测控等电类专业的专业基础课，也是一门必修课,八、本课程与其他课程及专业的关系,1、该课程是通信原理、单片机原理、微机原理以及数字信号处理等课程的基础课程或先修课程；,8,48学时、平均每周3课时:周一、周五(单周),九、课程安排,教授内容：张顺兴 主编数字电路与系统设计作为本课程的教材。,9,（2）总评成绩的构成：平时占30；期末占70；,（1）考试（笔试）、闭卷；,十、总评考核方法以及要求,10,第1章
4、数制与码制,1.1 数制（计数体制）,设一个R进制的数N，该数制的三要素为： 数码：0R-1，进位规律：逢R进一，借1当R。 基数：数码的个数，即R，也称为底数。 位权：Ri，数码在一个数中的位置不同，其大小就不同。i是数码所在的位置，称为数位。,11,任意一个R进制数N （n位整数，m位小数）都可以用以下三种方式表示:,其中： , 分别表示数N第 , , 位 上的数码；,位置计数法,.按权展开式,和式,12,一、十进制（Decimal）,数码：09，逢10进1，借1当10 位权：10i 基数：10 例如：,13,二、二进制（Binary）,数码：0、1，逢2进1，借1当2 位权：2i 基数：
5、2,例如：,14,三、十六进制（Hexadecimal）,数码：09、AF（1015），逢16进1，借1当16 位权：16i 基数：16 例如：,4BE.2=4162+11161+14 160+216-1,15,五、数制转换：,1. 非十进制十进制间2，8，16 10,四、八进制（Octal）,方法：按位权展开相加法,解： (11.01)B = 121 + 120 + 0 2-1 + 1 2-2,例1：(11.01)B= (?)D,= (3. 25)D,（8AF）16=8 162+10 161+15 =（2223）10,16,2 十进制转换为非十进制,方法：基数乘除法（1、整数部分用除基数取余
6、法;2、小数部分用乘基数取整法）,例2：(57)D= (?)B,例3：(0.6875)D = (?)B,注意：此方法中的“基数”是指转换后的非十进制数的“基数”,17,例2. 解：,57,2,28,2,14,2,7,2,3,2,1,2,0,余数,1,0,0,1,1,1,有效位,k0(最低位),k5(最高位),k1,k2,k3,k4,直到商为0为止。 所以：(57)D= (111001)B,18,例3. 解：,0.6875,整数,1.3750,1,0.7500,0,1,1.5000,1.0000,1,有效位,k-1(最高位),k-2,k-3,k-4(最低位),直到小数部分为0或已达到精度要求为止
7、。 所以：(0.6875)D = (0.1011)B,19,3 小数的精度及转换位数的确定,n位R进制小数的精度,R-n,例1：(0.12)10 的精度为,10-2,例2：(0.101)2 的精度为,2-3,转换位数的确定,2-n 0.1，,解：设二进制数小数点后有n位小数，,则其精度为 2-n，由题意知：,例3：(0.39)10 = ( ? )2 ，要求精度达到 0.1。,解得 n 10。,所以 (0.39)10 = (0.0110001111)2 。,20,例4：（0.4526）10=( ? )2，要求转换后的精度不低于原精度。,解：原精度为10-4 ，设转换后为n位小数，则10-42-n
8、，解得：n (4lg10)/lg2=13.3 所以，n至少取14位。 （0.4526）10=(0.01110011110111 )2,练习： （0.875）10=( ? )2，要求转换后的精度不低于原精度。,答案： （0.875）10=( 0.1110000000)2，至少取10位。,21,4 二进制、八进制、十六进制间转换,特点：三种进制的基数都是2的正整数幂。,方法：直接转换,例1：(101011.1)2 = ( ? )8 = ( ? )16,解：(101011.1)2 = (101 011 . 100)2 = (53.4)8,(101011.1)2 = (0010 1011. 1000)
9、2 = (2B.8)16,1.2 码制（编码的制式）基本概念：编码、代码、码元、码制,1.二进制码,n位码元,2n个对象,22,(2) 格雷码,循环码：格雷码的一种，特点为首尾代码也只有一位对应码元不同。,码间距为1的一种代码。,例1: 0011和 0010 码间距为1,例2: 0011和 1111 码间距为2,循环码的构成规律：互补反射、镜像对称,(1) 自然二进制码,23,1位,0,2位,1,1,0,3位,10,11,01,00,24,(3) 奇（偶）校验码,信息码,校验位,0000,0,0000,1,偶校验,奇校验,25,(1) 引入BCD码的原因：,习惯用十进制，而数字系统只处理二进制
10、,(2)分类,1)有权码：有固定位权(P8),8421BCD、5421BCD、2421BCD、631-1BCD,2)无权码：无固定位权 (P8),余3BCD、余3循环 BCD、格雷BCD、8421奇校BCD,2.二十进制（BCD）码（Binary Coded Decimal Codes）,26,8421码,0000,0001,0010,0011,1001,余3码,0011,0100,0101,0110,1100,循环码,0000,0001,0011,余3循环码,0010,27,(3) 多位十进制数的表示,代码间应有间隔,例：( 380 )10 = ( ? )8421BCD,解：( 380 )1
11、0 = ( 0011 1000 0000 )8421BCD,(4)数制与BCD码间的转换,例1：( 0110 0010 0000 )8421BCD =,( 620 )10,例2：( 0001 0010 )8421BCD = ( ? )2,解：( 0001 0010 )8421BCD = ( 12 )10 = ( 1100 )2,28,(5) 8421 BCD的加减法运算,1)加法运算,例1：( 0010 )8421BCD + ( 0011 )8421BCD = ( ? )8421BCD,0010,0011,0101,所以 ( 0010 )8421BCD+( 0011 )8421BCD=( 01
12、01 )8421BCD,29,例2：( 0001 )8421BCD + ( 1001 )8421BCD = ( ? )8421BCD,0001,1001,1010,0110,0001 0000,( 0001 )8421BCD+( 1001 )8421BCD=( 0001 0000 )8421BCD,所以,非法码,加6修正,30,例3：( 1000 )8421BCD + ( 1000 )8421BCD = ( ? )8421BCD,1000,1000,1 0000,0110,0001 0110,( 1000 )8421BCD+( 1000 )8421BCD=( 0001 0110 )8421BC
13、D,所以,个位产生进位,加6修正,31,结论：两个8421BCD码相加，若相加结果中出现 了8421BCD码的非法码或在相加过程中，在BCD数位上出现了向高位的进位，则应对非法码及产生进位的代码进行“加6(即二进制数0110)修正”。,32,2)减法运算,例1：( 0110 )8421BCD ( 0001 )8421BCD = ( ? )8421BCD,0110,0001,0101,( 0110 )8421BCD ( 0001 )8421BCD=( 0101 )8421BCD,所以,33,例2：( 0001 0000 )8421BCD ( 0101 )8421BCD = ( ? )8421BC
14、D,0001 0000,0101,0000 1011,0110,0000 0101,( 0001 0000)8421BCD ( 0101 )8421BCD = ( 0101 )8421BCD,个位产生借位,减6修正,34,结论：两个8421BCD码相减，若相减过程中，在BCD数位上出现了向高位的借位，则应对产生借位的代码进行“减6(即二进制数0110)修正”。,35,3. ASCII码,ASCII码全称American Standard Code for Information Interchange(美国标准信息交换码)。 ASCII码采用7位二进制 编码方案（通常称为标准ASCII 码），因此可以表示128个不 同的字符。详见书P11。,36,作业题,1.4,1.5,
