《数字电路与逻辑设计(修订版) 教学课件 ppt 作者 杨爱琴 主编 余根墀 高志宏 副主编第一章 第一章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路与逻辑设计(修订版) 教学课件 ppt 作者 杨爱琴 主编 余根墀 高志宏 副主编第一章 第一章（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 数字电路基础,本章主要内容： 数制与编码 逻辑代数的运算规则、公式 逻辑函数的描述 逻辑函数化简 本章难点： 逻辑代数的运算规则 逻辑函数的卡诺图描述方法 逻辑函数的化简,数字电子技术与模拟电子技术组成电子技术学科的专业基础 区别：处理信号的不同。 模拟电子技术处理的是模拟信号 数字电子技术处理的是数字信号 模拟信号：指在时间、数值上都是连续变化的信号，如温度、速度、压力等信号。传输和处理模拟信号的电路称为模拟电路。 数字信号：指在时间和数值上都是不连续的（离散的）信号，如电子表的秒信号等。对数字信号进行传输和处理的电路称为数字电路。 数字电路分类：按电路结构分立元件电路和集成电路；按
2、完成逻辑功能组合逻辑电路和时序逻辑电路；按制造工艺双极型（TTL型）和单极型（MOS型）。,1.1 数字电子技术概述 1.1.1 数字电子技术的基本概念,1.1 数字电子技术概述 1.1.2 数字集成电路的发展趋势,数字电路的发展过程：电子管、半导体分立元件、集成电路。 数字集成电路的发展：20世纪70年代分立元件集成时代（集成度为数千晶体管）、20世 纪80年代功能电路及模块集成时代（集成度达到数十万晶体管）、20世纪90年代进入以片上系统SOC（SystemOnChip）为代表的包括软件、硬件许多功能全部集成在一个芯片内的系统芯片时代（单片集成度达数百万晶体管以上）。 集成电路的国际发展趋
3、势：世界上集成电路大生产的主流技术正从2.032102mm、0.25m向3.048102mm、0.18m过渡。据预测，集成电路的技术进步还将继续遵循摩尔定律：即每18个月集成度提高一倍，而成本降低一半。 硅集成电路技术及发展趋势 集成电路的国内发展趋势：在我国，集成电路发展40多年，目前已经发展到了一定的水平，但与欧美等发达国家相比，还有很大差距。另一方面，世界前三大集成电路代加工公司却都在亚洲（我国台湾的TSMC和UNC，新加坡的CSM），美国等发达国家的公司都使用这些代加工公司的产品，成本却并不高。面对今后的发展，我国内地应把主要精力集中在集成电路的设计方面，生产加工就由这些代加工的公司来
4、完成，这样可以取长补短，快速发展我国的集成电路产业。 集成电路技术发展趋势,1.2 数制与编码 1 .2 .1记数体制,我们平时习惯上使用的是十进制数（如563），但在数字系统中特别是计算机中，多采用二进制、十六进制，有时也采用八进制的计数方式。无论何种记数体制任何一个数都是由整数和小数两部分组成的。 1十进制数 特点： 由10个不同的数码0、1、2、9和一个小数点组成。 采用“逢十进一、借一当十”的运算规则。 例如：十进制数213.71，小数点左边第1位为个位，它的数值为31003 ；小数点左边第二位的1代表十位，它的数值为110110；小数点左边第三位的2代表百位，它的数值为2102 =2
5、00；小数点右边的第一位7代表十分位，它的数值为7101=0.7；小数点右边第二位代表百分位，它的数值为1102 = 0.01。这里102、101、100、101、102称为权或位权，10为其计数基数， 即：(213.71)102102 1101310071011102 在实际的数字电路中采用十进制十分不便，因为十进制有十个数码，要想严格的区分开必须有十个不同的电路状态与之相对应，这在技术上实现起来比较困难。因此在实际的数字电路中一般是不直接采用十进制的。,1.2 数制与编码 1 .2 .1记数体制,2二进制数 (101.01)2 特点： 由两个不同的数码0、1和一个小数点组成。 采用“逢二进
6、一、借一当二”的运算规则。 例如：(101.01)2122021120021122 (5.25)10 其中22、21、20、21、22为权，2为其计数基数。 尽管一个数用二进制表示要比用十进制表示位数多得多，但因二进制数只有0、1两个数码，适合数字电路状态的表示，（例如用二极管的开和关表示0和1、用三极管的截止和饱和表示0和1），电路实现起来比较容易。,1.2 数制与编码 1 .2 .1记数体制,3八进制 (107.4)8 特点： 由8个不同的数码0、1、2、3、4、5、6、7和一个小数点组成。 采用“逢八进一、借一当八”的运算规则。 例如：(107.4)8182081780481 (71.5
7、)10 其中82、 81、 80、 81为权，每位的权是8的幂次方。 8为其计 数基数。 八进制较之二进制表示简单，且容易与二进制进行转换。,1.2 数制与编码 1 .2 .1记数体制,4十六进制 (BA3.C) 特点： 由16个不同的数码0、1、2、9、A、B、C、D、E、F和一个小数点组成，其中AF分别代表十进制数的1015。 采用“逢十六进一、借一当十六”的运算规则。 例如：(BA3.C) B162A1613160C161 1116210161316012161 (2979.75)10 其中162、 161、 160、 161为权，每位的权是16的幂次方。 16为其计数基数。 十六进制较
8、之二进制表示简单，且容易与二进制进行转换。,1.2 数制与编码 1 .2 .2 数制转换,十进制数符合人们的计数习惯且表示数字的位数也较少；二进制适合计算机和数字系统表示和处理信号；八进制、十六进制表示较简单且容易与二进制转换。因此在实际工作中，经常会遇到各种计数体制之间的转换问题。 1二进制与十进制之间的转换 （1）二进制转换为十进制 二进制转换为十进制时只要写出二进制的按权展开式，然后将各项数值按十进制相加，就可得到等值的十进制数。 例1.1 将二进制数(1011.01)2转换为十进制数 解：(1011.01)2123022121120021122 8210.25 (11.25)10,1二
9、进制与十进制之间的转换 （2）十进制转换为二进制 十进制转换为二进制分为整数部分转换和小数部分转换，转换后再合并。 例如：将十进制数(47.325)10转换成二进制数。 小数部分转换乘2取整法 基本思想：将小数部分不断的乘2取整数，直到达到一定的精确度。 将十进制的小数0.325转换为二进制的小数可表示如下： 0.32520.65 0.6521.30 0.320.6 0.621.2,1.2 数制与编码 1 .2 .2 数制转换,整数 0 1 0 1,高位 低位,可见小数部分乘2取整的过程不一定使最后的乘积为0，这时可以按一定 的精度要求求近似值。本题中精确到小数点后四位，则(0.325)10(
10、0.0101)2,1.2 数制与编码 1 .2 .2 数制转换,1二进制与十进制之间的转换 （2）十进制转换为二进制 整数部分转换除2取余法 基本思想：将整数部分不断的除2取余数，直到商为0。 将十进制整数47转换为二进制整数可表示如下：,0 1,高位,低位,则：(47)10(101111)2 。最后结果为：(47.325)10(101111.0101)2,1.2 数制与编码 1 .2 .2 数制转换,2二进制与十六进制之间的转换 十进制 二进制 十六进制 十进制 二进制 十六进制 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6
11、0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E 15 1111 F 二进制转换成十六进制数的方法是从小数点开始，分别向左、向右将二进制数按每四位一组分组（不足四位的补0），然后写出每一组等值的十六进制数。 例1.2 将(11001.110101)2转换为十六进制数。 即：(0001，1001 . 1101 ， 0100)2(19 . D4)16,1.2 数制与编码 1 .2 .2 数制转换,3二进制与八进制之间的转换 十进制 二进制 八进制 十进制 二进制 八进制 0 000
12、 0 1 001 1 2 010 2 3 011 3 4 100 4 5 101 5 6 110 6 7 111 7 二进制转换成八进制数的方法是从小数点开始，分别向左、向右将二进制数按每三位一组分组（不足三位的补0），然后写出每一组等值的八进制数。 例1.2 将(11001.110101)2转换为八进制数。 即：(011 ， 001 . 110 ， 1 01)2(31 . 65)8 八进制与十六进制之间的转换可以通过二进制作中介。,作业,P20页：1.(2) 2.(2) 3.(1)、(3),1.2 数制与编码 1 .2 .3 常用编码,数字系统只能识别0和1两种不同的状态，只能识别二进制数
13、实际传递和处理的信息很复杂 因此为了能使二进制数码表示更多、更复杂的信息，我们把0、1按一定的规律编制在一起表示信息，这个过程称为编码。 最常见的编码有二-十进制编码。二-十进制编码是用四位二进制数表示09的十个十进制数，也称BCD码。 常见的BCD码有8421码、格雷（Gray）码、余3码、5421码、2421码等编码。其中8421码、5421码和2421码为有权码，其余为无权码。 18421BCD码 8421BCD码是最常用的BCD码，为有权码，各位的权从左到右为8、4、2、1。在8421BCD码中利用4位二进制数的16种组合00001111中的前10种组合00001001代表十进制数的09，后6种组合10101111为无效码。 例1.3 把十进制数78表示为8421BCD码的形式。 解：(78)10(0111 1000)8421 (78)10(1010 1011)5421 (78)10(1101 1110)2421,1.2 数制与编码 1 .2 .3 常用编码,2格雷码（Gray） 格雷码最基本的特性是任何相邻的代码间仅有一位数
