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1、肖合九肖合九 教授教授数字电子技术基础数字电子技术基础简明教程简明教程 1 数字电子技术是计算机科学与技术、信息工数字电子技术是计算机科学与技术、信息工程、网络工程各专业的一门重要专业基础必修程、网络工程各专业的一门重要专业基础必修课。主要研究数字电路与逻辑设计的理论与方课。主要研究数字电路与逻辑设计的理论与方法。法。 数字电子技术是计算机组成原理、计算机系数字电子技术是计算机组成原理、计算机系统结构、微型机与接口、单片机原理及其应用、统结构、微型机与接口、单片机原理及其应用、数字系统设计自动化等课程的基础，对理解计数字系统设计自动化等课程的基础，对理解计算机的工作原理有十分重要的作用。它的主
2、要算机的工作原理有十分重要的作用。它的主要内容包括逻辑代数基础、集成门电路、组合逻内容包括逻辑代数基础、集成门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲产生电辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲产生电路、模数与数模电路等。路、模数与数模电路等。数字电子技术是重要的专业基础数字电子技术是重要的专业基础2第1章 逻辑代数的基础知识 8学时第2章 门电路 12学时第3章 组合逻辑电路 12学时第4章 触发器8学时第5章 时序逻辑电路 8学时第6章 脉冲产生与整形电路 8学时第7章 数模与模数转换电路 4学时复习及小测验4学时教学计划教学计划3 教材：教材： 数字电子技术基础简明教程数字电子技术基础
3、简明教程( (第三版第三版) ) 余孟尝主编余孟尝主编 高等教育出版社高等教育出版社 20062006年年 参考书：参考书： 数字逻辑数字逻辑( (第二版第二版) ) 欧阳星明主编欧阳星明主编 华中科技大学出版社华中科技大学出版社 20052005年年 数字逻辑电路数字逻辑电路 魏达、高强、金玉善、魏达、高强、金玉善、曹英晖编著曹英晖编著 科学出版社科学出版社 20052005年年 电子技术基础：数字部分电子技术基础：数字部分( (第四版第四版) ) 康华康华光主编光主编 高等教育出版社高等教育出版社 20002000年年教材及参考书教材及参考书4 按时上课，认真听讲，师生互动，培养能力。 课
4、后及时认真复习，独立完成作业。每周二交上周的作业，按学号顺序排好。 平时多努力，基础打扎实，考出好成绩，用时不费力。要求要求5第第1 1章章 逻辑代数的基础知识逻辑代数的基础知识 6第第1 1章章 逻辑代数的基础知识逻辑代数的基础知识概述概述1.1 1.1 逻辑代数的基逻辑代数的基本概念、公式和定理本概念、公式和定理1.2 1.2 逻辑函数的化简方法逻辑函数的化简方法 1.3 1.3 逻辑函数的表示方法及其相互逻辑函数的表示方法及其相互之间的转换之间的转换7 模拟信号：在时间和幅值上均是连续变化的信号，模拟信号：在时间和幅值上均是连续变化的信号，即时间上的连续，量上的连续的信号。如水位，电压，
5、即时间上的连续，量上的连续的信号。如水位，电压，电流，温度，亮度，颜色等。电流，温度，亮度，颜色等。在自然环境下，大多数在自然环境下，大多数物理信号都是模拟量。如温度是一个模拟量，某一天物理信号都是模拟量。如温度是一个模拟量，某一天的温度在不同时间的变化情况就是一条光滑、连续的的温度在不同时间的变化情况就是一条光滑、连续的曲线：曲线：概述概述一、一、 数字信号和模拟信号数字信号和模拟信号8 数字信号：在时间和幅值上都是数字信号：在时间和幅值上都是离散取值的物理量。离散取值的物理量。即时间上的离散，量上的离散的信号。如数值，开关即时间上的离散，量上的离散的信号。如数值，开关位置，数字逻辑等。位置
6、，数字逻辑等。 用逻辑用逻辑1 1和和0 0表示的数字信号波形如下图所示：表示的数字信号波形如下图所示：模拟世界A/D数字处理 和存储系统D/A 可以把模拟信号变成数字信号，其方法是对模拟信可以把模拟信号变成数字信号，其方法是对模拟信号进行采样，并用数字代码表示后的信号即为数字信号进行采样，并用数字代码表示后的信号即为数字信号。号。当数字系统要与模拟信号发生联系时，必须经过当数字系统要与模拟信号发生联系时，必须经过模模- -数和数数和数- -模转换电路对信号类型进行转换。模转换电路对信号类型进行转换。9模拟电路主要研究：模拟电路主要研究：输入、输出信号间的大小、输入、输出信号间的大小、相位关系
7、、失真与否。模拟电路包括交直流相位关系、失真与否。模拟电路包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。放大器、滤波器、信号发生器等。在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态；在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态；在数字电路中，三极管工作在开关状态，即工在数字电路中，三极管工作在开关状态，即工作在饱和和截止状态。作在饱和和截止状态。 数字电路主要研究：数字电路主要研究：电路输出、输入间的逻辑关系。电路输出、输入间的逻辑关系。主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。逻辑表达式及波形图表示。模拟电路与数字电路比较模拟电路与数字电路比较1
8、.1.电路的特点电路的特点2.2.研究的内容研究的内容10二、二、 逻辑代数逻辑代数 18471847年，英国数学家乔治年，英国数学家乔治布尔（布尔（George BooleGeorge Boole）首先提出了描述客观事物逻辑关系的数学方法，被称为首先提出了描述客观事物逻辑关系的数学方法，被称为布尔代数。后来，由于布尔代数被广泛应用于解决开关布尔代数。后来，由于布尔代数被广泛应用于解决开关电路和数字逻辑电路的分析和设计上，所以也把布尔代电路和数字逻辑电路的分析和设计上，所以也把布尔代数叫做开关代数或逻辑代数。数叫做开关代数或逻辑代数。 逻辑代数也是用字母表示变量，这种变量称为逻辑变逻辑代数也是
9、用字母表示变量，这种变量称为逻辑变量。和普通代数不同的是，逻辑变量只有两种取值，即量。和普通代数不同的是，逻辑变量只有两种取值，即0 0和和1 1。在逻辑代数中，。在逻辑代数中，1 1和和0 0已不再表示数量的大小，已不再表示数量的大小，而而是表示两种对立的逻辑状态，即命题的真和假、信号的是表示两种对立的逻辑状态，即命题的真和假、信号的有和无、电平的高和低、开关的闭合和断开等。有和无、电平的高和低、开关的闭合和断开等。 在客观世界中，在客观世界中，事物发展变化所遵循的因果关系，一事物发展变化所遵循的因果关系，一般称为逻辑关系，反映和处理这种关系的数学工具，就般称为逻辑关系，反映和处理这种关系的
10、数学工具，就是逻辑代数。是逻辑代数。11 1 1、进位计数制进位计数制 进位计数制的基本因素：进位计数制的基本因素：基数基数和和位权位权。 基数基数是指计数制中所有到的数字符号的个数。是指计数制中所有到的数字符号的个数。在基数为在基数为R的计数制中，包含的计数制中，包含0、1、R1共共R个数字符号，进位规律是个数字符号，进位规律是“逢逢R进一、借进一、借一当一当R”，称为，称为R进位计数制。进位计数制。 位权位权是指在一种进位计数制表示的数中，用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。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
11、值等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。于这一位的数字符号乘上与该位对应的位权。三、三、 二进制数表示法二进制数表示法12数字符号为：数字符号为：0 09 9；基数是；基数是1010。运算规律：逢十进一，借一当十，即：运算规律：逢十进一，借一当十，即：9 91 11010，10109 91 1。十进制数的权展开式：十进制数的权展开式：103、102、101、100称称为十进制的权。各数为十进制的权。各数位的权是位的权是1010的幂。的幂。同样的数码在不同的数同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。位上代表的数值不同。任意一个十进制数都任意一个十进制数
12、都可以表示为各个数位可以表示为各个数位上的数码与其对应的上的数码与其对应的权的乘积之和，称权权的乘积之和，称权展开式。展开式。即：即：(5555)105103 510251015100又如：又如：(209.04)10 2102 0101910001014 1022 2、十进制数十进制数133、二进制数、二进制数数字符号为：数字符号为：0 0、1 1；基数是；基数是2 2。运算规律：逢二进一，借一当二，即：运算规律：逢二进一，借一当二，即：1 11 11010，10101 11 1。二进制数的权展开式：如：二进制数的权展开式：如：(101.01)(101.01)2 2 12122 202021
13、112120 002021 112122 2 (5.25)(5.25)1010加法规则：加法规则：000，011，101，1110减法规则：减法规则：000，011，101，110乘法规则：乘法规则：000，010，100，111除法规则：除法规则：010，111运算运算规则规则各数位的权是的幂各数位的权是的幂 二进制数只有二进制数只有0 0和和1 1两个数码，它的每一位都可以用电子元两个数码，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。件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。144 4、八进制数、八进制数数字符号为：数字符号为：0 07 7；基数是
14、；基数是8 8。运算规律：逢八进一，借一当八，即：运算规律：逢八进一，借一当八，即：7 71 11010，10101 17 7。八进制数的权展开式：如：八进制数的权展开式：如：(65.2)(65.2) 8 8 68681 158580 028281 1(53.25)(53.25)1010各数位的权是各数位的权是8 8的幂的幂5 5、十六进制数、十六进制数数字符号为：数字符号为：0 09 9、A AF F；基数是基数是1616。运算规律：逢十六进一，借一当十六，即：运算规律：逢十六进一，借一当十六，即：F F1 11010，10101 1F F。十六进制数的权展开式：如：十六进制数的权展开式：如
15、：(D8.A)(D8.A) 16 16 131613161 18168160 0101610161 1(216.625)(216.625)1010各数位的权是各数位的权是1616的幂的幂15 十进制的缺点：十进制的缺点：若在数字电路中采用十进若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与十个记数码相制，必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难，而且对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。很不经济。 二进制的优点：二进制的优点：电路中任何具有的两个不电路中任何具有的两个不同稳定状态的元件都可用来表示一位二进制同稳定状态的元件都可用来表示一位二进制数，数码的存储
16、和传输简单、可靠。数，数码的存储和传输简单、可靠。 二进制的缺点：二进制的缺点：位数较多，不便于读数；位数较多，不便于读数；不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。进制，运算结果输出时再转换成十进制数。161、非十进制数转换成十进制数：按权相加法按权相加法二进制数转换：二进制数转换：八进制数转换：八进制数转换：(1010.1)2=123022121020121(10.5)10十六进制转换：十六进制转换：把各个非十进制数按权展开求和即可。把各个非十进制数按权展开求和即可。(406.1)8482081680181(262.125)10(2AE.4)16216210161141604161(686.25)10四、几种常用进制数之间的转换四、几种常用进制数之间的转换172 2、十进制数转换成二进制数：、十进制数转换成二进制数： 十进制数转换成二进制数时，将整数部分和小数十进制数转换成二进制数时，将整数部分和小数部分分别进行转换。整数部分采用除部分分别进行转换。整数部分采用除2 2取余法转换，取余法转换，小数部分采用乘小数
