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1、第一讲第一讲 绪论绪论1数字逻辑第一讲绪论课件内容：数字系统概述内容：数字系统概述 数制和码制数制和码制目的与要求：目的与要求：了解本门课程的基本内容；了解本门课程的基本内容；了解数字电路的特点及应用、分类及学习方法；了解数字电路的特点及应用、分类及学习方法；掌握二、八、十、十六进制的表示方法及相互转换；掌握二、八、十、十六进制的表示方法及相互转换；知道知道8421BCD码、余三码、格雷码、可靠性编码的码、余三码、格雷码、可靠性编码的意义及表示方法。意义及表示方法。重点与难点：重点与难点： 重点：数制与码制的表示方法；重点：数制与码制的表示方法； 难点：数制及码制间的相互转换。难点：数制及码制
2、间的相互转换。 2数字逻辑第一讲绪论课件一、数字电路基本概念一、数字电路基本概念电信号：随时间变化的电流或电压。电信号：随时间变化的电流或电压。模拟信号：幅度随时间连续变化的信号（正弦波）。模拟信号：幅度随时间连续变化的信号（正弦波）。1.1.数字信号数字信号 时间上离散，幅值上整量化的信号。常指在两个稳定时间上离散，幅值上整量化的信号。常指在两个稳定状态之间作阶跃式变化的信号状态之间作阶跃式变化的信号，可用，可用0、1来表示。因此，来表示。因此，又称为二进制信号（方波）。又称为二进制信号（方波）。 数数字字信信号号有有电电位位型型（图图a a）和和脉脉冲冲型型（图图b b）两两种种表表示示形
3、形式式。电电位位型型是是用用信信号号的的电电位位高高低低表表示示数数字字“1 1”和和“0 0”；脉脉冲冲型型是是用用脉脉冲冲的的有有无无表表示示数数字字“1 1”和和“0 0”。下下图图均均表示了数字信号表示了数字信号100110111。 3数字逻辑第一讲绪论课件2.数字电路数字电路 模拟电路：传输或处理模拟信号的电路。模拟电路：传输或处理模拟信号的电路。 数字电路：对数字信号进行传递、变换、运算、存储以数字电路：对数字信号进行传递、变换、运算、存储以 及显示等处理的电路。及显示等处理的电路。1 1）数字电路的分类）数字电路的分类 按电路类型分类按电路类型分类组合逻辑电路：是指在任意时刻产生
4、的稳定输出值仅取组合逻辑电路：是指在任意时刻产生的稳定输出值仅取决于该时刻电路输入值的组合，而与电路过去的输入值决于该时刻电路输入值的组合，而与电路过去的输入值无关。如：译码器、数据选择器等。无关。如：译码器、数据选择器等。时序逻辑电路：是指在任意时刻产生的稳定输出值不仅时序逻辑电路：是指在任意时刻产生的稳定输出值不仅与该时刻电路的输入值有关，而且与电路过去的输入值与该时刻电路的输入值有关，而且与电路过去的输入值有关。如：计数器、寄存器等。有关。如：计数器、寄存器等。 4数字逻辑第一讲绪论课件 按集成度分类按集成度分类 按半导体的导电类型分类按半导体的导电类型分类 双极型电路双极型电路 单极型
5、电路单极型电路类别集成度应用电路场合小规模集成电路(SSL)TTL系列：(110)门/片MOS系列(10100)元件/片通常为基本逻辑单元电路，如逻辑门电路，触发器等。中规模集成电路(MSI)TTL系列：(10100)门/片MOS系列：(1001000)元件/片通常为逻辑功能部件，如译码器、编码器、计数器等。大规模集成电路(LSI)TTL系列：(1001000)门/片MOS系列：(100010000)元件/片通常为一个小的数字系统或子系统，如CPU、存储器等。超大规模集成电路(VLSI)TTL系列：1000门/片MOS系列：10000元件/片通常可构成一个完整的数字系统，如单片微处理机。5数字
6、逻辑第一讲绪论课件3. 数字系统数字系统 数字系统是由实现各种功能的逻辑电路互相连接构数字系统是由实现各种功能的逻辑电路互相连接构成的整体，它能交互式的处理用离散形式表示的信息。成的整体，它能交互式的处理用离散形式表示的信息。 从概念上讲，凡是用数字技术来处理和传输信息的从概念上讲，凡是用数字技术来处理和传输信息的系统都可以称为数字系统。本课程所指的数字系统，是系统都可以称为数字系统。本课程所指的数字系统，是指由数字逻辑电路构成的纯硬件数字系统。指由数字逻辑电路构成的纯硬件数字系统。4.数字系统中的两种运算类型数字系统中的两种运算类型 算术运算和逻辑运算。算术运算和逻辑运算。 6数字逻辑第一讲
7、绪论课件5.数字逻辑电路研究的主要问题数字逻辑电路研究的主要问题 数字逻辑电路主要研究电路输出信号状态与输入信号状数字逻辑电路主要研究电路输出信号状态与输入信号状态之间的逻辑关系。它包含逻辑电路分析和逻辑电路设计两态之间的逻辑关系。它包含逻辑电路分析和逻辑电路设计两个方面的内容。理论基础是逻辑代数。个方面的内容。理论基础是逻辑代数。 逻辑电路分析：是要了解一个给定电路所实现的逻辑功能逻辑电路分析：是要了解一个给定电路所实现的逻辑功能 逻辑电路设计：是根据实际问题提出的功能要求，构造出逻辑电路设计：是根据实际问题提出的功能要求，构造出 实现该功能的电路。实现该功能的电路。 6.数字电路的优点数字
8、电路的优点 易集成化。易集成化。0 0、1 1两个状态，对元件的精度要求低。两个状态，对元件的精度要求低。 抗干扰能力强，可靠性高。信号易辨别不易受噪声干扰。抗干扰能力强，可靠性高。信号易辨别不易受噪声干扰。 便于长期存储。便于长期存储。 通用性强，成本低，系列多。通用性强，成本低，系列多。 保密性好。容易进行加密处理。保密性好。容易进行加密处理。7数字逻辑第一讲绪论课件二、数制和编码二、数制和编码1. 数制数制（1）进位制：表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须）进位制：表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成用进位计数的方法组成多位数码。多位
9、数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。制。（2）基）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。的数码个数。（3） 位位 权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。8数字逻辑第一讲绪论课件() 十进制十进制数码为：数码为：09；基数是；基数是1
10、0。运算规律：逢十进一，即：运算规律：逢十进一，即：9110。十进制数的权展开式：十进制数的权展开式：9数字逻辑第一讲绪论课件() 二进制二进制数码为：数码为：0、1；基数是；基数是2。运算规律：逢二进一，即：运算规律：逢二进一，即：1110。二进制数的权展开式：二进制数的权展开式： 二进制数只有二进制数只有0和和1两个数码，它的每一位都可以两个数码，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。路也容易实现。10数字逻辑第一讲绪论课件() 八进制八进制数码为：数码为：07；基数是；基数是8。运算规律：逢八进一，即：运
11、算规律：逢八进一，即：7110。八进制数的权展开式：八进制数的权展开式：() 十六进制十六进制数码为：数码为：09、AF；基数是；基数是16。运算规律：逢十六进一，即：运算规律：逢十六进一，即：F110。十六进制数的权展开式：十六进制数的权展开式：11数字逻辑第一讲绪论课件结论结论 一般地，一般地，N进制需要用到进制需要用到N个数码，基数是个数码，基数是N； 运算规律为逢运算规律为逢N进一。进一。 如果一个如果一个N进制数进制数M包含位整数和位小数，包含位整数和位小数， 即即 (an-1 an-2 a1 a0 a1 a2 am)N则该数的权展开式为：则该数的权展开式为：(M)N an-1Nn-
12、1 an-2 Nn-2 a1N1 a0N0a1 N-1a2 N-2 amN-m 由权展开式很容易将一个由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。进制数转换为十进制数。12数字逻辑第一讲绪论课件几种进制数之间的对应关系几种进制数之间的对应关系十进制数十进制数二进制数二进制数八进制数八进制数十六进制数十六进制数0123456789101112131415000000000100010000110010000101001100011101000010010101001011011000110101110011110123456710111213141516170123456789ABCDEF13
13、数字逻辑第一讲绪论课件2. 数制变换数制变换 将将N进制数按权展开，即可以转换为十进制数。进制数按权展开，即可以转换为十进制数。1)、二进制数与八进制数的相互转换、二进制数与八进制数的相互转换（1）二进制数转换为八进制数：）二进制数转换为八进制数： 将二进制数由小数点开将二进制数由小数点开 始，整数部分向左，小数部分向右，每始，整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，不位分成一组，不 够够3位补零，则每组二进制数便是一位八进制数。位补零，则每组二进制数便是一位八进制数。（2）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二位二 进制数表示。进制数表示
14、。(374.26)8 = 011 111 100 . 010 1101 1 0 1 0 1 0 . 0 10 00 (152.2)814数字逻辑第一讲绪论课件2)、二进制数与十六进制数的相互转换、二进制数与十六进制数的相互转换 二进制数与十六进制数的相互转换，按照每二进制数与十六进制数的相互转换，按照每4位二进位二进制数对应于一位十六进制数进行转换。制数对应于一位十六进制数进行转换。3)、十进制数转换为二进制数、十进制数转换为二进制数采用的方法采用的方法 基数连除、连乘法基数连除、连乘法原理原理：将整数部分和小数部分分别进行转换。：将整数部分和小数部分分别进行转换。整数部分采用基数连除法，小数
15、部分采用基数连乘法。转整数部分采用基数连除法，小数部分采用基数连乘法。转换后再合并。换后再合并。1 1 1 0 1 0 1 0 0 . 0 1 10 0 00 (1E8.6)16= 1010 1111 0100 . 0111 0110(AF4.76)1615数字逻辑第一讲绪论课件整数部分采用基数连除法：整数部分采用基数连除法：先得到的余数为低位，后得先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。到的余数为高位。小数部分采用基数连乘法：小数部分采用基数连乘法：先得到的整数为高位，后得到先得到的整数为高位，后得到的整数为低位。的整数为低位。所以：所以：(44.375)10(101100.011)2采用基
16、数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数进制数2 2余数余数2 22 22 22 22 2222211115 52 21 10 044440=K0=K0 00=K0=K1 11=K1=K2 21=K1=K3 30=K0=K4 41=K1=K5 5高位高位低位低位0.3750.3752 20.7500.7500.7500.7502 21.5001.5000.5000.5002 21.0001.000整数整数0=K0=K-1-11=K1=K-2-21=K1=K-3-3高位高位低位低位16数字逻辑第一讲绪论课件3. 二二十进制编码十进制编码 数字
17、系统只能识别数字系统只能识别0和和1，怎样才能表示更多的数码、符，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？用编码可以解决此问题。号、字母呢？用编码可以解决此问题。 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为等信息称为编码编码。 用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为二进制数称为代码代码。二二-十进制代码十进制代码：用：用4位二进制数位二进制数b3b2b1b0 来表示十进制数中来表示十进制数中的的 0 9 十个数码。简称十个数码。简称BCD码。码。 用四位自然二进制
18、码中的前十个码字来表示十进制数码，用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码，因各位权值依次为因各位权值依次为8、4、2、1，故称，故称8421 BCD码。码。 2421码的权值依次为码的权值依次为2、4、2、1；余；余3码由码由8421码加码加0011得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字，仅有一位代码不同，其它位相同。码字，仅有一位代码不同，其它位相同。17数字逻辑第一讲绪论课件常用常用BCD码码十进制数十进制数8421码码余余3码码格雷码格雷码2421码码5421码码012345678900000001001000110
19、100010101100111100010010011010001010110011110001001101010111100000000010011001001100111010101001100110100000001001000110100101111001101111011110000000100100011010010001001101010111100权权84212421542118数字逻辑第一讲绪论课件4.可靠性编码可靠性编码1. 1. 格雷码格雷码格雷码与二进制码关系对照表格雷码与二进制码关系对照表十进制数十进制数二进制数二进制数格雷码格雷码012345678910111213
20、14150 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 10 0 1 10 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 01 0 1 11 0 0 11 0 0 019数字逻辑第一讲绪论课件2. 2. 奇偶校验码奇偶校验码 为了能发现和校正错误，提高设备的抗干扰能力，就为了能发现和校正错误，提高设备的抗干扰
21、能力，就需采用可靠性代码，而奇偶校验码具有校验这种差错的能需采用可靠性代码，而奇偶校验码具有校验这种差错的能力，它由两部分组成。力，它由两部分组成。十进十进制数制数8421奇校验码奇校验码8421偶校验码偶校验码0123456789 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1
22、 0 0 1 1 1 0 1 020数字逻辑第一讲绪论课件3 3、海明码、海明码 奇偶校验码只能发现一位出现错误，而并不知道那一奇偶校验码只能发现一位出现错误，而并不知道那一位出错，如果知道那一位出错，则可以纠错位出错，如果知道那一位出错，则可以纠错( (数字逻辑中非数字逻辑中非1 1既既0)0)。海明码也是由。海明码也是由“信息位信息位”和和“校验位校验位”(”(它的位数它的位数较多较多) )两部分构成，它不但能发现错误，还能校正错误。两部分构成，它不但能发现错误，还能校正错误。以下是海明码与二进制码的关系对照表。以下是海明码与二进制码的关系对照表。21数字逻辑第一讲绪论课件22数字逻辑第一讲绪论课件23数字逻辑第一讲绪论课件100111100001111000011011010001011010000001110111101100011010000001110111101100100101111110001000010011001100100000000101100111010101001100110111111110100110001010101124数字逻辑第一讲绪论课件
