数电课件2011

《数字电子技术》安徽师范大学物理与电子信息学院陶文海一、理论课教学内容绪论（1）第一章数制和代码（6）第二章逻辑代数基础（10）第三章逻辑门电路（4）第四章组合逻辑电路（12）第五章触发器（8）第六章时序逻辑电路（14）第七章脉冲的产生与整形（5）第八章D/A与A/D转换（选修）第九章半导体存储器（选修）二、实验课教学内容实验一组合逻辑电路的设计与测试实验二数值比较器的设计、测试及其应用实验三数据选择器及其应用实验四译码器及其应用实验五触发器及其应用实验六时序逻辑电路的设计与测试实验七计数器及其应用实验八寄存器及其应用三、教学参考书目Ⅳ.江国强，现代数字逻辑电路，电子工业出版社，2002.8（1）。余孟尝，数字电子技术基础简明教程，高等教育出版社，2006.7（3）。2.教学参考书目1.教材Ⅱ.康华光，电子技术基础（数字部分），高等教育出版社，2006.1（5）。Ⅴ.RobertD.Thompson，数字电路简明教程，电子工业出版社，2003.7（1）。Ⅲ.阎石，数字电子技术基础，高等教育出版社，1998.11（4）。Ⅰ.余孟尝，数字电子技术基础简明教程，高等教育出版社，1999.10（2）。四、教学考核1.平时成绩10%Ⅰ.平时考勤5%；Ⅱ.平时作业5%。2.实验成绩20%Ⅰ.实验操作10%；Ⅱ.实验报告10%。3.期中成绩10%4.期末成绩60%《数字电子技术》•绪论•数制和代码•逻辑代数基础•逻辑门电路•组合逻辑电路•触发器•时序逻辑电路•脉冲的产生与整形绪论•电子信号的分类•数字电路的特点•数字电路的分类•数字电路的应用返回一、电子信号的分类用来传递、加工和处理模拟信号的电路，称作为模拟电路。模拟信号的特征是，无论是从时间上或从大小上来看信号都是连续变化的。如正弦波信号。模拟电路1.模拟信号和模拟电路模拟信号XL—1正弦波信号2.数字信号和数字电路返回用来传递、加工和处理数字信号的电路，称作为数字电路。数字电路数字信号的特征是，无论是从时间上或从大小上来看信号都是离散的、或是不连续的，又称为脉冲信号。如方波、矩形波和锯齿波。数字信号图XL—2矩形波信号二、数字电路的特点1.在数字电路中，一般都采用二进制的数字信号，只有0和1这两个基本数码，反映在电路上就是低电平和高电平这两种状态。2.在数字电路中，稳态时的晶体管一般都工作在开、关状态。3.数字电路都是由几种最基本的单元电路组成；由于只要元件具有两个稳定状态就可以用来表示二进制的0和1这两个基本数码，所以其基本单元电路简单，对元件的精度要求不高，允许有较大的分散性，只要能可靠区分两种截然不同的状态“0”和“1”即可。返回7.此外，数字电路还具有抗干扰能力强、精确度高、保密性好、通用性强、便于集成化，数字信号便于长期储存。6.数字电路能够对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算，包括逻辑推理和逻辑判断。5.在数字电路中，使用的主要方法是逻辑分析和逻辑设计，主要工具是逻辑代数。4.在数字电路中，研究的主要问题是输出信号和输入信号之间的关系，即所谓的逻辑关系。三、数字电路的分类2.按集成度分类Ⅳ.超大规模集成电路(VeryLargeScaleIC，VLSI)Ⅰ.小规模集成电路(SmallScaleIC，SSI)Ⅱ.中规模集成电路(MediumScaleIC，MSI)Ⅵ.巨大规模集成电路(GiganticScaleIC，GSI）Ⅴ.特大规模集成电路(UltraLargeScaleIC，ULSI)Ⅲ.大规模集成电路(LargeScaleIC，LSI)1.按电路结构和工作原理分类按照电路结构和工作原理的不同，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。表XL—1集成度的标准返回划分集成电路规模（集成度）的标准。集成度是指每块集成电路芯片中所包含元器件的数目。集成度四、数字电路的应用返回由于数字电路具有上述特点，因而发展十分迅速，在电子计算机、数控技术、通讯设备、数字仪表等方面具有十分广泛的应用。第一章数制和代码•概述•数制•数制间的转换•二进制正负数表示法•二进制代码返回概述一个数通常可以用两种不同的方法来表示。一、按“值”表示所谓按“值”表示，即选择某种进位制来确定某个数的值或大小，这就是所谓的数制。按“值”表示时需要注意三个问题1.恰当地选择数字符号（数码）及其组合规律；2.确定小数点的位置；3.正确地表示出数的正、负符号。返回二、按“形”表示所谓按“形”表示，就是按照一定的编码方法来形象地表示某个数。采用按“形”表示时，先要确定编码规则；然后按此编码规则编出一组代码；并给每一个代码赋以一定的含义，这就是所谓的码制或代码。§1·1数制数制中数的表示一般都采用位置计数法。3.基数是指该进位制所用数码的个数。每一个位置的“权”可以用基数的幂形式来表示。1.在一个数中，每一个数码和数码所在的位置共同决定了该数的大小。2.数码本身是有大小的，而每一个数码所在的位置也同样具有确定该数大小的一个特定的数值，这个数值称为位置的“权”——位“权”。一、十进制(Decimal)9011D2.基数3.计数规则1.数码0、1、2、3、4、5、6、7、8、910逢十进一即121012.nnmDaaaaaaaN12101121012210101010101010nnnmnmaaaaaaa一个有n位整数和m位小数的任意十进制数的位权展开式为：110niimia01,,9,ia（公式1.1.1）4.位权展开式位权10i二、二进制(Binary)1011B2.基数3.计数规则1.数码0、12逢二进一即121012.nnmBbbbbbbbN1211210120122222222nnnnmmbbbbbbb一个有n位整数和m位小数的任意二进制数的位权展开式为：12niiimb,01ib（公式1.1.2）4.位权展开式位权2i三、八进制（Octal）7011O2.基数3.计数规则1.数码0、1、2、3、4、5、6、78逢八进一即121012.nnmOcccccccN1211210120128888888nnnnmmccccccc一个有n位整数和m位小数的任意八进制数的位权展开式为：18niiimc01,,7,ic（公式1.1.3）4.位权展开式位权8i四、十六进制(Hexadecimal)101HF2.基数3.计数规则1.数码0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F（10、11、12、13、14、15）16逢十六进一即121012.nnmHdddddddN12101121012216161616161616nnnmnmddddddd一个有n位整数和m位小数的任意十六进制数的位权展开式为：116niimid,,,,01,,9iAdF（公式1.1.4）4.位权展开式位权16i五、任意进位制（r进制）1110rr2.基数3.计数规则1.数码0、1、2、……、（r-1）r逢r进一即121012.nnmrpppppppN121121012012nnmnnmrrrrrpppppprpr一个有n位整数和m位小数的任意r进制数的位权展开式为：1niiimrp01,,,1ipr（公式1.1.5）4.位权展开式位权ir例1.1.1278.94D278.94D10011.1101B例1.1.22007080.90.042101221071081091041041012412121212121216210.50.250.062519.8125D例1.1.45.3HEDA3677.63671875D358480130.6250.0117187521012141651613161016316372.01O例1.1.3250.015625D1925620.015625210238782818返回也就是说，一个任意进制数的位权展开式，可以由该数中每一个数码乘以它所在位置的“权”，然后再将这些乘积累加起来得到。而且一个任意进制数位权展开式的值一定是十进制数。430.12例1.1.511234142412.375D120.250.125§1·2数制间的转换一、其他进制数转换为十进制数要将二进制数、八进制数、十六进制数以及r进制数转换为十进制数，只要按照位置计数法，求出各个数码与所在位置的“权”的乘积，然后把各项乘积累加起来，即可得到转换结果。二、十进制数转换为其他进制数任意一个十进制数都是由整数和小数两部分组成，对整数和小数部分分别进行转换，再将两部分的转换结果排列在一起即可得到完整的转换结果。1.对整数部分通常采用基数除法——“除基反序取余法”；直到商为0时停止。2.对小数部分通常采用基数乘法——“乘基顺序取整法”；直到小数部分为0时或达到需要的转换精度时停止。基数除法原理（以十到二为例）1.对于一个任意的十进制整数，总是和某一个二进制整数一一对应，即：。DNBMDBNM2.而的位权展开式：BM112102102222nnDBnnaaNMaa3.23012100122222nnnDnaaaaNaA4.340121221122222nnnnAaaaaaA再将除以2，商为；余数为，此为该二进制整数的倒数第二位数码。1A2A1a5.连续地将商除以2，就可依次得到、、……，直到商为0时停止，得到最高位数码。1na3a2a将除以2后所得商为；余数为，此为该二进制整数的最低一位数码。DN0a1A1.对于一个任意的十进制小数，总是和某一个二进制小数一一对应，即：。DNBMDBNM2.而的位权展开式：BM1212222mDmBaaNaM3.123112112222mmDaaaNAaa基数乘法原理（以十到二为例）再将乘以2，其中作为整数溢出，此为该二进制小数第二位数码；括号中的数仍为小数。2A1A2a4.1223422122222mmAaaaAaa5.连续地将小数部分乘以2，依次溢出得到、、……，直到小数部分为0时，溢出得到最低位数码；或达到需要的转换精度时停止。3ama4a将乘以2，其中作为整数溢出，此为该二进制小数最高一位数码；括号中的数仍为小数。1a1ADN0.375BD例1.2.20.011101041.30175.011DB例1.2.141BD101001解：除数被除数或商余数2|1102|4112|2002|1002|512|20↑↑反↑↑↑序↑解：0.375×20.750×21.500×21.000顺↓↓序↓0.25OD例1.2.4153.252.231DO例1.2.3153OD231解：除数被除数或商余数8|15318|1938|220↑反↑↑序0.2解：0.25×82.00顺序↓三、二进制数和八进制数间的相互转换由于，所以每一位八进制数与三位二进制数一一对应，如表1.2.3—1所示。328表1.2.3—11.二进制数转换为八进制数.111100110010100011100010B从小数点开始；向左（对整数）、向右（对小数）将每三位二进制数作为一组；最高位和最低位不足三位的补0（缺几位就补几个0）；再将每三位二进制数用一位对应的八进制数进行替换即可。1