教案1(第一章)(10.03.29)

《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院数字电子技术所用教材：数字电子技术基础（第五版），阎石主编参考教材：数字电子技术基础（第四版），阎石主编电子技术基础（数字部分）（第四版），康光华主编上课教师：张迎春所在教研室：电气学院电子工程系教研室地点：机电楼C331联系电话：[phone]电子信箱：[e-mail]《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院“数字电子技术”课程的特点1、基础性一门关于电子技术应用的入门性质的技术基础课程。有自身较完整的理论体系。后续课程的公共基础。2、实践性课程内容涉及的很多具体电路都可以作为最终的实用电路或产品。强调定性分析和近似分析。抓住主要因素，忽略次要因素。把握外部特性，了解内部结构。《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院如何学习这门课程1、要抓住重点掌握基本概念、基本电路和基本分析方法、设计方法基本概念：概念是不变的，应用是灵活的，“万变不离其宗”。基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多样的。基本分析方法和设计方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法和设计方法。2、要抓住外部特性对各种数字电路器件，重点放在外部特性。熟悉工作原理及输入输出电路结构。不需记忆中、大规模集成电路内部的逻辑电路图。《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院如何学习这门课程3、学会辩证、全面地分析电子电路中的问题根据需求，最适用的电路才是最好的电路。要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。4、努力学好实验调试方法和EDA技术的应用5、要提高自学能力，注意读书方法很多内容需要自学。多读书，多看应用电路，扩展知识面。注意多了解国内外最新成果和发展动态。《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院课程的目的通过本课程学习和实验训练,掌握数字电子技术的基本理论，熟悉其基本概念、基本原理，掌握数字电路的基本分析方法和设计方法，并具备进一步学习电子技术、计算机、自动控制理论等专业课的能力。建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识。考试方法（暂定）成绩：平时占30％，期末闭卷考试占70％。平时成绩：平时测验、作业、考勤、实验注意：作业、考勤、实验少于1/3及以上者不得参加考试《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院第一章数制和码制（一次课）本章基本要求：1、掌握数字电路的特点；2、掌握数字量和模拟量的区别；3、掌握几种常用的数制（二进制、八进制、十进制、及十六进制）及数制之间的转换；4、掌握原码、补码及反码的概念；5、掌握几种常见的码制。《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院一、数字电路特点•工作信号：离散信号。表示为二进制的数字信号；•元器件的工作状态：二极管：导通或截止；三极管：饱和或截止；场效应管：可变电阻区或夹断区。•代数基础：逻辑代数（布尔代数）；•数制：二进制：0，1但0或1不是具体的数值，而是表示一定范围，或表示两种不同的状态。例如：用1表示高电平，用0表示低电平。•研究的主要问题：逻辑问题，即研究输出与输入之间的因果关系，即逻辑关系。1.1概述《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院数字量：在时间上和数值上都离散的物理量。模拟量：在时间上和数值上都连续的物理量。数字信号：用于表示数字量的信号。模拟信号：用于表示模拟量的信号。数字电路：工作在数字信号下的电子电路。模拟电路：工作在模拟信号下的电子电路。二、数字量和模拟量《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院1.2几种常用的数制•数制：①每一位的构成②从低位向高位的进位规则常用的进制：十进制（Decimal），二进制（Binary），八进制（Octal），十六进制（Hexdecimal）逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院四种数制对应表51424101002091101001915251010121A1201010101323100111981001000812221001018770011171121100011766001106102010000165001015F17011111544001004E16011101433000113D15011011322000102C14011001211000011B13010111100000000HOBDHOBD《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院1.3不同数制之间的转换(自学掌握，考试内容)二－十进制转换：将二进制数按权展开后，按十进制数相加。十－二进制转换：整数部分，用2除十进制数，余数是二进制数的第0位K0，然后依次用2除所得的商，余数依次是第1位K1、第2位K2、……；小数部分，乘以2，取整数，依次为K-1、K-2、……3210-1-221011.01101101222222（27.125）10=（？）2（11011.001）2《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院二－十六进制：(F)H(1111)B即十六进制的一位对应二进制的四位。(10011100101101001000)B=从末位开始四位一组(10011100101101001000)B()H84BC9=(9CB48)H十六－二进制原理同样。小数部分，从高位开始四位一组《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院十六－十进制：将十六进制数按权展开后，按十进制数相加。25127.16216B1612.1B10-10116十－十六进制：与十－二进制原理类似；也可以先将十进制数先转换为二进制数，然后再转换为十六进制数。1B.225127.1610《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院二－八进制：(7)8(111)B即八进制的一位对应二进制的三位。(011110.010111)2=从末位开始三位一组(011110.010111)2(726.3八－二进制原理同样。)8从高位开始三位一组《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院1.4二进制运算1.4.1二进制算术运算的特点算术运算：1、和十进制算术运算的规则相同2、逢二进一特点：加、减、乘、除全部可以用移位和相加这两种操作实现。简化了电路结构。所以数字电路中普遍采用二进制算术运算1.4.2反码、补码和补码运算1、二进制原码二进制数的原码是在数值前设置一位符号位而得到的。正数的符号位为0，负数的符号位为1。如+89=（01011001）-89=（11011001）（原码）《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院3、二进制数补码（N）INV=N（当N为正数）(2n-1)-N（当N为负数）正数的补码与原码相同；负数的补码（数值位）等于其反码（数值位）加1；符号位保持不变。结论：2、二进制数反码（N）COMP=N（当N为正数）（N）INV+1（当N为负数）正数的反码与原码相同；负数的反码（数值位）等于原码的各位（数值位）取反；符号位保持不变。结论：练习P11例1.4.1对于数值位（不包括符号位）为n位的二进制数N，其反码为：对于数值位（不包括符号位）为n位的二进制数N，其补码为：例+5=（00101）-5=（11011）《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院4、二进制的减法运算在做减法运算时，如果两个数为原码，则首先要比较两数绝对值的大小，然后以绝对值大的作为被减数，绝对值小的作为减数，求出差值，最后再确定差的符号。（此过程较复杂）思考：如何避免做减法运算？减去某个数可以用加上它的补码来代替（舍弃进位）；所得运算结果也是补码形式。结论：思考：如何确定两个补码表示的二进制数相加时的符号位？补码运算的结果为补码，如何求对应的原码？二进制数互补关系符号确定A－B=A＋(B)INV＋1－2n=A＋(B)COMP－2n（舍弃进位）A－B=A＋(B)INV＋1=A＋(B)COMP《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院10–5=510+7－12=5（舍弃进位）7+5=12产生进位的模7是-5对模数12的补码《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院1011–0111=0100（11-7=4）1011+1001-10000=0100（11+9－16=4）返回1011+1001=10100=0100（舍弃进位）•0111是-1001对模16的补码《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院两个补码表示的二进制数相加时的符号位讨论例：用二进制补码运算求出13＋10、13－10、－13＋10、－13－10130011011311001110001010101101102301011123101001如果两个数都为正数，最高数字位一定都为0，所以数值部分不会产生进位，与符号位相加的和一定为0；如果两个数都为负数，最高数字位一定都为1，所以数值部分一定产生进位，与符号位相加的和一定为1；解：先求13＋10、－13－10《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院两个补码表示的二进制数相加时的符号位讨论1001101101010101011011113113010010131010000113解：如果要求解A-B的值，则用下式求解：A－B=A＋（－B）=A＋(B)INV＋1－2n若A+(B)INV+1产生进位，则数值部分产生进位，与符号位相加一定为0，即差为正数，A-B够减，不需要向更高位借位；否则数值部分不产生进位，与符号位相加一定为1，即差为负数，A-B不够减，需要向更高位借位。再求13－10、－13＋10《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院（1）两个二进制数的加、减运算都可以用它们的补码相加来实现，得到的运算结果也是补码形式；（2）如果两个二进制数均为n位，则为了使加、减后的结果不产生溢出，有效数字位应取（n+1）位；（3）将两个加数的符号位和来自最高位数字位的进位相加，结果就是和的符号；（4）如果需要求出负数补码对应的原码，只要对这个补码再求一次补码即可。若A+(B)INV+1产生进位，则差为正数，A-B够减，不需要向更高位借位；否则差为负数，A-B不够减，需要向更高位借位。二进制的减法运算小结第四章加法器设计（5）如果要求解A-B的值，则用下式求解：A－B=A＋（B）COMP=A＋(B)INV＋1（舍弃进位）《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院1.5几种常用的编码数字系统的信息数值文字符号二进制代码编码为了分别表示N个字符，所需的二进制数的最小位数：Nn2最常见的编码有如下几种4位二进制编码二-十进制编码（BCD码）ASCⅡ码（自学了解）译码《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院1、四位二进制编码①8421码（自然编码）：即0000～1111，在这种代码中，从左到右每一位的1的权分别为8、4、2、1，且每一位的权是固定不变的，所以它也属于恒权代码。编码规律：按排列顺序逐个加1顺序DCBA顺序DCBA01234567000000010010001101000101011001118910111213141510001001101010111100110111101111《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院②循环码（格雷码）代码特点：逻辑相邻，即两个相临的代码之间只有一位发生变化顺序DCBA顺序DCBA01234567000000010011001001100111010101008910111213141511001101111111101010101110011000记忆特点：最低位：首末各1个0，然后2个1，2个0；次低位：首末各2个0，然后4个1，4个0，4个1；次高位：首末各4个0，中间8个1；最高位：8个0，8个1。《数字电子技术》多媒体课件山东轻工业学院2、BCD码：用四位二进制数中的任意十种组合来表示一位十进制数，即二－十进制代码。①8421BCD码：即0000～1001，依次表示十进制数的0～9。②余3码：将8421码的前三个和后三个代码去掉，用其余的代码0011～1100依次来表示0～9。③余3循环码：将循环码的前三个和后三个代码去掉，用其余的代码依次来表示0～9。其余BCD码见课本