数字电路学习(完整)

数字电子技术电子技术的分类：•模拟电子技术----研究模拟电路AnalogCircuits：传递和处理模拟信号--A•数字电子技术----研究数字电路DigitalCircuits：传递和处理数字信号--D电子电路中的信号模拟信号---Analogsignal数字信号--Digitalsignal时间和幅度上连续的信号时间和幅度都是离散的信号电子技术的应用领域：CommunicationControlComputerCulturelife汽车、电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、电子测量仪表、航天、核物理、生物、医疗和日常生活（门铃、游戏、家电、生活管理）等，无处不存在。4C人类进入到数字时代,数字技术是发展最快、应用最广泛的技术.•航空航天“勇气”号火星探测器雷达技术通信技术计算机、自动控制计算机智能仪器数码相机概述第1章绪论数制与码制本章小结主要要求：了解数字电路的特点和分类。了解脉冲波形的主要参数。1.1概述模拟电路电子电路分类数字电路传递、和处理模拟信号传递、和处理数字信号数字信号时间上和幅度上都断续变化的信号模拟信号时间上和幅度上都连续变化的信号数字电路中典型信号波形一、数字电路与数字信号输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数只有高电平和低电平两个取值导通(开)、截止(关)便于高度集成化、工作可靠性高、数字信息便于保存、抗干扰能力强等研究对象分析工具信号电子器件工作状态主要优点二、数字电路特点将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路板上连接起来的电路。将上述元器件和导线通过半导体制造工艺做在一块硅片上而成为一个不可分割的整体电路。根据电路结构不同分分立元件电路集成电路根据半导体的导电类型不同分双极型数字集成电路单极型数字集成电路以双极型晶体管作为基本器件以单极型晶体管作为基本器件例如CMOS例如TTL、ECL三、数字电路的分类集成电路分类集成度电路规模与范围小规模集成电路SSI1~10门/片或10~100个元件/片逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器中规模集成电路MSI10~100门/片或100~1000个元件/片逻辑部件包括：计数器、译码器、编码器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等大规模集成电路LSI100~1000门/片或1000~100000个元件/片数字逻辑系统包括：中央控制器、存储器、各种接口电路等超大规模集成电路VLSI大于1000门/片或大于10万个元件/片高集成度的数字逻辑系统例如：各种型号的单片机，即在一片硅片上集成一个完整的微型计算机根据集成密度不同分UmtrtfTtw脉冲幅度Um：脉冲上升时间tr：脉冲下降时间tf：脉冲宽度tw：脉冲周期T：脉冲频率f：占空比q：脉冲电压变化的最大值脉冲波形从0.1Um上升到0.9Um所需的时间脉冲上升沿0.5Um到下降沿0.5Um所需的时间脉冲波形从0.9Um下降到0.1Um所需的时间周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间1秒内脉冲出现的次数f=1/T脉冲宽度tw与脉冲周期T的比值q=tw/T四、脉冲波形的主要参数理解BCD码的含义，掌握8421BCD码，了解其他常用BCD码。主要要求：掌握二进制、十进制、八进制和十六进制数及其相互转换。1.2数制和码制计数的方法(一)十进制(Decimal)(xxx)10或(xxx)D例如(3176.54)10或(3176.54)D数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91×1011×1005×10-11×10-2权权权权数码所处位置不同时，所代表的数值不同(11.51)10进位规律：逢十进一，借一当十10i称十进制的权10称为基数0~9十个数码称系数数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式(3176.54)10=3×103+1×102+7×101+6×100+5×10-1+4×10-2一、数制例如0+1=11+1=1011+1=10010–1=1(二)二进制(Binary)(xxx)2或(xxx)B例如(1011.11)2或(1011.11)B数码：0、1进位规律：逢二进一，借一当二权：2i基数：2系数：0、1按权展开式表示(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.11)2=(11.75)10=11.75(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2(三)八进制和十六进制进制数的表示计数规律基数权数码八进制(Octal)(xxx)8或(xxx)O逢八进一，借一当八80~78i十六进制(Hexadecimal)(xxx)16或(xxx)H逢十六进一，借一当十六160~9、A、B、C、D、E、F16i例如(437.25)8=4×82+3×81+7×80+2×8-1+5×8-2=256+24+7+0.25+0.078125=(287.328125)10例如(3BE.C4)16=3×162+11×161+14×160+12×16-1+4×16-2=768+176+14+0.75+0.015625=(958.765625)10二、不同数制间的关系与转换对同一个数的不同计数方法(一)不同数制间的关系二、不同数制间的关系与转换不同数制之间有关系吗？十进制、二进制、八进制、十六进制对照表77011176601106550101544010043300113220010211000110000000十六八二十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A121010109111001981010008十六八二十1.5001整数0.7500(二)不同数制间的转换1.各种数制转换成十进制2.十进制转换为其它进制［例］将十进制数(26.375)10转换成二进制数26613011012(26)10=(11010)2×2×21.0001.37522220.375×2一直除到商为0为止余数130按权展开求和整数和小数分别转换整数部分：除N取余法小数部分：乘N取整法读数顺序读数顺序.011每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。八进制→二进制3.二进制与八进制间的相互转换二进制→八进制(11100101.11101011)2=(345.726)8(745.361)8=(111100101.011110001)2补0(11100101.11101011)2=(?)811100101.1110101100345726从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右)三位一组，最后不足三位的加0补足三位，再按顺序写出各组对应的八进制数。补01110010111101011一位十六进制数对应四位二进制数，因此二进制数四位为一组。4.二进制和十六进制间的相互转换(10011111011.111011)2=(4FB.EC)16(3BE5.97D)16=(11101111100101.100101111101)2补0(10011111011.111011)2=(?)1610011111011.111011004FBEC0十六进制→二进制:每位十六进制数用四位二进制数代替，再按原顺序排列。二进制→十六进制:从小数点开始，整数部分向左(小数部分向右)四位一组，最后不足四位的加0补足四位，再按顺序写出各组对应的十六进制数。补010011111011111011例如：用四位二进制数码表示十进制数0~90000→00001→10010→20011→30100→40101→50110→60111→71000→81001→9将若干个二进制数码0和1按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代码，或称二进制码。用数码的特定组合表示特定信息的过程称编码三、二进制代码常用二进制代码自然二进制码二-十进制码格雷码奇偶检验码ASCII码(美国信息交换标准代码)例如：用三位自然二进制码表示十进制数0~7：000→0001→1010→2011→3100→4101→5110→6111→7(一)自然二进制码按自然数顺序排列的二进制码(二)二-十进制代码表示十进制数0~9十个数码的二进制代码(又称BCD码即BinaryCodedDecimal)1位十进制数需用4位二进制数表示，故BCD码为4位。4位二进制码有16种组合，表示0~9十个数可有多种方案，所以BCD码有多种。常用二-十进制代码表9876543210十进制数余3码2421(B)2421(A)5421码8421码无权码有权码格雷码100110000111011001010100001100100001000011111111110011101110101111010111101011000110100110110101100001000100010000110011001100100010001000010001000100000000000011001011101010011000011101100101010000111000110001000101011101100010001100010000权为8、4、2、1比8421BCD码多余3取四位自然二进制数的前10种组合，去掉后6种组合1010~1111。格雷码(Gray码，又称循环码)0110最低位以0110为循环节次低位以00111100为循环节第三位以0000111111110000为循环节…….011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特点:相邻项或对称项只有一位不同典型格雷码构成规则：用BCD码表示十进制数举例：(36)10=()8421BCD(4.79)10=()8421BCD(01010000)8421BCD=()10注意区别BCD码与数制：(150)10=(000101010000)8421BCD=(10010110)2=(226)8=(96)1660110300114.0100.70111910010101500000本章小结数字电路是传递、加工和处理数字信号的电子电路。它有分立元件电路和集成电路两大类，数字集成电路发展很快，目前多采用中大规模以上的集成电路。数字电路的主要优点是便于高度集成化、工作可靠性高、数字信息便于保存、抗干扰能力强、保密性好等。数字电路中的信号只有高电平和低电平两个取值，通常用1表示高电平，用0表示低电平，正好与二进制数中0和1对应，因此，数字电路中主要采用二进制。常用的计数进制有十进制、二进制、八进制和十六进制。二进制数进位规律是逢二进一，借一当二。其基数为2；权为2i。二进制代码指将若干个二进制数码0和1按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码，简称二进制码。二进制数→十进制数方法：按权展开后求和。十进制数→二进制数方法：整数“除2取余”法，小数“乘2取整”法。写出转换结果时需注意读数的顺序。BCD码指用以表示十进制数0~9十个数码的二进制代码。十进制数与8421码对照表十进制数8421码十进制数8421码十进制数8421码十进制数8421码十进制数8421码00000200104010060110810001000130011501017011191001编码是用数码的特定组合表示特定信息的过程。概述第2章逻辑代数基础逻辑函数及其表示法逻辑代数的基本定律和规则逻辑函数的代数化简法逻辑函数的卡诺图化简法本章小结主要要求：理解逻辑值1和0的含义。2.1概述理解逻辑体制的含义。用于描述客观事物逻辑关系的数学工具，又称布尔代数(BooleAlgebra)或开关代数。逻辑指事物因果关系的规律。逻辑代数描述客观事物间的逻辑关系，相应的函数称逻辑函数，变量称逻辑变量。逻辑变量和逻辑函数的取值都只有两个，通常用1和0表示。与普通代数比较用字母表示变量，用代数式描述客观事物间的关系。相似处相异处运算规律有很多不同。一、逻辑代数逻辑代数中的1和0不表示数量大小，仅表示两种