中国石油大学数字电路基础全部课件

数字电子技术任课教师：郭曙光电工电子学教学中心联系电话：86981813-426地址：基础实验楼[e-mail]课程特点与要求：1、课程特点：是一门专业基础课程，它是学习微机原理、单片机、数字信号处理等专业课程的分析和设计基础。数字电路的基本原理、基本概念、基本的分析和设计方法。2、几点要求：（1）按时上课，不得无故迟到、早退、旷课；（2）按时交作业，不交或迟交者，其相应的成绩记为0分；（3）关闭通讯工具。３、参考书：《电子技术基础》数字部分（第五版）康华光４、成绩计算：总成绩（100%）=平时（30%）+期末（70%）平时成绩由考勤、作业、实验组成。第1章数制与编码41.1.1数字信号与数字电路:自然界中的物理量模拟量数字量时间和数值连续变化的物理量时间和数值都是离散的物理量如:温度、压力、速度如：人数、物件模拟电路数字电路1.1概述第1章数制与编码NumbersystemsandNumericcodes1.1概述第1章数制与编码5数字电路的特点:数字电路易于实现各种控制和决策应用系统。抗干扰能力强、可靠性和准确性高。集成度高，通用性强。数字信号便于存储。1.1.２本课程的任务与性质数字电路的基本原理、基本概念、基本的分析和设计方法。1.1概述第1章数制与编码6数制：按进位规则进行计数称为进位计数制（数制）。1.十进制：以10为基数的计数体制表示数的十个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9遵循逢十进一、借一当十的规律9+1=1010-1=91.2.1数制(NUMBERSYSTEMS)1.2数制与数制转换1.2数制与数制转换第1章数制与编码7一个十进制数数N可以表示成：101010)(niiiKN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对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。157=012107105101103、102、101、100等称为十进制的权值；各数位的权值是10的幂。1.2数制与数制转换第1章数制与编码82.二进制：以2为基数的计数体制表示数的两个数码：0、1遵循逢二进一、借一当二的规律1+1=1010-1=11022niiiKN）（（1001）2=012321202021=(9)10各数位的权值是２的幂1.2数制与数制转换第1章数制与编码9用电路的两个状态---开关来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。位数较多，使用不便；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。1.2数制与数制转换第1章数制与编码103.八进制和十六进制：八进制：0、1、2、3、4、5、6、7(46)8=481+680=(38)10十六进制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)(4E6)16=4162+14161+6160=(1254)101.2数制与数制转换第1章数制与编码11二进制：Binary十进制:Decimal八进制:Octal十六进制:Hexadecimal(149)D(1101)B(435)O(A46)H1.2数制与数制转换第1章数制与编码121.将R进制数转换为十进制数将R进制数按权值展开求和（1001)B=(4E6)H=4162+14161+6160=(1254)D(49.83)D(1101.101)B(35.72)O(A6.FB)H1.2.2数制转换(46)O=481+680=(38)DConversionofnumbersystem123+022+021+120=(9)D1.2数制与数制转换第1章数制与编码131.2数制与数制转换3210123221202121202121)101.1101（10)625.13(125.05.014810210128)6875.69(8185858081)51.105(102111216)81375.686(165161116141610162)5BAE.2(第1章数制与编码142.将十进制数转换为R进制数十进制转换为二进制，需要将十进制数的整数部分和小数部分分别进行转换，对于整数部分可以用基数除法，对于小数部分可以用基数乘法。以二进制为例如（25.39）101.2数制与数制转换第1章数制与编码15225余1a0122余0a162余0a232余1a312余1a40整数转换过程：基数除法(25)10=a4a3a2a1a0=(11001)21.2数制与数制转换第1章数制与编码16对于小数部分:是用基数乘法来实现的0.39×2=0.7800.78×2=1.5610.56×2=1.1210.12×2=0.2400.24×2=0.4800.48×2=0.9600.96×2=1.9210.92×2=1.841精度达到2-8(0.39)10=0.01100011（25.39）10=(11101.01100011)21.2数制与数制转换第1章数制与编码17十进制数转换为八进制数？十进制数转换为十六进制数？基数为8基数为16十进制数转换为R进制数？基数为R1.2数制与数制转换第1章数制与编码18十六进制与二进制之间的转换：(10011100101101001000)B=从末位开始四位一组(10011100101101001000)B=84BC9=(9CB48)H3.二进制与八、十六进制之间的转换InterchangeamongBinary，OctalandHexadecimal1.2数制与数制转换第1章数制与编码19(100111001011.01001)B=从小数点开始向右每四位一组(100111001011.01001000)B=84BC9=(9CB.48)H1.2数制与数制转换第1章数制与编码20八进制与二进制之间的转换：(10011100101101001000)B=从末位开始三位一组(10011100101101001000)B=01554=(2345510)O321.2数制与数制转换第1章数制与编码21数字系统的信息数值文字符号二进制代码编码为了表示“数”数值的大小不同的“事物”学号、邮编1.3常用BCD代码(二-十进制代码)1.3常用BCD代码第1章数制与编码22一位十进制数0-9的编码方式可以有多种，数字电路中所用的主要是二–十进制代码（BCD码）。BCD——Binary-Coded-Decimal在BCD码中，用四位二进制数表示0~9十个数码。四位二进制数最多可以表示16个字符，因此0~9十个字符与这16个组合之间可以有多种情况，不同的对应便形成了一种编码。这里主要介绍：8421码5421码余3码2421码1.3常用BCD代码第1章数制与编码23000000010010001101100111100010011010101111011110111101011100010001236789101113141551240123578964012356789403456782910123678549二进制数自然码8421码2421码5421码余三码1.3常用BCD代码第1章数制与编码24十进制数8421码2421码5121码格雷码余3码余3循环码00000000000000000001100101000100010001000101000110200100010001000110101011130011001100100010010101114010001000111011001110100501011011100001111000110060110110011000101100111017011111011101010010101111810001110111011001011111091001111111111101110010101.3常用BCD代码第1章数制与编码25若要用BCD码表示n位十进制数，则需用n个BCD码来表示。（23）10=（00100011）8421BCD用8421BCD码和2421BCD码表示(1689)10:(1689)10=(0001011010001001)8421BCD(1689)10=(0001110011101111)2421BCD已知BCD码，可直接写成十进制数，如(010101101000.1001)8421BCD=（568.9）101.3常用BCD代码第1章数制与编码261.4二进制算术运算二进制算术运算与十进制算术运算的规则基本相同，但二进制运算是“逢二进一”和“借一当二”。例如，两个二进制数A=1010和B=0101的算术运算有1.4二进制算术运算第1章数制与编码27加法A+B1001+0101减法A–B1001-0101乘法A×B1001×0101除法A÷B）100101101010111110010000100100000101101110101100001010101010010000010011010100101.4二进制算术运算第1章数制与编码28在数字系统中，二进制数的正负数有原码（Truecode）、反码（ones-complementcode）和补码（Complementalcode）三种表示法。对正数而言三种表示法都是一样的，首位0为表示正数的符号位，随后是二进制数的真值。例如，对正数9的原码、反码和补码都表示为（＋9）10=010011.4二进制算术运算第1章数制与编码29负数的补码可由反码加1得到。负数补码表示（－9）10=[10111]补对负数而言，三种表示法是不一样的。首位1为表示负数的符号位，随后是二进制数的真值。负数原码表示（－9）10=[11001]原负数的反码可由原码的数值位逐位求反得到。负数反码表示（－9）10=[10110]反1.4二进制算术运算第1章数制与编码30例1.4.1求（9）10－（4）101001－01000101解：根据二进制数的运算规则可知现在再采用补码进行运算:（＋9）10的补码是01001；（－4）10的补码是。将两个补码相加:1110001001+11100舍去100101减法运算转换为加法运算。1.4二进制算术运算第1章数制与编码31练习题P121.1~1.7(部分手动，部分用工具)第1章数制与编码32练习题P121.1~1.7(部分手动，部分用工具)第1章数制与编码331.1概述1.2数制与转换1.十进制2.二进制3.八进制和十六进制1.2.2数制转换1.2.1数制1.将R进制数转换为十进制将R进制数按权展开求和第1章数制与编码第1章数制与编码342.将十进制数转换为R进制数十进制数转换为二进制数，需要将十进制数的整数部分和小数部分分别进行转换，对于整数部分可以用基数除法，对于小数部分可以用基数乘法。以二进制数为例十进制数转换为八进制数？基数为8十进制数转换为十六进制数？基数为163.二进制和八进制、十六进制数之间的转换第1章数制与编码351.3常用BCD代码（BinaryCodedDecimal）1.4算术运算8421码5421码余3码2421码二进制算术运算与十进制算术运算的规则基本相同，但二进制运算是“逢二进一”和“借一当二”。（23）10=（00100011）8421BCD第1章数制与编码36在数字系统中，二进制数的正负数有原码、反码和补码三种表示法。负数的反码可由原码的数值位逐位求反得到。负数反码表示（－9）10=[10110]反负数的补码可由反码加1得到。负数补码表示（－9）10=[10111]补对正数而言三种表示法都是一样的负数原码表示（－9）10=[11001]原（＋9）10=01001第1章数制与编码37第2章逻辑代数与函数化简(LogicAlgebraandFunctionSimplification)