数字电路的基本概念--数制和编码

脉冲与数字电路•本课程性质：–是一门专业基础课。•特点：–非纯理论性课程，实践性很强；–逻辑设计方法十分灵活；–理论知识和实际应用十分紧密。•研究内容：–以逻辑代数和逻辑器件为基础，研究各种数字电路的分析和设计方法。•教学目标：–能够对一般性、常用的数字电路进行分析，同时对较简单的单元电路进行设计。课程简介脉冲与数字电路教学安排•教学时数：80学时。•教材：《电子技术基础》。陈振源褚丽歆主编人民邮电出版社2006年5月•参考教材：《脉冲与数字电路》（第三版）。脉冲与数字电路•相关实验：数字电路实验5项实验（10课时）实验时间、安排：依据课程实施计划表。•成绩评定：课堂提问+作业+平时测验10%；实验考核30%；结束考试60%。•作业：每周一次，约20人。教学安排脉冲与数字电路第一章数字电路基础脉冲与数字电路脉冲与数字电路数字电视走进千家万户脉冲与数字电路脉冲与数字电路脉冲与数字电路学习目标•能说出脉冲信号与数字信号的特点、数字信号的主要参数，能区别模拟信号和数字信号。•能说出不同数制的特点及其算术运算的规律；会各种数制间的转换，会BCD码和十进制数的转换。学习内容•脉冲信号与数字信号，数制及其转换。第一章数字电路基础脉冲与数字电路§1.1数字电路的基本概念脉冲与数字电路模拟信号：在时间上和数值上都是连续变化的信号。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电子线路。数字信号：在时间上和数值上的变化是离散的信号。对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电子线路。v数字电压信号t0v模拟电压信号t0一、模拟信号和数字信号脉冲与数字电路Vt(V)(ms)501020304050典型的数字信号数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流，如图所示。该信号有两个特点：（一）信号只有两个电压值，5V和0V。（二）信号从高电平变为低电平，或者从低电平变为高电平是一个突然变化的过程，这种信号又称为脉冲信号。第一章数字电路基础脉冲与数字电路数字信号的主要参数Vm——信号幅度。它表示电压波形变化的最大值。T——信号的重复周期。信号的重复频率f=1/T。tW——脉冲宽度。它表示脉冲的作用时间。q——占空比。它表示脉冲宽度tW占整个周期T的百分比，其定义为：%100(%)WTtqV0t(ms)VmtwT理想的周期性数字信号第一章数字电路基础脉冲与数字电路二、数字电路的特点和分类（一）结构简单，易于用电路实现。（二）抗干扰能力强，可靠性高，精度高。（三）处理功能强，既能实现数值运算，还可以实现逻辑运算和判断。（四）产品系列多、通用性强、成本低。（五）数字信号更易于存储、加密、压缩、传输、和再现。第一章数字电路基础脉冲与数字电路按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模（LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型和专用型两大类型。第一章数字电路基础脉冲与数字电路三、数制与码制数制：按进位规则进行计数，称为进位计数制。常见数制：十进制二进制八进制和十六进制第一章数字电路基础脉冲与数字电路（一）十进制数55555×103=50005×102=5005×101=505×100=5＝5555103、102、101、100称为十进制的权。各数位的权是10的幂。同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。＋任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和，称权展开式。即：(5555)10＝5×103＋5×102＋5×101＋5×1002×102＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4×10－2又：(209.04)10＝第一章数字电路基础脉冲与数字电路1.任一ai有十种可能的数，基数是10。一般地可把任一十进制数N表示为：2.ai所代表的值和ai的位置有关。3.逢十进一，借一当十。（9＋1＝10）mm2211012n2n1n1n101010101010aaaaaaam21012n1n.aaaaaaaN1nmi10iia第一章数字电路基础特点：脉冲与数字电路数码为：0、1；基数是2。运算规律：逢二进一，借一当二。即：1＋1＝10。二进制数的权展开式：如：(101.01)2＝1×22＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝(5.25)10各数位的权是2的幂（二）二进制数mmnnbbbbb2222110111m21012n1nB.bbbbbbbN12nmiiib下标B代表N为二进制数第一章数字电路基础脉冲与数字电路优缺点：用电路的两种状态（0，1）来表示二进制数，数码的存储、传输简单可靠。位数较多，使用不便；不符合人们的习惯。第一章数字电路基础脉冲与数字电路（三）二进制数与十进制数的相互转换1.二进制数转换成十进制数按权展开再相加1101.011=1×23+1×22+1+1×2-2+1×2-3=8+4+1+0.25+0.125=13.3752.十进制整数转换成二进制数采用除2（基数）取余法，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。244余数低位222……0→b0211……0→b125……1→b222……1→b321……0→b40……1→b5高位=101100B44第一章数字电路基础脉冲与数字电路（四）二－十进制编码（BCD码）用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息所对应的关系称为编码(过程)。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代码。二~十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示一位十进制数中的0~9十个数码。简称BCD码。用四位自然二进制码中的前十个码来表示十进制数码，因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421BCD码。第一章数字电路基础脉冲与数字电路8421码2421A2421A5211余3码格雷码0123456789权0000000100100011010001010110011111101111000000010010001101001011110011011110111100000001010001010111100010011100110111110011010001010110011110001001101010111100000000010011001001100111010101001100110100000001001000110100010101100111100010018421242124215211无权无权各种BCD编码第一章数字电路基础脉冲与数字电路小结日常生活中使用十进制，但在计算机中基本上使用二进制。利用权展开式可将任意进制数转换为十进制数。将十进制数转换为二进制数时，整数部分采用基数除法，小数部分采用基数乘法。。二进制代码不仅可以表示数值，而且可以表示符号及文字，使信息交换灵活方便。BCD码是用4位二进制代码代表1位十进制数的编码，有多种BCD码形式，最常用的是8421BCD码。