研究报告数电第01章数字逻辑概论(康华光)课件.ppt

1、电子技术基础数字部分康华光主编任课教师:韦东梅邮箱:,密码:,xidashudianQQ:349073356,昵称:韦老师（1-2）绪论一.概述1.电子技术的发展历程1906发明：电子管1948出现：晶体管1958起：集成电路、大规模集成、超大规模集成电路2.电子技术的特点小型化、集成化、元件种类繁多、能处理模拟信号和数字信号二.课程安排第三学期:,54学时数字电子技术第四学期:,54学时模拟电子技术,实验：36学时12个实验，独立设课（1-3）三.基本要求1.掌握所学内容2.做好习题:每次课后必有题，每星期交一次作业;注意：上课前交。,每迟交一小节扣作业成绩13分作业要求：(1)抄题目抄图，

2、字迹工整，清晰，字不要太小；(2)图表要求用铅笔和尺子画线条；(3)对于计算题：未知数公式代入数值得数（1-4）四.期评成绩(1)期评成绩=期末考试成绩(60%)+平时成绩(40%)(2)期末考试题目从题库抽卷，闭卷考试，2个小时，全年级统考，教考分离。(3)平时成绩的40%中:考勤10%，测验15%,(三次),，作业10%，仿真大作业5%。平时成绩未达到及格要求的，不能参加期末考试。(4)考勤情况：旷课一小节扣考勤成绩10分；迟到15分钟以上算旷课。请假和迟到15分钟以下扣考勤成绩5分。第一章数字逻辑概论重点：1.了解数字电路的基本概念、数制；2.掌握基本逻辑门的逻辑符号、真值表和逻辑表达式

3、；3.掌握逻辑函数的各种表示方法及其相互转换方法。（1-6）1.1,数字电路的基本概念一、模拟信号与数字信号1、模拟信号随时间连续变化的信号tu正弦波信号方波信号tu2、数字信号时间和幅度都是离散的（1-7）二、正逻辑与负逻辑,数字电路能识别两种电压信号高电平、低电平,大多数情况下：高电平:2V的电压信号;,低电平:1V的电压信号。,为方便分析数字电路，分别用数字0或1来代表高低电平。这样便有两种情况：正逻辑体制：高电平“1”，低电平“0”负逻辑体制：低电平“1”，高电平“0”三、数字电路的常见信号,脉冲信号负脉冲信号03V0-3V3V00-3V正脉冲信号（1-8）四、理想脉冲信号的主要参数1

4、、A信号幅度%100W TtqutATtw2、T信号的重复周期3、tW脉冲宽度4、q占空比。其定义为：（1-9）五、实际脉冲信号的主要参数脉冲幅度,AA0.9A0.5A0.1AtwtrtfT脉冲上升沿,tr脉冲下降沿,tf脉冲宽度,tw脉冲周期,T,（1-10）1.2,数制一、数制1、十进制逢十进一，有09十个数，基数为“10”,如：(479)102、二进制逢二进一，有0、1两个数，,基数为“2”,如：,(1001111)23、八进制逢八进一，有07八个数，基数为“8”，,如：,(147)84、十六进制逢十六进一，有09、A、B、C、D、E、F共16个数，基数为“16”,如:,(A4F)16（

5、1-11）二、十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数的关系十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六十六进制进制十进制十进制 二进制二进制八进制八进制十六十六进制进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F（1-12）三、数制间的转换1、N,进制数转换为十进制数通式：(an,an-1,a0)N(anN,nan-1N,n-1a0N,0)10(1)二进制十进制(1101.01)2=123+

6、122,+021,+120,+021,+12,2,=(13,.25)10(2)八进制十进制(635.1)8=682+381,+580,+18,1,=(413,.125)10(3)十六进制十进制(9BF.8)16=9162+11161,+15160,+816,1,=(2495.5)10（1-13）2、十进制数转换成N,进制数通式：整数部分采用“除N取余法”，倒读。小数部分采用“乘N取整法”,，顺读。(1)十进制二进制：(13,.25)10,=(?)213261301222110列写顺序0.25,2=,0.5,取00.5,2=,1,取1,列写顺序(13,.25)10,=(1101.01)2（1-1

7、4）(2)十进制八进制：(413,.1875)10,=(?)84138515636880列写顺序0.1875,8=,1.5,取10.58=,4,取4列写顺序(413,.,1875)10,=,(635.14)8（1-15）(3)十进制十六进制：(2495.5)10,=(?)1624951615515911916160列写顺序0.5,16=,8,取8列写顺序(2495.5)10,=,(9BF.8)16（1-16）3、二进制数与八进制数的转换通式：用三位二进制数表示一位八进制数(1,110,010,101.0101)2=,(001,110,010,101.010,100)2,=(1625.24)8(

8、635.1)8=,(110,011,101.001)24、二进制数与十六进制数的转换通式：用四位二进制数表示一位十六进制数,(11,1111,1011.1100,1)2=,(0011,1111,1011.1100,1000)2,=(3FB.C8)16(3FB.C8)16=,(0011,1111,1011.1100,1000)2,5、八进制数与十六进制数之间的转换八进制(十六进制)数二进制数十六进制(八进制)数（1-17）四、二进制数的传输方式及其波形表示方法1、二进制数的传输方式(1)串行方式(P14图1.2.2)n,位数据只需一根连接线进行传输。传输速度慢。工作时，数据信号在n个时钟脉冲的控

9、制下，依次由最高位MSB最低位LSB传输数据波形。(2)并行方式(P15图1.2.3)n,位数据需n根连接线进行传输。传输速度快，传输时间为串行方式的1/n,。工作时，,n,位数据信号在一个时钟脉冲的控制下同时传输。2、二进制数的波形表示方法低电平表示数据“0”高电平表示数据“1”010（1-18）一组波形如何用二进制数表示出来？串行方式时：并行方式时：1 2 3 4 5 6 7 8CP例10,0,1,1,0,1,1,0解：二进制数据为：例21 2 3 4 5 6 7 8CP求第4个脉冲二进制数据。求图示二进制数据。解：第4个脉冲二进制数据为：011LSBMSBLSBMSB（1-19）1.3,

10、二进制数的的算术运算一、,无符号二进制数的四则运算1、加法运算加法运算规则如下：000101011,1110逢2进1,1,1,0,1+,1,0,0,1011010011,1,1,1,0-,1,0,0,10,1,0,12、减法运算减法运算规则如下：0-001-011-10,0-111进位借位例,:,1101+,1001=？例,:,11101001=？（1-20）3、乘法运算,乘法运算规则也有4条：,000100,010111举例：计算,1100,0101,1100,0101=,1100+,1100,00=111100,1100000011000000+0111100,11111,11010=,1

11、1111,0+,11111,000+,11111,0000=1100100110可见，乘法变成了加法。（1-21）4、除法运算举例：计算,1100,10,1100,10,=110除法变加法的过程太复杂，因此省略。1100101101011000（1-22）二、,带符号二进制数的减法运算变成加法运算1、二进制数符号的表示方法最高位的0表示正数，最高位的1表示负数,(+13),10=(0,1101)2,(-13),10=(1,1101)22、反码,十进制数(46)反码=53,二进制数,(1,1,0,1)反码=00103、补码通式：(n位数N)补码=(基数)n,-N,=(N)反码+1,十进制数,(4

12、6)补码=(10)2-46=54,(46)补码=53+1=54,二进制数,(1,1,0,1)补码=,(2)4-1101=0011,(1,1,0,1)补码=0010,+1=0011（1-23）4、带符号二进制数的补码最高位为符号位，正数为0，负数为1。当二进制数为正数时，取：补码、反码与原码相同当二进制数为负数时，取：补码=(原码)反码+15、带符号二进制数的减法运算,CPU无减法运算,只有加法,如何通过加法求减法呢？(1)被减数,减数时计算公式：A-BA,(B)补码A+(B)反码+1如：11101001=？计算方法：0,1110,+,1,(1001)补码,=0,1110,+,1,0110+0,

13、0,0,1,=1,0,0,1,0,1所以：,1,1,1,0,1,0,0,1=,+,0,1,0,1溢出（1-24）(2)被减数,减数时计算公式：A-B,A,(B)补码补码如：,1,0,0,1,1,1,1,0,=？计算方法：,01,0,0,1,+1(1,1,1,0)补码,=,01,0,0,1,+,1,0,0,0,1+0,0,0,1,=,1,1,0,1,1,1,(1,0,1,1)补码,=,1,0,1,0,0+,0,0,0,1,=,1,0,1,0,1所以：1,0,0,1,1,1,1,0,=,0,1,0,1（1-25）1.4,二进制代码一、二十进制码(BCD码),BCD码用来表示十进制数09的二进制代码

14、。,常用BCD码有：十进制数十进制数有权码有权码无权码无权码8421码码2421码码5421码码余余3 码码余余3 循环码循环码00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 1 10 0 1 010 0 0 10 0 0 10 0 0 10 1 0 00 1 1 020 0 1 00 0 1 00 0 1 00 1 0 10 1 1 130 0 1 10 0 1 10 0 1 10 1 1 00 1 0 140 1 0 00 1 0 00 1 0 00 1 1 10 1 0 050 1 0 11 0 1 11 0 0 01 0 0 01 1 0 060 1 1 01 1 0 01 0 0

15、 11 0 0 11 1 0 170 1 1 11 1 0 11 0 1 01 0 1 01 1 1 181 0 0 01 1 1 01 0 1 11 0 1 11 1 1 091 0 0 11 1 1 11 1 0 0 1 1 0 01 0 1 0（1-26）二、格雷码相邻两组二进制数之间只变化一位二进制数,十进制数十进制数8421码码格雷码格雷码十进制数十进制数8421码码格雷码格雷码00 0 0 00 0 0 081 0 0 01 1 0 010 0 0 10 0 0 191 0 0 11 1 0 120 0 1 00 0 1 1101 0 1 01 1 1 130 0 1 10 0 1

16、 0111 0 1 11 1 1 040 1 0 00 1 1 0121 1 0 01 0 1 050 1 0 10 1 1 1131 1 0 11 0 1 160 1 1 00 1 0 1141 1 1 01 0 0 170 1 1 10 1 0 0151 1 1 11 0 0 0余3,循环码=格雷码的312（1-27）三、ASCII码美国标准信息码ASCII码是字母、数字、标点符号、特殊符号及控制符的统一代码。,每个字符用标准规定的7位二进制数表示。,如字符“A”的ASCII码为：(1000001)2或,6510,。,字符“0”的ASCII码为：(0110000)2,或,4810,。,7位

17、二进制数可表示：,0000000-1111111（27）=128种不同的符号。,若以8位二进制，即一个字节为单位表示信息，则ASCII码的最高位为0。,如字符“A”在机内为：01000001,，在机内则占一个字节（最高位为0),。,字符“0”在机内为：00110000（1-28）ASCII码给出了：09共10个数码大小写英文字母各26个32个通用符号34个动作控制符学习要求：,会比较ASCII字符的大小（按其ASCII码值）会推算同组字符ASCII码值,如A的ASCII值（十进制）为65，则B、C的ASCII值分别为66、67思考：,09共10个数码、大小写英文字母中，哪一类的ASCII的码值

18、最大，哪一类最小？,空格09A,Z,az（1-29）1.5,基本逻辑运算一、与运算,1、与运算实例设:开关闭合=1,开关不闭合=0,灯亮时L=1,灯不亮时L=0则得表格：2、真值表(状态表、功能表)4、数学表达式L=ABA0011B0101L00013、与门图形符号实现与逻辑运算功能的电路称为“与门”。有0出0，全1出1VBLA A&L=ABBL（1-30）二、或运算,1、或运算实例设:开关闭合=1,开关不闭合=0,灯亮时L=1,灯不亮时L=0则得表格：2、真值表(状态表、功能表)4、数学表达式L=A+BA0011B0101L01113、或门图形符号实现或逻辑运算功能的电路称为“或门”。有1出

19、1，全0出0L=A+BA1BL LBVA（1-31）三、非运算,1、非运算实例设:开关闭合=1,开关不闭合=0,灯亮时L=1,灯不亮时L=0则得表格：2、真值表(状态表、功能表)4、数学表达式A01L103、非门图形符号实现非逻辑运算功能的电路称为“非门”。有0出1，有1出0AL L=A1ALALRV（1-32）2.图形符号3.真值表四.与非门1.电路4.逻辑代数式ABFF 有0出1，全1出0ABFF0,0,0,10,1,0,11,0,0,11,1,1,0BAFF1BAF（1-33）2.图形符号3.真值表五.或非门1.电路4.逻辑代数式BAFF 有1出0，全0出1ABFF0,0,0,10,1,

20、1,01,0,1,01,1,1,0BAFF11BAF1（1-34）六.,异或门1.图形符号1BAF2.真值表3.逻辑代数式：BABAF 相同出0，不同出1A0011B0101F0110BA （1-35）七.,同或门1.图形符号BA BAABF =A B相同出1，不同出0A0011B0101F10012.真值表3.逻辑代数式BAFBAF1（1-36）ABCDF1八.,与或非门1.图形符号2.逻辑代数式CDABF （1-37）1.6,逻辑函数及其表示方法一、逻辑函数的定义,输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的关系。,若输入逻辑变量用A、B、C表示,输出逻辑变量用L表示,就称L是A、B、C的逻辑函数，写

21、作：,L=f(A，B，C)二、逻辑函数的特点,逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个突出的特点：(1)逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0和1。(2)函数和变量之间的关系是由“与”、“或”、“非”三种基本运算决定的。（1-38）最小项1、,逻辑函数式,把逻辑函数的输入、输出关系写成数学表达式，称为逻辑代数式或逻辑函数式。,逻辑函数的常用形式为：“与或”式。比如：某三变量的逻辑函数L(A,B,C)ABCCBACBACBACBACBAL ),(逻辑函数的表示方法逻辑式逻辑状态表逻辑图波形图卡诺图若变量本身用“1”、变量的非用“0”表示的话，则：L(A,B,C)m4,m2,m1,m0,m7,m(0,1

22、,2,4,7)三、,逻辑函数的表示方法（1-39）2、状态表(真值表)把输入输出之间的逻辑关系用表格形式表示出来。如：L=AB+C注意：n个变量有2n种输入状态A00001111B00110011C01010101L01010111（1-40）3.,逻辑图把输入输出之间的逻辑关系用线路图表示出来。如：,F=AB+CDABCDF1&4、,波形图把输入输出之间的逻辑关系用波形图表示出来。如：F=AB,若已知A、B,波形，则,F,的波形为：ABF（1-41）四、逻辑函数几种形式之间的转换1.逻辑函数式,逻辑图,状态表,波形图如已知逻辑式：F=ABA0011B0101F0110逻辑图状态表BAF=1波

23、形图ABF（1-42）2.,逻辑图逻辑函数式,状态表,波形图&AB&C1YA00001111B00110011C01010101Y01010100CBAY 如已知逻辑图：逻辑式状态表波形图ACBY（1-43）3.状态表逻辑函数式(或波形图)逻辑图ABCCABCBAL L,=最小项之“或”,。最小项L=1对应的项。最小项中各变量关系为:,“与”。其中,输入变量为1时取变量本身，为0时取变量的非。A00001111B00110011C01010101L00000111&ABCA&1L如已知状态表：先列逻辑式再画逻辑图波形图做法与前述一致=AB+AC（1-44）4.波形图状态表逻辑函数式逻辑图A00

24、001111B00110011C01010101YCBACBACBAY 如已知波形图：再列逻辑式先列状态表最后画逻辑图CBA 01010100ACBY&AB&C1Y（1-45）本章小结1数字信号在时间上和数值上均是离散的。2数字电路中用高电平和低电平分别来表示逻辑1和逻辑0，它和二进制数中的0和1正好对应。因此，数字系统中常用二进制数来表示数据。3常用BCD码有8421码、242l码、542l码、余3码等，其中842l码使用最广泛。4逻辑运算中的三种基本运算是与、或、非运算。5描述逻辑关系的函数称为逻辑函数。逻辑函数中的变量和函数值都只能取0或1两个值。6常用的逻辑函数表示方法有真值表、函数表达式,、逻辑图等，它们之间可以任意地相互转换。（1-46）第一章数字逻辑概论结,束