1、精选数字电子技术讲解讲义(ppt)1.1.1 数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用1.1.2 数字集成电路的分类及特点数字集成电路的分类及特点1.1.3 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号1.1.4 数字信号的描述方法数字信号的描述方法1.1 数字电路与数字信号数字电路与数字信号1.1.11.1.1数字技术的发展及其应用数字技术的发展及其应用80年代后年代后- ULSI ， ASIC 制作技术成熟制作技术成熟目前目前- 芯片内部的布线细微到亚微米芯片内部的布线细微到亚微米(0.130.09 m) 量级量级微处理器的时钟频率高达微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz）90年代后年代
2、后- 97年一片集成电路上有年一片集成电路上有40亿个晶体管。亿个晶体管。6070代代IC技术迅速发展：技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。将来将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、高分子材料或生物材料制成密度更高、 三维结构的电路三维结构的电路发展特点发展特点: :以电子器件的发展为基础以电子器件的发展为基础电子管时代电子管时代 1906年，福雷斯特等发明了电子年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在一些大功率发射装置寿命短。目前在一些大功率发射装置中使用。中使用。电压控制器件电压控制器件电真空技术电真空技术
3、晶体管时代晶体管时代半导体二极管半导体二极管电流控制器件，半导体技术电流控制器件，半导体技术晶体管时代晶体管时代半导体三极管半导体三极管电流控制器件，半导体技术电流控制器件，半导体技术半导体集成电路半导体集成电路电路设计方法电路设计方法a)a)传统的设计方法：传统的设计方法：b)b)现代的设计方法：现代的设计方法：采用自下而上的设计方法；由人工组装采用自下而上的设计方法；由人工组装, ,经反复调经反复调试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可试、验证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差靠性差, ,设计周期长。设计周期长。现代现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到技术实现硬件设计
4、软件化。采用从上到下设计方法，电路设计、下设计方法，电路设计、 分析、仿真分析、仿真 、修订全通、修订全通过计算机完成。过计算机完成。电路设计方法伴随器件电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代变化从传统走向现代Electronics Design Automation EDA技术以计算机为基本工具、借助于软技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑件设计平台，自动完成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实综合、布局布线等工作。最后下载到芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。现系统功能。使硬件设计软件化。EDA技术技术（Electronics
5、Design Automation)1 1、EDAEDA设计：设计：原理图设计原理图设计 (Electrnics WorkBench)VerilogHDL语言设计语言设计状态机设计状态机设计设计方法设计方法在计算机上利用软件在计算机上利用软件平台进行设计平台进行设计3 3、下载、下载2 2、仿真、仿真4 4、验证结果、验证结果实验板实验板下载线下载线数字技术的应用数字技术的应用1 1、数字、数字集成集成电路的分类电路的分类1.1.21.1.2、数字集成电路的分类及特点、数字集成电路的分类及特点 数字电路数字电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路按电路的结构特点及对按电路的结构特点
6、及对输入信号的响应规则输入信号的响应规则 数字电路数字电路集成电路集成电路分立电路分立电路按电路的形式按电路的形式 - -数字集成电路可分为小规模、中规模、大数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和甚大规模五类。规模、超大规模和甚大规模五类。 数字电路数字电路TTL电路电路CMOS电路电路按器件不同按器件不同按集成度不同按集成度不同可编程逻辑器件、多功能专用可编程逻辑器件、多功能专用集成电路集成电路106以上以上甚大规模甚大规模大型存储器、微处理器大型存储器、微处理器10,00099,999超大规模超大规模小型存储器、门阵列小型存储器、门阵列1009999大规模大规模计数器、加法器
7、计数器、加法器1299中规模中规模逻辑门、触发器逻辑门、触发器最多最多12个个小规模小规模典型集成电路典型集成电路门的个数门的个数分类分类集成度集成度: :每一芯片所包含的门个数每一芯片所包含的门个数2 2、数字集成电路的特点（自学）、数字集成电路的特点（自学）1)电路简单电路简单, ,便于大规模集成便于大规模集成, ,批量生产批量生产2)可靠性、稳定性和精度高可靠性、稳定性和精度高, ,抗干扰能力强抗干扰能力强3)体积小体积小, ,通用性好通用性好, ,成本低成本低. .4)具可编程性具可编程性, ,可实现硬件设计软件化可实现硬件设计软件化5)高速度高速度 低功耗低功耗6)加密性好加密性好
8、3 3、数字电路的分析、设计与测试、数字电路的分析、设计与测试(1)(1)数字电路的分析方法数字电路的分析方法 根据电路确定根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关电路输出与输入之间的逻辑关系，说明电路实现的逻辑功能。系，说明电路实现的逻辑功能。分析工具：分析工具：逻辑代数。逻辑代数。电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和卡诺图、波形图。式和卡诺图、波形图。(2) (2) 数字电路的设计方法数字电路的设计方法 从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的 逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路逻辑器件，设计出符合要求的逻辑
9、电路。 传统的设计方法传统的设计方法 设计方法设计方法基于基于EDA软件的设计方法软件的设计方法时间和数值均连续变化的电信号时间和数值均连续变化的电信号u uOt Otu u1.1.3 1.1.3 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号正弦波信号正弦波信号三角波信号三角波信号数字信号波形数字信号波形时间和数值上均是离散的信号时间和数值上均是离散的信号3 3、模拟信号的数字表示、模拟信号的数字表示 数字信号便于存储、分析和传输，通常都将数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信号模拟信号转换为数字信号. . 模拟信号模拟信号 模数转换器模数转换器 3V3V数字输出数字输出00000
10、011A/DA/D转换器转换器采样保持采样保持量化编码量化编码模拟信号模拟信号数字信号数字信号模拟电路与数字电路的区别模拟电路与数字电路的区别1 1、工作任务不同：、工作任务不同： 模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、失真等方面的关系；数字电路主要研究的相位、失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入间的逻辑关系（因果关系）。是输出与输入间的逻辑关系（因果关系）。 模拟电路中的三极管工作在线性放大区模拟电路中的三极管工作在线性放大区, ,是是一个放大元件；数字电路中的三极管工作在饱一个放大元件；数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态和
11、或截止状态, ,起开关作用。起开关作用。 因此，基本单元电路、分析方法及研究的范因此，基本单元电路、分析方法及研究的范围均不同。围均不同。2 2、三极管的工作状态不同：、三极管的工作状态不同：模拟电路研究的问题模拟电路研究的问题基本电路元件基本电路元件: :基本模拟电路基本模拟电路: :晶体三极管晶体三极管场效应管场效应管集成运算放大器集成运算放大器 信号放大及运算信号放大及运算 ( (信号放大、功率放大）信号放大、功率放大） 信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波）信号处理（采样保持、电压比较、有源滤波） 信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、信号发生（正弦波发生器、三角波发生器、）数字电路
12、研究的问题数字电路研究的问题基本电路元件基本电路元件基本数字电路基本数字电路逻辑门电路逻辑门电路触发器触发器 组合逻辑电路组合逻辑电路 时序逻辑电路（寄存器、计数器、脉冲发生时序逻辑电路（寄存器、计数器、脉冲发生器、脉冲整形电路）器、脉冲整形电路） A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器转换器1.1.4 数字信号的描述方法数字信号的描述方法1 1、二值数字逻辑和逻辑电平、二值数字逻辑和逻辑电平二值（二值（0、1）数字逻辑）数字逻辑0、1数码数码-表示数量表示数量时称二进制数时称二进制数0、1 逻辑逻辑-表示事物表示事物状态时称二值逻辑状态时称二值逻辑电压电压(V)(V)二值逻辑二值逻辑
13、电电 平平+51H( (高电平高电平) )00L( (低电平低电平) )逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）a a 、在电路中用低、高电平表示、在电路中用低、高电平表示 表示方式表示方式2 2、数字波形、数字波形是信号逻辑电平对是信号逻辑电平对时间的图形表示。时间的图形表示。逻辑电平描述逻辑电平描述的数字波形的数字波形16位数据的位数据的图形表示图形表示高电平高电平低电平低电平有脉冲有脉冲 比特率比特率 - - 每秒钟转输数据的位数每秒钟转输数据的位数无脉冲无脉冲(1)(1)数字波形的两种类型数字波形的两种类型: :非归零型非归零型归零型归零型 非周期性数字波形非周
14、期性数字波形周期性数字波形周期性数字波形 Tf1 1例例1.1.1 某通信系统每秒钟传输某通信系统每秒钟传输1 544 0001 544 000位位(1.544(1.544兆位兆位) )数据，求每位数据的时间。数据，求每位数据的时间。ns648s1067647s105441916 .解：按题意，每位数据的时间为解：按题意，每位数据的时间为例例1.1.2 设周期性数字波形的高电平持续设周期性数字波形的高电平持续6ms，低电平持续低电平持续10ms，求占空比，求占空比q。6msq =100%= 37.5%16ms 解：因数字波形的脉冲宽度解：因数字波形的脉冲宽度tw=6ms，周期周期T=6ms+1
15、0ms=16ms。(2)(2)实际脉冲波形及主要参数实际脉冲波形及主要参数非理想脉非理想脉冲波形冲波形上升时间上升时间Tr（ns） 脉冲宽度脉冲宽度tw下降时间下降时间tf （ns） 主要参数主要参数周期周期 (T)脉冲宽度脉冲宽度tw占空比占空比 Q上升时间上升时间tr 下降时间下降时间t tf f(3)(3)时序图时序图表明各个数字信号时序表明各个数字信号时序关系的多重波形图。关系的多重波形图。END1.2.1 十进制十进制1.21.2数数 制制1.2.2 二进制二进制1.2.3 二二-十进制之间的转换十进制之间的转换1.2.4 十六进制和八进制十六进制和八进制多位数码中的每一多位数码中的
16、每一位数的构成及低位位数的构成及低位向高位进位的规则向高位进位的规则1.2.1 1.2.1 十进制十进制数数 码码进位的规则进位的规则0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9“逢十进一逢十进一”4587.29=4 103+5 102+8 101+7 100+2 10 1+9 10 2()DNK Ki ii ii i1 10 0系数系数位权位权1.2.2 1.2.2 二进制二进制数数 码码进位的规则进位的规则0, 1 “逢二进一逢二进一”例如：例如：1+1=10 = 121+ 0202()BNK Ki ii ii i系数系数位权位权各位的权都是各位的权都是2 2的幂的幂二进制的优
17、点二进制的优点二进制数字装置所用元二进制数字装置所用元件少件少,电路简单、可靠电路简单、可靠易于电路实现易于电路实现基本运算规则简单基本运算规则简单, 运算操作方便运算操作方便 1 0 23 22 21 20 M SB LSB 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 0 7 6 5 4 10 11 8 14 9 15 12 13 十十 进进 制制二进制数波形表示二进制数波形表示
18、 计算机 A 计算机 B 1 0 1 0 1 1 0 0 串行数据传输 1 0 1 0 1 1 0 0 计算机 A 计算机 B 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 1 0 MSB LSB 0 0 1 1 0 1 1 0 CP 串行数据 （1）二进制数据的串行传输）二进制数据的串行传输 打打 印印 机机 0 1 1 0 0 M S B 1 1 L S B 计计 算算 机机 0 并并 行行 数数 据据 传传 输输 27 26 25 24 23 22 21 ( LS B) 20 并并行行数数据据 ( MS B) 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 CP 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
19、 1 0 1 0 1 0 （2）二进制数据的并行传输）二进制数据的并行传输1.2.3 1.2.3 二二- -十进制之间的转换十进制之间的转换iBii=-D(N) =K2 二进制二进制十进制十进制整数部分除以整数部分除以2 2取余法，直到商为零为止取余法，直到商为零为止小数部分乘以小数部分乘以2 2取整法，直到满足精度为止取整法，直到满足精度为止十进制十进制二进制二进制 2 44 余数 低位 2 22 0=K0 2 11 0=K1 2 5 1=K2 2 2 1=K3 2 1 0=K4 0 1=K5 高位 0.375 2 整数 高位 0.750 0=K1 0.750 2 1.500 1=K2 0.
20、500 2 1.000 1=K3 低位所以：所以：(44.375)(44.375)D D(101100.011)(101100.011)B B解要精确到二进制小数解要精确到二进制小数10位，位，1/210=1/1024。B D 0.39= 0.0110001111 例例 将将(0.39)D转换成二进制数转换成二进制数,精度达到精度达到0.1%。0.392 = 0.78 b-1= 00.782 = 1.56 b-2= 10.562 = 1.12 b-3= 10.122 = 0.24 b-4= 00.242 = 0.48 b-5= 00.482 = 0.96 b-6 = 00.962 = 1.92
21、 b-7 = 10.922 = 1.84 b-8 = 10.842 = 1.68 b-9 = 10.682 = 1.36 b-10= 1n -1iHii= -m(N)=a16 10-1HD (A6.C)= (10 16 +6 16 +12 16 ) 1.2.4 1.2.4 十六进制和八进制十六进制和八进制数数 码码进位的规则进位的规则各位的权都是各位的权都是1616的幂的幂0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,A,B,C,D,E,F“逢十六进一逢十六进一” 十六进制十六进制十六进制十六进制二进制二进制= （ 1010 1111 0100 . 0111 0110）B(AF4.
22、76)H1 1 1 0 1 0 1 0 0 . 0 1 1(0000）B (1D4.6)H十六进制的优点十六进制的优点 与二进制之间的转换容易与二进制之间的转换容易计数容量较其它进制都大计数容量较其它进制都大书写简洁书写简洁 八进制八进制8On -1iii= -m(N)=a 数数 码码进位的规则进位的规则各位的权都是各位的权都是8 8的幂的幂0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 “逢八进一逢八进一”八进制八进制二进制（自学）二进制（自学） (752.1)O= (111 101 010.001)B (10110.011)B = (26.3)O END1.31.3二进制的算术运算二进制的算
23、术运算1.3.1无符号二进制的数算术运算无符号二进制的数算术运算1.3.2有符号二进制的数算术运算有符号二进制的数算术运算1 1、二进制加法、二进制加法0+0=0，0+1=1，1+1=10。1.3.11.3.1无符号数算术运算无符号数算术运算无符号二进制的加法规则无符号二进制的加法规则1111 1010 0101 2 2、二进制减法、二进制减法0-0=0，1-1=0，1-0=1，0-1=11。无符号二进制的减法规则无符号二进制的减法规则1010 1010 0101 1010 1 0 1 3 3、二进制乘法和除法运算、二进制乘法和除法运算 101000001010 110010 例例1.3.4
24、1.3.4 计算两个二进制数计算两个二进制数10101010和和111111之商。之商。 1.3.21.3.2带符号二进制的减法运算带符号二进制的减法运算二进制数的最高位表示符号位，且用二进制数的最高位表示符号位，且用0 0表示正数，表示正数，用用1 1表示负数。其余部分表示负数。其余部分用原码的形式表示用原码的形式表示数值位。数值位。有符号的二进制数表示有符号的二进制数表示 : :(+11)D =(0 1011) B( 11)D =(1 1011) B1. 1. 二进制数的补码表示二进制数的补码表示二进制数为正数时二进制数为正数时其补码、反码与原码相同其补码、反码与原码相同将原码的数值位逐位
25、求反，将原码的数值位逐位求反，然后在最低位加然后在最低位加1 1得到补码得到补码二进制数为负数时二进制数为负数时 此外，应注意： n 位字长的二进制原码、反码、补码所表示的数值范围是： 原码： ) 12(1n) 12(1n 反码： ) 12(1n) 12(1n 补码： 12n) 12(1n （不含-0） 例如，4 位字长的原码、反码其数值表示范围均为-7+7，而补码的范围则为-8+7 减法运算的原理减法运算的原理: :减去一个正数相当于加上一个负数减去一个正数相当于加上一个负数A B=A+( B)，对，对( B)求补码，然后进行加法运算。求补码，然后进行加法运算。2. 2. 二进制补码的减法运
26、算二进制补码的减法运算采用补码进行加、减法运算的步骤如下：采用补码进行加、减法运算的步骤如下：（1 1）根据）根据X XY Y补补= =X X补补+ +Y Y补补，分别，分别求出求出X X补补、Y Y补补和和X+YX+Y补补。（2 2）补码相加时，符号位参与运算，若符号位）补码相加时，符号位参与运算，若符号位有进位，则自动舍去。有进位，则自动舍去。（3 3）根据）根据X XY Y补补的结果求出的结果求出X XY Y原原，进而求出进而求出X XY Y的结果。的结果。【例】试用 4 位字长的二进制补码完成下列运算 7-5 3-4 解： 01117补 10115补 00113补 11004补 补7+
27、补5为 3补+-4补为 必须指出，两个补码相加时，如果产生的和超出了有效数字位所表示的范围，则计算结果会出错，之所以发生错误是因为计算结果产生了溢出，解决的办法是扩大字长。 11114343补补补100143原即，符号位为1 故 341 例例1.3.8 试用试用4位二进制补码计算位二进制补码计算5+7。3. 3. 溢出溢出解决溢出的办法解决溢出的办法: :进行位扩展进行位扩展. .解：因为解：因为(5+7)补补=(5)补补+(7) 补补=0101+0111=11004. 4. 溢出的判别溢出的判别73)4 1 1 10011000010 86)2 0001001100100 1 0 1 1+
28、1 1 0 11 1 0 0 0- 5+ ) - 3- 896)3 11 10101011011 当方框中的进位位与和数的符当方框中的进位位与和数的符号位（即号位（即b3位）相反时，则运位）相反时，则运算结果是错误的，产生溢出。算结果是错误的，产生溢出。END1.41.4二进制代码二进制代码1.4.1 二二-十进制码十进制码1.4.2 格雷码格雷码1.4.3 ASCII码码1.41.4二进代码二进代码1.编码：把若干个编码：把若干个0和和1按一定规律编排在一起，组成不按一定规律编排在一起，组成不 同的代码，并且赋予每个代码以固定的含义。同的代码，并且赋予每个代码以固定的含义。 用用n位二进制代
29、码可以表达位二进制代码可以表达2n个不同的信号个不同的信号 需要编码的信息有需要编码的信息有N项，则项，则2n NA.每一组代码都可以看作是一个包含特定含义的符号，每一组代码都可以看作是一个包含特定含义的符号，各组代码之间以及每组代码内部各位之间没有一定的数各组代码之间以及每组代码内部各位之间没有一定的数值进位关系。值进位关系。B.信息与代码间的对应关系完全是人为规定的，可以任信息与代码间的对应关系完全是人为规定的，可以任意编，但在制定编码时，应该使编码顺序有一定的规律意编，但在制定编码时，应该使编码顺序有一定的规律可循。可循。编制代码所要编制代码所要遵循的规则遵循的规则码码 制制1.4.1
30、二二-十进制码（十进制码（BCD码）码） 用用4位二进制编码表示十进制的位二进制编码表示十进制的0-9十个数码。十个数码。 由于由于4位二进制码可以表示位二进制码可以表示24=16种信号，所以种信号，所以在表示在表示0-9这十个数码时就有不同的组合，即不同这十个数码时就有不同的组合，即不同的编码方式：的编码方式： 8421BCD码码 2421BCD码码 5421BCD码码 余余3码：码：8421BCD码码+0011有权码有权码 余码的特点余码的特点:当两个十进制的和是当两个十进制的和是10时，相应的二时，相应的二进制正好是进制正好是16，于是可自动产生进位信号，于是可自动产生进位信号,而不需修
31、而不需修正正.0和和9, 1和和8,.6和和4的余码互为反码的余码互为反码,这对在求对这对在求对于于10的补码很方便。的补码很方便。余余3码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不同。码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不同。按余按余3码循环码组成计数器时，每次转换过程只有一个码循环码组成计数器时，每次转换过程只有一个触发器翻转，译码时不会发生竞争冒险现象。触发器翻转，译码时不会发生竞争冒险现象。十进制数码十进制数码8421码码2421 码码5421 码码余余3码码余余3循环码循环码000000000000000110010100010001000101000110200100010001
32、001010111300110011001101100101401000100010001110100501011011100010001100601101100100110011101701111101101010101111810001110101110111110910011111110011001010有权码有权码无权码无权码 01118421BCD( )D 7=11214180+= 求求BCD代码表示的十进制数代码表示的十进制数2421BCDD11011 2+2 4+1 1= (7) 对于有权对于有权BCD码，可以根据位权码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数展开求得所代表的十进制
33、数对于一个多位的十进制数，需要有与十对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几组进制位数相同的几组BCD代码来表示。代码来表示。 104635 8421BCD 108632 2421BCD463.5= 0100 0110 0011. 0101863.2= 1110 1100 0011. 0010不能省略！不能省略！不能省略！不能省略！例：求十进制数例：求十进制数876876的的8421BCD8421BCD码码8421例：求十进制数例：求十进制数876876的余的余3 3码码 876876D D = = （1011 1010 10011011 1010 1001）余余3 3码码87687
34、6D D = 1101101100 = 1101101100B B=36C=36CH H876876D D = = （1000 0111 01101000 0111 0110）8421BCD8421BCD 1.4.2 1.4.2 格雷码格雷码格雷码是一种无权码格雷码是一种无权码二进制码二进制码格雷格雷 码码二进制二进制 码码格雷码格雷码00000000100011000001000110011101001000111010111100110010101111100100011011001010010101111101101101100101111010010111010011111000编码特
35、点：编码特点：任何两个相邻代码之间仅有一位不同。任何两个相邻代码之间仅有一位不同。该特点常用于模拟量的转换该特点常用于模拟量的转换 Gray Gray码的特性有很重要的意义。例如，两个相邻码的特性有很重要的意义。例如，两个相邻的十进制数的十进制数1313和和1414相应的二进制码为相应的二进制码为11011101和和11101110，在用二进制数作加在用二进制数作加1 1计数时，如果从计数时，如果从1313变为变为1414，则二，则二进制码的最低两位都要改变，但实际上两位改变不进制码的最低两位都要改变，但实际上两位改变不可能同时发生，若最低位先置可能同时发生，若最低位先置0 0，然后次低位再置
36、，然后次低位再置1 1，则中间会出现则中间会出现110111001110110111001110，即出现暂短的误，即出现暂短的误码码11001100，而，而GrayGray码只有一位变化，因而杜绝了出现码只有一位变化，因而杜绝了出现这种错误的可能。这种错误的可能。1.4.3 ASCII 码码即美国标准信息交换码。即美国标准信息交换码。 它共有它共有128个代码，可以表示大、小写英文字母、个代码，可以表示大、小写英文字母、十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍用于计算机的键盘指令输入和数据等。用于计算机的键盘指令输入和数据等。字符编码，用字符
37、编码，用7位二进位二进制码来表示制码来表示128个符号个符号ASCIIAmerican Standard Code for Information Interchange END1.5 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算* *逻辑运算逻辑运算: : 当当0 0和和1 1表示逻辑状态时，两个二进制数码表示逻辑状态时，两个二进制数码按照某种特定的因果关系进行的运算。按照某种特定的因果关系进行的运算。逻辑运算使用的数学逻辑运算使用的数学工具是逻辑代数。工具是逻辑代数。与、或、非三种基本的逻辑运算与、或、非三种基本的逻辑运算* * 逻辑代数与普通代数的区别逻辑代数与普通代数的
38、区别! !逻辑运算的描述方式逻辑运算的描述方式逻辑代数表达式逻辑代数表达式真值表真值表逻辑图逻辑图卡诺图卡诺图波形图波形图硬件描述语言硬件描述语言（HDL）基本逻辑关系基本逻辑关系 与与 ( and ) 或或 (or ) 非非 ( not )基本逻辑运算基本逻辑运算S1S2灯灯电源电源与运算与运算 只有当决定某一事件的条件全部具备时，只有当决定某一事件的条件全部具备时，这一事件才会发生。这种因果关系称为与逻辑关系。这一事件才会发生。这种因果关系称为与逻辑关系。与逻辑举例与逻辑举例 电路状态表电路状态表 逻辑真值逻辑真值表表A BL001010110001与逻辑符号与逻辑符号ABLS1S2灯灯电
39、源电源ABL& &与逻辑表达式：与逻辑表达式：L = A = AB 真值表特点真值表特点: 任任0 则则0, 全全1则则1、或运算、或运算S1灯灯电源电源S2 或逻辑举例或逻辑举例 电路状态表电路状态表 只要在决定某一事件的各种条件中，只要在决定某一事件的各种条件中，有一个或几个条件具备时，这一事件就会发生。这有一个或几个条件具备时，这一事件就会发生。这种因果关系称为或逻辑关系。种因果关系称为或逻辑关系。 逻辑真值表逻辑真值表A BL001010110111ABL或逻辑符号或逻辑符号ABL11或逻辑表达式：或逻辑表达式：L = A + +特点特点:任任1 则则1, 全全0则则0非逻辑举例状态表
40、非逻辑举例状态表A灯灯不通电不通电亮亮通电通电灭灭3. 3. 非运算非运算 事件发生的条件具备时，事件不会发生；事件发生的条件具备时，事件不会发生；事件发生的条件不具备时，事件发生。这种因果关系事件发生的条件不具备时，事件发生。这种因果关系称为非逻辑关系。称为非逻辑关系。 非逻辑举例非逻辑举例AVNC 灯灯AL011 非逻辑真值表非逻辑真值表0AL非逻辑符号非逻辑符号AL1 1非逻辑表达式：非逻辑表达式：L = A特点特点: 1则则0, 0则则1 两输入变量两输入变量与非逻辑真值表与非逻辑真值表ABL001010111110ABL与非逻辑符号与非逻辑符号4. 4. 几种常用复合逻辑运算几种常用
41、复合逻辑运算1 1）与非运算）与非运算ABL&与非逻辑表达式：与非逻辑表达式：L = AB2 2）或非运算）或非运算 两输入变量两输入变量或非逻辑真值表或非逻辑真值表ABL001010111000或非逻辑符号或非逻辑符号ABL1ABL或非逻辑表达式：或非逻辑表达式：L = A+B3 3）异或运算）异或运算若两个输入变量的值相异，若两个输入变量的值相异，输出为输出为1 1，否则为，否则为0 0。 异或逻辑真值表异或逻辑真值表ABL001010110110异或逻辑符号异或逻辑符号ABL=1=1ABL异或逻辑表达式：异或逻辑表达式：L = AB = AB+AB 4 4）同或运算）同或运算若两个输入变
42、量的值相同，若两个输入变量的值相同，输出为输出为1 1，否则为，否则为0 0。 异或逻辑真值表异或逻辑真值表ABL001010111001同或逻辑符号同或逻辑符号ABL= =同或逻辑表达式：同或逻辑表达式：L = AB = AB+ AB ABLCDABY Y 1 & A B C D 与与或或非非门门的的逻逻辑辑符符号号 A B C D & & 1 Y 与与或或非非门门的的等等效效电电路路 5 5）与或非运算）与或非运算门电路是实现一定逻辑关系的电路。门电路是实现一定逻辑关系的电路。类型类型: :与门、或门、非门、与非门、或非与门、或门、非门、与非门、或非 门、异或门、同或门门、异或门、同或门
43、1 1、用二极管、三极管实现、用二极管、三极管实现2 2、数字集成电路、数字集成电路( (大量使用大量使用) ) 1) TTL 1) TTL集成门电路集成门电路 2) MOS2) MOS集成门电路集成门电路 实现方法实现方法: :门电路小结门电路小结门电路门电路小结小结门电路门电路 符号符号 表示式表示式与门与门& &A AB BY YA AB BY Y11或门或门非门非门1 1Y YA AY=ABY=ABY=A+BY=A+BY= AY= A与非门与非门& &A AB BY YY= ABY= AB或非门或非门A AB BY Y11Y= A+BY= A+B异或门异或门=1=1A AB BY YY
44、= AY= A B BEnd逻辑运算的描述方式逻辑运算的描述方式逻辑代数表达式逻辑代数表达式真值表真值表逻辑图逻辑图卡诺图卡诺图波形图波形图硬件描述语言硬件描述语言（HDL）1.61.6逻辑函数的建立及其表示方法逻辑函数的建立及其表示方法abcdAB楼道灯开关示意图楼道灯开关示意图1. 1. 真值表表示真值表表示开关开关 A灯灯下下下下上上下下上上下下上上上上亮亮灭灭灭灭亮亮开关开关 B开关状态表开关状态表逻辑抽象，列出真值表逻辑抽象，列出真值表 逻辑真值表逻辑真值表ABL001100010111A、B: 向上向上1 向下向下-0 L : 亮亮-1; 灭灭-0确定变量、函数，并赋值确定变量、函
45、数，并赋值开关开关: : 变量变量 A、B 灯灯 : : 函数函数 L开关开关 A灯灯下下下下上上下下上上下下上上上上亮亮灭灭灭灭亮亮开关开关 B开关状态表开关状态表2 2、逻辑函数表达式表示、逻辑函数表达式表示ABBAL 用与、或、非等运算组合起来，表示逻辑用与、或、非等运算组合起来，表示逻辑函数与逻辑变量之间关系的逻辑代数式。函数与逻辑变量之间关系的逻辑代数式。 逻辑真值表逻辑真值表ABL001100010111 用与、或、非等逻辑符号表示逻辑函数中各变用与、或、非等逻辑符号表示逻辑函数中各变量之间的逻辑关系所得到的图形称为逻辑图。量之间的逻辑关系所得到的图形称为逻辑图。3. 3. 逻辑图
46、表示方法逻辑图表示方法ABBAL L 1 1 1 & & A B ABL= =4. 4. 波形图表示方法波形图表示方法 用输入端在不同逻辑信号作用下所对应的输出用输入端在不同逻辑信号作用下所对应的输出信号的波形图，表示电路的逻辑关系。信号的波形图，表示电路的逻辑关系。 1 0 1 0 1 1 1 0 0 t1 t4 t2 t3 0 1 0 A B L 逻辑真值表逻辑真值表ABL001100010111表达式表达式 真值表真值表 例例1：已知：已知L=A+BC试列出真值表。试列出真值表。0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C L00011111
47、逻辑关系表达方式间的转换：逻辑关系表达方式间的转换：真值表真值表 表达式：表达式： 把真值表中函数值等于把真值表中函数值等于1的变量组合挑出来；的变量组合挑出来；变量组合中变量是变量组合中变量是1的写成原变量，是的写成原变量，是0的写成的写成反变量；把组合中各个变量相乘，这样对应于反变量；把组合中各个变量相乘，这样对应于函数值为函数值为1的每个变量组合就可以写成一个乘积的每个变量组合就可以写成一个乘积项，然后把这些项，然后把这些就的得到相应的逻就的得到相应的逻辑表达式辑表达式练习：有一电路当输入练习：有一电路当输入A、B、C中有两个有信号时，输出中有两个有信号时，输出L有信号，试列出真值表、写
48、出逻辑函数表达式、画出逻辑图。有信号，试列出真值表、写出逻辑函数表达式、画出逻辑图。A B C L0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100010110解：依题意列真值表解：依题意列真值表由真值表得表达式：由真值表得表达式：CABCBABCAL逻辑图：逻辑图：1LA&BCA&BCA&BC用用0 0和和1 1可以组成二进制数表示是数量的大小，可以组成二进制数表示是数量的大小， 也可以表示对立的两种逻辑状态。数字系统中常也可以表示对立的两种逻辑状态。数字系统中常用二进制数来表示数值。用二进制数来表示数值。 在微处理器、计算机和数据通信中，采用十在微处理器、
49、计算机和数据通信中，采用十六进制。任意一种格式的数可以在十六进制、二六进制。任意一种格式的数可以在十六进制、二进制和十进制之间相互转换。进制和十进制之间相互转换。数字逻辑概论小结数字逻辑概论小结 二进制数有加、减、乘、除四种运算，加法二进制数有加、减、乘、除四种运算，加法是各种运算的基础。特殊二进制码常用来表示是各种运算的基础。特殊二进制码常用来表示十进制数。如十进制数。如84218421码、码、24212421码、码、54215421码、余三码、余三码、余三码循环码、格雷码等。码、余三码循环码、格雷码等。 与、或、非是逻辑运算中的三种基本运算。与、或、非是逻辑运算中的三种基本运算。数字逻辑是计算机的基础。逻辑函数的描述方数字逻辑是计算机的基础。逻辑函数的描述方法有真值表、逻辑函数表达式、逻辑图、波形法有真值表、逻辑函数表达式、逻辑图、波形图和卡诺图等。图和卡诺图等。End
