1、第第1 1章数字电路概述章数字电路概述1电路分析、模拟电子技术电路分析、模拟电子技术数字电子技术（数字电子学）数字电子技术（数字电子学）汇编语言程序设计汇编语言程序设计计算机组成原理计算机组成原理微型计算机原理及接口技术微型计算机原理及接口技术计算机体系结构计算机体系结构计算机外部设备计算机外部设备本课程与其它课程的关系本课程与其它课程的关系第第1 1章数字电路概述章数字电路概述2学会学习学会学习 一个人在学校学习的知识一个人在学校学习的知识80%80%终生用不上，那我们为什么还终生用不上，那我们为什么还要在学校孜孜不倦地学习呢？我们实际上一直在学习一种学要在学校孜孜不倦地学习呢？我们实际上一
2、直在学习一种学习方法。走上社会马上会发现一些问题摆在你面前。这时候习方法。走上社会马上会发现一些问题摆在你面前。这时候就需要重新学习了。触类旁通，举一反三，要看个人的本事就需要重新学习了。触类旁通，举一反三，要看个人的本事或悟性了。有不断学习能力的人一定是社会适应力强的人，或悟性了。有不断学习能力的人一定是社会适应力强的人，社会适应力强的人，一定比别人容易成功。我们常常羡慕别社会适应力强的人，一定比别人容易成功。我们常常羡慕别人成功，那只是一个结果。我们应该羡慕过程，学会学习。人成功，那只是一个结果。我们应该羡慕过程，学会学习。不怕自己掌握的知识过时，只要掌握了学习方法，又有学习不怕自己掌握的
3、知识过时，只要掌握了学习方法，又有学习的愿望，成功就离你进了一大步。要知道所有的成功都是一的愿望，成功就离你进了一大步。要知道所有的成功都是一步步走出来的。步步走出来的。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述3数字电子技术的发展方向数字电子技术的发展方向电子技术电子技术由模拟电子技术、数字电子技术两部分构成。由模拟电子技术、数字电子技术两部分构成。随着晶体管、集成电路的发明和大量应用，在各自的应用领域都得到了长足的发展，产品更随着晶体管、集成电路的发明和大量应用，在各自的应用领域都得到了长足的发展，产品更是日新月异。是日新月异。模拟电子技术模拟电子技术是整个电子技术的基础，在信号放大、功率放大
4、、整流稳压、模拟量反馈、是整个电子技术的基础，在信号放大、功率放大、整流稳压、模拟量反馈、混频、调制解调电路领域具有无法替代的作用。例如高保真混频、调制解调电路领域具有无法替代的作用。例如高保真(Hi-(Hi-FiFi)的音箱系统、移动通讯的音箱系统、移动通讯领域的高频发射机等。领域的高频发射机等。与模拟电路相比，数字电路具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、程序软件控制等一与模拟电路相比，数字电路具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、程序软件控制等一系列优点。从目前的的发展趋势来看，除一些特殊领域外，以前一些模拟电路的应用场合，系列优点。从目前的的发展趋势来看，除一些特殊领域外，以前一些模拟电路
5、的应用场合，大有逐步被数字电路所取代的趋势，如数字滤波器等。大有逐步被数字电路所取代的趋势，如数字滤波器等。数字电子技术数字电子技术目前也在向两个截然相反的方向发展，一是基于通用处理器的软件开发技术，目前也在向两个截然相反的方向发展，一是基于通用处理器的软件开发技术，比如比如单片机单片机、DSPDSP、PLCPLC等技术，其特点是在一个通用处理器等技术，其特点是在一个通用处理器(CPU(CPU）的基础上结合少量的硬件）的基础上结合少量的硬件电路设计来完成系统的硬件电路，而将主要精力集中在算法、数据处理等软件层次上的系统电路设计来完成系统的硬件电路，而将主要精力集中在算法、数据处理等软件层次上的
6、系统方法。其一个极端的例子就是现在的计算机技术，硬件电路全部是标准的、在市场上可以买方法。其一个极端的例子就是现在的计算机技术，硬件电路全部是标准的、在市场上可以买得到的，其优点是得到的，其优点是；缺点是；缺点是。另一个方向是基于另一个方向是基于CPLD/FPGACPLD/FPGA的可编程逻辑器件的系统开发，其特点是将算法、数据加的可编程逻辑器件的系统开发，其特点是将算法、数据加工等工作全部融入系统的硬件设计当中，在工等工作全部融入系统的硬件设计当中，在“线与线的互联线与线的互联”当中完成对数据的加工。当中完成对数据的加工。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述4 追求最佳是人类的本性之一追求
7、最佳是人类的本性之一“钱钱”是人类至今为止找到的最佳物质交是人类至今为止找到的最佳物质交换形式（换形式（“金钱万能金钱万能”）“电电”是人类至今为止找到的最佳能量形是人类至今为止找到的最佳能量形式（电统治了能量领域）式（电统治了能量领域）“数字数字-bit”是人类至今为止找到的最佳是人类至今为止找到的最佳信息表达形式（信息统一于数字）信息表达形式（信息统一于数字）前言前言第第1 1章数字电路概述章数字电路概述5主要内容主要内容第第1 1章章 数制与转换数制与转换第第2 2章章 基本逻辑电路基本逻辑电路第第3 3章章 集成逻辑门电路集成逻辑门电路第第4 4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路第第5 5
8、章章 触发器触发器第第6 6章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第第8 8章章 存储器和可编程逻辑器件存储器和可编程逻辑器件第第9 9章章 A/D和和D/A转换器转换器6第第1章章 数制转换数制转换第第1 1章数字电路概述章数字电路概述7目目 录录1 概述概述2 进位计数值进位计数值3 数值转换数值转换4 数制之间的转换数制之间的转换5 常用代码常用代码6 数字电路数字电路EDA仿真分析与设计仿真分析与设计第第1 1章数字电路概述章数字电路概述81 概述概述电子技术是电子技术是20世纪发展最迅速、应用最广泛的世纪发展最迅速、应用最广泛的技术，已使人们的日常生活发生了根本的变革。技术，已使人们的日常生
9、活发生了根本的变革。在我们的日常生活中有很多数字电子产品，如在我们的日常生活中有很多数字电子产品，如计算机、数码相机计算机、数码相机/摄像机、手机、摄像机、手机、DVD、MP3/MP4以及数字电视等。以及数字电视等。因此，分析和设计数字电路已成为现代工程设因此，分析和设计数字电路已成为现代工程设计不可缺少的部分。计不可缺少的部分。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述91.1 数字信号与模拟信号数字信号与模拟信号在电子电路中，产生、传递、加工和处理的信在电子电路中，产生、传递、加工和处理的信号可以分为号可以分为模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号两大类。两大类。模拟信号模拟信号在时间和数值上都
10、是在时间和数值上都是连续连续的，即对应的，即对应于任意时间均有确定的电流或电压值，并且其于任意时间均有确定的电流或电压值，并且其幅值是连续的，如幅值是连续的，如正弦波信号正弦波信号就是典型的模拟就是典型的模拟信号。信号。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述101.1 数字信号与模拟信号数字信号与模拟信号某天最低气温是某天最低气温是15 C，最高气温是，最高气温是25 C，则一，则一天的气温变化是连续的。天的气温变化是连续的。图图1-1第第1 1章数字电路概述章数字电路概述111.1 数字信号与模拟信号数字信号与模拟信号与模拟信号不同，与模拟信号不同，数字信号数字信号在时间和数值上是在时间和数
11、值上是离散的，或者说是离散的，或者说是不连续不连续的，且其数值的变化的，且其数值的变化都是某个都是某个最小量值的整数倍最小量值的整数倍。图图1-2第第1 1章数字电路概述章数字电路概述121.2 数字电路与模拟电路数字电路与模拟电路处理模拟信号的电路称为处理模拟信号的电路称为模拟电路模拟电路。处理数字信号的电路称为处理数字信号的电路称为数字电路数字电路。自然界存在大量的模拟信号和数字信号以及模自然界存在大量的模拟信号和数字信号以及模拟系统和数字系统，并且这些系统往往并非独拟系统和数字系统，并且这些系统往往并非独立，而是相互渗透的，因此在进行信号处理时立，而是相互渗透的，因此在进行信号处理时需要
12、将两者通过需要将两者通过接口电路接口电路进行转换。进行转换。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述13数字集成电路的分类数字集成电路的分类从制造工艺方面来分类从制造工艺方面来分类:双极型双极型(TTL(TTL型型)、单极型、单极型(MOS(MOS型型)和混合型（和混合型（BiCMOSBiCMOS)三类。三类。TTLTTL型型:速度高、功耗大、集成度低速度高、功耗大、集成度低MOSMOS型：型：速度低、功耗小、集成度高速度低、功耗小、集成度高BiCMOSBiCMOS:充分发挥两种电路的优势，但制造工艺复杂充分发挥两种电路的优势，但制造工艺复杂第第1 1章数字电路概述章数字电路概述14数字集成电路
13、按集成度分类数字集成电路按集成度分类:小规模集成电路（小规模集成电路（SSISSI）：）：每片组件包含每片组件包含10-10010-100个元件（或个元件（或10-2010-20个等效门）个等效门）中规模集成电路（中规模集成电路（MSIMSI）：）：每片组件包含每片组件包含100-100-10001000个元件（或个元件（或20-20020-200个等效门）个等效门）大规模集成电路（大规模集成电路（LSILSI）：）：每片组件包含每片组件包含1000-1000-100000100000个元件（或个元件（或100-1000100-1000个等效门）个等效门）超大规模集成电路（超大规模集成电路（V
14、LSIVLSI）：）：每片组件包含每片组件包含100000100000个元件以上（或个元件以上（或10001000个以上等效门）个以上等效门）第第1 1章数字电路概述章数字电路概述151.3 数字电路的优点数字电路的优点 随着大规模、超大规模数字电路的出现，以及计算机的普遍使用，数字电路随着大规模、超大规模数字电路的出现，以及计算机的普遍使用，数字电路的应用领域越来越广泛。目前，数字集成电路正朝着高速度、低功耗，大规的应用领域越来越广泛。目前，数字集成电路正朝着高速度、低功耗，大规模和可编程的方向发展。模和可编程的方向发展。数字信号的特点数字信号的特点 (1)(1)便于存储、处理和交换。便于存
15、储、处理和交换。数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。(2)(2)抗干扰能力强、无噪声积累。抗干扰能力强、无噪声积累。在模拟通信中，为了提高信噪比，需要在在模拟通信中，为了提高信噪比，需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大，信号在传输过程中不可避信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大，信号在
16、传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加，噪声累积越来越多，免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加，噪声累积越来越多，以致使传输质量严重恶化。以致使传输质量严重恶化。对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限个离散值对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值通常取两个幅值)，在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，即在在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号，
17、所以可实现长距离高质量的传输。数字信号，所以可实现长距离高质量的传输。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述16 (3)(3)便于加密处理。便于加密处理。信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理的比模拟通信容易得多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号密处理的比模拟通信容易得多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。(4)(4)设备便于集成化、微型化。设备便于集成化、微型化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的
18、滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小、功耗低。成电路实现，因此体积小、功耗低。(5)(5)便于构成综合数字网和综合业务数字网。便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。话业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。(6)(6)占用信道频带较宽。占用信道
19、频带较宽。一路模拟电话的频带为一路模拟电话的频带为4kHz4kHz带宽，一路数字电话带宽，一路数字电话约占约占64kHz64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波光缆、数字微波)的大量利用的大量利用(一对光缆可开通几千路电话一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号以及数字信号处理技术的发展处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由可将一路数字电话的数码率由64kb/s64kb/s压缩到压缩到32kb/s32kb/s甚至甚至更低的数码率更低的数码率)，数字电话的带宽问题已不是主要问题了。，数字电话的带宽问题
20、已不是主要问题了。以上介绍可知，数字通信具有很多优点，所以各国都在积极发展数字以上介绍可知，数字通信具有很多优点，所以各国都在积极发展数字通信。近年来，我国数字通信得到迅速发展，正朝着高速化、智能化、宽通信。近年来，我国数字通信得到迅速发展，正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。带化和综合化方向迈进。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述171.4 数字电路的研究方法数字电路的研究方法这部分在数字电路的分析和设计章节详细讲解！这部分在数字电路的分析和设计章节详细讲解！第第1 1章数字电路概述章数字电路概述18 1.2 进位计数制进位计数制1、什么是编码 2、数值型数据的编码 3、字符型
21、数据的编码 4、汉字编码。计算机中的数制计算机中的数制数据的编码数据的编码1、数制的定义 2、进位计数制的规则 3、计算机常用的数制及其特点、书写规则 4、不同进位制数之间的相互转换 5、计算机的运行基础二进制6、二进制数的常用单位。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述19 数制的定义数制的定义用一组固定的数码符号和一套统一的规则来表示数值的方法叫做数制。数制的种类很多，如二进制、八进制、十进制、十六进制、二十四进制、六十进制、十二进制等。每一种进位计数制包含一组数码符号和两个基本因素。（1）数码：用不同的数字符号来表示一种数制 的数值，这些数字符号称为“数码”。（2）基数：数制所使用的数码
22、个数称为“基数”。（3）位权：某数制每一位所具有的值称为“权”。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述20 进进位位计数制的规则计数制的规则十进制十进制=10，可使用可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制二进制=2，可使用可使用0,1八进制八进制=8，可使用可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制十六进制=16，可使用可使用0,9,A,B,C,D,E,F“逢逢 进进，借，借当当”第第1 1章数字电路概述章数字电路概述21 二进制二进制128128瓦瓦3232瓦瓦6464瓦瓦1616瓦瓦8 8瓦瓦4 4瓦瓦1 1瓦瓦2 2瓦瓦我认识她已有我认识她已有10111011年了。年了。（
23、1 1）特特 点：点：只有两个数码只有两个数码0 0和和1 1 逢二进一逢二进一（2 2）书写规则：在数字后面加写字母）书写规则：在数字后面加写字母B B作为标识。作为标识。在括号外面加数字下标在括号外面加数字下标2 2如：如：(1011)(1011)2 2=1=1 2 23 3+0+02 22 2+1+12 21 1+1+12 20 0=(11)=(11)1010 第第1 1章数字电路概述章数字电路概述22 十进制十进制特特 点：有点：有10个不同的数字符号，即个不同的数字符号，即0 9。（基数为。（基数为10）逢十进一逢十进一书写规则：在数字后面加写字母书写规则：在数字后面加写字母D作为标
24、识，一般约定作为标识，一般约定D可以省略可以省略,即无后缀的数字为十进制数字。即无后缀的数字为十进制数字。在括号外面加数字下标在括号外面加数字下标10如：一个十进制数如：一个十进制数 1357 其含义是：其含义是：(1357)10=1103+3102+5101+7100第第1 1章数字电路概述章数字电路概述23 八进制八进制特特 点：点：有有8个不同的数字符号，即个不同的数字符号，即0 7 逢逢8进一进一书写规则：书写规则：在数字后面加写字母在数字后面加写字母O作为标识。作为标识。在括号外面加数字下标在括号外面加数字下标8通过按通过按“权权”展开式，求出展开式，求出(5675)8 的值（的值（
25、十进制数）(5675)8=5 83+682 +781+580 =(3050)10第第1 1章数字电路概述章数字电路概述24 十六进制十六进制特特 点：点：有有16个数字符号：个数字符号：09 A B C D E F 逢逢16进一进一书写规则：书写规则：在数字后面加写字母在数字后面加写字母H作为标识作为标识 在括号外面加数字下标在括号外面加数字下标16如：如：(FDE)16 可用下式求出十进制数值：可用下式求出十进制数值：(FDE)16=1516 2 +1316 1+1416 0=(4062)10第第1 1章数字电路概述章数字电路概述25 1.4 数制之间的转换数制之间的转换：位权：基数；系数，
26、取值？；i22211112211210121RR:)()(inmiiimmiinnnnminnRKRKRKRKRKRKRKRKRKKKKKKKKKN 1、R R进制转换为十进制（按权展开式求和）进制转换为十进制（按权展开式求和）例（1100.11）2=（？）10第第1 1章数字电路概述章数字电路概述262 2、十进制转换为、十进制转换为 R R 进制进制方法方法：整数部分采用除基数整数部分采用除基数R R取余法；取余法；小数部分采用乘基数小数部分采用乘基数R R取整法。取整法。举例说明：（286.8125）10=（？）22 286 2 143 0 (最低位）最低位）2 71 12 35 12
27、17 12 8 02 4 02 2 02 1 0 0 1(最高位）最高位）（286286）1010=（100001110100001110）2 2整数部分：除整数部分：除2 2取余取余余数第第1 1章数字电路概述章数字电路概述27对于小数部分：对于小数部分：乘乘2取整取整0.81252=1.625 取出整数取出整数1 1 （最高位）（最高位）1.6252=1.25 取出整数取出整数1 1 0.252=0.5 取出整数取出整数0 00.52=1.0 取出整数取出整数1 1 （最低位）（最低位）（0.8125）10=（0.1101）2则（则（286.8125286.8125）1010=(10001
28、1110.1101)=(100011110.1101)2 2第第1 1章数字电路概述章数字电路概述283、二进制、八进制、十六进制之间转换二进制二进制N N进制是以小数点为中心，分别向前、后每进制是以小数点为中心，分别向前、后每N N位一组，位一组，不足不足N N位则以位则以“0”0”补足，再把每组二进制数转换为相应的补足，再把每组二进制数转换为相应的N N进制数即可。进制数即可。例如：（10110.1001）2=（？）8解：（10110.1001）2 =（010 110.100 100）2=（26.44）8二进制数、八进制数、十六进制数的基数有着整幂关系，二进制数、八进制数、十六进制数的基数
29、有着整幂关系，2 23 3=8,2=8,24 4=16,=16,即即2 2n n=R;=R;具体方法如下：具体方法如下：第第1 1章数字电路概述章数字电路概述29N进制二进制只要把每个N进制对应的二进制数码写出来即可。例如：（3DB.4A）16=（？）2解：（3 D B .4 A ）16 =（0011 1101 1011.0100 1010）2 =（111101 1011.0100101）2 1.4 数制之间的转换数制之间的转换第第1 1章数字电路概述章数字电路概述30 计算机的运行基础计算机的运行基础二进制二进制 可可 行行 性性逻逻 辑辑 性性可可 靠靠 性性简简 易易 性性二进制运算法则
30、比较简单，如：求和法则(3个)：0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=10 求积法则(3个)：00=0，01=10=0，11=1可用进制的0，1直接代表逻辑代数中的“假”和“真”二进制只有两种状态，数字传输处理不易出错。使用二进制数，只需0，1两个状态，技术上轻而易举，如开关的通与断，晶体管中导通与截止等，磁介质的带磁与不带磁。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述31 二进制数的常用单位二进制数的常用单位字长字长 若干个字节组成一个字（Word），其位数称 为字长。字长是计算机能直接处理的二进制 数的数据位数，直接影响到计算机的功能、用途及应用领域。常见的字长有8位、16位、32位、64位
31、等。位位 二进制数所表示的数据的最小单位，就 是二进制的1位数，简称位（bit）。字节字节 把个bit称为个字节（Byte），字节是计 算机中的最小存储单元。0/1字节的位编号B4B5B6B7B7高位字节B0B0B1B2B3低位字节第第1 1章数字电路概述章数字电路概述32 二进制数的常用单位二进制数的常用单位K K 字节字节1KB=1024 byte=1024 B1KB=1024 byte=1024 BM M（兆）字节兆）字节1MB=1024 KB=1024 1MB=1024 KB=1024 1024 B1024 BG G（吉）字节吉）字节1GB=1024 MB=1024 1GB=1024
32、MB=1024 1024 1024 1024 B1024 BT T（太）字节太）字节1TB=1024 GB1TB=1024 GB第第1 1章数字电路概述章数字电路概述331.4 常用代码常用代码 计算机等数字系统所处理的信息多为数值、文字、符号、计算机等数字系统所处理的信息多为数值、文字、符号、图形、声音和图像等，它们都可以用多位二进制数来表示，图形、声音和图像等，它们都可以用多位二进制数来表示，这种多位二进制数叫做代码。这种多位二进制数叫做代码。如果用一组代码并给每个代码赋以一定的含义则称如果用一组代码并给每个代码赋以一定的含义则称编码编码（Encode）。）。第第1 1章数字电路概述章数字
33、电路概述34 在数字电路中，常用在数字电路中，常用二二-十进制码十进制码，也叫做，也叫做BCD（Binary-Coded Decimal）码码。所谓二所谓二-十进制码，就是用十进制码，就是用4位二进制数组成的代码来表示位二进制数组成的代码来表示1位位十进制数。十进制数。4位二进制数具有位二进制数具有16种组合，二种组合，二-十进制数的十进制数的10个数字符号只个数字符号只需选用其中的需选用其中的10种组合来表示常用的几种二种组合来表示常用的几种二-十进制编码十进制编码表表2-1所示。所示。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述35表表2-1 常用的几种二常用的几种二-十制编码十制编码有权码有权
34、码无权码无权码第第1 1章数字电路概述章数字电路概述36格雷码的书写方法格雷码的书写方法格雷码又称循环码格雷码又称循环码,在卡诺图中变量排列方式在卡诺图中变量排列方式设十进制数的设十进制数的8421BCD码为码为:B3B2B1B0与其对应的格雷码为与其对应的格雷码为:G3G2G1G0则则Gi=Bi Bi+1举例说明举例说明第第1 1章数字电路概述章数字电路概述37常用的BCD码为8421BCD码 压缩8421BCD码:一位十进制数用四位二进制数来表示。非压缩8421BCD码:一位十进制数用四位二进制数来表示。举例：257.85D =(0010,0101,0111.1000,0101)8421B
35、CD(压缩)=(0000,0010,0000,0101,000,0111.0000,1000,0000,0101)8421BCD(非压缩)第第1 1章数字电路概述章数字电路概述38 编码（补充）计算机所处理的数据包括数值型数据和非数值型数据两种。因为在计算机中只能识别二进制的数码信息，所以不管是可以参加算术运算的数值型数据还是包括文字、数字、声音、图像等的非数值型数据，将其变为指定的二进制符号称为编码。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述39 数值型数据的编码数值型数据的编码数的范围数的范围由硬件（CPU中的寄存器）决定。当使用8位寄存器时，字长为8位，所以一个无符号整数的最大值是（1111
36、1111）2=（255）10当使用16位寄存器时，字长为16位，所以一个无符号整数的最大值是（1111111111111111）2=（655355）10第第1 1章数字电路概述章数字电路概述40 数值型数据的编码数值型数据的编码 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 负数 数值部分 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 正数 数值部分 数的符号在计算机内部，正负号也必须数码化以0和1的形式表示。通常规定最高位为符号位，并用0表示正，用1表示负。数据的格式如图：8位二进制数表示的带符号整数第第1 1章数字电路概述章数字电路概述41 数值型数据的编码小数点的表示法 定点数表
37、示法定点数又分为定点整数和定点小数。定点整数：小数点的位置约定在定点整数：小数点的位置约定在最低位的后面，用于表示整数。最低位的后面，用于表示整数。定点小数：小数点的位置约定在定点小数：小数点的位置约定在符号位之后，用来表示小于符号位之后，用来表示小于1 1的纯的纯小数。小数。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述42 数值型数据的编码数值型数据的编码 小数点的表示法 浮点数表示法采用浮点数表示，即小数点的位置不固定将十进制数0.003456、3.456、34.56可以分别表示为：0.003456=0.345610-23.456=-0.345610134.56=0.3456102即表示为一个纯
38、小数与10的整数次幂的乘积形式。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述43 数值型数据的编码一个二进制数N也可以表示为一个纯小数与 2 的整数次幂的乘积形式。即：N=S2C式中的N、C、S均为二进制数。S称为尾数，即全部的有效数字，是纯小数。S前面的号是整个数值的正负C称为阶码（通常是整数），指明小数点的实际位置，决定数的表示范围C前面的号是阶码的正负在计算机中一般浮点数的存放形式如下图所示：阶符阶码尾符尾数第第1 1章数字电路概述章数字电路概述44 字符型数据的编码字符型数据的编码ASCII码ASCII码是由美国国家标准委员会制定的一种包括数字、字母、通用符号、控制符号在内的字符编码集，全称
39、叫美国国家信息交换标准代码。ASCII码是一种7位二进制编码，能表示27=128种国际上最通用的西文字符，是目前计算机中，特别是微型计算机中使用最普遍的字符编码集。表示文字信息和控制信息的基础是各种字符，表示文字信息和控制信息的基础是各种字符，各种字符必须按一定规则用二进制编码表示，才能各种字符必须按一定规则用二进制编码表示，才能为计算机所识别。为计算机所识别。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述45 ASCIIASCII码码表表b6b5b4000001010011100101110111b3b2b1b0(H)0123456700000NULDLESP0PP00011SOHDC1！1AQaQ
40、00102STXDC2“2BRbR00113ETXDC3#3CScS01004EOTDC4$4DTdT01015ENQNAK%5EUeU01106ACKSYN&6FVfv01117BELETB7GWgW10008BSCAN(8HXhX10019HTEM)9IYiY1010ALFSUB：JZjZ1011BVTESC+；Kk1100CFFFS，Nn1111FSIUS?O_oDEL第第1 1章数字电路概述章数字电路概述46 BCDBCD码码十进制数与8421码的对应关系十进制数十进制数84218421码码000001000120010300114010050101601107011181000910
41、01例如（62.38）10=(?)BCD解：(6 2 .3 8 )10 =(0110 0010.0011 1000)BCD第第1 1章数字电路概述章数字电路概述471.5数字电路数字电路EDA仿真分析与设计仿真分析与设计 随着现代电子系统的复杂化，计算机和相应的随着现代电子系统的复杂化，计算机和相应的工程仿真软件已经成为现代电子技术的基本分工程仿真软件已经成为现代电子技术的基本分析设计工具。仿真分析可以大大地缩短研制周析设计工具。仿真分析可以大大地缩短研制周期，节约成本，它已经具有举足轻重的作用。期，节约成本，它已经具有举足轻重的作用。所谓所谓仿真分析仿真分析，是指使用计算机对所设计电路，是指
42、使用计算机对所设计电路的结构和行为进行预测，仿真器以文本形式或的结构和行为进行预测，仿真器以文本形式或波形图等形式给出电路的输出，以便设计者分波形图等形式给出电路的输出，以便设计者分析系统，修改系统设计。析系统，修改系统设计。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述481.5 数字电路数字电路EDA仿真分析与设计仿真分析与设计EDA仿真软件已有很多种，常用的有仿真软件已有很多种，常用的有PSpice和和Electronics Workbench EDA（EWB）等。）等。EWB支持模拟和数字混合电路的分析和设计。支持模拟和数字混合电路的分析和设计。Multisim2001为为Multisim的一
43、个版本，作为的一个版本，作为EDA仿仿真工具，目前已广泛应用于电子电路的仿真实验和真工具，目前已广泛应用于电子电路的仿真实验和电子系统的仿真设计。电子系统的仿真设计。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述49 Multisim为用户提供了为用户提供了类型丰富的虚拟仪器类型丰富的虚拟仪器，这些虚拟仪表主要包括示波器、万用表、函数这些虚拟仪表主要包括示波器、万用表、函数发生器、失真度分析仪、频谱分析仪、逻辑分发生器、失真度分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪和网络分析仪等，从而使电路仿真分析操析仪和网络分析仪等，从而使电路仿真分析操作更符合电子工程技术人员的实验工作习惯。作更符合电子工程技术人员的实验工
44、作习惯。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述501.5 数字电路数字电路EDA仿真分析与设计仿真分析与设计对第对第3章介绍的反相器进行仿真时，可得其输入章介绍的反相器进行仿真时，可得其输入输出仿真波形如图所示。输出仿真波形如图所示。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述511.5 数字电路数字电路EDA仿真分析与设计仿真分析与设计需要说明的是本书一般采用需要说明的是本书一般采用A代表代表A的反变量，的反变量，而在仿真中采用而在仿真中采用A代表代表A的反变量。的反变量。当采用当采用EDA工具进行分析和设计时，需要将自工具进行分析和设计时，需要将自己的设计输入到计算机中。此操作称为描述。己的设计输入到计算机中。此操作称为描述。常用的描述方式有两种：常用的描述方式有两种：原理图方式和硬件语原理图方式和硬件语言输入方式。言输入方式。第第1 1章数字电路概述章数字电路概述52本章小结本章小结本章作为本书及数字电路的概述，介绍了数字本章作为本书及数字电路的概述，介绍了数字信号的基本概念、数字信号的表示方法、数字信号的基本概念、数字信号的表示方法、数字电路的基本功能、数字电路的测试电路的基本功能、数字电路的测试/故障排除及故障排除及EDA仿真。仿真。
