1、电子技术基础电子技术基础(数字部分数字部分)全册全册 完整教学课件完整教学课件3 1.1.数字逻辑概论数字逻辑概论 2.2.逻辑代数逻辑代数 3.3.逻辑门电路逻辑门电路 4.4.组合逻辑电路组合逻辑电路 5.5.锁存器与触发器锁存器与触发器 6.6.时序逻辑电路时序逻辑电路 7.7.存储器存储器 9.9.模数与数模转换器模数与数模转换器 8.8.脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生 数字电子技术数字电子技术 Digital Electronic Technique 1.1.数字逻辑数字逻辑(Digital logic)概论概论 1.1 数字电路与数字信号数字电路与数字信号 1.2 数制数
2、制 1.3 二进制数的算术运算二进制数的算术运算 1.4 二进制代码二进制代码 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 1.6 逻辑函数及其表示方法逻辑函数及其表示方法 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 数字电子技术：数字电子技术： 是研究有关数字电子器件、数字电路及其应用的科学。 1.1.1数字技术的发展及其应用 1.1 数字电路与数字信号数
3、字电路与数字信号 80年代后年代后- ULSI ， 1 0 亿个晶体管亿个晶体管/片片 、 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。 10万个晶体管万个晶体管/片。片。 将来将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路高分子材料或生物材料制成密度更高、
4、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管；电子管年，福雷斯特等发明了电子管；电子管 体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在 一些大功率发射装置中使用一些大功率发射装置中使用。 电压控制器件电压控制器件 电真空技术电真空技术 晶体管时代晶体管时代 电流控制器件电流控制器件 半导体技术半导体技术 半导体二极管、三极管半导体二极管、三极管 器件器件 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伴随器件变化从传统走向现代伴随器件变化从传统走向现代 a)a)
5、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, ,经反复调试经反复调试、验证验证、 修改完成修改完成。所用的元器件较多所用的元器件较多，电路可靠性差电路可靠性差, ,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。采用从上到下设计方技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方 法，电路设计、法，电路设计、 分析、仿真分析、仿真 、修订、修订 全通过计算机完成。全通过计算机完成。 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完
6、 成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到 芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。 1、设计：、设计： 在计算机上利用软件平台进行设计在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计原理图设计 VerlogHDL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 EDA（Electronics Design Automation)技术技术 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 数码相机数码相机 智能仪器智能仪器 计算机计算机 数字技
7、术数字技术的应用的应用 根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同， -数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 从集成度不同从集成度不同 -数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、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。超大规模和甚大规模五类。 从电路的形式不同，从电路的形式不同， -数字电路可分为集成电路和分立电路数字电路可分为集成电路和分立电路 从器件不同从器件不同 -数字电路可分为数字电路可分为TTL 和和 CMOS电路电路 1 1、数字集成电路的分类、数字
8、集成电路的分类 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 可编程逻辑器件、多功能专用集成 电路 106以上 甚大规模 大型存储器、微处理器 10,00099,999 超大规模 小型存储器、门阵列 1009999 大规模 计数器、加法器 1299 中规模 逻辑门、触发器 最多12个 小规模 典型集成电路 门的个数 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 （芯片大小：110mm，厚0.2mm） 2、数字集成电路的特点 1)电路简单,便于大规模集成,批量生产 2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 3)体积小,通用性好,成本低. 4)具可编程性,
9、可实现硬件设计软件化 5)高速度 低功耗 6)加密性好 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)数字电路的分析方法数字电路的分析方法 数字电路的分析数字电路的分析: :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系。电路输出与输入之间的逻辑关系。 (2) 数字电路的设计方法数字电路的设计方法 数字电路的设计数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑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器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式设计方式: :分为传统的设计方式和基于分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。软件的设
10、计方式。 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、逻辑表达式和波形图。电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。 -时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等 u u O t O t u u 1. 1. 模拟信号模拟信号 Analog Signal 1.1.3 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号 数字信号波形数字信号波形 2 2、数字信号、数字信号 Digital Signal -在时间上和数值上均是离散的信号。在时间上和数值上均是离散的信号。 数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同，
11、 分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同 3 3、模拟信号的数字表示、模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换 为数字信号为数字信号. . 0 0 模拟信号模拟信号 模数转换器模数转换器 3 3 V V 数字输出数字输出 0 0 0 0 1 1 模数转换的实现模数转换的实现 模拟电压信号 取样 量化和编码 电压电压(V)(V) 二值逻辑二值逻辑 电电 平平 +5 1 H( (高电平高电平) ) 0 0 L( (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） 1.1.
12、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 a a 、在电路中用低、高电平表示、在电路中用低、高电平表示0 0、1 1两种逻辑状态两种逻辑状态 0 0、1 1数码数码-表示数量时称二进制数表示数量时称二进制数 表示方式表示方式 二值数字逻辑二值数字逻辑 -表示事物状态时称二值逻辑表示事物状态时称二值逻辑 (a) (a) 用逻辑电平描述的数字波形用逻辑电平描述的数字波形 (b) 16(b) 16位数据的图形表示位数据的图形表示 2 2、数字波形、数字波形 数字波形数字波形-是信号逻辑电平对时间的图形表示是信号逻辑电平对时间的图形表示. . 低
13、电平低电平 有脉冲有脉冲 * *非归零型非归零型 * *归零型归零型 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: : 一位或一拍一位或一拍 高电平高电平 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15440001544000位位(1.544(1.544兆位兆位) )数数 据，求每位数据的时间。据，求每位数据的时间。 ns648s1067647 s 105441 9 1 6 . . 解：按题意，每位数据的时间为解：按题意，每位数据的时间为 (2)(2)周期性和非周期性周期性和非周期性 非周期性数字波形
14、非周期性数字波形 周期性数字波形周期性数字波形 非理想脉冲波形非理想脉冲波形 (3)(3)实际脉冲波形及主要参数实际脉冲波形及主要参数 几个主要参数几个主要参数: : 占空比占空比 Q - 表示脉冲宽度占整个周期的百分比表示脉冲宽度占整个周期的百分比 上升时间上升时间t tr r 和下降时间和下降时间t tf f - -从脉冲幅值的从脉冲幅值的10%到到90% 上升上升 下降所经历的时间下降所经历的时间( ( 典型值典型值ns ) ) 脉冲宽度脉冲宽度 (tw ) -脉冲幅值的脉冲幅值的50%50%的两个时间所跨越的时间的两个时间所跨越的时间 周期周期 (T) - 表示两个相邻脉冲之间的时间间
15、隔表示两个相邻脉冲之间的时间间隔 t r 脉冲宽度脉冲宽度 t w 0.5V 4.5V 2.5V 幅值幅值 =5.0V 0.0V 5.0V t f 0.5V 2.5V 4.5V 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。 %.%q537100 ms16 ms6 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+10ms=16ms。 (4)(4)时序图时序图-表明各个数字信号时序关系的多重波形图。表明各个数字信号时序关系的多重波形图。 由于各信号的路径不同，这些信号之间不
16、可能严格保持同步关系。由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同步关系。 为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差 必须限定在规定范围内，各个信号的必须限定在规定范围内，各个信号的时序关系时序关系用时序图表达。用时序图表达。 1.2.1 十进制十进制 1.2 数制数制 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 i i i i i i 1010 K K D )N( 一般表达式一般表达式: 1.2.1 十进制十进制 Decimal 十
17、进制采用十进制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十个数码，其进位的规则是十个数码，其进位的规则是 “逢十进一”。“逢十进一”。 4587.29=4 103+5 102+8 101+7 100+2 10 1+9 10 2 系数系数 位权位权 任意进制数的一般表达式为任意进制数的一般表达式为: i i ir rK(N) 各位的权都是各位的权都是10的幂。的幂。 1.2 数制数制 数制数制:多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则 1.2.2 二进制二进制 Binary 二进制数的一般表达式为二进制数的一般表达式为:
18、: i i iB K)N(2 例如：例如：1+1= 10 = 121 + 020 位权位权 系数系数 二进制数只有二进制数只有0、1两个两个数码，数码，进位规律是：“逢二进一”进位规律是：“逢二进一” . 1 1、二进制数的表示方法、二进制数的表示方法 各位的权都是各位的权都是2的幂。的幂。 （1）易于电路表达）易于电路表达-0、1两个值，可以用管子的导两个值，可以用管子的导 通或截止，通或截止， 灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来表示。灯泡的亮或灭、继电器触点的闭合或断开来表示。 2、 二进制的优点二进制的优点 （2）二进制数字装置所用元件少）二进制数字装置所用元件少,电路简单、可靠电路
19、简单、可靠 。 （3）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。 i D /mA O v DS / V V GS1 V GS2 V GS3 V GS4 饱和区饱和区 可变电阻区可变电阻区 截止区截止区 v O R d V DD v I Rc VCC VCC vCE iC Rc vo vI Rb VCC 3、二进制数波形表示、二进制数波形表示 1 0 23 22 21 20 MSB 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
20、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 十进制十进制 数数 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 4、 二进制数据的传输二进制数据的传输 打印机打印机 0 1 1 0 0 MSB 1 1 LSB 计算机计算机 0 并行数据传输并行数据传输 27 26
21、 25 24 23 22 21 (LSB ) 20 并行数据并行数据 (MSB) 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 C 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 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 将一组二进制数据所有位同时传送。将一组二进制数据所有位同时传送。 传送速率快传送速率快,但数据线较多，而且发送和接收设备较复杂。但数据线较多，而且发送和接收设备较复杂。 1)、十进制数转换成二进制数： a. a. 整数的转换整数的转换: : 辗转相除辗转相除”法法: :将十进制数连续不断地除以将十进制数连续不断地除以2 , 2 , 直至商直至商 为零，所得余
22、数由低位到高位排列，即为所求二进制数为零，所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数 整数部分整数部分 小数部分小数部分 1.2.3 二二- -十进制之间的转换（自学掌握）十进制之间的转换（自学掌握） Decimal to Binary conversion 解：根据上述原理，可将解：根据上述原理，可将(37)D按如下的步骤转换为二进制数按如下的步骤转换为二进制数 余余 1 余余 0 余余 1 37 b0 b1 b2 b3 b4 余余 0 余余 0 2 2 18 2 9 2 4 2 2 b5 余余 1 2 0 1 由上得由上得 (37)D=(100101)B 例例1.2.2 将十进制数将十进制
23、数(37)D转换为二进制数。转换为二进制数。 当十进制数较大时，有什么方法使转换过程简化当十进制数较大时，有什么方法使转换过程简化? 解：由于解：由于2 为为128，而，而133128=5=2 2 ， 例例1.2.3 将将(133)D转换为二进制数转换为二进制数 所以对应二进制数所以对应二进制数b7=1，b2=1，b0=1，其余各系，其余各系 数均为数均为0，所以得，所以得 (133)D=(10000101)B 7 2 0 b. . 小数的转换小数的转换: : n n bbbbN 2222)( 1)(n 1)(n 2 2 1 1D 1)(n2)(n 1)(n 1 2 0 1D 2222)(2
24、n bbbbN 对于二进制的小数部分可写成对于二进制的小数部分可写成 将上式两边分别乘以将上式两边分别乘以2，得得 1 b由此可见，将十进制小数由此可见，将十进制小数乘以乘以2，所得乘积的整数即为所得乘积的整数即为 不难推知，将十进制小数每次除去上次所得积中的整数再乘以不难推知，将十进制小数每次除去上次所得积中的整数再乘以2 2， 直到满足误差要求进行直到满足误差要求进行“四舍五入四舍五入”为止，就可完成由十进制小数为止，就可完成由十进制小数 转换成二进制小数。转换成二进制小数。 解解 由于精度要求达到由于精度要求达到0.1%，需要精确到二进制小数，需要精确到二进制小数10位，位， 即即1/2
25、10=1/1024。 0.392 = 0.78 b-1= 0 0.782 = 1.56 b-2= 1 0.562 = 1.12 b-3= 1 0.122 = 0.24 b-4= 0 0.242 = 0.48 b-5= 0 0.482 = 0.96 b-6 = 0 0.962 = 1.92 b-7 = 1 0.922 = 1.84 b-8 = 1 0.842 = 1.68 b-9 = 1 0.682 = 1.36 b-10= 1 所以所以 BD . 01100011110390 % 1 . 0 。 到到 例例 将十进制小数将十进制小数(0.39)D转换成二进制数转换成二进制数,要求精度达要求精度
26、达 十六进制数中只有十六进制数中只有0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , A、B、C、D、E、 F十六个数码，进位规律是“逢十六进一”。各位的权均为十六个数码，进位规律是“逢十六进一”。各位的权均为16 的幂。的幂。 1.十六进制 1n mi i iH 16a)N( 一般表达式：一般表达式： 101 H 16121661610(A6.C) 例如例如 1.2.4 十六进制和八进制十六进制和八进制（自学掌握（自学掌握) Hexadecimal and Octal 各位的权都是各位的权都是16的幂。的幂。 2 2、二、二-十六进制之间的转换十六进制之间的转换 二进制转换成十六
27、进制：二进制转换成十六进制： 因为因为16进制的基数进制的基数16=24 ，所以，可将四位二进制数表示，所以，可将四位二进制数表示 一位一位16进制数，即进制数，即 00001111 表示表示 0-F。 例例 (111100010101110)B = 将每位将每位16进制数展开成四位二进制数，排列顺序不变即可。进制数展开成四位二进制数，排列顺序不变即可。 例例 (BEEF)H = (78AE)H (1011 1110 1110 1111)B 十六进制转换成二进制：十六进制转换成二进制： 例例 (111100010101110)B = 3.3.八进制八进制 八进制数中只有八进制数中只有0, 1,
28、 2, 3, 4, 5, 6, 7八个数码，进位规律是“逢八个数码，进位规律是“逢 八进一”。各位的权都是八进一”。各位的权都是8的幂。的幂。 1 8 8)( n mi i i aN一般表达式一般表达式 八进制就是以八进制就是以8为基数的计数体制。为基数的计数体制。 4 4、二、二- -八进制之间的转换（自学）八进制之间的转换（自学） 将每位八进制数展开成三位二进制数，排列顺序不变即可。将每位八进制数展开成三位二进制数，排列顺序不变即可。 转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左 向右，三位一组，不够三位的添零补齐，则每三位二进制
29、数向右，三位一组，不够三位的添零补齐，则每三位二进制数 表示一位八进制数。表示一位八进制数。 因为八进制的基数因为八进制的基数8=23 ，所以，可将三位二进制数表示一位，所以，可将三位二进制数表示一位 八进制数，即八进制数，即 000111 表示表示 07 例例 (10110.011)B = 例例 (752.1)O= (26.3)O (111 101 010.001)B 5.十六进制的十六进制的优点优点 ： 1）与二进制之间的转换容易；）与二进制之间的转换容易； 2）计数容量较其它进制都大。假如同样采用四位数码，）计数容量较其它进制都大。假如同样采用四位数码， 二进制最多可计至二进制最多可计至
30、( 1111)B =( 15)D； 八进制可计至八进制可计至 (7777)O = (2800)D； 十进制可计至十进制可计至 (9999)D； 十六进制可计至十六进制可计至 (FFFF)H = (65535)D，即，即64K。其容量最大。其容量最大。 3）书写简洁。）书写简洁。 1.3 二进制的算术运算（自学）二进制的算术运算（自学） 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 1.3 二进制的算术运算（自学）二进制的算术运算（自学） 1、二进制加法二进制加法 无符号二进制的加法规则：无符号二进制的加法规则： 0+
31、0=0，0+1=1，1+1=10。 例例1.3.1 计算两个二进制数计算两个二进制数1010和和0101的和。的和。 解：解： 1111 1010 0101 1.3.1 无符号数算术运算无符号数算术运算 无符号二进制数的减法规则：无符号二进制数的减法规则： 0-0=0， 1-1=0，1-0=1 0-1=11 2二进制减法二进制减法 例例1.3.2 计算两个二进制数计算两个二进制数1010和和0101的差。的差。 解：解： 1010 1010 0101 3、乘法和除法乘法和除法 例例1.3.3 计算两个二进制数计算两个二进制数1010和和0101的积。的积。 解：解： 0 1001 1 0000
32、 0101 0000 0101 1 0 1 0 0101 例例1.3.4 计算两个二进制数计算两个二进制数1010和和111之商。之商。 解解： 余数余数11 111 0101 111 0011 111 1101. 0101111 1.3.2 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，用表示正数，用1 1表示负表示负 数。其余部分数。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 : : 1. 1. 二进制数的补码表示二进制数的补码表示 补码或反码的最高位为符
33、号位，正数为补码或反码的最高位为符号位，正数为0 0，负数为，负数为1 1。 当二进制数为正数时，其补码、反码与原码相同。当二进制数为正数时，其补码、反码与原码相同。 当二进制数为负数时，将原码的数值位逐位求反，然后在最低当二进制数为负数时，将原码的数值位逐位求反，然后在最低 位加位加1 1得到补码。得到补码。 (+11)D =(0 1011) B ( 11)D =(1 1011) B 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
34、减法运算二进制补码的减法运算 例例1.3.7 试用试用4 4位二进制补码计算位二进制补码计算5 5 2 2。 11001 0111 1010 自动丢弃自动丢弃 解：因为解：因为(5 2)补 补=(5)补补+( 2) 补补 =0101+1110 =0011 所以所以 5 2=3 0011 1010 1010 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. 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 =1100 4. 4. 溢出的判别溢出的判别 当方框中的进位位与和数的符
35、号位（即当方框中的进位位与和数的符号位（即b b3 3位）相同时，位）相同时， 则运算结果是错误的，产生溢出。则运算结果是错误的，产生溢出。 如何判断是否产生溢出？如何判断是否产生溢出？ 00011 1011 1101 8 3) 5 7 3) 4 1 1 100 1100 0010 9 6) 3 11 101 0101 1011 8 6) 2 00010 0110 0100 1.4 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 1.4 二进制代码二进制代码 二进制代码的位数二进制代码的位数(n),与需要编码的事件（或信息）的
36、个与需要编码的事件（或信息）的个 数数(N)之间应满足以下关系：之间应满足以下关系： 2n-1N2n 1. 二二十进制码进制码十进制码进制码(数值编码数值编码) (BCD码码- Binary Code Decimal） 用用4位二进制数来表示一位十进制数中的位二进制数来表示一位十进制数中的09十个数码。十个数码。 从从4 位二进制数位二进制数16种代码中种代码中,选择选择10种来表示种来表示09个数码的个数码的 方案有很多种。每种方案产生一种方案有很多种。每种方案产生一种BCD码。码。 码制码制:编制代码所要遵循的规则编制代码所要遵循的规则 BCD码十 进制数码 8421码 2421 码 54
37、21 码 余3码 余3 循环 码 0 0000 0000 0000 0011 0010 1 0001 0001 0001 0100 0110 2 0010 0010 0010 0101 0111 3 0011 0011 0011 0110 0101 4 0100 0100 0100 0111 0100 5 0101 1011 1000 1000 1100 6 0110 1100 1001 1001 1101 7 0111 1101 1010 1010 1111 8 1000 1110 1011 1011 1110 9 1001 1111 1100 1100 1010 （1 1）几种常用）几种常
38、用的的BCD代码代码 1.4.1二二- -十进制码十进制码 （2）各种编码的特点各种编码的特点 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，相应的二进制正好时，相应的二进制正好 是是16，于是可自动产生进位信号，于是可自动产生进位信号,而不需修正而不需修正.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,这对在求对于这对在求对于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。按余码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不同。按余3 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，译码循环码组成计数器时，每次转换过
39、程只有一个触发器翻转，译 码时不会发生竞争冒险现象。码时不会发生竞争冒险现象。 有权码：编码与所表示的十进制数之间的转算容易有权码：编码与所表示的十进制数之间的转算容易 如如(10010000) 8421BCD=(90) 对于有权对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制码，可以根据位权展开求得所代表的十进制 数。例如：数。例如： BCD 8421 0111 ( ) D 7 = 1 1 2 1 4 1 8 0 + + + = ( ) D BCD 2421 7 1 1 2 0 4 1 2 1 1101 = + + + = (4)求求BCD代码表示的十进制数代码表示的十进制数 对于一个多
40、位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几 组组BCD代码来表示。例如：代码来表示。例如： BCD2421 2368 10 BCD8421 5364 10 0010 .0011 1100 11102 .863 0101 .0011 0110 01005 .463 不能省略！不能省略！ 不能省略！不能省略！ (3)用用BCD代码表示十进制数代码表示十进制数 1.4.2 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 b3b2b1b0 格雷码 G3G2G1G0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 01
41、11 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000 编码特点是：任何两个相邻代码编码特点是：任何两个相邻代码 之间仅有一位不同。之间仅有一位不同。 该特点常用于模拟量的转换。当该特点常用于模拟量的转换。当 模拟量发生微小变化，格雷码仅仅模拟量发生微小变化，格雷码仅仅 改变一位，这与其它码同时改变改变一位，这与其它码同时改变2 位或更多的情况相比，更加可靠位或更多的情况相比，更加可靠,且且 容易检错。容易
42、检错。 1.4.3 ASCII 码(字符编码) (ASCIIAmerican National Standard Code for Information Interchange) ASCII码即美国标准信息交换码。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、十进制个代码，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，普遍用于计算机数、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的键盘指令输入和数据等。 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 Binary logic variables
43、and basic logic operation * *逻辑运算逻辑运算: : 当当0和和1表示表示逻辑状态时，两个二进制数码按照某逻辑状态时，两个二进制数码按照某 种特定的因果关系进行的运算。种特定的因果关系进行的运算。 逻辑运算使用的数学工具是逻辑代数。逻辑运算使用的数学工具是逻辑代数。 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、真值表、逻辑图、卡诺逻辑代数表达式、真值表、逻辑图、卡诺 图、波形图和硬件描述语言（图、波形图和硬件描述语言（HDL) 等。等。 * 逻辑代数与普通代数逻辑代数与普通代数:与普通代数不同与普通代数不同,逻辑代数中的变量只有逻辑代数中的变量只有0和和
44、1两个可取值，它们分别用来表示完全两个对立的逻辑状态。两个可取值，它们分别用来表示完全两个对立的逻辑状态。 在逻辑代数中，有与、或、非三种基本的逻辑运算。在逻辑代数中，有与、或、非三种基本的逻辑运算。 电路状态表电路状态表 开关开关S1 开关开关S2 灯灯 断断 断断 灭灭 断断 合合 灭灭 合合 合合 断断 灭灭 合合 亮亮 S1 S2 灯灯 电源电源 与运算与运算 (1) 与逻辑与逻辑: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 逻辑真值表逻辑真值表 A B L 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 与逻辑举例状态表与逻辑举例状态表 开关开关S S1 1 开关开关S S2 2 灯灯 断断 断断 灭灭 断断 合合 灭灭 合合 合合 断断 灭灭 合合 亮亮 逻辑表达式逻辑表达式 与逻辑：与逻辑： L = A = AB 与逻辑符号与逻辑符号 A B L 灭灭-0 确定变
