另外一個老師的課件3篇1章

1、第3篇數(shù)字電子電路本篇導(dǎo)讀本篇從數(shù)字電路的特點出發(fā),首先討論數(shù)字信號，計數(shù)體制，常用代碼， 邏輯關(guān)系、邏輯函數(shù)和邏輯運算，邏 輯化簡等等內(nèi)容。簡單定性介紹實現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路邏輯門電路（重點是TTL、CMOS集成邏輯門電路）。介紹常見的組合邏輯電路，各種典型組合邏輯電路組成，它們的工作原理、邏輯功能，中規(guī)模集成組合邏輯電路的功能表示，具體應(yīng)用。各種功能的觸發(fā)器，電路組成和邏輯功能分析，觸發(fā)特點，計數(shù)器和數(shù)碼移位寄存器等時序邏輯電路。組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本分析方法和設(shè)計方法，這些電路的應(yīng)用舉例。第1章3.1.1數(shù)字電路的基本問題數(shù)字信號和數(shù)字電路一、模擬信號和數(shù)字信號正弦電壓信號波形

2、鋸齒電壓信號波形隨時間溫度變化波形典型的模擬信號單極性（型）電壓波形雙極性（型）電壓波形典型的數(shù)字信號二、模擬電路和數(shù)字電路用來的電子電路、處理或產(chǎn)生模擬信號模擬電子電路拾音器楊聲器用來、處理或產(chǎn)生數(shù)字信號的電子電路數(shù)字電子電路三、數(shù)字信號的處理和傳輸1010110100010信息一位一位傳輸8位信息一起傳輸并行傳輸和串行傳輸各數(shù)據(jù)代碼的各數(shù)據(jù)位分別在不同的并行信道上同時傳輸并行傳輸各數(shù)據(jù)代碼的各數(shù)據(jù)位串行排列成數(shù)據(jù)流，在一條信道上傳輸串行傳輸并行傳輸時，其設(shè)備成本較高，且不宜遠(yuǎn)距離傳輸，但速度快；串行傳輸簡單，一條傳輸線，適合遠(yuǎn)距離傳輸，但速度慢。并行傳輸方式串行傳輸方式3.1.2計數(shù)體制及

3、相互間的轉(zhuǎn)換從數(shù)字信號的形式可知，它只有兩種電平或兩種截然不同的狀態(tài)?？梢杂谩坝小焙汀皼]有”即“0”和“1”表示，所以數(shù)字電路中實現(xiàn)的是二進(jìn)制計數(shù)體制。由于人們習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)，還有八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)，所以首先總結(jié)計數(shù)體制。然后討論各種數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換問題。一、計數(shù)體制（1）十進(jìn)制數(shù)有0,1,2，,9等十個數(shù)碼元素， 任意大小的一個十進(jìn)制數(shù)字都由這十個元素組成。例如(475.8)10或(475.8)D，這個十進(jìn)制數(shù)字可以寫成：210-1(475.8)10 = 4´10 + 7 ´10 + 5´10 + 8´10它表明：進(jìn)制數(shù)為10(即r=10)，高低位之

4、間關(guān)系為一，從至低位的分別為：10n-1,10n-2,× × × ×102,101,100,10-1,10-2× × × ×,10-mm位n位整數(shù)部分部分n-1(N )= å K × (r)i因此有通式：n-1rii=-mn-1(N)= åK× (r)i = åK × (10)i10iii=-mi=-mn-1n-21= Kn-1 ´10+ Kn-2 ´10+L+ K1 ´10+ K0 ´100+ K- ´1

5、0-1 +L+ K-´10-m+1+ K-´10-mm+11mn-1(N )= å K × (r)irii=-m式中n是該數(shù)整數(shù)部分的位數(shù)，m是部分的位數(shù)，Ki是第i位的數(shù)碼，r是表示任意進(jìn)制時的基數(shù)，如二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)等。（2）二進(jìn)制數(shù)有0,1二個數(shù)碼元素，基數(shù)r=2，如：(110101.101)2或(110101.101)B，寫成通式展開后為:一，(110101.101)B = 1´ 25 + 1´ 24 + 0 ´ 23 + 1´ 22 + 0 ´ 21+ 1´ 20 + 1

6、´ 2-1 + 0 ´ 2-2 + 1´ 2-3至低位的分別為：2n-1,2n-2,× × × × 22,21,20,2-1,2-2× × × ×,2-m整數(shù)部分部分求和展開通式:n-1n-1(N )= å K× (r)i = å K × (2)i2iii=-m´ 2n-1i=-m´ 2n-2= Kn-1+ Kn-2+L+ K1 ´ 2 + K´ 2100+ K -´ 2-1+L+ K -

7、0; 2-m+1+ K -´ 2-mm+11m（3）八進(jìn)制數(shù)有0，1，6，7等八個數(shù)碼元素，基數(shù)r=8，(356.71)O。一，如：(356.71)8或?qū)懗赏ㄊ秸归_后為:(356.71)O = 3´82 + 5´81 + 6 ´80 + 7 ´8-1+1´8-2至低位的為8n-1,8n-2 ,× × × × 82 ,81,80 ,8-1,8-2 ,× × ××,8-m整數(shù)部分部分（4）十六進(jìn)制數(shù)有0，1，2，9，A，B，C，D， E，F(xiàn)等十六個數(shù)碼元素，基

8、數(shù)r=16， 逢十六進(jìn)一， 如：(5A8D.C6)16 或(5A8D.C6)H，寫成通式展開后為:(5A8D.C6)H = 5 ´163 + A ´162 + 8 ´161 + D ´160+ C ´16-1 + 6 ´16-2(5A8D.C6)H = 5 ´163 + A ´162 + 8 ´161 + D ´160+ C ´16-1 + 6 ´16-2至低位的為16n-1,16n-2,× × × ×162,161,160,16-1,

9、16-2 × × × ×,16-m整數(shù)部分部分十進(jìn)、二進(jìn)、八進(jìn)和十六進(jìn)制數(shù)間關(guān)系表十進(jìn)二進(jìn)八進(jìn)十六進(jìn)00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F二、數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換數(shù)字電路運行在二值的二進(jìn)制數(shù)字信號下，但為書寫方便，常用八進(jìn)和十六進(jìn)制數(shù)表示，而日常又習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)，所以要進(jìn)行數(shù)制間的轉(zhuǎn)換。1. 二、八、十六十進(jìn)制數(shù)具體方法：用求和通式展開,然后按十

10、進(jìn)制規(guī)律相加,即得等值十進(jìn)制數(shù)。例1：將以下二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(100110101)2解：(100110101)2 = 1´+ 1´ 22 + 03= 2+ 32 + 16 + 4= (309)10例2：將以下二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(11001.11)2 = (解：(11001.11)2=1´ 24 +1´ 23 + 0´ 22 + 0´ 21 +1´ 20 +1´ 2-1 +1´ 2-2=16 + 8 +1+ 0.5 + 0.25= (25.75)10)10例3：將以下八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(251

11、.4)8 = ()10解：(251.4)8 = 2´8 + 5´8 +1´8210=128 + 40 +1+ 0.5= (169.5)10+ 4´8-1例4：將以下十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(8A6.C1)16 = (解：)10= 8´162 + A´161 + 6´160 + C ´16-1 +1´16-2(8A6.C1)16= 2048 +160 + 6 + 0.75 + 0.0039= (2214.7539)102. 十進(jìn)制數(shù)二、八、十六（1）整數(shù)部分轉(zhuǎn)換具體方法：將待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)整數(shù)除以進(jìn)制數(shù)（二

12、、八、十六）取余數(shù)，不斷地進(jìn)行，直至零。第一次的余數(shù)為轉(zhuǎn)換后進(jìn)制數(shù)的最低位（LSB），最后一次的余數(shù)為轉(zhuǎn)（MSB）。換后進(jìn)制數(shù)的最LSBLeast Siginificant BitMSBMost Siginificant Bit以十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為例= K´ 2n-1 + K´ 2n-2+ K ´ 22 + K ´ 21 + K ´ 20(N )n-1n-210210= 2K´ 2n-2+ K´ 2n-3+L+ K ´ 21 + K ´ 20+ Kn-1210N -2= 22K´ 2n-3

13、 +L+ K ´ 20 + K + Kn-1210M= 22L2(0) + Kn-1 L + K1+ K0組成轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)為：(Kn-1 Kn-2 LK2 K1 K0 )2MSBLSB（10101111）B（257）O（AF）H例：（175）D=LSB2817511K0=7 K1=5 212221810 0102K =28252202 1 012MSB（2）部分轉(zhuǎn)換方法：待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制乘進(jìn)制數(shù)（二、八、十六）取積的整數(shù)，積的小數(shù)部分再乘進(jìn)制數(shù)取整數(shù)，不斷地進(jìn)行，直至積的為零為止。必須注意：若積的達(dá)不到零時，根據(jù)轉(zhuǎn)換的精度來取位數(shù)。另外，第一次的整數(shù)為轉(zhuǎn)換（MSB），最后一后進(jìn)制數(shù)

14、的最次積的整數(shù)為轉(zhuǎn)換后進(jìn)制數(shù)的最低位LSB）(0.K-1 K-2 K-3 LK-m )r即：例：將以下十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)(368.25)10(K 2)16= (170.4)16K 1 K 0 .K - 1整數(shù)部分除16取余部分乘16取整3. 二、八、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法：以二進(jìn)制數(shù)為橋梁進(jìn)行即可。4位1組(59D.6C)16(2635.330)83位1組4. 數(shù)字電路中的正負(fù)數(shù)及表示數(shù)字電路只認(rèn)識二進(jìn)制數(shù)（碼）， 所以正負(fù)數(shù)肯定也用二進(jìn)制碼表示。其方法是在一個數(shù)的最一位符號位。前面設(shè)置符號位為“0”時，表示該數(shù)為正數(shù)，符號位為“1”時，表示該數(shù)為負(fù)數(shù)。這樣規(guī)定后的表示形式有三種：符號

15、位（1）正負(fù)數(shù)的原碼表示原碼表示規(guī)定：符號位加上的數(shù)值部分組成，即【X】原=符號位+值。如：X1= 【X1】原=01001010X2= -1001010 【X2】原=11001010這種原碼表示方法，適用于兩數(shù)相乘，因為乘積的符號位只要將兩乘數(shù)符號位實現(xiàn)“異或”運算即可。（2）正負(fù)數(shù)的反碼表示反碼表示有兩種情況：如果為正數(shù)，則該數(shù)的反碼表示為符號位加上原數(shù)值；如果為負(fù)數(shù)，則該數(shù)的反碼表示為符號位加上即【X】反=符號位+【X】反=符號位+如：X1=值的反碼。X為正數(shù)X為負(fù)數(shù)值值反碼【X1】反=01001010X2=-1001010【X2】反=10110101（3）正負(fù)數(shù)的補碼表示補碼（補數(shù)）可以

16、從生活中來認(rèn)識：如早 晨7：00起床時，發(fā)現(xiàn)時鐘停在10：00，要 校正到7：00時，有兩種方法，一種是順時針拔9個小時，另一種是反時針拔3個小時，都可以將時鐘校到7：00。由于時鐘走一圈是 12小時，12將自動丟失，所以，對走一圈12 小時這個最大數(shù)而言，順拔時的10+9=12+7 和反拔時10-3=7是等價的。因此，+9和-3就稱為最大數(shù)12的互為補數(shù)（或補碼），最大數(shù)（12）又稱模。從上可見，用補碼表示可以把一個減法運算變換成加法運算了。一個n位二進(jìn)制碼的補碼用下式求得：【X】補碼=模-【X】=2n -【X】如：二進(jìn)制碼1010的補碼是-1010 = 10000 -1010 = 0110

17、24但實際操作時，有兩種直接求法，一是原二進(jìn)制碼的反碼加1求得補碼另一種是：從原二進(jìn)制數(shù)（碼）的最低位開始往（包括該1）之前，走，在遇到1不變，其后數(shù)碼按位求反，也可得到一個二進(jìn)制數(shù)的補碼。0101+1=0110 反碼加1得如上例的1010補碼從最低位方法求0110所以正負(fù)數(shù)的補碼表示為：【X】補=符號位+【X】補=符號位+X為正數(shù)X為負(fù)數(shù)值值補碼如：X1=【X1】補=01001010X2=-1001010【X2】補= 10110110補碼的運算規(guī)則：補碼+補碼=補碼，補碼再求補=原碼。因此，減法運算X1-X2可用【X1】補碼+【-X2】補碼的加法運算處理。例1：1100-1001=01100

18、=10001101100 10111其中，最丟失，留下符號位為0，所以結(jié)果是+3。100011=11101例2：1001-1100=01001其中，11101是補碼，符號位不變，數(shù)值再求補后得實際數(shù)，所以結(jié)果是-0011， 即-3。3.1.3數(shù)字電路中的代碼生活中用一組十進(jìn)制數(shù)來代表一個特定對象的情況是很多的。如號碼、運動場上運動員號碼等等。而在數(shù)字電路中，用一組二進(jìn)制碼來代替某一特定的對象，這組二進(jìn)制碼就是代表該對象的代碼了。代替的方法有非常多的種類，但數(shù)字電路中常用的代碼只有幾種：一、數(shù)字系統(tǒng)中的常見代碼（1）二十進(jìn)制代碼（BCD編碼）十進(jìn)制的十個數(shù)碼元素0，1，9 分別用一組二進(jìn)制數(shù)（碼

19、）代替。由于三位二進(jìn)制數(shù)只有8種組合，代表不了10個數(shù)字，只能用四位二進(jìn)制數(shù)的16種組合中選出10種，來代替十進(jìn)制的10個元素，所以，二十進(jìn)制代碼的表示方法非常之多，我們只介紹主要的幾種，其它可用此法方便地推出。常用二十進(jìn)制代碼注：余3循環(huán)碼是4位格雷碼首未三組代碼除去后得到的。十進(jìn)制數(shù)有權(quán)碼無權(quán)碼84215421242124215211余3碼余3循環(huán)碼00000000000000000000000110010100010001000100010001010001102001000100010001001000101011130011001100110011010101100101401000

20、100010001000111011101005010110000101101110001000110060110100101101100100110011101701111010011111011100101011118100010111110111011011011111091001110011111111111111001010有了二十進(jìn)制代碼后，任何一個十進(jìn)制數(shù)都可以用它們來代替了。例如：（953）10=（1001 0101 0011）8421碼=（1100 1000 0011）5421碼=（1111 0101 0011）2421碼=（1100 1000 0110）余三碼=（11101

21、11001）2（2）格雷碼（循環(huán)碼）是一種可靠性編碼。因為這種代碼中任何兩組相鄰代碼之間只相差一位碼元不同，而其它碼元相同的特性。這可從三位循環(huán)碼看出：0000 0000 1循環(huán)碼的反射性特性：0010110101101111011000 1 1 0 10 2次反射11011 100 011次反射11100 1101次反射1 0 11 00（3）字符代碼它是國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定的8位二進(jìn)制代碼，包括英文26個字母，運算符號等56個特定對象。另一種是ASCII，美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。這兩種代碼都可在有關(guān)的計算機書中找到。3.1.4數(shù)字電路中的基本功能電路一、“與”邏輯功能（關(guān)系）決定結(jié)果成立的所有條

22、件都 具備時，結(jié)果才成立，這種條 件與結(jié)果之間的關(guān)系稱為“與”邏輯。以兩只串聯(lián)開關(guān)一只電燈為例，只有當(dāng)兩只開關(guān)都閉合時，電燈才亮。為邏輯“1”，令開關(guān)閉合開關(guān)斷開和燈不亮為邏輯“0”時，有如表所示的真值表。該“與”邏輯關(guān)系也可寫成邏輯表式。形L =f (A, B) = A × B從邏輯運算上，是邏輯乘關(guān)系，0×0=0，0×1=01×0=0，1×1=1ABL000010100111“與”邏輯關(guān)系用“與”門邏輯電路符號表示：曾使用符號特定形符號矩形符號二、“或”邏輯功能（關(guān)系）決定結(jié)果成立的所有條件只要有一個具備時，結(jié)果就成立，這種條件與結(jié)果之間的關(guān)系稱為“或”邏輯?！盎颉标P(guān)系在日常生活中也是非常普遍的。以兩只并聯(lián)開關(guān)一只電燈為例，當(dāng)其中一只開關(guān)閉合時，電燈就亮。令開關(guān)閉合和燈亮為邏輯“1”，開關(guān)斷開和燈暗為邏輯“0”時，有如表所示的真值表。真值表邏輯關(guān)系式為：L =f (A, B) = A + B邏輯運算為邏輯加：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=1邏輯電路符號