《數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》課件-數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)第一章

數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)第一章數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)板塊數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

內(nèi)容簡(jiǎn)介第一章數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

基本概念模擬量和數(shù)字量表示方法數(shù)制互換數(shù)制運(yùn)算各種碼IC的技術(shù)參數(shù)IC種類數(shù)制其他數(shù)字碼二進(jìn)制變量和真值表數(shù)字集成電路章節(jié)第一節(jié)模擬量和數(shù)字量第一章數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)第二節(jié)數(shù)制第五節(jié)數(shù)字集成電路第三節(jié)其他數(shù)字碼第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表第一章數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

第一節(jié)模擬量和數(shù)字量是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量模擬量：第一節(jié)模擬量和數(shù)字量

舉例水銀溫度計(jì)：水銀柱的高度與溫度成正比，對(duì)于任意的溫度變化實(shí)現(xiàn)水銀柱高度的相應(yīng)變化。

舉例指針式測(cè)量?jī)x表：用于溫度、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、速度等等測(cè)量的測(cè)量?jī)x表。指針的偏轉(zhuǎn)是連續(xù)變化的。第一節(jié)模擬量和數(shù)字量是不隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量數(shù)字量：第一節(jié)模擬量和數(shù)字量

舉例莫爾斯電碼是以信息流的數(shù)字處理為基礎(chǔ)的，它通過點(diǎn)和劃的組合按以下原則組成字母、數(shù)字和特殊符號(hào)：2、在一個(gè)字母或數(shù)字內(nèi)，各點(diǎn)、各劃之間的間隔應(yīng)為兩點(diǎn)的長(zhǎng)度（0.2秒）。1、一點(diǎn)為一基本信號(hào)單位，約為0.1秒，每一劃的時(shí)間長(zhǎng)度相當(dāng)于3點(diǎn)的時(shí)間長(zhǎng)度（0.3秒）。3、字母（數(shù)字）與字母（數(shù)、字）之間的間隔為7

點(diǎn)的長(zhǎng)度（0.7秒）。第一節(jié)模擬量和數(shù)字量莫爾斯電碼表第一節(jié)模擬量和數(shù)字量

在坐標(biāo)平面上，模擬量表現(xiàn)為一條連續(xù)的曲線，數(shù)字量表現(xiàn)為分段曲線。連續(xù)量可以等同模擬量，但數(shù)字量不可以等同離散量，因?yàn)閿?shù)字量只有0，1兩個(gè)狀態(tài)量，而離散量可以有無(wú)數(shù)個(gè)量，如：1，5，67等。離散量包括數(shù)字量。第一節(jié)模擬量和數(shù)字量第二節(jié)數(shù)制

第二節(jié)數(shù)制日常生活中最常用的是十進(jìn)制。然而，十進(jìn)制并非是表示數(shù)量的唯一方法。在日常生活中還有其他一些數(shù)制被使用著，如二十四小時(shí)為一天（二十四進(jìn)制），十二個(gè)月為一年（十二進(jìn)制）。而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理信息的時(shí)候，則用電子元件的兩種狀態(tài)（導(dǎo)通和截止）來(lái)表示數(shù)量，故使用的是二進(jìn)制，因?yàn)槎M(jìn)制只有兩種狀態(tài)，即“0”和“1”。進(jìn)位計(jì)數(shù)制十進(jìn)制數(shù)的表示法數(shù)制的表示法第二節(jié)數(shù)制對(duì)數(shù)量進(jìn)行表述稱為計(jì)數(shù)。按進(jìn)位原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的法則稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。對(duì)于任意一種進(jìn)位計(jì)數(shù)制，都可以用按位權(quán)展開的表示式來(lái)表示一個(gè)數(shù)，即N＝an－1rn－1＋…＋a1r1＋a0r0＋a－1r－1＋…＋a－mr－m上式中：

r稱為基數(shù)，表示該進(jìn)位計(jì)數(shù)制有r個(gè)數(shù)符，每當(dāng)計(jì)數(shù)到r時(shí)，需向高位進(jìn)位，即“逢r進(jìn)1”，因此，亦稱為“r進(jìn)制”；

n、m均為正整數(shù)，分別代表數(shù)N的整數(shù)和小數(shù)位的位數(shù)；

ai（i＝n－1，n－2，…，1，0，－1，…，－m）為系數(shù)，它可在從0到r－1這r個(gè)數(shù)當(dāng)中任意取值；ri（i＝n－1，n－2，…，1，0，－1，…，－m）稱為權(quán)。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-1將十進(jìn)制數(shù)437.56寫成按位權(quán)展開的表示式。437.56＝4×102＋3×101＋7×100＋5×10－1＋6×10－2第二節(jié)數(shù)制十進(jìn)制的基數(shù)與系數(shù)十進(jìn)制的基數(shù)：r＝10十進(jìn)制的系數(shù)：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9第二節(jié)數(shù)制十進(jìn)制數(shù)的表示法例如十進(jìn)制數(shù)235，可用 235

或 235(10)或 (235)10或235D表示，其中D表示“Decimal”，即十進(jìn)制。若數(shù)字后沒有標(biāo)注，均可視為十進(jìn)制。第二節(jié)數(shù)制二進(jìn)制數(shù)的表示法十進(jìn)制雖是生活中最常用的計(jì)數(shù)方式，但如果將其應(yīng)用在電子電路中，則必須用十種不同的電位來(lái)分別表示0，1，…，9十個(gè)數(shù)字，這將使電路變得十分復(fù)雜。而使用二進(jìn)制，便可用高、低兩種不同的電位來(lái)表示0和1兩個(gè)數(shù)字。所以在電子電路中通常使用二進(jìn)制。第二節(jié)數(shù)制二進(jìn)制的基數(shù)與系數(shù)二進(jìn)制的基數(shù)：r＝2二進(jìn)制的系數(shù)：0，1第二節(jié)數(shù)制二進(jìn)制的位和字節(jié)每一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字為一個(gè)位（Bit）八個(gè)位稱為一個(gè)字節(jié)（Byte）即1

Byte＝8Bits。第二節(jié)數(shù)制二進(jìn)制數(shù)的表示法例如二進(jìn)制數(shù)1100可用 1100(2)或 (1100)2或1100B表示，其中B表示“Binary”，即二進(jìn)制。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-2將二進(jìn)制數(shù)1010.01寫成按位權(quán)展開的表示式。1010.01B＝1×23＋0×22＋1×21＋0×20＋0×2－1＋1×2－2第二節(jié)數(shù)制八進(jìn)制數(shù)的表示法采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)雖然能使電子電路變得簡(jiǎn)單，但卻給人們帶來(lái)了如書寫、讀數(shù)等諸多的不便。而八進(jìn)制和十進(jìn)制比較相似，且和二進(jìn)制也有很直接的轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此它在人、機(jī)（計(jì)算機(jī)）交流中被廣泛使用。第二節(jié)數(shù)制八進(jìn)制的基數(shù)與系數(shù)八進(jìn)制的基數(shù)：r＝8八進(jìn)制的系數(shù)：0，1，2，3，4，5，6，7第二節(jié)數(shù)制八進(jìn)制數(shù)的表示法例如八進(jìn)制數(shù)261可用 261(8)或 (261)8或261O表示，其中O表示“Octal”，即八進(jìn)制。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-3將八進(jìn)制數(shù)427.607寫成按位權(quán)展開的表示式。427.607O＝4×82＋2×81＋7×80＋6×8－1＋0×8－2＋7×8－3

第二節(jié)數(shù)制十六進(jìn)制數(shù)的表示法除了八進(jìn)制外，十六進(jìn)制也具備和十進(jìn)制相似、與二進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便等特性，因此在人、機(jī)交流中也經(jīng)常被使用到。第二節(jié)數(shù)制十六進(jìn)制的基數(shù)與系數(shù)十六進(jìn)制的基數(shù)：r＝16十六進(jìn)制的系數(shù)：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)其中：A、B、C、D、E、F分別代表十進(jìn)制數(shù)中的10、11、12、13、14、15。第二節(jié)數(shù)制十六進(jìn)制數(shù)的表示法例如十六進(jìn)制數(shù)3C0可用 3C0(16)或 (3C0)16或3C0H表示，其中H表示“Hexadecimal”，即十六進(jìn)制。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-4將十六進(jìn)制數(shù)4F9.0D寫成按位權(quán)展開的表示式。4F9.0DH＝4×162＋15×161＋9×160＋0×16－1＋13×16－2第二節(jié)數(shù)制數(shù)制的表示法二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制二進(jìn)制和十進(jìn)制互換

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制時(shí)比較簡(jiǎn)單，只需將二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開，并求和即可。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-5求11001.01B的十進(jìn)制表示。11001.01B＝

1×24＋

1×23＋0×22＋0×21

＋1×20＋0×2－1＋1×2－2

＝25.25D第二節(jié)數(shù)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制時(shí)，整數(shù)和小數(shù)部分有所不同，下面分別加以敘述。整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換可通過“除2取余”法進(jìn)行。將待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)除以2，余數(shù)即為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的a0，然后對(duì)商重復(fù)上述過程直至商為零，便可得到二進(jìn)制數(shù)的a1，a2，…，an－1。第二節(jié)數(shù)制1

1

101

0例題解：例1-6求43D的二進(jìn)制表示。第二節(jié)數(shù)制除以2商Qi

余數(shù)ai

4321a0=12110a1=1105a2=052a3=121a4=010a5=1即43D=101011小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換可通過“乘2取整”法進(jìn)行。將待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制小數(shù)部分乘以2，積的整數(shù)部分即為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的a-1，然后對(duì)積的小數(shù)部分重復(fù)上述過程，直至積的小數(shù)部分為零，便可依次求得二進(jìn)制數(shù)的a-2，a-3，…，a-m。在轉(zhuǎn)換過程中，若十進(jìn)制的小數(shù)部分恒不為零，則可按轉(zhuǎn)換精度決定二進(jìn)制小數(shù)的位數(shù)。第二節(jié)數(shù)制對(duì)于既有整數(shù)部分、又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)，只需將其分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后合到一起即可。例題解：例1-7求0.423D的二進(jìn)制表示。第二節(jié)數(shù)制乘以2積的小數(shù)部分Fi

積的整數(shù)部分ai0.4130.846a-1=00.8460.692a-2=10.6920.384a-3=10.3840.768a-4=0即0.423D=0.011

B當(dāng)要求轉(zhuǎn)換精度為2－2時(shí)，可?。?.423D＝0.01B

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制二進(jìn)制和十六進(jìn)制互換整數(shù)部分：從整數(shù)的最低位開始，每四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成一位十六進(jìn)制數(shù)，若最高位不滿四位時(shí)，可在左面添“0”構(gòu)成四位。第二節(jié)數(shù)制小數(shù)部分：從小數(shù)的最高位開始，每四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成一位十六進(jìn)制數(shù)，若最末位不滿四位時(shí)，也可在右面補(bǔ)“0”構(gòu)成四位。

9

C

3

B

1例題解：例1-8求110111001.001111B的十六進(jìn)制表示。第二節(jié)數(shù)制0001

1011

1001.0011

1100↓↓↓↓↓即110111001.001111B=1B9.3CH十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制欲將一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)時(shí)，只要每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)表示即可。第二節(jié)數(shù)制

1111

0100

0111

1010

0101例題解：例1-9求5F7.4AH的二進(jìn)制表示。第二節(jié)數(shù)制5F7.

4A↓↓↓↓↓即5F7.4AH

=10111110111.01001010B十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制十進(jìn)制和十六進(jìn)制互換十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制時(shí)比較簡(jiǎn)單，只需將十六進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開，并求和即可。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-10求A2F.3DH的十進(jìn)制表示。A2F.3DH＝

10×162＋2×161＋15×160

＋3×16-1＋13×16-2＋13×16-2＝2607.23046875D第二節(jié)數(shù)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制時(shí)，要將整數(shù)和小數(shù)分別來(lái)處理。整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換可通過“除16取余”法進(jìn)行。將待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)除以16，余數(shù)即為對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)a0，然后對(duì)商重復(fù)上述過程直至商為零，便可得到十六進(jìn)制數(shù)的a1，a2，…，an－1。第二節(jié)數(shù)制E

A9例題解：例1-11求2538D的十六進(jìn)制表示。第二節(jié)數(shù)制除以16商Qi

余數(shù)ai

2538158a0=101589a1=1490a2=9即2538D=9EAH第二節(jié)數(shù)制小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換可通過“乘16取整”法進(jìn)行。將待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分乘以16，積的整數(shù)部分即為對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)的a－1，然后對(duì)積的小數(shù)部分重復(fù)上述過程，直至積的小數(shù)部分為零，便可依次求得十六進(jìn)制數(shù)的a－2，a－3，…，a－m。在轉(zhuǎn)換過程中，若十進(jìn)制的小數(shù)部分恒不為零，則可按轉(zhuǎn)換精度決定十六進(jìn)制小數(shù)的位數(shù)。例題解：例1-12求0.48254D的十六進(jìn)制表示。第二節(jié)數(shù)制乘以16積的小數(shù)部分Fi

積的整數(shù)部分ai0.482540.72064a-1=70.720640.53024a-2=110.530240.48384a-3=80.483840.74144a-4=7即0.48254D=0.7B87H

其他數(shù)制間的轉(zhuǎn)換，可參照上述轉(zhuǎn)換方法，在此不再贅述。十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表如表1-1所示。第二節(jié)數(shù)制表1-1數(shù)制對(duì)照表十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F第二節(jié)數(shù)制二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算一位二進(jìn)制數(shù)的加法規(guī)則為二進(jìn)制數(shù)的加法0＋0＝00＋1＝1＋0＝11＋1＝0（進(jìn)位1）第二節(jié)數(shù)制

例題解：例1-13試求10011B+11011B的值。第二節(jié)數(shù)制被加數(shù)10011

加數(shù)11011

進(jìn)位+111101110即10011B+11011B=101110B一位二進(jìn)制數(shù)的減法規(guī)則為二進(jìn)制數(shù)的減法 0－0＝0 1－0＝1 1－1＝0 0－1＝1（有借位）第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-14試求11001010B－110011B的值。第二節(jié)數(shù)制被減數(shù)11001010

減數(shù)110011

借位－1111110010111即11001010B－110011B＝10010111B一位二進(jìn)制數(shù)的乘法規(guī)則為二進(jìn)制數(shù)的乘法 0×0＝0 1×0＝0×1＝0 1×1＝1兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相乘，可參照十進(jìn)制相乘的方法進(jìn)行。第二節(jié)數(shù)制例題解：例1-15試求1011B×1010B的值。第二節(jié)數(shù)制被乘數(shù)1011

乘數(shù)×

1010

000010110000

＋10111101110即1011B×1010B＝1101110B從例1-15中不難看出，當(dāng)乘數(shù)某一位為0時(shí)，則對(duì)應(yīng)的中間結(jié)果也為0；當(dāng)乘數(shù)某一位為1時(shí)，則對(duì)應(yīng)的中間結(jié)果為被乘數(shù)。故二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算可看成對(duì)被乘數(shù)進(jìn)行移位（左移）后的加法運(yùn)算，而被乘數(shù)左移的位數(shù)則取決于乘數(shù)中1的位置。第二節(jié)數(shù)制

二進(jìn)制數(shù)的除法可參照十進(jìn)制數(shù)除法運(yùn)算的基本規(guī)則，具體方法見例1-16。二進(jìn)制的除法第二節(jié)數(shù)制商除數(shù)101)1101101被除數(shù)

101

1111011001101100余數(shù)例題解：例1-16試求1101101B÷101B的值。第二節(jié)數(shù)制即1101101B÷101B＝10101B余數(shù)為100B

1

1

0

1

0在計(jì)算機(jī)中處理的信息都以二進(jìn)制數(shù)的形式呈現(xiàn)，對(duì)數(shù)的正、負(fù)也必須通過高、低電平來(lái)識(shí)別。直接用“＋”號(hào)和“－”號(hào)來(lái)表示其正、負(fù)的二進(jìn)制數(shù)，稱為該數(shù)的真值。另外，為了簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，減法也在加法器中完成，而原碼、反碼和補(bǔ)碼正是用來(lái)解決計(jì)算機(jī)內(nèi)部的相關(guān)運(yùn)算問題的。第三節(jié)其他數(shù)字碼

第三節(jié)其他數(shù)字碼原碼、反碼和補(bǔ)碼二進(jìn)制數(shù)的最高位稱符號(hào)位，用來(lái)表示該數(shù)的正、負(fù)，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。用這種方法表示的數(shù)碼稱為原碼。原碼第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-178位二進(jìn)制數(shù)的真值分別為X1＝1001和

X2＝－1001，寫出它們的原碼。[X1]原＝00001001[X2]原＝10001001要注意的是，原碼中“0”有兩種形式：[＋00000000]原＝00000000[－00000000]原＝10000000第三節(jié)其他數(shù)字碼當(dāng)真值為正數(shù)時(shí)，反碼和原碼的數(shù)值相同；真值為負(fù)數(shù)時(shí)，符號(hào)位不變，仍為“1”，把原碼中的“0”寫成“1”、“1”寫成“0”即構(gòu)成反碼。如果對(duì)一個(gè)反碼再取反，則可得到原碼本身。和原碼一樣，反碼中“0”也有兩種形式：[＋00000000]反＝00000000[－00000000]反＝11111111反碼運(yùn)算一般不常使用，但其取反過程常用作取補(bǔ)的中間過程。反碼第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-188位二進(jìn)制數(shù)的真值分別為X1＝11000和

X2＝－11000，寫出它們的反碼。[X1]反＝[X1]原＝00011000[X2]反＝11100111第三節(jié)其他數(shù)字碼當(dāng)真值為正數(shù)時(shí)，補(bǔ)碼和原碼及反碼的數(shù)值相同；當(dāng)真值為負(fù)數(shù)時(shí)，在反碼的基礎(chǔ)之上再加1后，即構(gòu)成補(bǔ)碼。和反碼一樣，對(duì)一個(gè)補(bǔ)碼再取補(bǔ)，則回到原碼本身。在補(bǔ)碼中，“0”只有一種形式：[＋00000000]原＝[－00000000]原＝00000000補(bǔ)碼第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-198位二進(jìn)制數(shù)的真值分別為X1＝11100和

X2＝－11100，寫出它們的補(bǔ)碼形式。[X1]補(bǔ)＝[X1]反＝[X1]原＝00011100[X2]補(bǔ)＝[X2]反+1＝11100011+1＝11100100第三節(jié)其他數(shù)字碼在計(jì)算機(jī)中，當(dāng)有兩個(gè)數(shù)要進(jìn)行加、減運(yùn)算時(shí)，首先判斷兩個(gè)數(shù)的符號(hào)位。若符號(hào)位相同，則將兩個(gè)數(shù)相加，再冠以對(duì)應(yīng)的正、負(fù)符號(hào)即可；若符號(hào)位不同，則將兩個(gè)數(shù)取補(bǔ)后再做加法，具體步驟如下：①對(duì)兩個(gè)數(shù)取補(bǔ)。將兩個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼相加：在相加時(shí)，可把符號(hào)位上表示正負(fù)的“0”和“1”也看成數(shù)，一同進(jìn)行加法運(yùn)算（符號(hào)位運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生的進(jìn)位扔掉）。③判斷補(bǔ)碼加法結(jié)果的符號(hào)位：由于補(bǔ)碼相加后的結(jié)果仍為補(bǔ)碼，故要對(duì)其結(jié)果的正負(fù)進(jìn)行判斷。若符號(hào)位為“0”，則表示結(jié)果為正值；若符號(hào)位為“1”，則表示結(jié)果為負(fù)值。補(bǔ)碼的運(yùn)算第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-20已知X1＝00001001，X2＝－00000110，試用補(bǔ)碼來(lái)計(jì)算Y＝X1＋X2的值。。對(duì)兩個(gè)數(shù)取補(bǔ)：[X1]補(bǔ)＝[X1]原＝00001001[X2]補(bǔ)＝[X2]反＋1＝11111001＋1＝11111010將兩個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼相加：[X1]補(bǔ)＋[X2]補(bǔ)＝00001001＋11111010＝[Y]補(bǔ)＝00000011判斷補(bǔ)碼加法結(jié)果的符號(hào)位：符號(hào)位等于“0”，表示結(jié)果Y為正數(shù)。即[Y]原＝[Y]補(bǔ)＝00000011Y＝00000011第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-21已知X1＝00001001，X2＝－00001100，試用補(bǔ)碼來(lái)計(jì)算Y＝X1＋X2的值。。對(duì)兩個(gè)數(shù)取補(bǔ)：[X1]補(bǔ)＝[X1]原＝00001001[X2]補(bǔ)＝[X2]反＋1＝11110011＋1＝11110100將兩個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼相加：[X1]補(bǔ)＋[X2]補(bǔ)＝00001001＋11110100＝[Y]補(bǔ)＝11111101判斷補(bǔ)碼加法結(jié)果的符號(hào)位：符號(hào)位等于“1”，表示結(jié)果Y為負(fù)數(shù)，必須對(duì)[Y]補(bǔ)再求補(bǔ)后得到原碼[Y]原即[Y]原＝[[Y]補(bǔ)]補(bǔ)＝10000011Y＝－00000011第三節(jié)其他數(shù)字碼BCD碼是用若干位二進(jìn)制代碼表示一位十進(jìn)制數(shù)，它既方便電腦的運(yùn)算，又適合人類的閱讀。BCD碼有多種，下面介紹一種最常用的BCD碼——NBCD碼。NBCD碼的編碼方法是：取二進(jìn)制數(shù)的前十個(gè)（0000～1001）數(shù)來(lái)分別表示十進(jìn)制數(shù)的0～9。由于四位二進(jìn)制碼的權(quán)分別為8、4、2、1，所以NBCD碼又稱為8421BCD碼。表1-2中給出了部分十進(jìn)制數(shù)的NBCD碼。

第三節(jié)其他數(shù)字碼

BCD碼表1-2NBCD碼與十進(jìn)制數(shù)對(duì)照表十進(jìn)制NBCD碼十進(jìn)制NBCD碼00000810001000191001200101000010000300111100010001401001200010010501011300010011601101400010100701111500010101第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-22試以NBCD碼來(lái)表示396D。因?yàn)槭M(jìn)制數(shù)3、9、6所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)分別為0011、1001和0110，所以有(396D)BCD＝001110010110第三節(jié)其他數(shù)字碼要注意的是，計(jì)算機(jī)在用BCD碼進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，仍要用二進(jìn)制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就難免在某些時(shí)候會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，故必須進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。例如在加法后，若其四位二進(jìn)制結(jié)果大于1001B，或其四位二進(jìn)制結(jié)果雖小于1001B但卻產(chǎn)生了進(jìn)位（相當(dāng)于十進(jìn)制運(yùn)算大于9）時(shí)，要進(jìn)行“加6調(diào)整”。同理，在進(jìn)行減法后，要做“減6調(diào)整”。第三節(jié)其他數(shù)字碼

14＞9

加6調(diào)整

NBCD加法結(jié)果例題解：例1-23試以NBCD碼計(jì)算十進(jìn)制數(shù)8+6的值。1000

＋0110

1110

＋011010100第三節(jié)其他數(shù)字碼

結(jié)果小于9，但卻產(chǎn)生了進(jìn)位

加6調(diào)整

NBCD加法結(jié)果例題解：例1-24試以NBCD碼計(jì)算十進(jìn)制數(shù)8+9的值。1000

＋1001

10001

＋011010111第三節(jié)其他數(shù)字碼余3碼是一種非加權(quán)碼，即每個(gè)位元沒有其固定的權(quán)值，故不適合算術(shù)運(yùn)算。表1-3給出了部分十進(jìn)制數(shù)的余3碼。第三節(jié)其他數(shù)字碼余3碼表1-3余3碼與十進(jìn)制數(shù)對(duì)照表十進(jìn)制數(shù)余3碼00011101002010130110401115100061001710108101191100互補(bǔ)第三節(jié)其他數(shù)字碼從表1-3中可以看出，余3碼的特點(diǎn)為：①每組余3碼相當(dāng)于對(duì)應(yīng)的BCD碼加上3（即加上二進(jìn)制碼0011）。②具有互補(bǔ)特性。③每組余3碼中至少包括一個(gè)1，故具有偵誤能力。第三節(jié)其他數(shù)字碼格雷碼也是一種非加權(quán)碼，在資料的傳輸、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和輸出/輸入裝置中經(jīng)常使用。格雷碼與二進(jìn)制數(shù)的關(guān)系如表1-4所示。第三節(jié)其他數(shù)字碼格雷碼表1-4格雷碼與二進(jìn)制數(shù)對(duì)照表二進(jìn)制碼格雷碼00000000000100010010001100110010010001100101011101100101011101001000110010011101101011111011111011001010110110111110100111111000

相鄰兩個(gè)數(shù)碼之間，只有一個(gè)位元不同從中間隔開，可發(fā)現(xiàn)除左邊最高位元外，右邊三個(gè)位元都呈上下對(duì)稱，所以格雷碼又稱作發(fā)射碼。第三節(jié)其他數(shù)字碼字母及各種字符也必須用二進(jìn)制編碼后才能在計(jì)算機(jī)中處理，其編碼方式有多種，當(dāng)前最常用的是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（AmericanStandardsCodesInformationInterchange，即ASCII）。其編碼方式如表1-5所示。第三節(jié)其他數(shù)字碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼表1-5ASCII字符表1十六進(jìn)制高位01234567低位00000101001110010111011100000NULDLESPACE0@P`p10001SOHDC1!1AQaq20010STXDC2”2BRbr30011ETXDC3#3CScs40100EOTDC4$4DTdt50101ENQNAK%5EUeu60110ACKSYN&6FVfv70111BELETB‘7GWgw第三節(jié)其他數(shù)字碼表1-5ASCII字符表2十六進(jìn)制高位01234567低位00000101001110010111011181000BSCAN(8HXhx91001HTEM)9IYiyA1010LFSUB*:JZjzB1011VTESC+;K[k{C1100FFFS,<L\l|D1101CRGS-=M]m}E1110SORS.>N^N~F1111SIUS/?O_oDEL第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-25找出大寫字母B的ASCII碼。從表1-5中可以查出字母B的高位為4H，低位為2H，故字母B的ASCII碼為42H＝1000010B第三節(jié)其他數(shù)字碼例題解：例1-26找出ASCII碼為2BH所代表的符號(hào)。此ASCII碼的高位為2H，低位為BH，通過表1-5可以知道2BH所代表的符號(hào)為加號(hào)“＋”。第三節(jié)其他數(shù)字碼第一章數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表二進(jìn)制變量

在實(shí)際應(yīng)用中，電氣控制部件一般只有兩種狀態(tài)：觸點(diǎn)閉合或不閉合、交流接觸器吸合或不吸合、開關(guān)接通或斷開、滿足或不滿足等等。

這些狀態(tài)總是相對(duì)的。這兩種相對(duì)的狀態(tài)被稱作二進(jìn)制狀態(tài)，分別用符號(hào)“1”和“0”來(lái)表示?！?”表示閉合或滿足（是），“0”表示：打開或不滿足（否）。只能取“1”和“0”這兩個(gè)值的變量稱為二進(jìn)制變量。真值表真值表是指邏輯變量的所有可能的組合及其對(duì)應(yīng)的結(jié)果所組成表格。對(duì)于兩個(gè)獨(dú)立的輸入變量A和B與相關(guān)的輸出變量Q之間的功能關(guān)系可以應(yīng)用真值表表示，如下頁(yè)的表1-6所示。第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表表1-6一個(gè)簡(jiǎn)單的真值表輸入變量（獨(dú)立變量）輸出變量（相關(guān)變量）ABQ000010100111第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表邏輯電壓的標(biāo)準(zhǔn)在電子電路中，若用“0”表示低電位，“1”表示高電位，稱為正邏輯；反之，用“1”表示低電位，“0”表示高電位，則稱為負(fù)邏輯。本書中采用的是正邏輯。第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表邏輯電壓的標(biāo)準(zhǔn)是指高、低電位在邏輯上的界定，即邏輯電壓的高低有其許可的限度。對(duì)TTL門電路而言，電壓在0.8V以下，稱為邏輯“0”；電壓在2.0V以上，稱為邏輯“1”；而0.8V以上到2.0V以下的電壓范圍，則無(wú)法判定其邏輯值，是被禁止使用的。同樣對(duì)CMOS門電路而言，電壓在電源電壓UDD的0.3倍以下，稱為邏輯“0”；電壓在UDD的0.7倍以上，稱為邏輯“1”；而中間那段也是被禁止使用的。圖1-1所示是TTL和CMOS電路的邏輯電壓標(biāo)準(zhǔn)。第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表圖1-1TTL和CMOS門電路的邏輯電壓標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表脈沖波形的描述在一個(gè)脈沖波形中，由高電位構(gòu)成的脈沖波，稱為正脈波；由低電位構(gòu)成的脈沖波，稱為負(fù)脈波；從最低電平上升至最高電平稱為脈沖波的前沿（或稱上升沿）；從最高電平下降至最低電平稱為脈沖波的后沿（或稱下降沿），如圖1-2所示。第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表圖1-2

脈沖波形的描述第四節(jié)二進(jìn)制變量和真值表第一章數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

第五節(jié)數(shù)字集成電路采用分立元件構(gòu)成電子電路時(shí)，需要用很多連線和焊點(diǎn)把元件連接起來(lái)，因而電路成本高、可靠性下降。但隨著半導(dǎo)體電路制造工藝的發(fā)展，在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了集成電路，簡(jiǎn)稱IC，就可以有效地解決這個(gè)問題。IC利用微電子元件制作技術(shù)，將電路植入微小晶片上，并封裝在一個(gè)管殼中，在管殼的外面有用于連接電源、地線和用于輸入、輸出等的引腳。集成電路的體積很小，但功能卻十分強(qiáng)大。專供數(shù)字系統(tǒng)使用的集成電路稱為數(shù)字集成電路。數(shù)字集成電路的技術(shù)參數(shù)延遲時(shí)間是指信號(hào)在通過電路時(shí)，輸出與輸入間的滯后時(shí)間，其值在幾個(gè)ns（1ns＝10－9s）到幾十ns之間。tpd愈小，則表示集成電路工作速率愈快。傳輸延遲（tpd）功耗是指集成電路在工作時(shí)所消耗的電功率。它的值等于電源電壓與輸出平均電流（ICC）的乘積。集成電路的工作頻率愈高，其功率消耗亦愈大。功耗（PD）第五節(jié)數(shù)字集成電路扇出系數(shù)是指推動(dòng)級(jí)邏輯門使之能可靠地驅(qū)動(dòng)后級(jí)同類門的個(gè)數(shù)。而在推動(dòng)級(jí)輸出高電平和低電平時(shí)所帶的負(fù)載能力并不相同，現(xiàn)說(shuō)明如下：扇出系數(shù)（FanOut）邏輯門的電流參數(shù)

IOH（max）：指推動(dòng)級(jí)邏輯門在高電平時(shí)，輸出端流出的最大電流。

IIH（max）：指推動(dòng)級(jí)邏輯門在高電平時(shí)，由負(fù)載級(jí)邏輯門輸入端流入的最大電流。

IOL（max）：指推動(dòng)級(jí)邏輯門在低電平時(shí)，輸出端所能允許流入的最大電流。

IIL（max）：指推動(dòng)級(jí)邏輯門在低電平時(shí)，由負(fù)載級(jí)邏輯門輸入端流出的最大電流。第五節(jié)數(shù)字集成電路邏輯門的扇出系數(shù)高電平輸出電路如圖1-3所示，扇出系數(shù)表示為FanOut（H）=低電平輸出電路如圖1-4所示，扇出系數(shù)表示為FanOut（L）=其中IOL（max）≥IIL1（max）＋I(xiàn)IL2（max）＋

扇出系數(shù)FanOut取FanOut（H）和FanOut（L）中的較小者。第五節(jié)數(shù)字集成電路圖1-3高電平輸出第五節(jié)數(shù)字集成電路圖1-4低電平輸出第五節(jié)數(shù)字集成電路例題解：例1-27已知某TTL邏輯門的IOH(max)＝-600μA（負(fù)號(hào)表

示電流是從邏輯門流出），IOL(max)＝3mA，IIH(max)

＝50μA，IIL(max)＝-0.5mA。求扇出系數(shù)FanOut。FanOut（H）=FanOut（L）=則FanOut＝6(個(gè)）第五節(jié)數(shù)字集成電路噪聲容限是指前級(jí)邏輯門在受到電壓干擾后，輸出端的電壓加至下一級(jí)輸入端時(shí)仍可保持正確的電位所能允許的最大變化電壓。在討論邏輯電路的噪聲容限時(shí)，一般以推動(dòng)同類型的邏輯門為基準(zhǔn)。數(shù)字邏輯電路的噪聲容限有兩種，分別為高電平噪聲容限（UNH）和低電平噪聲容限（UNL）。邏輯門的噪聲容限數(shù)值愈大，表明其抗干擾能力愈強(qiáng)。噪聲容限（UN）第五節(jié)數(shù)字集成電路邏輯門的電壓參數(shù)

UIH(min)：指負(fù)載級(jí)邏輯門在接收高電平時(shí)的最低輸入電壓。

UIL(max)：指邏輯門在接收低電平時(shí)的最高輸入電壓。

UOH(min)：指推動(dòng)級(jí)邏輯門在輸出高電平時(shí)的最低輸出電壓。

UOL(max)：指邏輯門在輸出低電平時(shí)的最高輸出電壓。邏輯門的噪聲容限從圖1-5中可以看出噪聲容限UN取UNH和UNL中的較小者。第五節(jié)數(shù)字集成電路圖1-5噪聲容限的界定第五節(jié)數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路的種類數(shù)字集成電路的種類按其制造方式的不同，可分為雙極技術(shù)和單極技術(shù)兩大類。第五節(jié)數(shù)字集成電路雙極技術(shù)非飽和型飽和型CTL：互補(bǔ)晶體管邏輯ECL：射極耦合邏輯TTL：晶體管-晶體管邏輯HTL：高閾值邏輯DTL：二極管-晶體管邏輯RCTL：電阻-電容-晶體管邏輯RTL：電阻-晶體管邏輯DCTL：直接耦合晶體管邏輯單極技術(shù)MOS：金屬氧化膜半導(dǎo)體邏輯CMOS：互補(bǔ)金屬氧化膜半導(dǎo)體邏輯第五節(jié)數(shù)字集成電路

數(shù)字集成電路的種類雖然繁多，但目前市場(chǎng)上大