1、數字電子技術初永麗初永麗山東工商學院信電學院山東工商學院信電學院平時成績=作業+課堂點名+遲到考試成績，閉卷考試最后成績=平時成績*30%+考試成績*70%曠課五次取消考試資格第二章第二章 邏輯代數基礎邏輯代數基礎第三章第三章 集成邏輯門電路集成邏輯門電路第四章第四章 組合邏輯電路組合邏輯電路第五章第五章 觸發器觸發器第六章第六章 時序邏輯電路時序邏輯電路第一章第一章 數制和編碼數制和編碼 第七章第七章 半導體存儲器半導體存儲器第八章第八章 脈沖波形的產生和整形脈沖波形的產生和整形第九章第九章 數模與模數轉換器數模與模數轉換器1.1 1.1 數字電子技術概述數字電子技術概述數字信號數字信號模擬

2、量模擬量時間上、數量變化上都是連續的物理量；時間上、數量變化上都是連續的物理量；表示模擬量的信號叫做模擬信號；表示模擬量的信號叫做模擬信號；工作在模擬信號下的電子電路稱為模擬電路。工作在模擬信號下的電子電路稱為模擬電路。數字量數字量時間上、數量變化上都是離散的物理量；時間上、數量變化上都是離散的物理量；其數值的大小是某個最小數量單位的整數倍其數值的大小是某個最小數量單位的整數倍表示數字量的信號叫做數字信號；表示數字量的信號叫做數字信號；工作在數字信號下的電子電路稱為數字電路。工作在數字信號下的電子電路稱為數字電路。數字電路的特點數字電路的特點（1）數字電路的工作信號是離散的數字信號，可靠性高，

3、）數字電路的工作信號是離散的數字信號，可靠性高，抗干擾能力強。抗干擾能力強。（2）數字電路中半導體器件只工作在開關狀態，即截止和）數字電路中半導體器件只工作在開關狀態，即截止和飽和狀態。飽和狀態。（3）單元電路是集成門電路和集成觸發器。）單元電路是集成門電路和集成觸發器。（4）研究輸出信號與輸入信號之間的邏輯關系。）研究輸出信號與輸入信號之間的邏輯關系。（5）主要分析工具是邏輯代數，描述邏輯功能的主要方法）主要分析工具是邏輯代數，描述邏輯功能的主要方法是真值表、邏輯函數表達式、狀態轉換圖和波形圖等。是真值表、邏輯函數表達式、狀態轉換圖和波形圖等。數制和碼制數字系統的主要功能是進行信息處理 因此

4、必須將信息表示成電路能夠識別、便于計算處理、存儲的形式信息主要有兩類: 數值信息和非數值信息數值信息的表示形式主要是數制及其轉換非數值信息的表示-編碼1.2 1.2 進位計數制進位計數制 多位數碼中，每位的構成方法多位數碼中，每位的構成方法以及從低位到高位的進位規則稱為數以及從低位到高位的進位規則稱為數制。數字電路中常用進制有十進制，制。數字電路中常用進制有十進制，二進制、八進制和十六進制。二進制、八進制和十六進制。 數制數制 2021-7-51.2 幾種常用的數制2. 十進制（十進制（Decimal） 由由0、19十個數碼組成，進位規則是逢十進十個數碼組成，進位規則是逢十進一，計數基數為一，

5、計數基數為10，按權展開式：，按權展開式：1pnii10iCD1pniiircS加權和加權和基數基數 r 2第第i位系數位系數 ci權重權重ri1. 進位計數制進位計數制 例例：542.6=5102+4101+ 2100 + 610-1 2021-7-51.2 幾種常用的數制12pniiiCB3. 二進制（二進制（Binary） 由由0、1兩個數碼組成，進位規則是逢二進一，兩個數碼組成，進位規則是逢二進一，計數基數為計數基數為2，按權展開式：，按權展開式： 例例：212021202101.101-2-101224. 八進制（八進制（Octal） 由由0、17八個數碼組成，進位規則是逢八進八個數

6、碼組成，進位規則是逢八進一，計數基數為一，計數基數為8，按權展開式：，按權展開式：2021-7-51.2 幾種常用的數制116pniiiCH5. 十六進制（十六進制（Hexadecimal） 由由0、19、A、B、C、D、E、F十六個數碼十六個數碼組成，進位規則是逢十六進一，計數基數為組成，進位規則是逢十六進一，計數基數為16，按權展開式：按權展開式： 例例：16216B1612 .1B-1011618pniiiCO 例例：8580878105.17-2-10181 1 任意進制轉換成十進制數任意進制轉換成十進制數其它進制數轉換為十進制數，其它進制數轉換為十進制數，用用“按權展開法按權展開法”

7、。例：例：（1011）2+ 022+ 121+ 120=123= 8 + 0 + 2 + 1 =（11）10將代碼為將代碼為1 的數權值相加，即得對應的十進制數。的數權值相加，即得對應的十進制數。1.3 1.3 不同進位計數制間的轉換不同進位計數制間的轉換2021-7-5 例例：21001101234212120202110192001.10132101221202021202110125. 51681CE01231681614161216110740085 .43610128586838410625.2862 十十 二二 故故:210101111）（）（例：例： 將（將（11）10 化為二進

8、制數，用化為二進制數，用 除除 2 取取 余余 法。法。用用“除基數倒除基數倒取余法取余法”。1125余余1 K0 022余余1 K1 121余余0 K2 2 K3十進制整數轉換成任意進制，十進制整數轉換成任意進制，179822(382(680(2（179）10=（263）8 1791611(3160(B（179）10=（B3）16 例：例： 例：將（例：將（28.44）10轉換為二進制數轉換為二進制數整數部分：除整數部分：除2取余取余10211123132707214014228/余低位低位高位高位小數部分：乘小數部分：乘2取整取整008020401041252015212760176128

9、8008802440.取整低位低位高位高位2101110028)()(21001110440).().(2100111111004428).().(答：十進制小數轉換成任意進制小數，采用：乘以基數取整法十進制小數轉換成任意進制小數，采用：乘以基數取整法3 兩種任意進制數之間的轉換利用十進制做為橋梁進行轉換4 二進制和十六進制數之間的轉換 將十六進制數轉換為二進制數時，將每位將十六進制數轉換為二進制數時，將每位十六進制數用四位二進制數表示。十六進制數用四位二進制數表示。 將二進制數轉換為十六進制數時，整數將二進制數轉換為十六進制數時，整數部分自右往左四位一組，最后剩余不足四位部分自右往左四位一組

10、，最后剩余不足四位時在左面補時在左面補0；小數部分自左往右四位一組，；小數部分自左往右四位一組，最后剩余不足四位時在右面補最后剩余不足四位時在右面補0；然后將每；然后將每一組用一位十六進制數代替。一組用一位十六進制數代替。例：將十六進制數例：將十六進制數1C9.2FH轉換為二進制數。轉換為二進制數。十六進制數：十六進制數： 1 C 9 . 2 F二進制數：二進制數：.00101111100111001因此，對應的二進制數為因此，對應的二進制數為111001001.00101111B 二進制數：二進制數： 十六進制數：十六進制數： 因此，對應的十六進制數為因此，對應的十六進制數為EBD.AH。1

11、110 1011 1101 . 1010D.ABE例：將二進制數例：將二進制數111010111101.101B轉換為轉換為 十六進制數十六進制數5 二進制和八進制之間的轉換 6 八進制和十六進制之間的轉換 以二進制做為橋梁例：將八進制數例：將八進制數(453.62)8轉換為二進制數。轉換為二進制數。八進制數八進制數 4 5 3 . 6 2二進制數二進制數 100 101 011 . 110 010(453.62)8=（100101011.110010）22021-7-51.3 不同數制間的轉換十進制二進制八進制十六進制0000000100011120010223001133401004450

12、1015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F二進制算術運算的特點二進制算術運算的特點兩個表示數量大小的二進制數碼之間的數值運算，兩個表示數量大小的二進制數碼之間的數值運算，就稱為就稱為二進制算術運算二進制算術運算。與十進制算術運算的唯一區別在于：與十進制算術運算的唯一區別在于：二進制數是二進制數是“逢二進一逢二進一”，十進制數是，十進制數是“逢十進逢十進一一”。1.4 1.4 二進制數的運算二進制數的運算2021-7-51.4 二進制算術運算1.加法運算加法運算

13、 二進制加法運算法則（二進制加法運算法則（3條）：條）： 000 01101 1110（逢二進一）（逢二進一） 例：例：求求(1011011)2(1010.11)2? 1011011 ) 1010.11 1100101.11則則(1011011)2(1010.11)2(1100101.11)22021-7-51.4 二進制算術運算2. 減法運算減法運算 二進制減法運算法則（二進制減法運算法則（3條）：條）： 00110 011（借一當二）（借一當二） 101 例：例：求求(1010110)2(1101.11)2? 1010110 ) 1101.11 1001000.01則則(1010110)2

14、(1101.11)2(1001000.01)22021-7-51.4 二進制算術運算3.乘法運算乘法運算 二進制乘法運算法則（二進制乘法運算法則（3條）：條）： 000 01100 111 例：例：求求(1011.01)2(101)2? 1011.01 ) 101 1011 01 00000 0 ) 101101 111000 01則則(1011.01)2(101)2(111000.01)2 可見，二進制乘法運算可歸結為可見，二進制乘法運算可歸結為“加法與移位加法與移位”。2021-7-51.4 二進制算術運算4.除法運算除法運算 二進制除法運算法則（二進制除法運算法則（3條）：條）： 000

15、 010 111 例：例：求求(100100.01)2(101)2? 111.01101 ) 100100.01 -) 101 1000 -) 101 110 -) 101 101 -) 101 0 則則(100100.01)2(101)2(111.01)2 可見，二進制除法運算可可見，二進制除法運算可歸結為歸結為“減法與移位減法與移位”。乘乘/除法運算轉換為加法除法運算轉換為加法/減法和移位運算，減法和移位運算，故加、減、乘、除運算可歸結為用故加、減、乘、除運算可歸結為用加、減、加、減、移位移位三種操作來完成。但在計算機中為了三種操作來完成。但在計算機中為了節省設備和簡化運算，一般只有加法器

16、而節省設備和簡化運算，一般只有加法器而無減法器，這就需要將減法運算轉化為加無減法器，這就需要將減法運算轉化為加法運算，從而使得算術運算只需要法運算，從而使得算術運算只需要加法和加法和移位移位兩種操作。引進兩種操作。引進補碼的目的補碼的目的就是為了就是為了將將減法運算轉化為加法運算減法運算轉化為加法運算1.5 1.5 帶符號數的編碼表示帶符號數的編碼表示原碼 有符號二進制數有符號二進制數的最高位為符號位，的最高位為符號位，其余各位為數值位，用這種方式表示的數其余各位為數值位，用這種方式表示的數碼稱為原碼。碼稱為原碼。符號位0正數1負數(01011001)B (11011001)B反碼反碼 補碼補

17、碼 最高位為符號位，正數為0，負數為1; 正數的反碼、補碼和它的原碼相同 負數的反碼是將原碼的數值位按位取反； 負數的補碼是將原碼的數值位數值位逐位求反，然后在最低位上加1得到。例如: 1 0 1 1 - 0 1 0 10 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 11 0 0 1 1 011-5=611+11=22求補原碼、反碼、補碼的區別補碼的使用將計算機中的減法運算變為加法運算，乘法運算變為移位相加運算0的表示方法不同，補碼的0是唯一的表示的編碼范圍不同，n位二進制數有2n個編碼，補碼多表示一個負數例如：用4位二進制數表示-8 -8的反碼：1111 -8的補碼：1000 而-0的反

18、碼也是：1111，所以用4位二進制反碼不能區分-8和-0，必須用5位二進制才能區分1.6 1.6 字符編碼字符編碼美國國家信息交換標準代碼。美國國家信息交換標準代碼。ASCII碼是一組碼是一組7位二進制代碼，共位二進制代碼，共128個，其中包括個，其中包括表示表示09的的10個代碼，表示大、小寫英文字母的個代碼，表示大、小寫英文字母的52個個代碼，代碼，32個表示各種符號的代碼以及個表示各種符號的代碼以及34個控制碼。個控制碼。應用領域：計算機和通信領域。應用領域：計算機和通信領域。ASCII碼碼內容見下表一位十進制數09十個數 碼，用四位二進制數表示時，其代碼稱為二 十進制代碼，簡稱 BCD

19、代碼。用二進制數表示十進制數的編碼方法BCD代碼有多種不同的碼制：代碼有多種不同的碼制：8421BCD 碼、2421BCD碼、余3碼等，二二-十進制數的編碼十進制數的編碼十進制編碼種類0123456789權權8421碼0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 18 4 2 1余3碼0 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 02421碼（A）0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0

20、 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 1 1 01 1 1 12 4 2 12421碼（B）0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 15211碼0 0 0 00 0 0 10 1 0 00 1 0 10 1 1 11 0 0 01 0 0 11 1 0 01 1 0 11 1 1 1余 3 循環碼0 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 0步進碼00000100001100011100111

21、1011111011110011100011000012 4 2 1 5 2 1 1對于恒權碼，將代碼為1的數權值相加即可得代碼所代表的十進制數。 余3碼的編碼規律：在依 次羅列的四位二進制的十六種態中去掉前三種和后三 種。所以叫“余3碼”。余3循環碼的主要特點：相鄰兩個代碼之間僅有一位的狀態不同。因此將余3循環碼計數器的輸出狀態譯碼時，不會產生競爭-冒險現象。余余3碼、余碼、余3循環碼和步進碼是循環碼和步進碼是無權碼無權碼8421、2421和和5211BCD碼是碼是恒權碼恒權碼例如例如（1001）8421BCD=（1111）2421BCD=（0111，1001）8421BCD=（1011，1111）2421BCD=8+1=（9）102+4+2+1=（9）10（79）10（59）102021-7-5格雷碼（格雷碼（Gray Code）十進制數格雷碼十進制數格雷碼格雷碼00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000四位格雷碼的編碼表四位格雷碼的編碼表1.7 1.7 可靠性編碼可靠性編碼2021-7-5n格雷碼的特點格雷碼的特點（1