電子技術基礎

——數字部分信息工程學院登錄電子技術教學平臺：武漢理工大學→網絡學堂電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎課程介紹1.課程的性質及特點3.課程研究內容5.參考書4.課程的學習方法及要求2.教學目標前言電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎前言1.課程的性質及特點特點2.教學目標是電氣信息類專業具入門性質的重要的專業基礎課。（1）（2）非純理論課程，實踐性較強（3）常以工程實踐及試驗方法處理分析數字電路的問題獲得適應信息時代的數字電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能。培養分析和解決實際問題的能力，為以后深入學習數字電子技術及其相關學科和專業打好以下兩方面的基礎:1)正確分析、設計數字電路，特別是集成電路的基礎；2)為進一步學習設計專用集成電路(ASIC)的基礎。發展快、應用廣電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎前言3.課程研究內容將以器件為基礎，以信號為主線，研究數字信號傳輸、變換、產生等各種數字電路的工作原理，特點及其性能指標。內容涉及相關器件、功能電路及系統。硬件

處理數字信號的電子電路及其邏輯功能數字電路的分析方法數字電路的設計方法各種典型器件在電子系統中的應用軟件

系統分析、設計的軟件工具——ABEL、VHDL、VerlogHDL、EDA工具軟件QuartusII等電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎前言打好基礎、關注發展、主動更新、注重實踐4.課程的學習方法及基本要求a、掌握基本概念、基本電路和基本分析、設計方法b、具有獨立的應用所學的知識去分析和解決數字電路的實際問題的能力。（1）邏輯代數是分析和設計數字電路的重要工具，應熟練掌握。（2）重點掌握各種常用數字邏輯電路的邏輯功能、外部特性及典型應用。對其內部電路結構和工作原理不必過于深究。（3）本課程實踐性很強。應重視習題、基礎實驗和課程設計等實踐性環節。（4）注意加強查閱數字集成電路產品手冊等技術資料的能力。學好本課程之后，能夠對一般性的，常用的，數字電子電路進行分析，調試，同時對簡單的單元電路進行設計。電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎5.參考書康華光.電子技術基礎,數字部分,第五、四版.高教出版社前言閻石.數字電子技術基礎,第五、四版.高等教育出版社電子工程手冊編委會．中外集成電路簡明速查手冊-TTL、CMOS．電子工業出版社王金明,楊吉斌．數字系統設計與VerliogHDL.電子工業出版社羅杰、譚力編．數字ASIC設計有關書的習題解答等。電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎1數制和數碼1.1數字信號及與數字電路1.2數制1.3二進制數運算1.4二進制數碼1數制和數碼基本要求：1）掌握各種進制之間的轉換；2）掌握原碼、反碼、補碼之間的關系。作業：1.9，1.20將十進制數轉換為二進制、八進制、十六進制、8421BCD碼電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎---時間和數值均連續變化的電信號，如正弦波、三角波等uOt

Otu

模擬信號1.1

數字信號及數字電路1.1.1數字信號及電平電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎數字信號波形---在時間上和數值上均是離散的信號。數字電路和模擬電路：工作信號，研究的對象不同，分析、設計方法以及所用的數學工具也相應不同

數字信號1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎電壓(V)+50正邏輯10電平H(高電平)L(低電平)

邏輯電平與電壓值及二值數字邏輯值的關系

數字電路中的輸入、輸出電壓量通常歸為2個邏輯電平值，分別定義為高電平和低電平，并用二值數字邏輯值表示。

數碼0、1---表示數量時稱二進制數二值數字邏輯---表示事物狀態時稱二值邏輯1.1數字電路與數字信號負邏輯01電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎(a)用邏輯電平描述的數字波形(b)16位數據的圖形表示1.1.2數字量的波形圖數字波形------是信號邏輯電平對時間的圖形表示.1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎非理想脈沖波形

實際脈沖波形及主要參數1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎幾個主要參數:占空比Q-----表示脈沖寬度占整個周期的百分比上升時間tr和下降時間tf

----從脈沖幅值的10%到90%上升

下降所經歷的時間(典型值ns)脈沖寬度(tw)----脈沖幅值的50%的兩個時間所跨越的時間周期(T)----表示兩個相鄰脈沖之間的時間間隔

tr脈沖寬度

tw

0.5V

4.5V

2.5V

幅值=5.0V

0.0V

5.0V

tf0.5V

2.5V

4.5V

1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎(4)時序圖----表明各個數字信號時序關系的多重波形圖。由于各信號的路徑不同，這些信號之間不可能嚴格保持同步關系。為了保證可靠工作，各信號之間通常允許一定的時差，但這些時差必須限定在規定范圍內，各個信號的時序關系用時序圖表達。1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎高電平低電平有脈沖*非歸零型*歸零型

比特率--------每秒鐘轉輸數據的位數無脈沖

數字波形的兩種類型:1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎

周期性和非周期性

非周期性數字波形周期性數字波形

1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎1.1.3模擬信號的數字表示由于數字信號便于存儲、分析和傳輸，通常都將模擬信號轉換為數字信號.

0

0

模擬信號

模數轉換器

3

5V數字輸出

0

0

1

0

1

0

模數轉換的實現1.1數字電路與數字信號電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎

1.2.2十進制1.2數制

1.2.3

二進制

1.2.4

十-二進制的轉換

十六進制和八進制1.2數制數制簡介電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎一般表達式:

1.2.2十進制十進制采用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數碼，其進位的規則是“逢十進一”。4587.29=4103+5102+8101+7100+2101+9102系數位權任意進制數的一般表達式為:各位的權都是10的冪。1.2.1數制簡介數制:多位數碼中的每一位數的構成及低位向高位進位的規則1.2數制電子技術基礎精品課程——數字電子技術基礎1.2君.3二進制二進制劣數的一習般表達束式為:例如：1+1=10=1×21+0×20位權系數二進制酬數只有0、1鏈兩個數碼，進位規譜律是：傻“逢二咸進一”姥.1）二進制盲數的表愿示方法各位的鋒權都是劍2的冪翻。1.2財數制電子技術用基礎精品姜課程——追數字電子慎技術基礎（1）詳易于電甜路表達招---尸0、1烤兩個值淹，可以餡用管子足的導母通或截建止，燈殲泡的亮借或滅、后繼電器船觸點的保閉合或蝕斷開來墓表示。2）二進制鵝的優點（2）塌二進制或數字裝峰置所用處元件少臟,電路漲簡單、垂可靠偶。（3）基華本運算規加則簡單,鉗運算操事作方便。

iD/mA

O

vDS

/VVGS1

VGS2

VGS3

VGS4

飽和區

可變電阻區

截止區

vO

Rd

VDD

vI

1.2齡.3二進制電子技扣術基礎旁精品課淡程——版數字電泛子技術爭基礎3）二進制數打波形表示1.2暗.3二進制電子技術事基礎精品沉課程——蒙數字電子畫技術基礎（1）二屬進制數據侵的串行傳階輸4）二進制數換據的傳輸1.2閑.3二進制電子技術寒基礎精品諷課程——夢數字電子航技術基礎（2）老二進制煉數據的漆并行傳啞輸將一組含二進制狂數據所播有位同輪時傳送婆。傳送速慎率快,爸但數據梳線較多孫，而且角發送和籌接收設篇備較復臨雜。1.2衡數制電子技術產基礎精品講課程——深數字電子翁技術基礎1)十進躲制數轉換別成二進制年數a.整怎數的轉換“輾轉相爪除”法:蠻將十進制叔數連續不笛斷地除以曉2,窗直至商為嶄零，所得薯余數由低伴位到高位削排列，即肉為所求二土進制數.整數部分別小數部分1.2.4二---十進制篩之間的躁轉換1.2陵數制電子技扒術基礎踏精品課安程——轎數字電園子技術夜基礎解：根據埋上述原理辣，可將(校37)D按如下的由步驟轉換白為二進制姓數由上得稱(37哭)D=(10悅0101悟)B例1.汗2.2將十進抵制數(日37)D轉換為二升進制數。當十進制朝數較大時稻，有什么祝方法使轉披換過程簡懶化?1.2.4二---十進制之絲式間的轉換電子技雅術基礎薯精品課桐程——遙數字電閥子技術張基礎解：由罰于27為12嘆8，而餃133避－12定8=5木=22＋20，例1.2陷.3將(13偶3)D轉古換為二進惱制數所以對應關二進制數旁b7=1牲，b2=折1，b0雨=1，其獲余各系數鞭均為0，同所以得(133年)D=(科1000撞0101揉)B1.2晃.4二---十進制挎之間的惰轉換電子技晴術基礎墻精品課出程——寶數字電獨子技術拒基礎b.小接數的轉換錘:對于二墾進制的氏小數部躍分可寫敬成將上式敵兩邊分容別乘以2，得由此可見，將十進制小數乘以2，所得乘積的整數即為不難推濁知，將顯十進制零小數每故次除去慕上次所齊得積中罵的整數專再乘以倦2，直秒到滿足洪誤差要惰求進行給“四舍紅五入”怎為止，醉就可完道成由十沈進制小叮數轉換每成二進梨制小數鼠。1.2靜.4二---十進制之討間的轉換電子技術兆基礎精品兆課程——舍數字電子暴技術基礎解由于厭精度要求鵲達到0.教1%，需鉗要精確到榜二進制小夾數10位蟲，即1/亂210=1/錄102搶4。0.39×2=0.78b-1=00.78×2=1.56b-2=10.56×2=1.12b-3=10.12×2=0.24b-4=00.24×2=0.48b-5=00.48×2=0.96b-6=00.96×2=1.92b-7=10.92×2=1.84b-8=10.84×2=1.68b-9=10.68×2=1.36b-10=1所以

%1.0。到例將十進制小數(0.39)D轉換成二進制數,要求精度達1.2.4二---十進制并之間的腦轉換電子技牢術基礎債精品課聞程——麻數字電壯子技術癢基礎十六進制鄭數中只有喇0,1高,2,朝3,株4,5串,6,近7,河8,9腦,A康、B、C探、D、E討、F十六屯個數碼，比進位規律齒是“逢十祝六進一”另。各位的厲權均為1將6的冪。(1）十六進制一般表達冰式：例如1.2貌.5十六進制底和八進制各位的符權都是指16的睜冪。1.2霸數制電子技激術基礎敞精品課躍程——足數字電思子技術然基礎(2）二----十六進雙制之間建的轉換二進制轉燒換成十六蜻進制：因為16艱進制的基請數16=窮24，所以，炊可將四位狡二進制數寄表示一位殿16進制盜數，即愁0000雹～111勞1表示短0-F呈。例(1111譽0001千0101都110)B=將每位1膚6進制數留展開成四廉位二進制嗓數，排列市順序不變拋即可。例(BEEF雄)H=(78裂AE)H(101葛111盟101菠110趙1111昆)B十六進制通轉換成二級進制：例(111嘴100次010訪101茅110糟)B=1.2磨.5十六進黨制和八徹進制電子技隱術基礎渠精品課釣程——壟數字電膏子技術穴基礎(3）八進制八進制數洋中只有0郊,1,杰2,畢3,4螺,5,禍6,科7八個數農碼，進位扮規律是“裝逢八進一迷”。各位壟的權都是守8的冪。一般表達式八進制就飼是以8為刮基數的計篩數體制。1.2估.5十六進制遺和八進制電子技術蓬基礎精品馳課程——拜數字電子坊技術基礎(4）二----罷-八進制之沫間的轉換將每位八隔進制數展織開成三位報二進制數繩，排列順受序不變即租可。轉換時，斯由小數點頂開始，整屆數部分自腐右向左，因小數部分塔自左向右狹，三位一圓組，不夠劣三位的添擊零補齊，哭則每三位究二進制數全表示一位稅八進制數圾。因為八與進制的添基數8昆=23，所以，倦可將三位離二進制數慣表示一位緣瑞八進制數尚，即0謙00～1勉11表文示0～稍7例(101長10.盈011金)B=例(752發.1)O=(26.鄭3)O(111庸101精010前.001偏)B1.2.5十六進趟制和八貞進制電子技莊術基礎吩精品課念程——集數字電殲子技術居基礎(5)十六進瞧制的優點1）與二毯進制之間則的轉換容次易；2）計數樓容量較其冬它進制都湯大。假如挨同樣采用諸四位數碼齡，二進制最窗多可計至門(11虧11)B=(1紫5)D；八進制棄可計至程(7損777栽)O=(2尸800)D；十進制絕可計至菊(9第999森)D；十六進姥制可計帶至(計FFF香F)H=(6潤5535型)D，即64幸K。其容械量最大。3）書偷寫簡潔稼。1.2匹.5十六進制報和八進制電子技稿術基礎霸精品課眠程——國數字電典子技術益基礎1.3.玩1二進煎制數的算術運北算1.3.楊2二進染制數的負數表示容方式1.3小二進制數運算1.3獎二進介制數運算電子技術兔基礎精品凡課程——蛋數字電子攀技術基礎1）二進制批加法加法規則位：0+0=駱0，0+貫1=1，頁1+1=滲10（進位伴本位驚）。例1.注3.1計算兩議個二進盤制數1綢010換和01決01的綁和。解：1.3.賄1二進粱制數的算術運揀算電子技亂術基礎誕精品課尺程——增數字電摟子技術檢基礎減法規則際：0-0=蛛0，1便-1=0晝，1-0把=1謎0-1遠=11（借位網本位）2）二進制減托法例1.3應.2計算兩溪個二進舒制數1牛010凳和01漿01的盲差。解：1.3杰.1越二進制宵數的算術運算電子技術事基礎精品睡課程——僚數字電子渴技術基礎3）乘法和優除法例1.3升.3計算兩抗個二進嗚制數1版010列和01據01的縣積。解：1.3爭.1尤二進制悼數的算術運艙算計算機著實現方止法：移位結合剩加法。電子技錯術基礎英精品課韻程——材數字電跪子技術你基礎例1.3坐.4計算兩個臨二進制數油1010淹和111余之商。解：1.3.寺1二進齡制數的算術運算計算機實蘆現方法：移位結躬合減法爽（加法蠻）。電子技位術基礎懼精品課扔程——樸數字電挽子技術駛基礎二進制醫數的最慨高位表印示符號錦位，且榴用0表危示正數襲，用1礎表示負戰數。其臂余部分用原碼嬸的形式辛表示數值位勿。（也可溝以最高嘩位既表墾示符號鈔位又表曬示數值符大小的駛）有符號的晃二進制數秘表示1）二進制煤數的補齊碼表示補碼或反東碼的最高叔位為符號揀位，正數級為0，負獨數為1。正數：補碼、顧反碼與卷原碼相待同。負數：將原碼的無數值位逐音位求反，瞎然后在最慨低位加1陳得到補碼。(+1既1)D=(0蛙10爽11)B(11)D=(1遞1011須)B即：正數：N補碼＝N原碼=N反碼；負數：N補碼＝2n－N原碼。1.3.腫1二進犁制數的負數表何示方式電子技術維基礎精品辯課程——線數字電子傳技術基礎減法運算陵的原理:減去一調個正數豆相當于扔加上一供個負數AB=A+(B)，對(朵B)求補碼靠，然后梨進行加隸法運算閉。2）二進制遷補碼的峽減法運藍算采用補碼舟運算，可顛以將減法燃運算轉換意成加法運懼算。例如：A-B=A原碼+（2n－B原碼）－2n=A+紀B補碼-2n（借位甲C由此急式決定吼）若A-B捕>0，則嶼C=0，好即A原碼+B補碼將向高位爪產生進位仆1(2n)，即高位1勁-1=0節，無借位鳳;若A-孔B<0鹽，則C啦=1，頓即A原碼+B補碼不會產生宮進位，0喚-1(2n)有借位剖。1.3著.1粉二進制導數的算術運滿算電子技術饞基礎精品竿課程——遷數字電子瓦技術基礎2）二進制補踐碼的減法正運算解：因為52=(5婆)補+(2)補-2n=010控1+1正110-2n=1001陶1-100楊00=[0]011刃，無借位延C，結障果為正。（52=3）1.3.效1二進凝制數的算術運夾算例1.險3.7試用4枯位二進蕩制補碼稈計算52，10-囑11解：因為1011=(10)補+(11)補-2n=1010啦+0101-2n=01111-100硬00=[1]111埋1，有借位，待結果為負。（1床011=-1）10驕1昌0+0躁10早1[0]掃1耀11安1結論：A-B的借位C與A+B補碼的進位位銅相反。電子技術乓基礎精品無課程——芝數字電子襲技術基礎例1.3您.8試用4位殃二進制補賭碼計算5潑+7。3）溢出解決溢佛出的辦駐法:進定行位擴怕展.解：因售為(5房誠+7)補=(5孫)補+(7賴)補=010黎1+01寺11=11笨00深（-蝦4）結果錯1.3鋪.1槐二進制程數的算術運捷算當兩個像符號相傻同的數域相加時寶可能產讀生溢出獄。若產生了寨溢出，運秩算結果就贏出錯了。01盛0束1+0脅1抗11[0]厲1我10沖0電子技術占基礎精品館課程——吃數字電子走技術基礎4）溢出的級判別--借助榆C及最高杯位符號位綢（也是數賓值位）當方框中伯的進位位稈與和數的咸符號位（即即b3位）相反時，則運斷算結果是莊錯誤的，劃產生溢出州。兩個符號開相同的數響相加可能約產生溢出頑。1.3事.1機二進制逢數的算術運算電子技眨術基礎差精品課題程——必數字電緩子技術鍬基礎二進制數碼的位數盤(n),編與需要編胸碼的事件鬧（或信息適）的個霧數(聾N)之間惡應滿足以逢下關系：2n-1≤N≤2n(1)二----拋-十進制芬碼(數閃值編碼陷)(BC倍D碼-柏---襲-B對ina航ry奮Cod敗eD按eci盡mal用二進制梅表示的十持進制數）用4位二運進制數來擦表示一位叉十進制數告中的0~妄9十個數科碼。從4位公二進制數鵝16種代根碼中,選物擇10種邊來表示0儉~9個數姥碼的方案砌有很多種姻。每種方摧案產生一稱種BCD侵碼。碼制:編制代碼創所要遵循察的規則1.4誼二進炭制數碼電子技跨術基礎犯精品課錯程——矛數字電邁子技術敵基礎1)幾種常用的BC奮D代碼自補性余三性自醋補性1.4駱二進制數碼余三碼條對應的甲格雷碼掌握電子技胸術基礎晴精品課充程——縮慧數字電寇子技術鬧基礎2)各種編貪碼的特飾點余３碼述的特點禮:當兩個十誼進制的和每是10時妹，相應的緞二進制正擺好是16樓，于是可樂自動產生諷進位信號駝,而不需禿修正.0脹和9,山1和8,伙…..6筋和4的余藥３碼互為它反碼,對于求10束的補碼現很方便由。余3碼循漲環碼：相鄰的聾兩個代誼碼之間企僅一位童的狀態秩不同。錯按余3銜碼循環敗碼組成杯計數器臨時，每差次轉換塵過程只趟有一個蛇觸發器習翻轉，誰譯碼時案不會發溪生競爭臥－冒險防現象。有權碼：編碼與缸所表示宗的十進徐制數之狹間的轉換容易如(10轉0100歇00)842么1BC骨D=(9貝0)Ｄ1.4朱二進制數碼電子技灘術基礎轉精品課瞎程——法數字電率子技術枯基礎對于有權籃BCD碼揀，可以根霧據位權展等開求得所料代表的十取進制數。院例如：[]BCD8421

0111()D

7=11214180+++=[]()D

BCD2421

7112041211101=+++=3)求BC埋D代碼記表示的癥十進制齒數1.4畫二進制數碼電子技術補基礎精品什課程——色數字電子晌技術基礎對于一廁個多位答的十進咳制數，在需要有除與十進岸制位數聲相同的治幾組B選CD代版碼來表嫌示。例珠如：不能省略！不能省略！