数字电子技术教学绪论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,参考书目：,1,、,数字电子技术基础教程,清华大学出版社 阎石主编,2,、,数字电子技术,清华大学出版社 唐竟新编著,3,、,数字电路逻辑设计,清华大学出版社 李大友主编,1,第,1,章 绪论,1.1.3,数字电路的分类和学习方法,1.1.1,电子技术的发展与应用,1.1.2,数字电路与模拟电路,1.1,概述,2,1.1.1,电子技术的发展与应用,1.,电子技术的应用,科学研究中，先进的仪器设备；,传统的机械行业，先进的数控机床、自动化生产线；,通信、广播、电视、雷达、医疗设备、新型武器、交通、电力、航空、宇航等领域；,日常生活的家用电器；,电子计算机及信息技术。,3,2.,电子技术的发展电子器件的改进与创新,1904,年发明电真空器件（电子管）,电子管时代。,1948,年发明半导体器件,晶体管时代。,20,世纪,60,年代制造出集成电路,集成电路时代。,3.,电子技术的分类,电子技术,：研究电信号的产生、传送、接收和处理。,模拟电子技术,数字电子技术,4,1.1.2,数字电路与模拟电路,1.,基本概念,电信号：指随时间变化的电压和电流。,模拟信号,：在时间和幅值上都为连续的信号。,数字信号,：在时间和幅值上都为离散的信号。,模拟电路,：处理和传输模拟信号的电路。,数字电路,：处理和传输数字信号的电路。,5,模拟信号,：,时间上连续：任意时刻有一个相对的值。,数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。,例如：电压、电流、温度、声音等。,真实的世界是模拟的。,缺点：很难度量；,容易受噪声的干扰；,难以保存。,优点：用精确的值表示事物。,模拟电路,：处理和传输模拟信号的电路。,三极管工作在线性放大区。,6,数字信号,：,时间上离散：只在某些时刻有定义。,数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常用,0,、,1,二进制数表示。,例如：开关通断、电压高低、电流有无。,7,数字化时代：,音乐：,CD,、,MP3,电影：,MPEG,、,RM,、,DVD,数字电视,数字照相机,数字摄影机,手机数字电路,：处理和传输数字信号的电路。,三极管工作在开关状态，即饱和区或截止区。,8,2.,数字电路特点（与模拟电路相比）,（,1,）数字电路的基本工作信号是用,1,和,0,表示的,二进制的数字信号,，反映在电路上就是高电平和低电平。,（,2,）晶体管处于开关工作状态，,抗干扰能力强,、精度高。,（,3,）,通用性强,。结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。,（,4,）具有,“,逻辑思维,”,能力。数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断，故又称为数字逻辑电路。,9,1.1.3,数字电路的分类和学习方法,1.,数字电路的分类,（,1,）按电路结构分类,组合逻辑电路,电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。,时序逻辑电路,：电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。,10,（,2,）按集成电路规模分类,集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目,小规模集成电路,(Small Scale IC,，,SSI),中规模集成电路,(Medium Scale IC,，,MSI),大规模集成电路,(Large Scale IC,，,LSI),超大规模集成电路,(Very Large Scale IC,，,VLSI),特大规模集成电路,(Ultra Large Scale IC,，,ULSI),巨大规模集成电路,(Gigantic Scale IC,，,GSI,）,11,2.,数字电路的学习方法,（,1,）,逻辑代数,是分析和设计数字电路的重要工具，应熟练掌握。,（,2,）重点掌握各种常用数字逻辑电路的,逻辑功能、外部特性及典型应用,。对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。,（,3,）掌握基本的,分析方法,。,（,4,）本课程,实践性,很强。应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。,（,5,）注意培养和提高,查阅,有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力。,12,越来越大的设计,越来越短的推向市场的时间,越来越低的价格,大量使用计算机辅助设计工具（,EDA,技术）,多层次的设计表述,大量使用复用技术,IP,（,Intellectual Property,）,3.,当前数字电路设计的趋势,13,1.2,数制与代码,1.2.1,数制,1.2.2,数制转换,1.2.3,代码,14,1.2.1,数制,1.,十进制,数字符号（系数）：,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,计数规则：逢十进一,基数：,10,权：,10,的幂,例：（,1999,）,10,=,（,1,10,3,+9,10,2,+9,10,1,+9,10,0,）,10,数码,：由数字符号构成且表示物理量大小的数字和数字组合。,计数制,（简称数制）：多位数码中每一位的构成方法，以及从低位到高位的进制规则。15,2.,二进制,数字符号：,0,、,1,计数规则：逢二进一,基数：,2,权：,2,的幂,一般形式为：,（,N,）,2,=,（,b,n-1,b,n-2,b,1,b,0,）,2,=(b,n-1,2,n-1,b,n-2,2,n-2,b,1,2,1,b,0,2,0,),10,例：（,1011101,）,2,=,（,12,6,+02,5,+12,4,+12,3,+12,2,+02,1,+12,0,）,10,=,（,64+0+16+8+4+0+1,）,10,=,（,93,）,10,数值越大，位数越多，读写不方便，容易出错！,16,3.,八进制,数字符号：,07,计数规则：逢八进一,基数：,8,权：,8,的幂,例,：,（,128,）,8,=,（,18,2,+28,1,+88,0,）,10,=,（,64+16+8,）,10,=,（,88,）,10,17,4.,十六进制,数字符号：,09,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,计数规则：逢十六进一,基数：,16,权：,16,的幂,例,：,（,5D,）,16,=,（,516,1,+1316,0,）,10,=,（,80+13,）,10,=,（,93,）,10,18,1.2.2,数制转换,1.,十进制数转换成二进制,整数部分的转换：除,2,取余法。,例：求,（,217,）,10,=,（）,2,解：,2,217,余,1 b,0,2,108,余0 b,1,2,54,余,0 b,2,2,27,余,1 b,3,2,13,余,1 b,4,2,6,余,0 b,5,2,3,余,1 b,6,2,1,余,1 b,7,0,（,217,）,10,=,（,11011001,）,2,19,例：求,（,0.3125,）,10,=,（）,2,解：,0.3125,2=0.625,整数为,0 b,-1,0.625 2=1.25 ,整数为,1 b,-2,0.25 2=0.5 ,整数为,0 b,-3,0.5 2=1.0 ,整数为,1 b,-4,说明：有时可能无法得到,0,的结果，这时应根据转换精度的要求适当取一定位数。,小数部分的转换：乘,2,取整法。,（,0.3125,）,10,=,（,0.0101,）,2,20,2.,二进制与八进制、十六进制之间的转换,（,1,）二进制与八进制之间的转换,三位二进制数对应一位八进制数。,（,101011100101,）,2,=,（,101,，,011,，,100,，,101,）,2,=,（,5345,）,8,（,6574,）,8,=,（,110,，,101,，,111,，,100,）,2,=,（,110101111100,）,2,21,（,2,）二进制与十六进制之间的转换,例如：,（,9A7E,）,16,=,（,1001 1010 0111 1110,）,2,=,（,1001101001111110,）,2,四位二进制数对应一位十六进制数。,（,10111010110,）,2,=,（,0101 1101 0110,）,2,=,（,5D6,）,16,22,表,1-1,几种计数进制数的对照表,十进制,二进制,八进制,十六进制,0,0000,0,0,1,0001,1,1,2,0010,2,2,3,0011,3,3,4,0100,4,4,5,0101,5,5,6,0110,6,6,7,0111,7,7,8,1000,10,8,9,1001,11,9,10,1010,12,A,11,1011,13,B,12,1100,14,C,13,1101,15,D,14,1110,16,E,15,1111,17,F,23,12.3,代码,二进制代码：具有特定意义的二进制数码。,编码：代码的编制过程。,BCD,码：用一个四位二进制代码表示一位十进制数字的编码方法。,1.,二,十进制编码（,BCD,码）,24,表,1-2,几种常用的,BCD,码,十进制数,8421,码,5421,码,余,3,码,0,0000,0000,0011,1,0001,0001,0100,2,0010,0010,0101,3,0011,0011,0110,4,0100,0100,0111,5,0101,1000,1000,6,0110,1001,1001,7,0111,1010,1010,8,1000,1011,1011,9,1001,1100,1100,25,（,1,）,8421,码,选取,00001001,表示十进制数,09,。,按自然顺序的二进制数表示所对应的十进制数字。,是有权码，从高位到低位的权依次为,8,、,4,、,2,、,1,，故称为,8421,码。,10101111,等六种状态是不用的，称为禁用码。,例：,（,1985,）,10,=,（,0001 1001 1000 0101,）,8421BCD,26,（,2,）,5421,码,（,3,）余,3,码,选取,00000100,和,10001100,这十种状态。,01010111,和,11011111,等六种状态为禁用码。,是有权码，从高位到低位的权值依次为,5,、,42,、,1,。,选取,00111100,这十种状态。,与,8421,码相比，对应相同十进制数均要多,3,（,0011,），故称余,3,码。,27,2.,其它常用的代码,（,1,）格雷码（又称循环码）,特点,：任意两个相邻的数所对应的代码之间只有一位不同，其余位都相同。,循环码的这个特点，使它在代码的形成与传输时引起的误差比较小。,28,表,1-3,四位循环码的编码表,十进制数,循环码,十进制数,循环码,0,0000,8,1100,1,0001,9,1101,2,0011,10,1111,3,0010,11,1110,4,0110,12,1010,5,0111,13,1011,6,0101,14,1001,7,0100,15,1000,29,（,3,）字符码,字符码,：专门用来处理数字、字母及各种符号的二进制代码。,最常用的：美国标准信息交换码,ASCII,码,。,用,7,位二进制数码来表示字符。,可以表示,2,7,128,个字符。,30,表,1-5,美国标准信息交换码（,ASCII,码）,31,作业题,P10,1,、,1.1,2,、,1.2,3,、,1.3,（,1,）、（,3,）,32,