第1章 数字电路基础.doc

第1章 数字电路基础 课题 第1章 数字电路基础 理论课时 2 实验课时 2 教学目的 1．了解数字信号与模拟信号的区别，并了解数字电路的特点； 2．掌握数字电路中数制的类型及其间的转换； 5．熟悉数字电路中常用的代码。。 重点与 难点 重点：数字电路中数制的类型及其间的转换； 难点：数字电路中数制的类型及其间的转换过程； 教学方法 讲授法、演示法：多媒体课件讲授、配合板书。 教学内容 1．数字信号与模拟信号； 2．数字电路的特点； 3．数制与转换； 4．常用代码 课后作业 习题一 一、二、三． 1.1 数字电路概述 1.1.1 数字信号与模拟信号 1. 数字信号 数字信号在时间和数值上是离散的和量化的，它们的变化发生在离散的瞬间，它们的值也仅在有限个量化值之间阶跃变化的。如图1-1(a)所示。 2. 模拟信号 模拟信号的变化在时间和数值上都是连续变化的，不会突然跳变。如图1-1(b)所示。 （a）数字信号 　　 　　 （b）模拟信号 图1-1 数字信号和模拟信号 1.1.2 数字电路 1. 数字电路的特点 ① 结构简单，便于集成化系统地生产，成本低廉，使用方便。 ② 抗干扰性强，可靠性高，精度高。 ③ 处理功能强，不仅能实现数值运算，还可以实现逻辑功能运算和判断。 ④ 可编程数字系统，能容易地实现各种所需的算法，灵活性大。 ⑤ 数字信号易于存储、加密、压缩、传输和再现。 ⑥ 利用A/D、D/A转换，即模/数、数/模互相转化，可将模拟电路与数字电路紧密结合，使模拟信号的处理最终实现数字化。 2. 数字电路的功能划分 数字电路按其功能来分，可分为以下两大类： （1）组合逻辑电路 其定义为：任何时刻的输出状态，仅取决于该电路当时输入各变量的状态组合，而与电路过去的输入、输出状态无关，即它们无“记忆”功能，各种逻辑门电路均属于组合逻辑电路，可用于实现加法器、译码器、数据选择器等逻辑功能部件。 （2）时序逻辑电路 其定义为：任何时刻的输出状态，不仅取决于该电路当时的输入状态，还与电路过去的输入、输出状态有关，它们具有“记忆”功能，触发器就属于这类电路，可用它实现计数器、寄存器、移位寄存器等功能。 1.2 数制与转换 各种数制与二进制数间的转换以及各种代码与二进制数之间的关系，是数字电子技术中最为基础的内容。 1.2.1 进位计数制 无论用哪种进位计数制，数值的表示都包含两个基本要素：进位基数和数位的权值。 ① 进位基数：在一个数位上，规定使用的数码符号的个数叫该进位计数制的进位基数（J）或进位模数（M），例如十进制数，每个数位规定使用的数码符号为：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，共10个符号，因而其进位基数J=10或进位模数M=10，该数位计满J就向其高位进1，即“逢J进一”，例如，十进制为逢十进一、八进制为逢八进一、十六进制为逢十六进一等等。 ② 数位的权值：某个数位上数码为1时所表征的数值称为该数位的权值，简称为“权”，例如，十进制中的符号“1”，在个位上表示100，即1；在十位上则表示101，即10；在百位上则表示102，即100；在小数点后第一位上表示10-1，即0.1等等，因此，要表示一个J进制数的大小，可用各数位的数码ai与该数位的权值Ji相乘之后累加来表示，这种方法称为按权展开法。 下面介绍四种常用的进位计数制及其按权展开情况。 1. 十进制 十进制数用下标“10”或“D”来表示，例如 (368.258)10 =3×102 +6×101 +8×100 +2×10－1 +5×10－2 +8×10－3 2. 二进制 二进制数用下标“2”或“B”来表示，它的每个数位只有2个数码符号，即0，1，进位基数J=2，其计数规则为逢二进一，例如 (1011.01)2 =1×23 +0×22 +1×21 +1×20 +0×2－1 +1×2－2 3. 八进制 八进制数用下标“8”或“O”来表示，它的每个数位可有8个数码符号，即0，1，2，3，4，5，6，7，进位基数J=8，其计数规则为逢八进一，例如 (752.34)8 =7×82 +5×81 +2×80 +3×8－1 +4×8－2 因为23 =8，所以3位二进制数可用1位八进制数来表示。 4. 十六进制 十六进制数用下标“16”或 “H”来表示，它的每个数位可有16个数码符号，即0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F，进位基数J=16，其计数规则为逢十六进一，例如 (BD2.3C)16 =11×162 +13×161 +2×160 +3×16－1 +12×16－2 因为24 =16，所以4位二进制数可用1位十六进制数来表示。 在计算机应用系统中，二进制主要用于机器内部的数据处理，八进制和