第8单元电工与电子技术资源-徐咏冬.ppt

第八单元 数字集成电路 【学习目标】 1 通过本单元的学习，了解数字电路的基本知识。 掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本分析方法。 学会数字集成电路的应用方法，具有基本数字集成电路的分析、设计和制作能力。 。 综合知识模块一 数字电路基础 能力知识点1 数字电路与数制 能力知识点2 电路中的逻辑关系 能力知识点3 逻辑代数基础 综合知识模块二 组合逻辑电路 能力知识点1 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 能力知识点2 集成组合逻辑器件 综合知识模块三 时序逻辑电路 能力知识点1 双稳态触发器 能力知识点2 典型时序逻辑电路 一、数字信号及其实现方式 数字电路的工作信号是不连续变化的数字信号，它在电路中表现为信号的有无，或者电平的高低两种状态。故常用二进制的“0”和“1”来代表两种状态，如无脉冲信号用“0”表示，有脉冲信号用“1”表示。 数字电路主要是研究输出信号的状态（0或1）与输入信号的状态（0或1）之间的对应关系，即其逻辑关系。因此，数字电路也称逻辑电路。 另外，数字电路还有抗干扰能力强、功耗低、速度快、利于集成等优点。 当数字信号在“0”和“1”两种状态之间快速变换时，数字电路将输出一系列脉冲波。从这个意义上说，数字电路也是一种脉冲电路。两者的主要区别是：脉冲电路常用于产生、变换和放大脉冲信号，而数字电路则利用脉冲波形中有、无或高、低两种状态，分别代表二进制数中的“1”或“0”，从而实现各种算术运算和逻辑运算。通常把脉冲电路和数字电路合在一起，统称为脉冲数字电路。 常见的脉冲波形有：矩形波、梯形波、三角波、钟形波、尖脉冲、阶梯波等。如图8-1所示。 二、数制与编码 数制就是计数进位的方法，常用的数制有十进制、二进制、十六进制等。按一定规律将数字用代码排列起来，就是编码，数字电路中常用的编码是BCD码。 1．十进制 1）有十个不同的数码，分别是0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。这些数码的个数通常被称为基数，十进制数的基数为10。任何一个十进制数均由0-9中的数码组成。 2）按“满十进一”的规律计数。例如8+3=11，6+4=10。运算规律：逢十进一，即：9＋1＝10。 十进制数的位权展开式： 如：(5555)10＝5×103＋5×102＋5×101＋5×100 如：(209.04)10＝ 2×102＋0×101＋9×100＋0×10-1＋4×10-2 其中，103、102、101、100、10-1等称为十进制的位权值。 2．二进制 二进制数的主要特点是： 1）只有0，1两个数码，基数是2。任何一个二进制数均由这两个数码组成。 2）按“满二进一”的规律计数。 例如：1+1=10，这里10表示十进制数2。 加法运算法则 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=10 满二向高位进一 减法运算法则 0-0=0 1-0=1 1-1=0 10-1=1 向高位借一，本位当2。 乘法运算法则 0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=1 除法运算法则 0÷1=0 1÷1=1 二进制数的位权展开式：如：（1001001.01）2=1×26＋0×25＋0×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2其中：26、25、24、23、22、21、20、2-1、2-2等为二进制的位权值。 3．十六进制 其主要特点为： 1）有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9,A,,C,D,E,F,共十六个数码，基数为16。 2）计数规律为“满十六进一”，例如F+1=10，这里10指十进制数16。 各种数制之间的对照关系见表8-1。 表8-1 各种进制数值对照表 4．数制之间的相互转换 （1)其他数制转换成十进数 非十进制数转换成十进数的方法是首先将非十进制数按权展开，然后各项相加，其结果就是等值的十进制数。 （2）十进制与非十进制之间的转换 包括十进制数转换成二进数、十进制数转换成十六进数等。 1）十进制数转换成二进数时，其整数部分的转换采用“除2取余”，直到商为0，将余数逆序排列方法，即先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。小数部分采用“乘2取整”，直到积为0或达到要求，将积的整数顺序排列的方法。 例3 将（72.25）10 转换为二进制数。 解 ： 先将整数（72）10 转换为二进制数，然后再转换小数部分，即： 2）十进制数转换成十六进数时可以采用与上面类