数字电子技术教案全套 李丽敏 第1--9章 数字电路基础---半导体存储器和PLD.doc

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第1章数字电路基础

本章重点：数制、码制的概念；非十进制←→十进制；原码、反码、补码定义；补码运算。

本章难点：常用数制以及各种数制间的转换、码制、二进制算数运算。

1.1概述

1.1.1数字信号及其描述方法

1．模拟信号与数字信号

模拟量：自然界广泛存在的物理量都是模拟量，如温度、压力、位移、声音等。这类物理量的变化在时间上和在数值上都是连续的。

数字量：变化在时间上和数量上都是不连续的。（存在一个最小数量单位△）

电信号：随时间变化的电压和电流。

模拟信号：在时间和数值上连续的电信号。表示模拟量的电信号叫做模拟信号，产生、传送、接收、处理模拟信号的电子电路叫模拟电路。

数字信号：在时间和数值上离散的电信号。产生、传送、接收、处理数字信号的电子电路叫数字电路。

电子电路的作用是处理信息。模拟电路是用连续的模拟电压/电流值来表示信息。数字电路是用一个离散的电压序列来表示信息。

2．数字信号的描述方法

1）二值数字逻辑

2）逻辑电平

3）数字波形

1.1.2数字电路的分类及特点

1．数字电路的分类

1）按电路结构分类，可分为分立元件电路和集成电路两大类。

2）按所用器件类型的不同，可分为双极型（TTL型）和单极型（MOS型）两类。

3）按集成度分类，可分为小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI)等。

4）按逻辑功能特点分类，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。

2．数字电路的特点

和模拟电路相比，数字电路具有以下特点：

1）数字电路实现很简单，易于设计。

2）数字电路稳定性好，抗干扰能力强，对元器件的精度要求不高。

3）数字信号更便于存储、加密、压缩、传输和再现。

4）数字电路集成度高、产品系列多、通用性强、成本低。

5）数字电路具有“逻辑思维”能力，能够对数字信号进行各种逻辑运算和算术运算，便于采用数字计算机和微处理器来处理信息和参与控制，实现智能化。

1.1.3数字电子技术的发展与应用

1.1.4课程性质、任务与学习方法

1.2数制

1.2.1进位计数制

多位数码中每一位的构成方法及低位向高位的进位规则称为进位计数制，简称数制。

把一个任意进制（基数为R）的R进制数N用下列形式表示：

(1-1)

式(1-1)中，n是整数部分的位数，m是小数部分的位数，R是基数，称为第i位的权，ki是第i位的系数，是R进制中R个数字符号中的任何一个。所以，某个数位上的数码ki所表示的数值等于数码ki与该位的权值的乘积。

表1-1二进制、八进制、十进制和十六进制对照表

常用进制

表示符号

进位规则

基数

数码符号

二进制

B

逢二进一

2

0、1

八进制

O

逢八进一

8

0、1、2、3、4、5、6、7

十进制

D

逢十进一

10

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9

十六进制

H

逢十六进一

16

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)

1.2.2进位计数制之间的转换

1．非十进制数转换为十进制数

非十进制数转换成十进制数——按权展开法：按权展开求和。

具体步骤是：首先把非十进制数写成按权展开的多项式，然后按十进制数的计数规则求其和。例：(101.01)2=1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2=(5.25)10

2．十进制数转换为非十进制数

将一个带有整数和小数的十进制数转换成R进制数时，必须将整数部分和小数部分分别进行转换，然后将它们合并起来。

(1)整数转换——除基取余法：除基(R)取余，逆序排列。

(2)小数转换——乘基取整法：乘基(R)取整，顺序排列。

例：将十进制数44.375转换成二进制数。

所以：(44.375)10=(101100.011)2

3．二进制数与八进制数之间的转换

由于二进制数的基数8＝23，因此，3位二进制数就相当于1位八进制数。因此，可用“3位分组”法将二进制数转换为八进制数。

例：将01)2转换为八进制数。

解二进制数011，100，101．010(将二进制数分段，头、尾段补位）

.↓↓↓↓

八进制数345．2

得到01)2=(345．2)8

二进制数与十六进制数之间的转换

方法：从