数字电路与逻辑设计

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1、数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计授课特点：授课特点： 1、只讲知识点、难点和重点、只讲知识点、难点和重点 2、多讲习题、多讲习题 3、重视应用，分析设计题为主。、重视应用，分析设计题为主。 4、网上答疑网上答疑 教学要求：教学要求： 1、会看书自学、会看书自学 2、多做习题、作业成绩、多做习题、作业成绩20% 3、应用、应用PSpice仿真仿真第一章第一章 数制和码制数制和码制1.1 数字量和模拟量数字量和模拟量 数字量数字量：时间上和数值上都离散变化的物理量，：时间上和数值上都离散变化的物理量，最小数量单位最小数量单位 模拟量模拟量：时间上和数值上都连续变化的物理量。：时间上和数值上都连

2、续变化的物理量。 处理数字信号处理数字信号(Digital Signal)的电路称为数字电的电路称为数字电路，路， 处理模拟信号（处理模拟信号（Analog Signal)的电路称为模拟的电路称为模拟电路。电路。 数字信号传输可靠、易于存储、抗干扰能力强、数字信号传输可靠、易于存储、抗干扰能力强、稳定性好。稳定性好。 数字信号是一种脉冲信号数字信号是一种脉冲信号(Pulse Signal)，边沿，边沿陡峭、持续时间短，凡是非正弦信号都称为脉冲陡峭、持续时间短，凡是非正弦信号都称为脉冲信号。信号。 数字信号有两种传输波形，电平型、脉冲型。 电平型数字信号以一个时间节拍内信号是高电平还是低电平来表

3、示“1”或“0”， 脉冲型数字信号是以一个时间节拍内有无脉冲来表示“1”或“0”。1.2 几种常用的数制几种常用的数制 数制中允许使用的数码个数称为数制的基数。数制中允许使用的数码个数称为数制的基数。 常用的进位计数制有十进制、二进制、八进制和常用的进位计数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。十六进制。 D=kj Ni ，ki是第是第i位的系数，位的系数，N是基数，是基数， N =10，2，8，16； Ni称为第称为第i位的权，位的权，10i， 2i ，8i，16i。 2008=2103+0102+0101+8100（1）十进制：）十进制：十进制数一般用下标10或D表示，如2310，87D等

4、。（2) 二进制：二进制：基数N为2的进位计数制称为二进制（Binary），它只有0和1两个有效数码，进位关系 “逢二进一，借一为二”。二进制数下标2或B，如1012，1101B等。(1001.11)2=123+022+021+120+12-1+12-2 =(9.75)10（3)八进制：八进制：基数N为8的进位计数制，共8个有效数码，0 1 2 3 4 5 6 7，下标8或O。 (456.1)8=482+581+680+18-1=(302.125)10（4)十六进制：十六进制：基数N为16，十六进制有09、A、B、C、D、E、F共16个数码，“逢十六进一，借一为十六”。下标16或H表示，如A1

5、16，1FH等。 (3AE.7F)16 =3162+10161+14160+716-1+1516-2 =(942.4960937)10 1.3 不同数制间的转换不同数制间的转换（1）二）二十转换：按位权展开，十转换：按位权展开，将所有值为1的数位的位权相加。 【例1.1】 （11001101.11）B =1 27+1 26+0 25+0 24+1 23+1 22+0 21+1 20+1 2-1+1 2-2=128+64+8+4+1+0.5+ 0.25=（205.75）D （2)十十二转换二转换 要分别对整数和小数进行转换。整数部分整数部分转换除除2取余法取余法。【例1.2】 (13)D=(11

6、01)B第一次的余数最低有效位(LSB)，最后一次的余数最高有效位(MSB)(98)10=(1100010)210110000111小数部分小数部分转换乘乘2取整法取整法 第一次积的整数MSB，最后一次积的整数LSB。【例1.3】 (0.8125)D=( )B 积的整数0.81252=1.625 1 MSB 0.6252=1.25 10.252=0.5 0 0.52=1 1 LSB(0.8125)D=( 0.1101 )B(3)十六十六十转换十转换 按位权展开按位权展开 【例1.7】 1A7.CH=1162 +10161+7160+1216-1 =1256+1016+7+120.0625=42

7、3.75D(4)十十十六转换十六转换 与十二转换方法相似，整数部分转换除除16取余法取余法，小数部分转换乘以乘以16取整法取整法 【例1.8】 287D=11FH 转换过程：287/16=17余15； 17/16=1余1； 【例1.9】 0.62890625D=0.A1H 转换过程：0.6289062516=10.0625； 0.062516=1。 (5)二二十六转换十六转换 【例1.12】 10111010111101.101B =0010 1110 1011 1101 . 1010 B=2EBD.A H(6)十六十六二转换二转换 【例1.13】十六进制数： 1 C 9. 2 F H 二进制

8、数： 1 1100 1001 . 0010 1111 B（7)二二八转换八转换【例1.14】 010 111 011.101 100B =273 . 54O （8)八八二转换二转换 361.72O =11 110 001.111 010B 1.5码制码制 在数字系统中，常用0和1的组合来表示不同的数字、符号、事物，叫做编码编码，这些编码编码组合称为代码代码（Code)。 代码可以分为数字型的和字符型的，有权的和无权的。 数字型代码用来表示数字的大小，字符型代码用来表示不同的符号、事物。 有权代码的每一数位都定义了相应的位权，无权代码的数位没有定义相应的位权。 书第13页表1.5.1给出有权码：

9、8421、2421、5211码 无权码：余3码、余3循环码。十进制数码8421码 余3码2421码 5121码 余3循环码012345678900000001001000110100010101100111100010010011010001010110011110001001101010111100000000010010001101001011110011011110111100000001001000110111100011001101111011110010011001110101010011001101111111101010三种常用的代码:8421BCD码，格雷(Gray)码，AS

10、CII码。（1）8421BCD码码：BCD（Binary Coded Decimal）码，即二十进制代码，用四位二进制代码表示一位十进制数码。 8421BCD码码是有权码，四位的权值自左至右依次为： 8、4、2、1。 余3码 = 8421BCD码码+3数值 8421BCD01234567890000000100100011010001010110011110001001（2)格雷格雷(Gray)码：码：格雷码是一种无权循环码，它的特点是:相邻的两个码之间只有一位不同。十进制数十进制数 格雷码格雷码十进制数十进制数 格雷码格雷码012345670000000100110010 011001110

11、1010100 891011121314151100110111111110 1010101110011000 （3)ASCII码码 ASCII码，即美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange)， 是目前国际上广泛采用的一种字符码。 ASCII码用七位二进制代码来表示128个不同的字符和符号。第二章第二章 逻辑代数基础逻辑代数基础 逻辑代数是由英国数学家乔治布尔于1849年首先提出的，称为布尔代数。 逻辑代数逻辑代数是研究逻辑变量间的因果关系，是分析和设计逻辑电路的数学工具。 逻辑变量逻辑变量是使用字母表示的变量，只