袁佩宏第三单元数字电子技术基础.ppt
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1、(1-1),第三单元 数字电子技术基础,(1-2),第三单元 数字电子技术基础,3.1 数字电子技术的特点 与分类 3.2 数制与码 3.3 基本逻辑门电路 3.4 逻辑函数的基本概念 3.5 逻辑函数的化简,(1-3),第一节 数字电子技术的特点与分类,数字信号和模拟信号,电子电路中的信号,模拟信号,数字信号,时间连续的信号,时间和幅度都是离散的,例:正弦波信号、锯齿波信号等。,例:产品数量的统计、数字表盘的读数、数字电路信号等。,(1-4),模拟信号,数字信号,(1-5),数字电路所处理的信号是二进制数字信号。 数字电路中的晶体管都工作在开关状态,即饱和区或截止区。 数字电路中研究的是电路
2、的输出与输入信号之间的逻辑运算关系。,二 数字电路的主要特点,1.电路的特点,(1-6),三 数字电路的分类,组合逻辑电路 输入和输出之间有着一一对应的关系。例如:门电路、译码器。 时序电路 电路的输出不仅仅与当前的输入状态有关,而且与以前的输入状态有关。例如:计数器、 脉冲电路及其他,(1-7),第二节 数制与码,一、十进制计数法:,以十为基数的记数体制。表示数的十个数码:,1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,遵循逢十进一的规律。,816,=,一个十进制数数 N 可以表示成:,若在数字电路中采用十进制,必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难,而且很不经济。,1
3、02、101、100叫权,(1-8),二、二进制:,以二为基数的记数体制 。,表示数的两个数码:,0、1,遵循逢二进一的规律。,(1001)B =,= (9)D,二进制的优点:用电路的两个状态-开关来表示二进制数,数码的存储和传输简单、可靠。,二进制的缺点:位数较多,使用不便;不合人们的习惯,输入时将十进制转换成二进制,运算结果输出时再转换成十进制数。,二进制十进制转换,加权法,(1-9),十进制与二进制之间的转换,十进制与二进制之间的转换方法:可以采用除二取余法,又称短除法。,一定要除到商为0,25=(11001)2,(1-10),三、十六进制计数法,十六进制记数码:,0、1、2、3、4、5
4、、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,说明:十六进制的一位对应二进制的四位。,1. 十六进制与十进制之间的转换。,Hexadecimal:十六进制的 Decimal:十进制的 Binary:二进制的,(1-11),(0101 1001)B=,027+1 26+0 25+1 24 +1 23+0 22+0 21+1 20D,=,(023+1 22+0 21+1 20) 161 +(1 23+0 22+0 21+1 20) 160D,= (59)H,每四位2进制数对应一位16进制数,(10011100101101001000)B=,从末位开始四位一组,(1001 1100 1011 0100
5、1000)B,= (9CB48)H,(1-12),四、 二进制码,BCD码是用四位二进制数表示一位十进制数。数字电路中所用的主要是二十进制码(BCD -Binary-Coded-Decimal码)。 因为24=16,因此,从16种表示中选十个来表示09十个字符,可以有盈余。便形成了多种编码。最常用的是8421BCD码。,(1-13),十进制数 (N)D,二进制编码 (K3K2K1K0)B,(N)D= W3K3 +W2K2+W1K1+W0K0,W3W0为二进制各位的权重,8421码,就是指W3=8、 W3= 4、 W3= 2、 W3= 1。,用四位二进制数表示一位十进制数,该四位二进制数的每一位
6、也有权重。,2421码,就是指W3=2、 W3= 4、 W3= 2、 W3= 1。,5421码,就是指W3=5、 W3= 4、 W3= 2、 W3= 1。,(1-14),二进制数,自然码,8421码,2421码,5421码,余三码,(1-15),基本逻辑关系:与 ( and )、或 (or ) 非 ( not )。基本逻辑门电路:与 门、或 门、 非 门。,第二节 基本逻辑门电路,一、“与”逻辑,与逻辑:决定事件发生的各条件中,所有条件都具备,事件才会发生(成立)。,规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”,(1-16),电路逻辑符号:,逻辑表达式:F
7、=ABC,逻辑乘法 逻辑与,真值表,真值表特点: 有0 出0, 全1出1,与逻辑运算规则:,0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1,(1-17),二、 “或”逻辑,或逻辑:决定事件发生的各条件中,有一个或一个以上的条件具备,事件就会发生(成立)。,规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”,(1-18),真值表,电路逻辑符号:,逻辑表达式:F=A+B+C,逻辑加法 逻辑或,真值表特点: 有1 出1, 全0出0。,或逻辑运算规则:,0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1,(1-19),三、 “非”逻辑,“非”逻辑:决定事件发生的条件只有一个
8、,条件不具备时事件发生(成立),条件具备时事件不发生。,规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”,(1-20),电路逻辑符号:,逻辑非 逻辑反,真值表特点: 1非出0, 0非出1。,逻辑式:,运算规则:,(1-21),四、复合门电路,“与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑关系,实际应用中经常把这三种门电路复合起来,做成各种复合门电路。,与非:条件A、B、C都具备,则F 不发生。,其他几种常用的逻辑关系如下表:,(1-22),或非:条件A、B、C任一具备,则F 不发生。,异或:条件A、B有一个具备,另一个不具备则F 发生。,同或:条件A、B相同,则F 发
9、生。,(1-23),基本逻辑关系小结,(1-24),五、门电路的传输时间,对于数字集成门电路来讲,由于内部晶体管的开关需要时间,电路的输入信号到达以后,也需要一定的时间延时才能使输出产生相应的变化,这段时间称为门电路的“传输时间”。,(1-25),第四节 逻辑函数的基本概念 一、逻辑变量与逻辑函数,逻辑代数是由英国科学家乔治布尔(GeorgeBoole)创立的,故又称布尔代数。,在逻辑代数中,逻辑函数的变量只能取两个值(二值变量),即0和1,中间值没有意义。,0和1表示两个对立的逻辑状态。,例如:电位的低高(0表示低电位,1表示高电位)、开关的开合等。,(1-26),逻辑函数,逻辑函数:若逻辑
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