数字电子技术

1. 数字电子技术 主讲教师：欧触灵 联系方式：电话：13531086773、3295081 E-mail：oclzxt2004@yahoo.com.cn 开课单位：广东海洋大学信息学院

2. 考核 方 法 《数字电子技术》课程的总评成绩由以下部分组成： 平时（出勤率、作业与纪律） —20% 实验（实习过程、结果与报告）—20% 期末考试—60%

3. 1.数字电子技术的发展与展望 绪 论 电子器件的发展历程：电子管时代（20世纪初） 晶体管时代（1950年）  集成电路时代（1960年） IC按集成度分为SSI、MSI、LSI、VLSI 硅片时代（ 1970年） 片上系统（SOC）：把一个复杂的电子系统制作在一个硅片上 2.数字量和模拟量 模拟量：在时间上、数值变化上都是连续的物理量； 模拟信号；模拟电路 数字量：时间上、数值变化上都是离散的物理量； 数字信号；数字电路

4. 3.数字电路中0和1的表示方法 数字电路中采用二进制数表示数量的大小，每一位只有1和0两种状态。 在电路中是用高、低电平分别表示1和0的。 正逻辑：高电平为1、低电平为0 负逻辑：低电平为1、高电平为0 注意：高、低电平允许有一定的变化范围。

5. 产生高、低电平的方法：通过控制半导体开关电路的开关状态实现。产生高、低电平的方法：通过控制半导体开关电路的开关状态实现。 只需一个开关 功率损耗较大 功耗为0 比较理想

6. 按用途分为专用型和通用型。 专用型数字集成电路是为某种特定用途而专门设计、制造的。 通用型数字集成电路产品中又有两种类型：一种是逻辑功能固定的标准化、系列化产品；另一种是可编程逻辑器件（PLD）。 PLD的内部包含了大量的基本逻辑单元电路，通过写入编程数据，可以将这些单元连接成所需要的逻辑电路。因此，它的产品是通用型的，而它所实现的逻辑功能则由用户根据自己的需要通过编程来设定。 4.数字集成电路 5.EDA技术的发展与应用 电子设计自动化（EDA）是将计算机技术应用于电子电路设计过程而产生的一门新技术。它广泛地应用于电路结构设计和运行状态的仿真、集成电路版图的设计、印刷电路板的设计以及可编程逻辑器件的编程设计等所有设计环节当中。 常用仿真软件有：Multisim、Proteus等 硬件描述语言：VHDL、Verilog HDL

7. 第1章 数制和码制 1.1 数制 多位数码中，每位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为数制。数字电路中普遍采用二进制数。 进制 N 数 码 计数规则 基数 十（D） 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 逢十进一 10 二（B） 0,1 逢二进一 2 十六（H） 逢十六进一 16 0~9,A,B,C,D,E,F 任意进制数的按权展开式： N为进制 S为任意数， 式中: (n是整数部分的位数，m是小数部分的位数) Ki为第i 位数码的系数， Ni 为第 i 位的权。

8. 1. 几种常用的数制

9. 2 、 不同数制间的转换 其它进制数转换为十进制数， 用“按权展开，相加即可”。 1） 二→ 十 例： （1011）2 =1×23 + 1×21 + 1×20 + 0×22 = 8 + 0 + 2 + 1 =（11）10 将代码为1 的数权值相加，即得对应的十进制数。 2 ） 十 → 二 十进制转换成其它进制： 整数部分用“除N取余，逆序排列法”。 小数部分用 “乘N取整，顺序排列法”。 例：将（123.6875）10转换成二进制数。 （123.6875)10=（1111011.1011）2

10.  二进制与十六进制间的转换 二进制数转换为十六进制数的方法：从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每四位分为一组，不足四位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加“0”补足，然后每组用等值的一位十六进制数替代即可。 十六进制数转换为二进制数的方法：每一位十六进制数用等值的四位二进制数替代即可。 例： 111011.10101 B = ? H 111011.10101 B = 3B.A8 H 000 111011.10101 00 3 B A 8 小数点为界

11. 思考：十进制与十六进制间如何转换？ （3D.8）16=（ ）10 61.5 （138.25）10=（ ）16 8A.4

12. 1.2 编码 不同的数码不仅可以表示数量的大小，还可以表示不同的事物。用来表示不同事物的数码称为代码。 编制代码遵循的规则叫做“码制”。 1、二-十进制码（BCD码）： 用四位二进制数码表示一位十进制数码的计数方法。 • BCD代码有多种不同的码制： 余3码等 8421BCD 码、 2421BCD码、 内容见下表

13. 8421码 余3码 2421码 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 2 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 3 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 4 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 5 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 6 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 7 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 8 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 9 权 8 4 2 1 2 4 2 1 注意：任何一种BCD码都具有6个伪码。

14. 8421、2421BCD码是恒权码 对于恒权码，将代码为1的位按权值相加即可得代码所代表的十进制数。 （1001）8421BCD= 8+1=（9）10 （1111）2421BCD= 2+4+2+1=（9）10 例如 （01111001）8421BCD= （79）10 （10111111）2421BCD= （59）10 在2421码中： 0和9的代码、 1和8的代码、 2和7的代码、 3和6的代码、 4和5的代码均互为反码。 • 余3码是无权码；余3码的编码规律：在依次罗列的四位二进制的十六种态中去掉前三种和后三 种。所以叫“余3码”。

15. 2、格雷码 格雷码 十进制 十进制 格雷码 1 1 0 0 0 8 • 格雷码的主要特点：相邻两个代码之间仅有一位的状态不同。因此将格雷码计数器的输出状态译码时，不会产生竞争-冒险现象。 0 0 0 0 1 1 0 1 1 9 0 0 0 1 1 1 1 1 2 10 0 0 1 1 1 1 1 0 3 11 0 0 1 0 1 0 1 0 4 12 0 1 1 0 1 0 1 1 5 13 0 1 1 1 1 0 0 1 6 14 0 1 0 1 1 0 0 0 7 15 0 1 0 0 3、美国信息交换标准代码（ASCII） 它是七位二进制代码，共有128个，分别用于表示0~9，大、小写英文字母，若干常用的符号和控制命令代码。

16. 1.3 二进制算术运算 一、两数绝对值之间的运算：逢二进一 除法运算1.11… 0101)———— 1001 0101 ——— 1000 0101 ———— 0110 0101 ———— 0010 加法运算 1001 +0101 ——— 1110 乘法运算 1001  0101 ——— 1001 0000 1001 0000 ———— 0101101 减法运算 1001 - 0101 ——— 0100

17. 1110－0110＝1000 （14－6＝8） 1110＋1010＝11000 ＝1000（舍弃进位） （14＋10－16 ＝ 8） 0110 ＋1010 ＝16 1010是－0110对模数16 的补码 二、数字电路中正负数的表示及补码运算 有符号数的表示：符号位+数值位 符号位为‘0’表示正，‘1’表示负 补码的引入： 11－5 = 6 11＋7－12＝6 （舍弃进位） 7＋5＝12 产生进位的模 7是－5对模数12的补码

18. 原码、反码和补码： 原码的表示：最高位为符号位，其余位为数值位。 （+89）10=[01011001]原 （-89）10= [11011001]原 反码的表示：正数的反码是它本身，负数的反码可将原码中的符号位保持不变，数值位的每一位1改为0、0改为1即可。 补码的表示：正数的补码是它本身，负数的补码等于它的反码加1。 （+89）10 =[01011001]反=[01011001]补 （-89）10 = [10100110]反=[10100111]补 利用补码将减法运算转变为加法运算： 例：试用二进制补码计算14+9，14-9，-14+9，-14-9。 （在黑板上演示计算过程） 注意观察计算结果的正确性。 -2n-1~+2n-1-1 提问：n位二进制补码的最大表示范围是多少？

19. - 4 111100 -18 101110 -22 （1）101010 课堂练习： -14 • 当10001110为原码时所表示的十进制数为： • 当10001110为反码时所表示的十进制数为： -113 • 当10001110为补码时所表示的十进制数为： -114 • 用二进制补码运算方法计算：-4 -18 注：补码运算的结果仍然为补码。 如果想求负数的绝对值，应对它再求一次补码。 舍去

20. 小 结 作 业  几种常用的数制：二进制、十六进制和十进制以及相互间的转换 • 码制：BCD码 • 二进制的补码运算 P21 1.8（7）、1.10（7）、 1.22（7）、1.25（6、7）