数字电子技术培训讲义.docx

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1、第1章数字电子技术培训讲义1.I概述学习目标：熟悉数字电路的特点、应用概况；熟悉逻辑电平、数字信号的概念；熟悉数字电路的优点；熟悉脉冲波形的要紧参数。教学重点：区分数字信号与模拟信号的区别课时分配：2学时教学过程：111数字信号与数字电路信号分为两类：模拟信号、数字信号模拟信号：指在时间上与数值上都是连续变化的信号。如电视图像与伴音信号。数字信号：指在时间上与数值上都是断续变化的离散信号。如生产中自动记录零件个数的计数信号。模拟电路：对模拟信号进行传输与处理的电路数字电路：对数字信号进行传输与处理的电路UAU八1. tt模拟信号图数字信号图2. 1.2数字电路的分类1）按集成度分类：数字电路可

2、分为小规模（SSI,每片数十器件）、中规模（MSL每片数百器件）、大规模（LSL每片数千器件）与超大规模（VLSI,每片器件数目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型与专用型两大类型。（2）按所用器件制作工艺的不一致：数字电路可分为双极型（TTL型）与单极型（MOS型）两类。（3）按照电路的结构与工作原理的不一致：数字电路可分为组合逻辑电路与时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没有经历功能，其输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路往常的状态无关。时序逻辑电路具有经历功能，其输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且与电路往常的状态有关。数字电路的产生与进展是电子技术进展最重要的基础

3、。由于数字电路相关于模拟电路有一系列的优点，使它在通信、电子计算机、电视雷达、自动操纵、电子测量仪器等科学领域得到广泛的应用，对现代科学、工业、农业、医学、社会与人类的文明产生着越来越深刻地影响。1.L3数字电路的优点与特点特点：（1）工作信号是二进制的数字信号，在时间上与数值上是离散的（不连续），反映在电路上就是低电平与高电平两种状态（即。与1两个逻辑值）。（2）在数字电路中，研究的要紧问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态（0与1）与输出信号的状态（0与1）之间的关系。关于电路本身有分析电路与设计电路两部分。（3）对构成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分0与1两种状

4、态即可。（4）数字电路的分析方法要紧用逻辑代数与卡诺图法等进行分析。（5）数字电路能够对数字信号0与1进行各类逻辑运算与算术运算。优点：（1）易集成化。两个状态“0”与“1”，对元件精度要求低。（2）抗干扰能力强，可靠性高。信号易辨别不易受噪声干扰。（3）便于长期存贮。软盘、硬盘、光盘。（4）通用性强，成本低，系列多。（国际标准）TTL系例数字电路、门阵列、可编程逻辑器件。（5）保密性好。容易进行加密处理。知识拓展脉冲波形的要紧参数在数字电路中，加工与处理的都是脉冲波形，而应用最多的是矩形脉冲。图L1.2脉冲波形的参数(1)脉冲幅度。脉冲电压波形变化的最大值，单位为伏(V)。(2)脉冲上升时间

5、。脉冲波形从O.IUm上升到0.9Um所需的时间。(3)脉冲下降时间。脉冲波形从0.9Um下降到OJUm所需的时间。脉冲上升时间tr与下降时间tf越短,越接近于理想的短形脉冲。单位为秒(三)、亳秒(ms)、微秒(us)、纳秒(ns)o(4)脉冲宽度。脉冲上升沿0.5Um到下降沿0.5Um所需的时间，单位与tr、tf相同(5)脉冲周期T。在周期性脉冲中，相邻两个脉冲波形重复出现所需的时间，单位与tr、tf相同。(6)脉冲频率f：每秒时间内，脉冲出现的次数。单位为赫兹(Hz)千赫兹(kHz)、兆赫兹(MHz),f=lTo(7)占空比q：脉冲宽度与脉冲重复周期T的比值。q=/T。它是描述脉冲波形疏密

6、的参数。(8)本节小结：数字信号的数值相关于时间的变化过程是跳变的、间断性的。对数字信号进行传输、处理的电子线路称之数字电路。模拟信号通过模数转换后变成数字信号，即可用数字电路进行传输、处理。习题：P3思考题41.2数制与码制教学目标：懂得进制的概念，二进制的表示方法。掌握二进制数、十进制数、八进制、十六进制数之间的相互转换方法。懂得BCD码的含义，懂得8421BCD码，熟悉其他常用BCD码。教学重点：掌握二进制数、十进制数、八进制数、十六进制数之间相互转换方法。教学难点：掌握二进制数、十进制数、八进制数、十六进制数之间相互转换方法。课时分配：4学时教学过程：1.2数制与码制1.2.1 数制所

7、谓数制就是计数的方法。在生产实践中，人们经常使用位置计数法，马上表示数字的数码从左至右排列起来。常见的有十进制、二进制、十六进制。1 .进位制：表示数时，仅用一位数码往往不够用，务必用进位计数的方法构成多位数码。多位数码每一位的构成与从低位到高位的进位规则称之进位计数制，简称进位制。2 .基数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。3 .位权(位的权数)：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个第。(1)十进制十进制数是日常生活中使用最广的计数制。构成十进制数的符号有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9等共十个

8、符号，我们称这些符号为数码。在十进制中，每一位有09共十个数码，因此计数的基数为10。超过9就务必用多位数来表示。十进制数的运算遵循加法时：“逢十进一”，减法时：“借一当十”。十进制数中，数码的位置不一致，所表示的值就不相同。如：5555表示5*1000+5*100+5*10+5也可表示成5*103+5*102+5*101+5*10同样的数码在不一致的数位上代表的数值不一致。103、io2、I、io。称之十进制的权。各数位的权是10的暴。任意一个十进制数都能够表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之与，称权展开式。如：(209.04)o=210+010+910+010+4X10关于位一十进制

9、数可表示为：NIO=%_|xlT+aw-210w2+110,+o1Oo+i10,+d-2l()-2+_,10w,=ZajXlCy-m式中：勺为09中的位一数码；10为进制的基数；10的i次为第i位的权；m,n为正整数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数。(2)二进制二进制的数码K为0、1,基数R=2。进/借位的规则为逢2进1,借1当2,位权为2的整数塞。/1-1其计算公式为：(Nh=EK2i=-m如：(IOLOl)2=122+021+l202+lX2Y=(5.25)w由于二进制数只有0与1两个数码，它的每一位都能够用电子元件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。加法与乘法的运算

10、规则加法乘法0+0=00X0=00+1=10X1=00+1=11X0=0(3)十六进制(HeXadeCimalNumber)二进制数在计算机系统中处理很方便,但当位数较多时，比较难经历,而且书写容易出错,为了减小位数，通常将二进制数用十六进制表示。十六进制是计算机系统中除二进制数之外使用较多的进制，其遵循的两个规则为:其有O,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F等共十六个数码，其分别对应于十进制数的O15进制之间的相互转换。运算规则：逢16进1。位权为16的整数幕。其计算公式为：(N)6=fl6ir三-m如:(D8.A)2=13161+816+10X16=(216.625

11、)10二进制数与十六进制数广泛用于计算机内部的运算及表示,但人们通常是与十进制数打交道,这样在计算机的输入端就务必将十进制数转换为二进制数或者十六进制数让计算机进行处理，处理的结果计算机务必将二进制数或者十六进制数转换为十进制数，否则人们只能看天书了。数制的转换可分为两类：十进制数与非十进数之间的相互转换；非十进制数之间的相互转换。1.2.2不一致数制间的转换(1)各类数制转换成十进制二进制、八进制、十六进制转换成十进制时，只要将它们按权展开，求出各加权系数的与，便得到相应进制数对应的十进制数。例：(10110110)2=(127+0212s+l24+l2j+022+l2,+l2).0=(26

12、.375)io(172.01)F(l8z+78,+28l8z)后(122.015625)l0(4C2)1f(416z+1216+2160)HF(1218)l0(2)十进制转换为二进制将十进制数的整数部分转换为二进制数使用“除2取余法”；将十进制小数部分转换为二进制数使用“乘2取整法”。例LLl将十进制数(107.625)10转换成二进制数。将十进制数的整数部分转换为二进制数使用“除2取余法”，它是将整数部分逐次被2除，依次记下余数，直到商为0。第一个余数为二进制数的最低位，最后一个余数为最高位。解：整数部分转换210721 5号22 621321623I0余数1 K01 Kl0 K21 K30

13、 K41 K51 K6最低位f读数 顺 序最高位因此,。IO=(K6K5K4K3K2K1Ko)2=(IIOIOII)2小数部分转换将十进制小数部分转换为二进制数使用“乘2取整法”，它是将小数部分连续乘以2,取乘数的整数部分作为二进制数的小数。0.6252=1.250整数部分=I=K.I0.2502=0.500整数部分=O=K.20.5002=1.00整数部分=I=K.3所以，(0.625)10=(K-iK.2K_3)2=(IOl)2由此可得十进制数(107.625)10对应的二进制数为(107.625)10=(1101011.101)2(3)二进制与八进制、十六进制间相互转换D二进制与八进制间

14、的相互转换。二进制数转换成八进制数。二进制数转换为八进制数的方法是：整数部分从低位开始，每三位二进制数为一组，最后不足三位的，则在高位加0补足三位为止；小数点后的二进制数则从高位开始，每三位二进制数为一组，最后不足三位的，则在低位加0补足三位，然后用对应的八进制数来代替，再按顺序排列写出对应的八进制数。例1.1.2将二进制数(HloOlOLlHolOl1)2转换成八进制数。(11100101.11101011)2=(345.726)8八进制数转换成二进制数。将每位八进制数用三位二进制数来代替，再按原先的顺序排列起来，便得到了相应的二进制数。例LL3将八进制数(745.361)8转换成二进制数。

15、(745.361)8=(111100101.011110001)22)二进制与十六进制间的相互转换二进制数转换成十六进制数。二进制数转换为十六进制数的方法是：整数部分从低位开始，每四位二进制数为一组，最后不足四位的，则在高位加O补足四位为止；小数部分从高位开始，每四位二进制数为一组，最后不足四位的，在低位加。补足四位，然后用对应的十六进制数来代替，再按顺序写出对应的十六进制数。例1.1.4将二进制数(100lluIOILIuOI1)2转换成十六进制数。(10011111011.111011)2=(4FB.EC)16十六进制数转换成二进制数。将每位十六进制数用四位二进制数来代替，再按原先的顺序排列起来便得到了相应的二进制数。例1.1.5将十六进制数(3BE5.97D)16转换成二进制数。(3BE5.