1、西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.1 1.1 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号1.2 1.2 数字电路数字电路 1.3 1.3 数制数制 1.4 1.4 二进制编码二进制编码 第一章第一章 数字逻辑基础数字逻辑基础西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计模拟信号：模拟信号：在时间和数值上连续变化的信号在时间和数值上连续变化的信号时间上连续，幅值上连续时间上连续，幅值上连续 数字信号：数字信号：在时间和数值上变化是离散的信号在时间和数值上变化是离散的信号时间上离散，幅值上整数化时间上离散，幅值上整数化
2、t1.1 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号tt01西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.1 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号模拟量用数字模拟量用数字0、1的编码表示的编码表示tV(t)43210000 01000000 00110000 0010A.BC模拟信号模拟信号 数模转换器数模转换器0 0 0 0 0 0 1 13V取样点足够多，原信号可较真实的复原取样点足够多，原信号可较真实的复原西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1 12 2 数字电路数字电路数字电路的发展与分类数字电路的发展与分类电
3、子管电子管甚大规模甚大规模半导体分离元件半导体分离元件resistor,capacitor,inductor,transistor,diode etc.小规模集成电路小规模集成电路SSI中规模集成电路中规模集成电路MSI大规模集成电路大规模集成电路LSI超大规模超大规模VLSI巨大规模巨大规模ULSIGSI西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计数字电路的分析方法与测试技术数字电路的分析方法与测试技术1.1.数字电路的分析方法数字电路的分析方法基本分析方法：功能表、真值表、逻辑表达式、波形图基本分析方法：功能表、真值表、逻辑表达式、波形图2.2.数字电路
4、的测试技术数字电路的测试技术数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪数字电压表、电子示波器、逻辑分析仪仿真软件：仿真软件：EWB(Electronics Workbench)PLDPLD设计软件：设计软件：ISP Synario、MAX+PLUSII1 12 2 数字电路数字电路西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计例例 1.1:1.1:一个数字系统有三个输入变量一个数字系统有三个输入变量A A、B B、C,C,一个一个输出变量输出变量 Z ,Z ,当输入变量两个或两个以上为当输入变量两个或两个以上为1 1时，数出时，数出则为则为1 1。列出该系统的真值表。
5、列出该系统的真值表。A B CZ 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100100111 表表 1 真值表真值表(truth table)逻辑命题与真值表逻辑命题与真值表西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.3 数制数制 1.3.1 进位计数制进位计数制1.3.2 二进制数二进制数1.3.3 八进制数和十六进制数八进制数和十六进制数1.3.4 数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计N进制进制：以以N为基数的记数体制为基数的记数体制1.有有N个数
6、码个数码(Digit)：0（N1）2.逢逢N进进1第第i位的权位的权(The ith power of N)3.第第i位的系数位的系数基基数数(Base)1.3.1 进位计数制进位计数制西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 764210 =710 3+6 10 2+4 10 1+210 0 十进制十进制（Decimal numberDecimal number）N=10 K i:09 N:10ii基数基数系数系数第第i位的权位的权西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.3.2 二进制数二进制数 101111
7、2=125+0 24+1 23+122+1 21+1 20=4710 N=2 K i:0，1 N:2ii基数基数系数系数第第i位的权位的权西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 13528=1 8 3+3 8 2+5 8 1+2 8 0=74610 N=8 K i:07 N:8ii基数基数系数系数第第i位的权位的权1.3.3 八进制数和十六进制数八进制数和十六进制数西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 N=16 K i:0 9 A,B,C,D,E,F N i:16 i 2EA16=2 16 2+14 16 1
8、+10 16 0=74610 十六进制（十六进制（Hexadecimal number Hexadecimal number）西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.3.4 数制转换数制转换 1.二进制到十进制二进制到十进制 按权展开法按权展开法 1011112=125+0 24+1 23+122+1 21+1 20=4710西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.3.4 数制转换数制转换例例:把把53.375转换为二进制数转换为二进制数整数部分：2|53 余数1b0 2|26 余数0b1 2|13 余数1
9、b2 2|6 余数0b3 2|3 余数1b4 2|1 余数1b5 02.2.十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数（1 1）整数转换除）整数转换除2 2取余法取余法西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计2.十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数小数部分：0.375 2 0.750 整数部分0b-1 0.750 2 1.500 整数部分1b-2 0.500 2 1.000 整数部分1b-3（2 2）小数转换乘）小数转换乘2 2取整法取整法西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计2.十进制数转换成二进制数
10、十进制数转换成二进制数整数部分：53D110101B小数部分：0.375D0.011B所以 53.375D110101.011B练习：173.8125D =？173.8125D =10101101.1101B 西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 n 2 n n 2 n 1 2 2 4 3 8 4 16 5 32 6 64 7 128 8 256 9 512 10 1024 11 2048 12 4096 13 8192 14 16384 15 32768 16 65536 常用常用2的幂级数的幂级数西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国
11、家级精品课程数字电路与系统设计3.二进制数和八进制数、十六进制数间的转换二进制数和八进制数、十六进制数间的转换 八进制数和十六进制数的基数分别为八进制数和十六进制数的基数分别为 8=23，16=24，1）2进制数转换为进制数转换为8进制、进制、16进制数进制数.小数点小数点三（四）位一组，三（四）位一组，三（四）位一组，三（四）位一组，不足右补零不足右补零不足右补零不足右补零三（四）位一组，三（四）位一组，三（四）位一组，三（四）位一组，不足左补零不足左补零不足左补零不足左补零2）8进制、进制、16进制数转换为进制数转换为2进制数进制数8进制数进制数 2进制数：进制数：1位变位变3位位16进制
12、数进制数 2进制数：进制数：1位变位变4位位西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计4.八进制八进制 (十六十六)与十进制之间的转换与十进制之间的转换Example 1:(110101.011000111)2 =(?)8=(?)16 (110101.011000111)2=(65.307)8=(35.638)1665307.0011 0101.0110 0011 10001 1 0 1 0 1.0 1 1 0 0 0 1 1 135638.101 110 011 000 111.西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统
13、设计 Example 2:(2EA)16=(?)10 2 E A (001011101010)2=512+128+64+32+10=74610 001011101010 (2EA)16=(746)104.八进制八进制 (十六十六)与十进制之间的转换与十进制之间的转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。母、符号等信息称为编码。这一定位数的二进制数就称为这一定位数的二进制数就称为代码代码。对于对于N个信息，要用几位二进制数才能满足编码呢？个信息，要用
14、几位二进制数才能满足编码呢？2n N1.4 二进制编码二进制编码西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计一、一、BCD码码 用位二进制数码表示一位十进制数的用位二进制数码表示一位十进制数的十个状态，称这些代码为二十进制代码，十个状态，称这些代码为二十进制代码，即即 BCD（Binary Coded Decimal）代码。）代码。BCD码的种类码的种类1.4 二进制编码二进制编码西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计0000 0011 0000 0000 0010 0000 0011 0000 0000 0010
15、0001 0100 0001 0001 0110 0001 0100 0001 0001 0110 0010 0101 0010 0010 0111 0010 0101 0010 0010 0111 0011 0110 0011 0011 0101 0011 0110 0011 0011 0101 0100 0111 0100 0100 0100 0100 0111 0100 0100 0100 0101 1000 1011 1000 1100 0101 1000 1011 1000 1100 0110 1001 1100 1001 1101 0110 1001 1100 1001 1101
16、0111 1010 1101 1010 1111 0111 1010 1101 1010 1111 1000 1011 1110 1011 1110 1000 1011 1110 1011 1110 1001 1100 1111 1100 10101001 1100 1111 1100 10108421码码 余余3码码 2421码码 5421码码 余余3循环码循环码编码0123456789权权权权 84218421 24212421 54215421十进种类制数几种常见的几种常见的BCD码码西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计8421BCD码和十进制
17、间的转换码和十进制间的转换直接按位（按组）转换直接按位（按组）转换。(101 0001 0111 1001)8421BCD如：如：(3.6)10=(0011.0110)8421BCD=(11.0110)8421BCD=(5179)10 补补0西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计二、可靠性编码二、可靠性编码1.格雷码（格雷码（Gray码）码）格雷码是一种典型的循环码。格雷码是一种典型的循环码。循环码特点：循环码特点：相邻性相邻性：任意两个相邻码组间仅有一位的状态不同。任意两个相邻码组间仅有一位的状态不同。循环性循环性：首尾两个码组也具有相邻性。首尾两个
18、码组也具有相邻性。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00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计两位格雷码两位格雷码00110000111100 000000111111 11三位格雷码三位格雷码四位格雷码四位格雷码0 00 11 11 01 01 10 10 00110 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 00
19、 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 1 11 0 11 0 0一一 种种 典典 型型 的的 格格 雷雷 码码西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 代码代码代码代码(或数据或数据或数据或数据)在传输和处理过程中，有时会出现代码中的在传输和处理过程中，有时会出现代码中的在传输和处理过程中，有时会出现代码中的在传输和处理过程中，有时会出现代码中的某一位由某一位由某一位由某一位由 0 0 错变成错变成错变成错变成 1 1，或，或，或，或 1 1 变成变成变成变成 0 0。奇偶校验码由信息位和。奇偶校验码由信息位和。奇偶校验码由信息位和。奇偶校
20、验码由信息位和一位奇偶检验位两部分组成。一位奇偶检验位两部分组成。一位奇偶检验位两部分组成。一位奇偶检验位两部分组成。信息位：信息位：信息位：信息位：是位数不限的任一种二进制代码是位数不限的任一种二进制代码是位数不限的任一种二进制代码是位数不限的任一种二进制代码。检验位：检验位：检验位：检验位：仅有一位，它可以放在信息位的前面，也可以放仅有一位，它可以放在信息位的前面，也可以放仅有一位，它可以放在信息位的前面，也可以放仅有一位，它可以放在信息位的前面，也可以放在信息位的后面。在信息位的后面。在信息位的后面。在信息位的后面。2.奇偶校验码奇偶校验码西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计
21、国家级精品课程数字电路与系统设计奇编码（奇编码（odd codesodd codes）信息位与测试位信息位与测试位1 1的个数之和奇偶数的个数之和奇偶数 .2 2、奇、奇/编码偶编码偶(Odd/Even codes(Odd/Even codes）信息位信息位测试位测试位偶编码（偶编码（Even codesEven codes）信息位与测试位信息位与测试位1 1的个数之和为偶数的个数之和为偶数 .西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计十进制数十进制数8421BCD奇校验码奇校验码8421BCD偶校验码偶校验码 信息位信息位 校验位校验位 信息位信息位 校
22、验位校验位00 0 0 0 10 0 0 0 010 0 0 1 00 0 0 1 120 0 1 0 00 0 1 0 130 0 1 1 10 0 1 1 040 1 0 0 00 1 0 0 150 1 0 1 10 1 0 1 060 1 1 0 1 0 1 1 0 0 70 1 1 1 00 1 1 1 181 0 0 0 01 0 0 0 191 0 0 1 11 0 0 1 08421BCD奇偶校验码奇偶校验码西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计3.ASCII码（码（American Standard Cord for Informat
23、ion Interchange）ASCII-7编码用编码用7 位二进制编码表示一个字符，共可表位二进制编码表示一个字符，共可表示示 128 个不同的字符。个不同的字符。通常使用时在最高位添通常使用时在最高位添 0 凑成凑成 8 位二进制编码，或根位二进制编码，或根据实际情况将最高位用做校验位。据实际情况将最高位用做校验位。ASCII-8编码用编码用 8 位二进制编码表示一个字符，共可表位二进制编码表示一个字符，共可表示示 256 个不同的字符。个不同的字符。ASCII码即码即“美国国家标准信息交换码美国国家标准信息交换码”的英文缩写，的英文缩写，常用的有两种：常用的有两种：西安电子科技大学国家
24、级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计1.把下列二进制数转换为十进制数 a.110100101 b.00010111数制转换数制转换 1+2+4+162310a.110100101 b.00010111143212825642110西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计2.2.把下列十进制数转换为二进制数，假设下列数是无符号数（正数），用12位表示。a.47 b.98 c.5000 4764 4764 没有没有2 26 6位或者更高位位或者更高位 47
25、-32=15 47-32=15 得到一个得到一个2 25 5位位 1516 15 212 C.5000 数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计3.把下列数转换为 i.八进制数 ii.十六进制数 a.110101101112 b.61110 b.61110=512+64+32+2+1 =29 +26 +25+21+20 =10011000112=001 001 100 0112=11438 a.i 011 010 110 111ii 0110 1011 0111=32678=6B716.61110=10011000112=0010 011
26、0 00112=26316数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计4.把下列数转换为十进制数把下列数转换为十进制数 a.21708 b.1C316a.21708=10 001 111 0002=210+26+25+24+23 =114410b.1C316=1 1100 00112=28+27+26+21+20 =256+128+64+2+1=45110数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计5.5.用三位用三位4 4种种BCDBCD码来表示以下两个数码来表示以下两个数 a.491 b
27、.27 BCD 8421 BCD 2421 BCD 5421 BCD excess 3 8421 0100 1001 0001 0000 0010 0111 5421 0100 1100 0001 0000 0010 1010 2421 0100 1111 0001 0000 1111 0001 exs3 0111 1100 0100 0011 0101 1010 a.491 b.27 数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计6.当以下数为BCD码或者是无符号二进制数时，十进制数为多少？BCD 8421 BCD 2421 BCD 5421
28、 BCD excess 3 Binary unsigned a.1000 0111 b.1100 1001 数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计十进制数十进制数 8421 BCD 5421 BCD 2421 BCD余余3码码(Es3）0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0
29、 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1
30、 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1不用unused西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 a.(1000 0111)8421BCD=8710 (1000 0111)5421BCD /0111 unused (1000 0111)2421BCD /1000 0111 unused (1000 0111)BCDexs3=5410 (1000 0111)2 =13510 数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计 b.1100 1001 (1100 1001)8421BCD/1100 useless (1100 1001)5421BCD =9610 (1100 1001)2421BCD /1001 useless (1100 1001)BCDexs3 =9610 (1100 1001)2 =20110 数制转换数制转换西安电子科技大学国家级精品课程数字电路与系统设计国家级精品课程数字电路与系统设计进位计数制进位计数制二进制数二进制数八进制数和十六进制数八进制数和十六进制数数制转换数制转换BCD码码格雷码格雷码奇偶校验码奇偶校验码数制转换数制转换
