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时间:2019-01-20
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1、第一章数字电路基础1.1数字电路的基本概念一、模拟信号和数字信号电子电路中的信号可以分为两大类:模拟信号和数字信号。模拟信号——时间连续、数值也连续的信号。数字信号——时间上和数值上均是离散的信号。(如电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等。这些信号的变化发生在一系列离散的瞬间,其值也是离散的。)数字信号只有两个离散值,常用数字0和1来表示,注意,这里的0和1没有大小之分,只代表两种对立的状态,称为逻辑0和逻辑1,也称为二值数字逻辑。数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流,如图1.1.1所示。
2、该信号有两个特点:图1.1.1典型的数字信号(1)信号只有两个电压值,5V和0V。我们可以用5V来表示逻辑1,用0V来表示逻辑0;当然也可以用0V来表示逻辑1,用5V来表示逻辑0。因此这两个电压值又常被称为逻辑电平。5V为高电平,0V为低电平。(2)信号从高电平变为低电平,或者从低电平变为高电平是一个突然变化的过程,这种信号又称为脉冲信号。二、数字电路传递与处理数字信号的电子电路称为数字电路。数字电路与模拟电路相比主要有下列优点:(1)由于数字电路是以二值数字逻辑为基础的,只有0和1两个基本数字,易于用电路来实
3、现,比如可用二极管、三极管的导通与截止这两个对立的状态来表示数字信号的逻辑0和逻辑1。(2)由数字电路组成的数字系统工作可靠,精度较高,抗干扰能力强。它可以通过整形很方便地去除叠加于传输信号上的噪声与干扰,还可利用差错控制技术对传输信号进行查错和纠错。(3)数字电路不仅能完成数值运算,而且能进行逻辑判断和运算,这在控制系统中是不可缺少的。(4)数字信息便于长期保存,比如可将数字信息存入磁盘、光盘等长期保存。(5)数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。由于具有一系列优点,数字电路在电子设备或电子系统中得到了越
4、来越广泛的应用,计算机、计算器、电视机、音响系统、视频记录设备、光碟、长途电信及卫星系统等,无一不采用了数字系统。1.2数制一.几种常用的计数体制1.十进制(Decimal)2.二进制(Binary)3.十六进制(Hexadecimal)与八进制(Octal)二.不同数制之间的相互转换1.二进制转换成十进制例1.2.1将二进制数10011.101转换成十进制数。解:将每一位二进制数乘以位权,然后相加,可得(10011.101)B=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-
5、3=(19.625)D2.十进制转换成二进制可用“除2取余”法将十进制的整数部分转换成二进制。例1.2.2将十进制数23转换成二进制数。解:根据“除2取余”法的原理,按如下步骤转换:则(23)D=(10111)B可用“乘2取整”的方法将任何十进制数的纯小数部分转换成二进制数。3.二进制转换成十六进制由于十六进制基数为16,而16=24,因此,4位二进制数就相当于1位十六进制数。因此,可用“4位分组”法将二进制数化为十六进制数。例1.2.4将二进制数1001101.100111转换成十六进制数解:(1001101
6、.100111)B=(01001101.10011100)B=(4D.9C)H同理,若将二进制数转换为八进制数,可将二进制数分为3位一组,再将每组的3位二进制数转换成一位8进制即可。4.十六进制转换成二进制由于每位十六进制数对应于4位二进制数,因此,十六进制数转换成二进制数,只要将每一位变成4位二进制数,按位的高低依次排列即可。5.十六进制转换成十进制可由“按权相加”法将十六进制数转换为十进制数。例1.2.6将十六进制数7A.58转换成十进制数。解:(7A.58)H=7×161+10×160+5×16-1+8×
7、16—2=112+10+0.3125+0.03125=(122.34375)D1.3二—十进制码由于数字系统是以二值数字逻辑为基础的,因此数字系统中的信息(包括数值、文字、控制命令等)都是用一定位数的二进制码表示的,这个二进制码称为代码。二进制编码方式有多种,二—十进制码,又称BCD码(Binary-Coded-Decimal),是其中一种常用的码。BCD码——用二进制代码来表示十进制的0~9十个数。要用二进制代码来表示十进制的0~9十个数,至少要用4位二进制数。4位二进制数有16种组合,可从这16种组合中选择
8、10种组合分别来表示十进制的0~9十个数。选哪10种组合,有多种方案,这就形成了不同的BCD码。具有一定规律的常用的BCD码见表1.3.1。表1.3.1常用BCD码十进制数8421码2421码5421码余三码012345678900000001001000110100010101100111100010010000000100100011010010111100110111101111
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