数字电路 第一章new

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1、１第一章数字、数制﹑码制本章内容提要：●模拟量﹑数字量的表示●数制及不同数制间的相互转换●码制及常用编码的类型●基本二进制算术﹑逻辑运算●机器数的表示及运算§1数字系统概述数字电路被广泛的应用于工业﹑军事﹑航空航天﹑通信﹑科研﹑医学﹑环境保护及国民经济和人们的日常生活等诸多领域中如：先进工业控制及制造﹑电子通信（有线及无线）﹑电子信息处理（数据，图像，语音等）﹑医疗及保健﹑环境保护监测﹑家用电器﹑电子玩具等等。数字系统是处理离散信息的系统，它具有接收﹑处理﹑输出离散信息的能力。数字电路设计是运用一定的规则和技术，用电路形

2、式解决处理特定问题的设计方法。1.模拟量和数字量自然界中的物理量基本上分两大类。一类物理量的变化在时间上或数值上是连续的，叫做模拟量。把表示模拟量的信号叫做模拟信号。把产生﹑处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。例如，热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号。被测温度不可能发生跳变，所以测得的电压信号无论在时间上还是在数量上都是连续的。又例如，２RC电路中电容两端电压随时间的变化在时间上还是在数量上也都是连续的。而且这个电压信号在连续变化过程中的任何一个取值都有具体的物理意义，即表示一个相应的温度或相应的电压。另一类物理

3、量的变化在时间上和数量上都是离散的。也就是说，它们的变化在时间上是不连续的，总是发生在一系列离散的瞬间。将这些离散量进行量化和编码叫做数字量。把表示数字量的信号叫做数字信号。并且把产生﹑处理数字信号的电子电路叫作数字电路。例如，用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目时，每送出一个零件便给电子电路一个信号，使之计1，而平时没有零件送出时加给电子电路的信号是0，所以不计数。可见，零件数目这个信号无论在时间上还是在数量上都是不连续的，因此它是一个数字信号。最小的数量单位就是1个。３VcSRVcVaCVat图1-1-3RC电

4、路图1-1-4电容两端电压Vc随时间t的变化因此。数字电路使用数字信号表示信息而模拟电路则用连续量信号表示信息。2.数字系统数字系统是一个接收输入，处理信息，发出控制信号和输出数字信息结果的系统。信息可以用不同的编码来表示，包括我们熟悉的十进制或其它数制表示，如；二进制，八进制，十六进制等。数字设计是运用一套规则和技术，针对特定问题而进行的数字电路或数字系统的设计。４模拟输入信号数字信号模拟输出信号油压油料流量水温引擎气压A/DD/A电池电压系统计时器引擎RPM油压水温监测燃油指示速度指示系统转速指示电池电压燃油流速数字

5、信号总线模拟信号驾驶员安全带安全带传感副驾驶安全带数字信息显示安全乘客安全带车速A/D传感器限速指示灯模拟信号废气再循环污染指标排气温度A/D控制器数字信号模拟信号开门安全监喇叭告警运动传感器测系统点火数字控制系统图1-1-5汽车数字控制系统框图图1-1-5是一个汽车数字控制系统的例子。该系统的主要作用就是将汽车的各种静态及动态参数（模拟量或开关量）送到控制器，经过控制器的处理将结果以数字信号的形式送出显示或驱动执行机构动作。控制器中各子系统间的数字信号通过数据总线传输，大大提高了传输效率，降低车内布线量，提高了可靠性。

6、由于采用数子控制器控制功能强，数字显示结果直观。§2.数制及转换５1.数制用数字量表示物理量的大小时，仅用一位数码往往不够用，因此经常需要用进位计数的方法组成多位数码使用。我们把多位数码中每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为数制。在数字电路中经常使用的计数进制除了十进制以外，还经常使用二进制和十六进制。①十进制十进制是日常生活和工作中量常使用的进位计数制。在十进制数中，每一位有0--9十个数码(计数符号)，所以计数的基数(Radix)是10。超过9的数必须用多位数表示，其中低位和相邻高位之间的关系是“逢十进一”

7、，故称为十进制。十进制数的基是10，有0，1，2，…….9十个计数符号。例如：210−1−2143⋅75=1×10+4×10+3×10+7×10+5×10所以任意一个十进制数D均可展开为n−1iD=∑ki×(10)(1.2.1式)i=−m其中ki，是第i位的系数，它可以是0--9这十个数码中的任何一个。若整数部分的位数是n，小数部分的位数为m，则i包含从n-1到0的所有正整数和从-1到-m的所有负整数。若以N取代式(1．2．1式)中的10，即可得到任意进制(N进制)其展开式的普遍形式：n−1iD=∑ki×(N)(1.2.

8、2式)i=−m式中i的取值与式(1．2．1)的规定相同。N称为计数的基数(Radix)，ki为第ii位的系数，N称为第i位的权。６②二进制目前在数字电路中应用最广的是二进制。在二进制数中，每一位仅有0和1两个可能的数码，所以计数基数为2。低位和相邻高位间的进位关系是“逢二进一”，故称为二进制。根据式(1.1．2式)，