第1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 數(shù)字電路 第四版 課件

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1、第 一 章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)第 二 章 邏輯門電路第 三 章 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)第 四 章 常用組合邏輯功能器件第 五 章 觸發(fā)器第 六 章 時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)第 七 章 常用時(shí)序邏輯功能器件第 八 章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件第 九 章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換第 十 章 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器目 錄緒緒 論論數(shù)字電路數(shù)字電路 進(jìn)入數(shù)字化世界的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)入數(shù)字化世界的基礎(chǔ)知識(shí) 計(jì)算機(jī)硬件系列課第一門計(jì)算機(jī)硬件系列課第一門 計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn) 數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路 研究數(shù)值的邏輯加工和運(yùn)算的電路研究數(shù)值的邏輯加工和運(yùn)算的電路與數(shù)字邏輯類似的課程 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子

2、技術(shù) 數(shù)字邏輯（脈沖數(shù)字電路）數(shù)字邏輯（脈沖數(shù)字電路）數(shù)字技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)字技術(shù)與系統(tǒng)教學(xué)參考書：教學(xué)參考書：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程(第二版）余孟嘗主編、高教出版社，第二版）余孟嘗主編、高教出版社，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版）閻石主編、高教出版社第四版）閻石主編、高教出版社脈沖與數(shù)字電路脈沖與數(shù)字電路王毓根、高教出版社、王毓根、高教出版社、1999版版數(shù)字電路數(shù)字電路龔之春龔之春 電子科技大學(xué)出版社電子科技大學(xué)出版社、1999版版數(shù)字技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)字技術(shù)與系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)世界中兩大系統(tǒng)：現(xiàn)實(shí)世界中兩大系統(tǒng)：模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng) 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是最典型的

3、數(shù)字系統(tǒng)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是最典型的數(shù)字系統(tǒng) 模擬量經(jīng)采樣、量化可轉(zhuǎn)換為數(shù)字量在數(shù)字系模擬量經(jīng)采樣、量化可轉(zhuǎn)換為數(shù)字量在數(shù)字系 統(tǒng)中進(jìn)行處理統(tǒng)中進(jìn)行處理 數(shù)字系統(tǒng)的特點(diǎn)：便于加工、處理、傳輸、存數(shù)字系統(tǒng)的特點(diǎn)：便于加工、處理、傳輸、存 儲(chǔ)等，可靠，抗干擾能力強(qiáng)。儲(chǔ)等，可靠，抗干擾能力強(qiáng)。學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)、分析和實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)、分析和實(shí)現(xiàn) 通過(guò)學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用到的典型邏通過(guò)學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用到的典型邏輯電路的設(shè)計(jì)分析，達(dá)到：輯電路的設(shè)計(jì)分析，達(dá)到：1、掌握在邏輯設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)和分析的基、掌握在邏輯設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)和分析的基 本方法本方法2、掌握在邏輯設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的問題、掌握在邏輯設(shè)計(jì)

4、中應(yīng)當(dāng)注意的問題3、掌握在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常用、掌握在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常用IC器件的器件的 性能及設(shè)計(jì)方法性能及設(shè)計(jì)方法如何學(xué)好這門課如何學(xué)好這門課1、掌握本課程的特點(diǎn)：預(yù)習(xí)、實(shí)踐、掌握本課程的特點(diǎn)：預(yù)習(xí)、實(shí)踐2、掌握分析、設(shè)計(jì)方法：思維過(guò)程、掌握分析、設(shè)計(jì)方法：思維過(guò)程3、作業(yè)獨(dú)立完成：質(zhì)比量重要、作業(yè)獨(dú)立完成：質(zhì)比量重要4、課程學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)：期末、課程學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)：期末60%、期中、期中 20%、平時(shí)、平時(shí)20%教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求：掌握二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼的表示方法；掌握二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼的表示方法；掌握常用的數(shù)制二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制的相掌握常用的數(shù)制二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)

5、制的相 互轉(zhuǎn)換；互轉(zhuǎn)換；掌握常用的編碼；掌握常用的編碼；掌握邏輯代數(shù)的基本定律與規(guī)則掌握邏輯代數(shù)的基本定律與規(guī)則;掌握邏輯函數(shù)的表示方法及各種表示方法之間的掌握邏輯函數(shù)的表示方法及各種表示方法之間的 相互轉(zhuǎn)換；相互轉(zhuǎn)換；掌握代數(shù)法和卡諾圖法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。掌握代數(shù)法和卡諾圖法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。重點(diǎn)：重點(diǎn)：難點(diǎn)難點(diǎn):常用的數(shù)制與編碼常用的數(shù)制與編碼 常用的編碼常用的編碼 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 作業(yè):邏輯命題的描述邏輯命題的描述 P26 1.3.1模擬信號(hào)：模擬信號(hào)：tu1.1 1.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)電子電路的信號(hào)主要有兩類：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。電子電路的信號(hào)主要有兩類：模擬信

6、號(hào)、數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)函數(shù)，處理模擬信號(hào)的電路成為模擬模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)函數(shù)，處理模擬信號(hào)的電路成為模擬電路。正弦信號(hào)既是典型的模擬信號(hào)，如圖電路。正弦信號(hào)既是典型的模擬信號(hào)，如圖1所示。所示。中國(guó)工頻信號(hào)：中國(guó)工頻信號(hào)：50Hz 美國(guó)工頻信號(hào)：美國(guó)工頻信號(hào)：60Hz調(diào)幅波的射頻信號(hào)范圍調(diào)幅波的射頻信號(hào)范圍530Hz1600kHz調(diào)頻波的射頻信號(hào)范圍調(diào)頻波的射頻信號(hào)范圍108MHz880MHz甚高頻甚高頻(VHF)和超高頻和超高頻(UHF)視頻信號(hào)在視頻信號(hào)在6GHz(G為為109)以上以上.數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)：tu數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上和幅值上都是離散的數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上和幅值上都是離

7、散的,常用數(shù)字常用數(shù)字0和和1來(lái)表示來(lái)表示數(shù)字電路：處理數(shù)字信號(hào)的電路，脈沖信號(hào)既是典型的數(shù)字?jǐn)?shù)字電路：處理數(shù)字信號(hào)的電路，脈沖信號(hào)既是典型的數(shù)字 信號(hào)，如圖信號(hào)，如圖2所示所示 占空比占空比q:q(%)=(tw/T)100%數(shù)字電路數(shù)字電路1.2 數(shù)字電路數(shù)字電路數(shù)字電路可分為兩類數(shù)字電路可分為兩類:組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路 數(shù)字電路的發(fā)展數(shù)字電路的發(fā)展:電子管電子管半導(dǎo)體分立器件半導(dǎo)體分立器件集成電路集成電路數(shù)字集成電路可分為數(shù)字集成電路可分為:小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī) 模和甚大規(guī)模等五類模和甚大規(guī)模等五類P10 表表1.2.

8、1列出了五類數(shù)字集成電路的分類依據(jù)列出了五類數(shù)字集成電路的分類依據(jù)工作信號(hào)是不連續(xù)的數(shù)字信號(hào)，所以電路中的半導(dǎo)體工作信號(hào)是不連續(xù)的數(shù)字信號(hào)，所以電路中的半導(dǎo)體器件工作在開關(guān)狀態(tài)，即穩(wěn)定時(shí)器件處于高電平或低器件工作在開關(guān)狀態(tài)，即穩(wěn)定時(shí)器件處于高電平或低電平，中間電壓只是其過(guò)度狀態(tài)。電平，中間電壓只是其過(guò)度狀態(tài)。數(shù)字電路既是開關(guān)電路又是邏輯電路數(shù)字電路既是開關(guān)電路又是邏輯電路,主要研究電路輸主要研究電路輸入和輸出間的邏輯關(guān)系。分析工具和方法與模擬電路入和輸出間的邏輯關(guān)系。分析工具和方法與模擬電路完全不同，具有獨(dú)立的基礎(chǔ)理論。完全不同，具有獨(dú)立的基礎(chǔ)理論。邏輯代數(shù)是分析邏輯電路的數(shù)學(xué)工具邏輯代數(shù)是分

9、析邏輯電路的數(shù)學(xué)工具。數(shù)字電路的特點(diǎn)數(shù)字電路的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯實(shí)現(xiàn)邏輯實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)組成的計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)物理實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件功能分配軟硬件功能分配“數(shù)字電路數(shù)字電路”在硬件系列課程中的位在硬件系列課程中的位置置數(shù)字電路領(lǐng)域的前沿問題數(shù)字電路領(lǐng)域的前沿問題多值邏輯多值邏輯模糊邏輯模糊邏輯計(jì)算機(jī)輔助邏輯設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助邏輯設(shè)計(jì)集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化可編程邏輯設(shè)計(jì)可編程邏輯設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的混合設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的混合設(shè)計(jì)邏輯電路的故障診斷，等等邏輯電路的故障診斷，等等1.3 1.3 數(shù)數(shù) 制制在數(shù)字系統(tǒng)中采用二進(jìn)制。因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)的基數(shù)為在數(shù)

10、字系統(tǒng)中采用二進(jìn)制。因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)的基數(shù)為2 2，只有，只有0 0和和1 1兩個(gè)數(shù)碼，其不僅運(yùn)算簡(jiǎn)單，電路實(shí)現(xiàn)也容易，還可以利兩個(gè)數(shù)碼，其不僅運(yùn)算簡(jiǎn)單，電路實(shí)現(xiàn)也容易，還可以利用邏輯代數(shù)；但表示同一數(shù)值的數(shù)比十進(jìn)制需更多的位數(shù)，因用邏輯代數(shù)；但表示同一數(shù)值的數(shù)比十進(jìn)制需更多的位數(shù)，因此數(shù)字系統(tǒng)中又常用八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。十、二、八、十六此數(shù)字系統(tǒng)中又常用八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。十、二、八、十六進(jìn)制數(shù)的后綴分別為進(jìn)制數(shù)的后綴分別為D D、B B、O O、H H。對(duì)十進(jìn)制數(shù)?？墒÷韵聵?biāo)或。對(duì)十進(jìn)制數(shù)?？墒÷韵聵?biāo)或后綴。后綴。各種進(jìn)位制數(shù)的按權(quán)展開式：各種進(jìn)位制數(shù)的按權(quán)展開式：(N)N)R R=(K=(K

11、n n-1-1 K Kn n-2-2K K1 1 K K0 0.K.K-1-1K K-m-m)R R=K=Kn n-1-1 R Rn n-1-1+K+Kn n-2-2R Rn-2n-2+K+K1 1R R1 1+K+K0 0R R0 0+K+K-1-1R R-1-1+K+K-m-mR R-m-m R R為相應(yīng)進(jìn)制數(shù)的基數(shù)，用不同基數(shù)代入即得相應(yīng)進(jìn)制的為相應(yīng)進(jìn)制數(shù)的基數(shù)，用不同基數(shù)代入即得相應(yīng)進(jìn)制的表達(dá)式表達(dá)式 1nmiiirrKN二進(jìn)制特二進(jìn)制特點(diǎn)點(diǎn) 二進(jìn)制是以二進(jìn)制是以2 2為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，它僅采用為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，它僅采用2 2個(gè)數(shù)碼個(gè)數(shù)碼0 0和和1 1，并且，并且“逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一”

12、，即，即1+1=101+1=10；不同數(shù)位上的權(quán)值不同，其相應(yīng)的權(quán)為不同數(shù)位上的權(quán)值不同，其相應(yīng)的權(quán)為2 2i i；任意一個(gè)二進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式任意一個(gè)二進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式 例：（例：（11101.1111101.11）2=2=1 12 24 4 +1+12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1 12 2-1-1+1+12 2-2-2十進(jìn)制數(shù)規(guī)律：十進(jìn)制數(shù)規(guī)律：1.1.有一個(gè)確定的基數(shù)有一個(gè)確定的基數(shù)1010，且逢，且逢1010進(jìn)一；進(jìn)一；2.2.有有1010個(gè)有序的數(shù)字符號(hào)有個(gè)有序的數(shù)字符號(hào)有0-90-9和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn),數(shù)碼數(shù)碼K

13、 Ki i從從0 09 9；3.3.每一個(gè)數(shù)位均有固定的含意稱權(quán)每一個(gè)數(shù)位均有固定的含意稱權(quán)1010i i，不同數(shù)位其權(quán)，不同數(shù)位其權(quán)1010i i不同；不同；4.4.任意一個(gè)十進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式：任意一個(gè)十進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式：(N)(N)1010=(K=(Kn-1n-1 K Kn-2n-2K K1 1 K K0 0.K.K-1-1K K-m-m)1010=K=Kn-1n-1 10 10n-1n-1+K+Kn-2n-21010n-2n-2+K+K1 110101 1+K+K0 010100 0+K+K-1-11010-1-1+K+K-m-m1010-m-m 例：（例：（580.

14、5）10=510102 2+8+810101 1+0+010100 0+5+51010-1-1十六進(jìn)制特點(diǎn)十六進(jìn)制特點(diǎn)十六進(jìn)制是以十六進(jìn)制是以1616為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，它采用為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，它采用0 09 9、A A、B B、C C、D D、E E、F 16F 16個(gè)數(shù)碼，并且個(gè)數(shù)碼，并且“逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一”，即，即F+1=10F+1=10；不同數(shù)位上的權(quán)值不同，其相應(yīng)的權(quán)為不同數(shù)位上的權(quán)值不同，其相應(yīng)的權(quán)為1616i i；任意一個(gè)十六進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式任意一個(gè)十六進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式 例：例：(F8C.B)(F8C.B)16 16=F F16162 2+8+816161

15、1+C+C16160 0+B+B1616-1-1例：（例：（875.6875.6）8 8=8 88 82 2+7+78 81 1+5+58 80 0+6+68 8-1-1八進(jìn)制是以八進(jìn)制是以8 8為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，它僅采用為基數(shù)的計(jì)數(shù)體制，它僅采用8 8個(gè)數(shù)碼個(gè)數(shù)碼0 07 7，并且并且“逢八進(jìn)一逢八進(jìn)一”，即，即7+1=107+1=10；任意一個(gè)八進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式任意一個(gè)八進(jìn)位制數(shù)均可寫成按權(quán)展開式 不同數(shù)位上的權(quán)值不同，其相應(yīng)的權(quán)為不同數(shù)位上的權(quán)值不同，其相應(yīng)的權(quán)為8 8i i；八進(jìn)制特點(diǎn)八進(jìn)制特點(diǎn)表 幾種常用數(shù)制對(duì)照表幾種常用數(shù)制對(duì)照表十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)

16、十六進(jìn)制制十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)十六進(jìn)制制0 01 12 23 34 45 56 67 700000000000100010010001000110011010001000101010101100110011101110 01 12 23 34 45 56 67 70 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151000100010011001101010101011101111001100110111011110111011111111101011111212131314141515161617178 89 9A

17、 AB BC CD DE EF F由表可看出：一位八進(jìn)制數(shù)可用三位二進(jìn)制表示，而一位十六進(jìn)制數(shù)可用四位二由表可看出：一位八進(jìn)制數(shù)可用三位二進(jìn)制表示，而一位十六進(jìn)制數(shù)可用四位二 進(jìn)制數(shù)表示。進(jìn)制數(shù)表示。數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換同一個(gè)數(shù)可采用不同的計(jì)數(shù)體制來(lái)表示，各種數(shù)制表示的數(shù)一定可以相互轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換就是一個(gè)數(shù)從一種進(jìn)位制表示形式轉(zhuǎn)換成等值的另一種進(jìn)位制表示形式，其實(shí)質(zhì)為權(quán)值轉(zhuǎn)換。相互轉(zhuǎn)換的原則：轉(zhuǎn)換前后兩個(gè)有理數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分必定分別相等。一、十進(jìn)制與非十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換一、十進(jìn)制與非十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換對(duì)整數(shù)和小數(shù)轉(zhuǎn)換方法不同，因此必須分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再將對(duì)整數(shù)和小數(shù)轉(zhuǎn)換方法不同，因此必須

18、分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再將兩部分轉(zhuǎn)換結(jié)果合并得完整的目標(biāo)數(shù)制形式。兩部分轉(zhuǎn)換結(jié)果合并得完整的目標(biāo)數(shù)制形式。1 1、十進(jìn)制至二進(jìn)制轉(zhuǎn)換、十進(jìn)制至二進(jìn)制轉(zhuǎn)換整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換除基取余法：除基取余法：用目標(biāo)數(shù)制的基數(shù)（R=2）去除十進(jìn)制數(shù)，第一次相除所得余數(shù)為目的數(shù)的最低位K0，將所得商再除以該基數(shù)，所得的余數(shù)為目的數(shù)的次低位K1，反復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程，直到商為“0”，所得余數(shù)為目的數(shù)的最高位Kn-1。例例1：（8181）1010=（?)?)2 2故有（故有（81）10 =（10100011010001）2小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換乘基取整法乘基取整法：用該小數(shù)乘以目標(biāo)數(shù)制的基數(shù)（用該小數(shù)乘以目

19、標(biāo)數(shù)制的基數(shù)（R=2R=2），第一次相乘結(jié)果的整數(shù)），第一次相乘結(jié)果的整數(shù)部分為目的數(shù)的最高位部分為目的數(shù)的最高位K-1K-1，將其小數(shù)部分再乘基數(shù)所得的結(jié)果的整數(shù)則為目的數(shù)的，將其小數(shù)部分再乘基數(shù)所得的結(jié)果的整數(shù)則為目的數(shù)的次高位次高位K-2K-2，反復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程，反復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程，直到小數(shù)部分為直到小數(shù)部分為“0”0”，或滿足，或滿足要求的精度為止（即根據(jù)設(shè)備字長(zhǎng)限制，取有限位的要求的精度為止（即根據(jù)設(shè)備字長(zhǎng)限制，取有限位的近似值）。近似值）。例例2：（0.650.65）1010=(?)=(?)2 2 要求精度為小數(shù)五位。要求精度為小數(shù)五位。故有故有 (0.65)(0.65)1010=(

20、0.10100)(0.10100)2 2由此綜合兩例結(jié)果得由此綜合兩例結(jié)果得 (81.65)(81.65)10 10=(1010001.10100)=(1010001.10100)2 2同理同理 可采用同樣的方法將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成八進(jìn)制、十六進(jìn)制可采用同樣的方法將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)，但由于八進(jìn)制和十六進(jìn)制的基數(shù)較大，做乘除法不是很數(shù)，但由于八進(jìn)制和十六進(jìn)制的基數(shù)較大，做乘除法不是很方便，因此需要將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，通常方便，因此需要將十進(jìn)制轉(zhuǎn)成八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，通常是將其先轉(zhuǎn)成二進(jìn)制，然后在將二進(jìn)制轉(zhuǎn)成八進(jìn)制、十六進(jìn)是將其先轉(zhuǎn)成二進(jìn)制，然后在將二進(jìn)制轉(zhuǎn)成八進(jìn)制、十六進(jìn)

21、制數(shù)。制數(shù)。2 2、二、八、十六進(jìn)制至十進(jìn)制轉(zhuǎn)換、二、八、十六進(jìn)制至十進(jìn)制轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換方法：將相應(yīng)進(jìn)制的數(shù)按權(quán)展成多項(xiàng)式，按十進(jìn)制求和。轉(zhuǎn)換方法：將相應(yīng)進(jìn)制的數(shù)按權(quán)展成多項(xiàng)式，按十進(jìn)制求和。例例3 3：(1101.1)(1101.1)2 2=1 12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1 =8+4+1+0.5=13.5 =8+4+1+0.5=13.5 (F8C.B)F8C.B)16 16=F F16162 2+8+816161 1+C+C16160 0+B+B1616-1-1=3980.6875=3980.6875二、非十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換二、非十

22、進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換1.1.由于八進(jìn)制的基數(shù)由于八進(jìn)制的基數(shù)R=8=2R=8=23 3，必須用三位二進(jìn)制數(shù)來(lái)構(gòu)成，必須用三位二進(jìn)制數(shù)來(lái)構(gòu)成二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 一位八進(jìn)制數(shù)碼，因此采用分組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換法。一位八進(jìn)制數(shù)碼，因此采用分組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換法。轉(zhuǎn)換方法：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)時(shí)，首先從小數(shù)點(diǎn)轉(zhuǎn)換方法：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)時(shí)，首先從小數(shù)點(diǎn)開始，將二進(jìn)制數(shù)的整數(shù)和小數(shù)部分每三位分為一組，不開始，將二進(jìn)制數(shù)的整數(shù)和小數(shù)部分每三位分為一組，不足三位的分別在整數(shù)的最高位前和小數(shù)的最低位后加足三位的分別在整數(shù)的最高位前和小數(shù)的最低位后加“0”0”補(bǔ)足，然后每組用等值的八進(jìn)制碼替

23、代，即得目的數(shù)。補(bǔ)足，然后每組用等值的八進(jìn)制碼替代，即得目的數(shù)。例例4 4：11010111.0100111 11010111.0100111 B=?O B=?O 1.1.得得 11010111.0100111 11010111.0100111 B=B=（327.234327.234）O O2.2.反之，則可將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成反之，則可將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)。2.二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換方法：與上述相仿，由于十六進(jìn)制基數(shù)轉(zhuǎn)換方法：與上述相仿，由于十六進(jìn)制基數(shù)R=16=2R=16=24 4，故必須，故必須用四位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一位十六進(jìn)制數(shù)碼，同樣采用

24、分組用四位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一位十六進(jìn)制數(shù)碼，同樣采用分組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換法，所不同的是此時(shí)每四位為一組，不足四位對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換法，所不同的是此時(shí)每四位為一組，不足四位同樣用同樣用“0”0”補(bǔ)足。補(bǔ)足。例例5 5：111011.10101 111011.10101 B=?HB=?H故有故有111011.10101 111011.10101 B=3B.A8 HB=3B.A8 H機(jī)器數(shù)：機(jī)器中數(shù)的表示形式，數(shù)的符號(hào)（機(jī)器數(shù)：機(jī)器中數(shù)的表示形式，數(shù)的符號(hào)（+/-+/-）也數(shù)碼化）也數(shù)碼化的數(shù)，即用的數(shù)，即用“0”0”表示表示“+”+”，用，用“1”1”表示表示“-”-”。機(jī)器數(shù)有機(jī)器數(shù)有字長(zhǎng)限制，符號(hào)位通常是數(shù)的最高位

25、。而尾數(shù)部分可采用不字長(zhǎng)限制，符號(hào)位通常是數(shù)的最高位。而尾數(shù)部分可采用不同的表示方法同的表示方法-原碼原碼 反碼反碼 補(bǔ)碼補(bǔ)碼基本概念：基本概念：真值（原值）：由數(shù)符（真值（原值）：由數(shù)符（+/-+/-）和尾數(shù)（數(shù)值）和尾數(shù)（數(shù)值 的絕對(duì)值）兩部分構(gòu)成。表示的是數(shù)的真實(shí)值的大小。的絕對(duì)值）兩部分構(gòu)成。表示的是數(shù)的真實(shí)值的大小。若有兩個(gè)帶符號(hào)數(shù)，若有兩個(gè)帶符號(hào)數(shù)，X X1 1=+1101101=+1101101（真值），（真值），X X2 2=-=-11011011101101（真值），它們的字長(zhǎng)為一字節(jié)（即（真值），它們的字長(zhǎng)為一字節(jié)（即8 8位二進(jìn)制數(shù)），位二進(jìn)制數(shù)），則在機(jī)器中表示如下：則

26、在機(jī)器中表示如下：編碼編碼原碼原碼 XX原原 原碼表示法又稱符號(hào)數(shù)值表示法，原碼表示法又稱符號(hào)數(shù)值表示法，“0”0”表示正號(hào)；用表示正號(hào)；用“1”1”表示負(fù)號(hào)，表示負(fù)號(hào)，而尾數(shù)部分與真值相同。如而尾數(shù)部分與真值相同。如 X X1 1=+4=+0000100 B X=+4=+0000100 B X1 1 原原 =0 0 0000100 0000100 符號(hào)位符號(hào)位 尾數(shù)尾數(shù) X X2 2=-4=-0000100 B X=-4=-0000100 B X2 2 原原 =1 1 0000100 0000100 符號(hào)位符號(hào)位 尾數(shù)尾數(shù) 反碼反碼 XX反反原碼的缺點(diǎn)：進(jìn)行運(yùn)算時(shí)必須根據(jù)兩數(shù)的符號(hào)及數(shù)值大小

27、來(lái)決定運(yùn)算結(jié)果原碼的缺點(diǎn)：進(jìn)行運(yùn)算時(shí)必須根據(jù)兩數(shù)的符號(hào)及數(shù)值大小來(lái)決定運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)，這就增加了機(jī)器的復(fù)雜性和運(yùn)算時(shí)間。簡(jiǎn)化加減運(yùn)算引入反碼和的符號(hào)，這就增加了機(jī)器的復(fù)雜性和運(yùn)算時(shí)間。簡(jiǎn)化加減運(yùn)算引入反碼和補(bǔ)碼兩種表示方法。正數(shù)的反碼與原碼相同，補(bǔ)碼兩種表示方法。正數(shù)的反碼與原碼相同，XX反反 =XX原原。負(fù)數(shù)的反碼：。負(fù)數(shù)的反碼：符號(hào)位不變，尾數(shù)部分按位取反。如：符號(hào)位不變，尾數(shù)部分按位取反。如：X X1 1=+4 X=+4 X1 1 反反 =XX原原 =0 000001000000100 X X2 2=-4 X=-4 X2 2 反反 =1 111110111111011補(bǔ)碼補(bǔ)碼 XX補(bǔ)補(bǔ)正

28、數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，XX補(bǔ)補(bǔ) =XX原原 =XX反反負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：符號(hào)位不變，其尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：符號(hào)位不變，其尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反，且在最低位加且在最低位加1 1，XX補(bǔ)補(bǔ) =XX反反 +1 1。如如 X X1 1=+4 X=+4 X1 1 補(bǔ)補(bǔ) =X X1 1 反反 =X X1 1 原原 =00000100=00000100 X X2 2=-4 X=-4 X2 2 補(bǔ)補(bǔ) =X X2 2 反反+1=11111011+1=11111100+1=11111011+1=11111100注意：注意：原碼、反碼、補(bǔ)碼具有一定的表示數(shù)值范圍原碼、反碼、補(bǔ)碼

29、具有一定的表示數(shù)值范圍如如n=8n=8，原碼表示范圍，原碼表示范圍01111111011111111111111111111111，它表示的數(shù)值范圍為，它表示的數(shù)值范圍為+127+127-127127。反碼表示范圍。反碼表示范圍01111111011111111000000010000000，即表示的數(shù)值范圍為，即表示的數(shù)值范圍為+127+127-127-127。補(bǔ)碼表示范圍補(bǔ)碼表示范圍01111111011111111000000010000000，即表示的數(shù)值范圍為，即表示的數(shù)值范圍為+127+127-128-128?；靖拍睿夯靖拍睿簽榱吮硎疚淖址?hào)信息而采用的一定位數(shù)的二進(jìn)制碼稱為代

30、碼為了表示文字符號(hào)信息而采用的一定位數(shù)的二進(jìn)制碼稱為代碼建立這種代碼與十進(jìn)制數(shù)、字母、符號(hào)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為編碼建立這種代碼與十進(jìn)制數(shù)、字母、符號(hào)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為編碼二進(jìn)制碼每位的值稱為權(quán)或位權(quán)二進(jìn)制碼每位的值稱為權(quán)或位權(quán)用四位二進(jìn)制代碼對(duì)十進(jìn)制數(shù)的各個(gè)數(shù)碼進(jìn)行編碼稱為二用四位二進(jìn)制代碼對(duì)十進(jìn)制數(shù)的各個(gè)數(shù)碼進(jìn)行編碼稱為二-十進(jìn)制十進(jìn)制BCDBCD編碼編碼(BineryBinery Coded Decimal Codes Coded Decimal Codes）簡(jiǎn)稱）簡(jiǎn)稱BCDBCD碼。碼。自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼是按自然數(shù)順序排列的二進(jìn)制碼，表自然二進(jìn)制碼是按自然數(shù)順序排列的二進(jìn)

31、制碼，表1-51-5給出了四位自然二進(jìn)制給出了四位自然二進(jìn)制碼，各位的權(quán)值依次為碼，各位的權(quán)值依次為2 23 3、2 22 2、2 21 1、2 20 0，其表示的十進(jìn)制數(shù)從，其表示的十進(jìn)制數(shù)從0 01515。格雷碼格雷碼任意兩組相鄰碼之間只有一位不同的無(wú)權(quán)碼。注：首尾兩個(gè)數(shù)碼即最小數(shù)任意兩組相鄰碼之間只有一位不同的無(wú)權(quán)碼。注：首尾兩個(gè)數(shù)碼即最小數(shù)00000000和最大數(shù)和最大數(shù)10001000之間也符合此特點(diǎn)，故它可稱為循環(huán)碼；之間也符合此特點(diǎn)，故它可稱為循環(huán)碼；用四位二進(jìn)制數(shù)表示用四位二進(jìn)制數(shù)表示09十個(gè)數(shù)碼，即十個(gè)數(shù)碼，即為為BCD碼碼。四位二進(jìn)制數(shù)最多可以有。四位二進(jìn)制數(shù)最多可以有16

32、種種不同組合，不同的組合便形成了一種編碼。不同組合，不同的組合便形成了一種編碼。主要有主要有：數(shù)字電路中編碼的方式很多，數(shù)字電路中編碼的方式很多，BCD-Binary-Coded-Decimal1.4 BCD碼碼在在BCD碼中，十進(jìn)制數(shù)碼中，十進(jìn)制數(shù)(N)D 與二進(jìn)制編與二進(jìn)制編碼碼(K3K2K1K0)B 的關(guān)系可以表示為：的關(guān)系可以表示為：000000010010001101100111100010011010101111011110111101011100010001236789101113141551240123578964012356789403456782910123678549二進(jìn)

33、制數(shù)二進(jìn)制數(shù)自然碼自然碼 8421碼碼 2421碼碼 5421碼碼 余三碼余三碼（1）“與與”邏輯邏輯A、B、C條件都具備時(shí)，事件條件都具備時(shí)，事件F才發(fā)生才發(fā)生EFABC&ABCF邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)：1.5 基本邏輯關(guān)系基本邏輯關(guān)系F=ABC邏輯式邏輯式邏輯乘法邏輯乘法邏輯與邏輯與AFBC00001000010011000010101001101111真值表真值表（2）“或或”邏輯邏輯A、B、C只有一個(gè)條件具備時(shí)，事件只有一個(gè)條件具備時(shí)，事件F就發(fā)生。就發(fā)生。1ABCF邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)AEFBCF=A+B+C邏輯式邏輯式邏輯加法邏輯加法邏輯或邏輯或AFBC0000100101011101001

34、1101101111111真值表真值表（3）“非非”邏輯邏輯A條件具備時(shí)條件具備時(shí)，事件，事件F不發(fā)生；不發(fā)生；A不具備不具備時(shí)，事件時(shí)，事件F發(fā)生。發(fā)生。邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)AEFRAF邏輯式邏輯式邏輯非邏輯非邏輯反邏輯反真值表真值表AF AF0110（4）幾種）幾種邏輯邏輯CBAF與非：與非：條件條件A、B、C都具都具備，則備，則F 不發(fā)不發(fā)生。生。&ABCFCBAF或非：或非：條件條件A、B、C任一任一具備，則具備，則F不不 發(fā)生。發(fā)生。BABABAF異或：異或：條件條件A、B有一個(gè)具有一個(gè)具備，另一個(gè)不備，另一個(gè)不具備則具備則F 發(fā)生。發(fā)生。1ABC（5）幾種基本的）幾種基本的 從三種基本

35、的邏輯關(guān)系出發(fā)，我們可從三種基本的邏輯關(guān)系出發(fā)，我們可以得到以下邏輯運(yùn)算結(jié)果：以得到以下邏輯運(yùn)算結(jié)果：0 0=0 1=1 0=01 1=10+0=00+1=1+0=1+1=11001 ABCF01000110000000101000101111011111邏輯代數(shù)邏輯代數(shù) 邏輯代數(shù)又稱開關(guān)代數(shù)或布爾代數(shù)，它是按一定邏邏輯代數(shù)又稱開關(guān)代數(shù)或布爾代數(shù)，它是按一定邏輯規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算的代數(shù)，是分析和設(shè)計(jì)邏輯電路的基本工具和輯規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算的代數(shù)，是分析和設(shè)計(jì)邏輯電路的基本工具和理論基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)。邏輯代數(shù)與普通代數(shù)的相同之處都是用字母來(lái)表示變量和函數(shù)。邏輯代數(shù)與普通代數(shù)的相同之處都是用字母來(lái)表示變量和函數(shù)

36、。邏輯代數(shù)與普通代數(shù)的區(qū)別：變量和函數(shù)的取值不同。邏輯代數(shù)與普通代數(shù)的區(qū)別：變量和函數(shù)的取值不同。邏輯變量邏輯變量邏輯代數(shù)中的變量，它有兩種取值，即邏輯邏輯代數(shù)中的變量，它有兩種取值，即邏輯0 0、邏輯邏輯1 1，“0”0”和和“1”1”稱為邏輯常量。邏輯稱為邏輯常量。邏輯0 0和邏輯和邏輯1 1不代表數(shù)不代表數(shù)值大小，僅表示相互矛盾、相互對(duì)立的兩種邏輯狀態(tài)，如表值大小，僅表示相互矛盾、相互對(duì)立的兩種邏輯狀態(tài)，如表示事件的真、假；信息的有、無(wú)；開關(guān)的通、斷；電平的高、示事件的真、假；信息的有、無(wú)；開關(guān)的通、斷；電平的高、低；管子的導(dǎo)通、截止低；管子的導(dǎo)通、截止.。邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)用有限個(gè)與、或

37、、非邏輯運(yùn)算符，按用有限個(gè)與、或、非邏輯運(yùn)算符，按某種邏輯關(guān)系將邏輯變量某種邏輯關(guān)系將邏輯變量A A、B B、C C、.連接起來(lái)，連接起來(lái)，所得的表達(dá)式所得的表達(dá)式F=fF=f（A A、B B、C C、.）稱為邏輯函）稱為邏輯函數(shù)，如數(shù)，如F F（A A、B B）=A+B=A+B、F F（A A、B B、C C）=A+=A+通常通常A A、B B、C C、.稱輸入變量，稱輸入變量，F(xiàn) F稱輸出變量，因此稱輸出變量，因此當(dāng)前者取值確定后，輸出函數(shù)值也唯一地被確定了當(dāng)前者取值確定后，輸出函數(shù)值也唯一地被確定了取值，即邏輯取值，即邏輯0 0、邏輯、邏輯1 1，“0”0”和和“1”1”稱為邏輯常稱為邏輯常量。邏輯量。邏輯0 0和邏輯和邏輯1 1不代表數(shù)值大小，僅表示相互矛不代表數(shù)值大小，僅表示相互矛盾、相互對(duì)立的兩種邏輯狀態(tài)盾、相互對(duì)立的兩種邏輯狀態(tài)作業(yè)：作業(yè)：P261.3.1