数字电路逻辑基本知识
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现代计算机通常都是标准的数字系统，数字系统 内部处理的是离源自文库元素，并且采用称为信号的物理量 表示，一般为电压和电流，因而现实社会中的各种信 息在数字系统内部呈现出不同的形式 。
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第一章 数制与编码
数字系统处理的是离散元素，而这些离散元素通常以 二进制形式出现，人们熟悉的十进制数不能被机器直接接 收。因此，当人机通信时，需将十进制数转换成二进制数 ，以便机器接收。机器运算结束时，再将二进制数转换成 十进制数。
本章主要讨论数字系统中数的表示方法。
14
第一章 数制与编码 1、进位计数制 2、数制转换 ※ 3、带符号数的代码表示 4、几种常用的编码
15
1.1 进位计数制
1.1 进位计数制 按进位的原则进行计数，称为进位计数制。每一
种进位计数制都有一组特定的数码，例如十进制数有 10 个数码， 二进制数只有两个数码，而十六进制数 有 16 个数码。 每种进位计数制中允许使用的数码总 数称为基数或底数。
数字逻辑
数字电路的应用: 数字电路与数字电子技术广泛的应用于家用电器、雷达
、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域。
9
数字电路的应用
数字逻辑
10
数字电路的应用
数字逻辑
11
数字电路的应用
数字逻辑
12
第一章 基本知识—数制与编码
计算机已广泛应用于科学与工程计算、数据和信 息处理、计算机辅助设计及人工智能等领域，计算机 是数字系统中最常见、最有代表性的一种设备。
2、 实现简单，系统可靠 以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电
源电压的小波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作 的可靠性影响也比模拟电路小得多。
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数字逻辑
3、 集成度高，功能实现容易 集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之
一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技 术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电 路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路 （MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（ VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升 到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路 块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编 程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能 。8
因为数字电路主要是研究电路的输入和输出之间的 逻辑关系，所以，数字电路也称逻辑电路，分析方法采 用逻辑代数、真值表、卡诺图、特性方程、状态转换图 、时序波形图等。
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数字逻辑
数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半 导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电 路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工 艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件； 70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生 质的飞跃。
在任何一种进位计数制中，任何一个数都由整数 和小数两部分组成， 并且具有两种书写形式：位置 记数法和多项式表示法。
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1.1 进位计数制 1.1.1 十进制数(Decimal)
（1） 采用 10 个不同的数码0、 1、 2、 …、 9和一个小 数点(.)。
（2）进位规则是“逢十进一”。
若干个数码并列在一起可以表示一个十进制数。例如在435.86这个 数中，小数点左边第一位的5代表个位，它的数值为5； 小数点左边第 二位的 3 代表十位，它的数值为3×101；左边第三位的 4 代表百位，它 的数值为4×102 ；小数点右边第一位的值为8×10-1；小数点右边第二 位的值为6×10-2。
近年来，可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门 阵列FPGA的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面 ，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功 能更加完善，使用更灵活。
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数字逻辑
数字电路的特点: 1、 同时具有算术运算和逻辑运算功能 数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进
制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算 （与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于 运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。
数字逻辑
主 讲：代 媛 电 话：87092338
数字逻辑
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运 算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻 辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现 代的数字电路是由半导体工艺制成的若干数字集成器 件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存 储器是用来存储二值数据的数字电路。
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1.1 进位计数制
可见，数码处于不同的位置，代表的数值是不同的。这 里102、101、100、 10-1、10-2 称为权或位权，即十进制数中 各位的权是基数 10 的幂，各位数码的值等于该数码与权的 乘积。
因此， 435.86 4 102 4 101 5100 8 101 6 102
上式左边称为位置记数法或并列表示法，右边称为多项 式表示法或按权展开法。
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1.1 进位计数制
一般，对于任何一个十进制数N， 都可以用位置 记数法和多项式表示法写为
( N )10 an1an2 a1a0 a1a2 am an1 10n1 an2 10n2 a1 101 a0 100 a1 101 a2 102 am 10m
数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中 ，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。
5
数字逻辑
逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路 。 TTL逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今 仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展 ,TTL的主导地位受到了动摇，有被CMOS器件所取代的 趋势。
2
数字逻辑
电子电路中的信号可以分为两类：一类是模拟信 号，指在时间上和数值上都是连续变化的信号，如音 频电压信号。另一类是数字信号，指时间上和数值上 都是离散的信号，例如各种脉冲信号。工作在模拟信 号下的电子电路称为模拟电路。工作在数字信号下的 电子电路称为数字电路。
3
数字逻辑
数字信号是非连续变化的，通常只有两种状态，例 如电位的高与低，我们用“0”和“1”来表示这两种状态 。数字电路的基本单元比较简单，对原件的精度要求不 高，只要能区分0和1两种状态即可，所以容易集成化。
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第一章 数制与编码
数字系统处理的是离散元素，而这些离散元素通常以 二进制形式出现，人们熟悉的十进制数不能被机器直接接 收。因此，当人机通信时，需将十进制数转换成二进制数 ，以便机器接收。机器运算结束时，再将二进制数转换成 十进制数。
本章主要讨论数字系统中数的表示方法。
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第一章 数制与编码 1、进位计数制 2、数制转换 ※ 3、带符号数的代码表示 4、几种常用的编码
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1.1 进位计数制
1.1 进位计数制 按进位的原则进行计数，称为进位计数制。每一
种进位计数制都有一组特定的数码，例如十进制数有 10 个数码， 二进制数只有两个数码，而十六进制数 有 16 个数码。 每种进位计数制中允许使用的数码总 数称为基数或底数。
数字逻辑
数字电路的应用: 数字电路与数字电子技术广泛的应用于家用电器、雷达
、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域。
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数字电路的应用
数字逻辑
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数字电路的应用
数字逻辑
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数字电路的应用
数字逻辑
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第一章 基本知识—数制与编码
计算机已广泛应用于科学与工程计算、数据和信 息处理、计算机辅助设计及人工智能等领域，计算机 是数字系统中最常见、最有代表性的一种设备。
2、 实现简单，系统可靠 以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电
源电压的小波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作 的可靠性影响也比模拟电路小得多。
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3、 集成度高，功能实现容易 集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之
一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技 术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电 路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路 （MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（ VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升 到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路 块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编 程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能 。8
因为数字电路主要是研究电路的输入和输出之间的 逻辑关系，所以，数字电路也称逻辑电路，分析方法采 用逻辑代数、真值表、卡诺图、特性方程、状态转换图 、时序波形图等。
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数字逻辑
数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半 导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电 路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工 艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件； 70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生 质的飞跃。
在任何一种进位计数制中，任何一个数都由整数 和小数两部分组成， 并且具有两种书写形式：位置 记数法和多项式表示法。
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1.1 进位计数制 1.1.1 十进制数(Decimal)
（1） 采用 10 个不同的数码0、 1、 2、 …、 9和一个小 数点(.)。
（2）进位规则是“逢十进一”。
若干个数码并列在一起可以表示一个十进制数。例如在435.86这个 数中，小数点左边第一位的5代表个位，它的数值为5； 小数点左边第 二位的 3 代表十位，它的数值为3×101；左边第三位的 4 代表百位，它 的数值为4×102 ；小数点右边第一位的值为8×10-1；小数点右边第二 位的值为6×10-2。
近年来，可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门 阵列FPGA的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面 ，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功 能更加完善，使用更灵活。
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数字逻辑
数字电路的特点: 1、 同时具有算术运算和逻辑运算功能 数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进
制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算 （与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于 运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。
数字逻辑
主 讲：代 媛 电 话：87092338
数字逻辑
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运 算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻 辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现 代的数字电路是由半导体工艺制成的若干数字集成器 件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存 储器是用来存储二值数据的数字电路。
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1.1 进位计数制
可见，数码处于不同的位置，代表的数值是不同的。这 里102、101、100、 10-1、10-2 称为权或位权，即十进制数中 各位的权是基数 10 的幂，各位数码的值等于该数码与权的 乘积。
因此， 435.86 4 102 4 101 5100 8 101 6 102
上式左边称为位置记数法或并列表示法，右边称为多项 式表示法或按权展开法。
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1.1 进位计数制
一般，对于任何一个十进制数N， 都可以用位置 记数法和多项式表示法写为
( N )10 an1an2 a1a0 a1a2 am an1 10n1 an2 10n2 a1 101 a0 100 a1 101 a2 102 am 10m
数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中 ，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。
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数字逻辑
逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路 。 TTL逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今 仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展 ,TTL的主导地位受到了动摇，有被CMOS器件所取代的 趋势。
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数字逻辑
电子电路中的信号可以分为两类：一类是模拟信 号，指在时间上和数值上都是连续变化的信号，如音 频电压信号。另一类是数字信号，指时间上和数值上 都是离散的信号，例如各种脉冲信号。工作在模拟信 号下的电子电路称为模拟电路。工作在数字信号下的 电子电路称为数字电路。
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数字逻辑
数字信号是非连续变化的，通常只有两种状态，例 如电位的高与低，我们用“0”和“1”来表示这两种状态 。数字电路的基本单元比较简单，对原件的精度要求不 高，只要能区分0和1两种状态即可，所以容易集成化。