ch1数字逻辑概论
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数字电路CH0-CH1
例8： 111001100111.10.1001010111BB==?3Q27.234 Q
0 11010111.0100111 00
小数点为界
32 72 3 4
返回
非十进制间的转换
• 二进制与十六进制间的转换
从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每 四位分为一组，不足四位的分别在整数的最高位 前和小数的最低位后加“0”补足，然后每组用等 值的十六进制码替代，即得目的数。
i
n 1
m
Ki10i
返回
二进制
任意进制
1）基数2，逢二进一，即1+1=10
2)有0-1两个数字符号和小数点，数码K
1）基数R，逢R进一，
i从0-1
2) 3有）R不两同个数数位字上符的号数和具小有数不点同，的数权码K值i从2i。0-R-1
3）4）不任同意数一位展个上成二的多进数项制具式数有的，不形都同式可的按权其值权Ri。位
00 0 01 0 10 0 11 1
11 1 10 1 01 1 00 0
正、负逻辑间关系
正与 = 负或 正或 = 负与 正与非 = 负或非 正或非 = 负与非
逻辑符号等效
• 在一种逻辑符号的所有入、出 端同时加上或者去掉小圈，当一 根线上有两个小圈，则无需画圈
• 原来的符号互换（与←→或、 同或←→异或）
1.1 数制与编码
进位计数制 数制转换 数值数据的表示 常用编码
1.3 逻辑函数的表达形式
函数表达式的常用形式 逻辑函数的标准形式
1.4 逻辑函数的简化
代数法化简函数 图解法化简函数 逻辑函数简化中的几个实际问题
进位计数制
1、十位进置制计数法
按权展开式
0 11010111.0100111 00
小数点为界
32 72 3 4
返回
非十进制间的转换
• 二进制与十六进制间的转换
从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每 四位分为一组，不足四位的分别在整数的最高位 前和小数的最低位后加“0”补足，然后每组用等 值的十六进制码替代，即得目的数。
i
n 1
m
Ki10i
返回
二进制
任意进制
1）基数2，逢二进一，即1+1=10
2)有0-1两个数字符号和小数点，数码K
1）基数R，逢R进一，
i从0-1
2) 3有）R不两同个数数位字上符的号数和具小有数不点同，的数权码K值i从2i。0-R-1
3）4）不任同意数一位展个上成二的多进数项制具式数有的，不形都同式可的按权其值权Ri。位
00 0 01 0 10 0 11 1
11 1 10 1 01 1 00 0
正、负逻辑间关系
正与 = 负或 正或 = 负与 正与非 = 负或非 正或非 = 负与非
逻辑符号等效
• 在一种逻辑符号的所有入、出 端同时加上或者去掉小圈，当一 根线上有两个小圈，则无需画圈
• 原来的符号互换（与←→或、 同或←→异或）
1.1 数制与编码
进位计数制 数制转换 数值数据的表示 常用编码
1.3 逻辑函数的表达形式
函数表达式的常用形式 逻辑函数的标准形式
1.4 逻辑函数的简化
代数法化简函数 图解法化简函数 逻辑函数简化中的几个实际问题
进位计数制
1、十位进置制计数法
按权展开式
new《CH1信号与系统基本概念》小结
时限信号 周期信号
①有界时限信号为能量信号。
②有界周期信号为功率信号。 ③ 一些信号，为非功率非能量信号。
例2: 判断“所有非周期信号都是能量信号”叙述的正确性
解： 错误，因非周期信号与能量信号无任何关系。
■
第 5页
《信号与系统》 Ch11.概论 单位阶跃、冲激和冲激偶信号 南航空大学 二、典型信号
解: 因为 x(2t ) 表示将 x(t ) 压缩2倍,即时间缩 短一半，放音速度提高一倍。 所以选B项。
▲ ■ 第 11 页
《信号与系统》 Ch1 概论 四、系统特性
南航空大学
Nanchang Hangkong University
1.线性系统判断
①激励（含初始状态） 系统微分 ②响应 方程中 ③及其导数或积分 只能是一次项 而不能是它们的 ①绝对值 ②三角与指数函数 更不能含常数项
f (t ) (t ) f (0) (t ) f (0) (t ) 解：
(t )sin( t ) sin 0 (t ) cos 0 (t ) (t )
■
第 7页
《信号与系统》 Ch1 2. 序列δ(k) 和 ε(k) 概论
k
x(t ) x() 3 (t 2k ) (t 2k 1)
k
x(t)的一种可能图形为：
■
第 8页
《信号与系统》 Ch1 概论总结
南昌航空大学
Nanchang Hangkong University
三、信号波形变换
反转 平移 展缩 (尺度变换） t→–t f (t ) → f (–t ) t → t –t 0 f (t) → f (t – t0) t→at f (t) → f (a t) f (· )以纵坐标为轴反转180o 若t0 >0，则f (t)右移； 否则左移。 若a >1 ，则沿横坐标压缩； 若0< a < 1 ，则扩展 。
数电第01章数字逻辑概论康华光-课件
——相邻两组二进制数之间只变化一位二进制数
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7
8421码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
十进制数
8 9 10 11 12 13 14 15
加法运算规则如下：
0＋0＝0 1＋0＝1
0＋1＝1 1＋1＝10
——逢2进1
进位
例 : 1101+ 1001=？
2、减法运算 减法运算规则如下： 0-0＝0 1-0＝1 1-1＝0 0-1＝11
借位
例 : 1110－1001=？
1101 +1001
10 0 1
10 1 1 0
1110 -1 0 0 1
(2)并行方式(P15图1.2.3)
——n 位数据需n根连接线进行传输。传输速度快，传 输时间为串行方式的1/n 。工作时， n 位数据信号在 一个时钟脉冲的控制下同时传输。
2、二进制数的波形表示方法
低电平表示数据“0” 高电平表示数据“1”
0
1
0
（1-17）
一组波形如何用二进制数表示出来？
①串行方式时：
（1-4）
第一章 数字逻辑概论
重点： 1.了解数字电路的基本概念、数制； 2.掌握基本逻辑门的逻辑符号、真值表和 逻辑表达式； 3.掌握逻辑函数的各种表示方法及其相互 转换方法。
§1.1 数字电路的基本概念
一、模拟信号与数字信号
1、模拟信号 ——随时间连续变化的信号
u t 正弦波信号
2、数字信号 ——时间和幅度都是离散的
A
第01章数字逻辑概论
❖ Zvonko Vranesic. Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design (3rd Edition). McGraw-Hill. 2008.
❖ Daniel M. Kaplan. Hands-On Electronics. Cambridge University Press. 2003
数模和模数转换
• 模拟电路中讲授
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
8
课程安排
❖课程名称：数字电子技术 ❖英文名称：Digital Electronics Technology ❖课程性质：学科基础理论必修课 ❖考核方式：考试 ❖开课专业：自控、电科 ❖开课学期： 4 ❖总学时： 56 ❖总学分： 3.5
第1章
作业
❖1.1.4
❖1.2.2 （2）（4）
❖1.2.6 （2）
❖1.3.1（2） （3）
❖1.4.1 （1）
补充： 1、现车牌为六位，前三位为英文字母，后三位 为十进数，求车牌容量。 2、一千个梨分放入十个葙中，如给定小于一千 任意数，都能整葙取走，如何分放？
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
❖稳定性好，抗干扰能力强；
❖设计相对容易，集成度高；
❖信息处理能力强；
❖持久高精度；
❖便于存储和检索；
❖灵活的可编程能力；
❖低功耗；
1958年，Jack Kilby发明了集成电路（IC）
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
34
1.1.4 数字电路与模拟电路的混合应用
许多系统融合了模拟电路与数字电路各自的优势。 一个典型的例子是CD播放器。通过CD驱动器接收CD唱 盘上的数字数据，通过数模转换为模拟信号并进行信号 放大。
❖ Daniel M. Kaplan. Hands-On Electronics. Cambridge University Press. 2003
数模和模数转换
• 模拟电路中讲授
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
8
课程安排
❖课程名称：数字电子技术 ❖英文名称：Digital Electronics Technology ❖课程性质：学科基础理论必修课 ❖考核方式：考试 ❖开课专业：自控、电科 ❖开课学期： 4 ❖总学时： 56 ❖总学分： 3.5
第1章
作业
❖1.1.4
❖1.2.2 （2）（4）
❖1.2.6 （2）
❖1.3.1（2） （3）
❖1.4.1 （1）
补充： 1、现车牌为六位，前三位为英文字母，后三位 为十进数，求车牌容量。 2、一千个梨分放入十个葙中，如给定小于一千 任意数，都能整葙取走，如何分放？
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
❖稳定性好，抗干扰能力强；
❖设计相对容易，集成度高；
❖信息处理能力强；
❖持久高精度；
❖便于存储和检索；
❖灵活的可编程能力；
❖低功耗；
1958年，Jack Kilby发明了集成电路（IC）
2021/5/6
北京化工大学电工电子中心
34
1.1.4 数字电路与模拟电路的混合应用
许多系统融合了模拟电路与数字电路各自的优势。 一个典型的例子是CD播放器。通过CD驱动器接收CD唱 盘上的数字数据，通过数模转换为模拟信号并进行信号 放大。
Ch1 逻辑综合概述
第一章基本概念介绍综合，是从逻辑设计到电路实现的第一步。
就现有的EDA工具而言，综合就是将RTL 级的描述转换成门级网表的过程。
一般的综合过程如图1-1所示。
综合的输入为RTL设计，经过转换和优化，最后得到优化后的门级网表。
图1.1综合流程下面对图1.1中的几个重要概念作一下介绍：1.RTL级设计（RTL Design）作为综合的输入，RTL级设计指的是用硬件描述语言对设计进行描述得到的RTL级代码。
我们知道，描述一个电路可以从不同的层次（如系统级、行为级、RTL级）着手。
那为什么会选择RTL级描述作为综合的输入，而不是其他的描述。
这是因为并不是所有的语言成分都可以被综合，由此引出一个重要概念：可综合性。
（1）可综合性可综合性指的是一个电路描述的综合收敛性，换句话说，一个电路描述在多大程度上可以由EDA软件自动生成合情合理的电路实现。
系统级描述基本上不具备可综合性，因为它们过于抽象，因此导致太多的综合随意性，即使勉强综合出来一个结果也很难实用。
行为描述提供的是算法，综合器首先需要为算法提供一个结构，这同样存在太多的随意性，需要人类智慧的判断和决策，因此纯行为描述的可综合性也很差。
RTL描述的综合性就很好了，而且越往底层综合性就越好。
从上面可以看到，可综合性与电路描述的抽象程度密切相关，越抽象的描述可综合性越差，越趋向于结构化的描述可综合性越好。
在电路设计实践中，我们总是从抽象的系统级描述或行为描述开始，用仿真工具验证顶层设计的合理性。
这个阶段定义顶层各个功能块的外特性，但还没有功能块的内容，因此不进行综合。
设计工程师从系统工程师手中接到顶层功能块的外特性，并开始着手设计它的RTL内容。
在RTL设计中，就要充分考虑描述的可综合性问题，因为综合的对象是RTL级描述程序。
（2）可读性可综合性表达的是源代码与计算机之间沟通的容易程度和准确程度，而可读性表达的是源代码与人类之间的沟通程度。
从可读性和可综合性两个角度来看，RTL描述作为电路设计的最终描述是合适的。
计算机组成原理ch1 概述
为培养在计算机硬件系统的分析、研究、 开发等方面的能力打下坚实基础。 了解硬件在计算机系统中的地位
以硬件为核心， 叠加不同层次的软件， 构 成一个计算机系统， 如下图所示:
Nanjing University of Information Science & Technology ， College of Computer and Software
第六代计算机，即作为计算机的核心元件不是 传统的电子元件，而是更新的光电子元件，超 导电子元件或生物电子元件。 神经网络技术
Nanjing University of Information Science & Technology ， College of Computer and Software
汇编语言
Nanjing University of Information Science & Technology ， College of Computer and Software
大纲
第1章 概述 第2章 运算方法与运算器 第3章 存储器及存储系统 第4章 指令系统 第5章 中央处理器 第6章 系统总线 第7章 I/O系统 第8章 外围设备
计算机发展——微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是一种 信息机器，一种个人的信息机器。
Altair 8800
Nanjing University of Information Science & Technology ， College of Computer and Software
计算机发展——巨型化
应用程序
其它系统软件
汇编语言
计算机硬件
数字电路CH0-CH1
直到小数部分为“0”，或满足要求的精度如为2-5止，只。要求到小 数点后第五位
例： （0.65）10 =( ? )2 要求精度为小数五位。
由此得：(0.65)10=(0.10100)2 综合得：(81.65)10=(1010001.10100)2
十进制
二进制
八进制、十六进制 返 回
非十进制转成十进制
F= A • B = AB
A
F
B
或逻辑
只有决定某一事件的有一个或一个以上具 备，这一事件才能发生
或逻辑真值表
AB F
逻辑符号
00 0 01 1 10 1 11 1
A 1
F
B
或逻辑运算符，也有
逻辑表达用式“∨”、“∪”N表个输入：
示
F= A + B
F= A + B + ...+ N
返回
非逻辑
非逻辑真值表 AF
3V0V
33VV
03VV
AB F
0V 0V 0V 0V 3V 0V 3V 0V 0V 3V 3V 3V
返回
（四）正逻辑与负逻辑
返回
A 电平B关高低系电电F平平VVLH用用正高低逻A逻电电逻辑辑平平0辑1表表（BVV示LH示与用用，逻门逻F辑辑）10表表负示示A逻，辑（B 或门F）
VL VL VL VL VH VL VH VL VL VH VH VH
例9： 111111001111..1100110011 BB == ?3BH.A8 H
00 111011.10101 000
返回
小数为界
3 BA 8
数值数据的表示 数符（+/-）符+尾号数（+/-）数码化 （数值的最绝高对位值：）““01””表表示 示“ “+-””
例： （0.65）10 =( ? )2 要求精度为小数五位。
由此得：(0.65)10=(0.10100)2 综合得：(81.65)10=(1010001.10100)2
十进制
二进制
八进制、十六进制 返 回
非十进制转成十进制
F= A • B = AB
A
F
B
或逻辑
只有决定某一事件的有一个或一个以上具 备，这一事件才能发生
或逻辑真值表
AB F
逻辑符号
00 0 01 1 10 1 11 1
A 1
F
B
或逻辑运算符，也有
逻辑表达用式“∨”、“∪”N表个输入：
示
F= A + B
F= A + B + ...+ N
返回
非逻辑
非逻辑真值表 AF
3V0V
33VV
03VV
AB F
0V 0V 0V 0V 3V 0V 3V 0V 0V 3V 3V 3V
返回
（四）正逻辑与负逻辑
返回
A 电平B关高低系电电F平平VVLH用用正高低逻A逻电电逻辑辑平平0辑1表表（BVV示LH示与用用，逻门逻F辑辑）10表表负示示A逻，辑（B 或门F）
VL VL VL VL VH VL VH VL VL VH VH VH
例9： 111111001111..1100110011 BB == ?3BH.A8 H
00 111011.10101 000
返回
小数为界
3 BA 8
数值数据的表示 数符（+/-）符+尾号数（+/-）数码化 （数值的最绝高对位值：）““01””表表示 示“ “+-””
数字电路逻辑设计(第二版)清华大学出版社朱正伟等编著ch1综述
[1101
] 2421BCD
=
1
2
+ 1
4+ 0
2
+ 1 1
=
(7)D
2.可靠性代码 1）格 雷 码
• 格雷码是一种无权码。
• 编码特点是：任何两个相邻代码 之间仅有一位不同。
• 该特点常用于模拟量的转换。当 模拟量发生微小变化，格雷码仅仅 改变一位，这与其它码同时改变2 位或更多的情况相比，更加可靠,且 容易检错。
例 (752.1)O= (111 101 010.001)B
2）、二--十六进制之间的转换 二进制转换成十六进制： 因为16进制的基数16=24 ，所以，四位二进制数与一位16 进制数有直接对应关系，方法类似于八进制和二进制之间 的转换。
例 (111100010101110)B == (78AE)H
位权
m
S10 ai 10i
in1
各位的权都是10的幂。
2. 二进制
二进制数的表示方法
二进制数只有0、1两个数码，进位规律是：“逢二进一” .
例如：
1001.1012 1 23 0 22 0 21 1 20 1 21 0 22 1 23
余3码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不同。按余3 码循环码组成计数器时，每次转换过程只有一个触发器翻转，译 码时不会发生竞争－冒险现象。
(3)用BCD代码表示十进制数
对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几 组BCD代码来表示。例如：
463.5 10
不能省略！
863.2 10
十六进制转换成二进制：
将每位16进制数展开成四位二进制数，排列顺序不变即可。
例 (BEEF)H =(1011 1110 1110 1111)B
数字逻辑第1章概论精品文档
3
【例3】将八进制数(67.731)8写成权表示的形式。
解:
(67.731)8=6×81+7×80+7×8-1+3×8-2+1×8-3
【例4】 将十六进制数(8AE6)16写成权表示的形式。
解:
(8AE6)16=8×163+A×162+E×161+6×160
1.2 数制系统
【例5】分别将二进制数(11010.101)2和十六进制数(B6F.C)16转换为 十进制数。
十六进制数运算规则自行推导
1.3 有符号二进制数的编码表示
术语：
1、真值：二进制数值前用“－”、 “＋”符号表示二进制数负数和正数。这 种表示的二进制数的方法，称为符号数的 真值，简称真值。
2、机器数：将真值的符号部分数字 化以及真值的数值部分采用编码表示，称 为机器数。
真值的符号部分在机器数中称为符号 位，真值的数值部分在机器数中称为尾数。
【例1】将十进制数(2019.9)10写成权表示的形式。
解: (2019．9)10＝2×103+0×102+0×101+1×100+9×10-1
【例2】将二进制数(1101.101)2写成权表示的形式。
解: (1101.101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
【例3】将八进制数(67.731)8写成权表示的形式。
解:
(67.731)8=6×81+7×80+7×8-1+3×8-2+1×8-3
【例4】 将十六进制数(8AE6)16写成权表示的形式。
解:
(8AE6)16=8×163+A×162+E×161+6×160
1.2 数制系统
【例5】分别将二进制数(11010.101)2和十六进制数(B6F.C)16转换为 十进制数。
十六进制数运算规则自行推导
1.3 有符号二进制数的编码表示
术语：
1、真值：二进制数值前用“－”、 “＋”符号表示二进制数负数和正数。这 种表示的二进制数的方法，称为符号数的 真值，简称真值。
2、机器数：将真值的符号部分数字 化以及真值的数值部分采用编码表示，称 为机器数。
真值的符号部分在机器数中称为符号 位，真值的数值部分在机器数中称为尾数。
【例1】将十进制数(2019.9)10写成权表示的形式。
解: (2019．9)10＝2×103+0×102+0×101+1×100+9×10-1
【例2】将二进制数(1101.101)2写成权表示的形式。
解: (1101.101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
1.3 有符号二进制数的编码表示
数字电路康华光第五版ch数字逻辑概论(精品)共62页
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼如乐之者。——孔子
数字电路康华光第五版ch数字逻辑概 论(精品）
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
62
数字逻辑概论第五版
2、数字集成电路旳特点
（1）稳定性高，成果旳再现性好 （2）易于设计 （3）大批量生产，成本低廉 （4）可编程性 （5）高速度，低功耗
3、数字电路旳分析、设计与测试
（1）数字电路旳分析措施： 分析工具：逻辑代数、计算机仿真
（2）数字电路旳设计措施： 设计过程：方案旳提出、验证、修改 设计方式：老式旳设计方式；EDA软件设计方式
八进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17
十六进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
1.2.2 数制转换
将N进制数按权展开，即能够转换为十进制数。 1、二进制数与八进制数旳相互转换
（1）二进制数转换为八进制数： 将二进制数由小数点开始， 整数部分向左，小数部分向右，每3位提成一组，不够3位补 零，则每组二进制数便是一位八进制数。
（2）基 数：进位制旳基数，就是在该进位制中可能用到 旳数码个数。
（3） 位 权（位旳权数）：在某一进位制旳数中，每一位 旳大小都相应着该位上旳数码乘上一种固定旳数，这个固 定旳数就是这一位旳权数。权数是一种幂。
1、十进制 数码为：0～9；基数是10。 运算规律：逢十进一，即：9＋1＝10。 十进制数旳权展开式：
例1.3.3 求1001与1011旳积。
解：
1001
×) 1 0 1 1
1001
1001
0000
1001
1100011
11 1
即：1001×1011=1100011
可见，乘法运算法运算和除法运算
除法法则：
0 1 0 111
例1.3.4 求1010与111之商。
逻辑电平与电压值旳关系（正逻辑） ：
数字逻辑概论共28页
数字逻辑概论
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
பைடு நூலகம்
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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1.数字逻辑基础
1.1 数字电路与数字信号 1.2 数制 1.3 二进制数的算术运算 1.4 二进制代码 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算 1.6 逻辑函数及其表示方法
1.1 数字电路与数字信号 1.1.1 数字技术的发展及其应用 1.1.2 数字集成电路的分类及特点 1.1.3 模拟信号与数字信号 1.1.4 数字信号的描述方法
集成度:每一芯片所包含的门个数
分类 小规模 中规模 大规模 超大规模 甚大规模
门的个数 最多12个 12~99 100~9999 10,000~99,999 106以上
典型集成电路 逻辑门、触发器 计数器、加法器 小型存储器、门阵列 大型存储器、微处理器 可编程逻辑器件、多功能专用集成电 路
2、数字集成电路的特点 1)电路简单,便于大规模集成,批量生产 2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 3)体积小,通用性好,成本低. 4)具可编程性,可实现硬件设计软件化 5)高速度 低功耗 6)加密性好
1.1数字电路与数字信号
1.1.1数字技术的发展及其应用
60~70代-IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。 10万个晶体管/片。 80年代后- ULSI ， 1 0 亿个晶体管/片 、 ASIC 制作技术成熟 90年代后- 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。 目前-- 芯片内部的布线细微到亚微米(0.13~0.09μm)量级 微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz） 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路
1.1.3 数字信号与数字信号
1. 模拟信号 ---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等
υ
O t
υ
O
t
2、数字信号 ---在时间上和数值上均是离散的信号。
数字信号波形 •数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同， 分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同
3、模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换 为数字信号. 模数转换的实现
2、数字波形 数字波形------是信号逻辑电平对时间的图形表示。数 字波形用脉冲波形表示，该波形只有0和1两个值。
(a) 用逻辑电平描述的数字波形
(b) 16位数据的图形表示
(1)数字波形的两种类型: *非归零型 高电平
*归零型 低电平
有脉冲
无脉冲 比特率 -------- 每秒钟转输数据的位数
1.2.1十进制
十进制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十个数码，其进位的规则是 “逢十进一”。
4587.29=4×103+5×102+8×101+7×100+2×10−1+9×10−2
系数 一般表达式: 各位的权都是10的幂。 任意进制数的一般表达式为:
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
数字技术的应用
计算机
智能仪器
数码相机
1.1.2、数字集成电路的分类及特点
1、数字集成电路的分类 根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同， --数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 从电路的形式不同， --数字电路可分为集成电路和分立电路 从器件不同 --数字电路可分为TTL 和 CMOS电路 从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、 超大规模和甚大规模五类。
3、数字电路的分析、设计与测试 (1)数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。 分析工具：逻辑代数。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。 (2) 数字电路的设计方法 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑 器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。 (3)数字电路的测试技术 测试的基本仪器设备：数字万用表，示波器。
3 V
模拟信号
模数转换器 00000011 数字输出
1.1.4 数字信号的描述方法
1、二值数字逻辑和逻辑电平 二值数字逻辑 0、1数码---表示数量大小时称二进制数 ---表示两种不同的逻辑状态时称二值逻辑 表示方式 在电路中，可用电子器件的开关特性来实现二值数字逻 辑。即：用低、高电平表示0、1两种逻辑状态。 注意：逻辑电平不是物理量，而是物理量的相对表示。通 常，逻辑0表示低电平，逻辑1表示高电平。 逻辑电平与电压值的关系（正逻辑） 电压(V) +5 0 二值逻辑 1 0 电 平 H(高电平) L(低电平)
发展特点:以电子器件的发展为基础 电子管时代 电压控制器件 电真空技术 1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管 体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在 一些大功率发射装置中使用。
晶体管时代 器件
电流控制器件 半导体技术 半导体二极管、三极管
半导体集成电路
电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代 a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验 证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周 期长。 b)现代的设计方法： 现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方 法，电路设计、 分析、仿真 、修订 全通过计算机完成。
(2)周期性和非周期性 非周期性数字波形
周期性数字波形
1.2
数制
1.2.1十进制 1.2.2 二进制 1.2.3 二-十进制之间的转换 1.2.4十六进制和八进制
1.2
数制
数制:多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则。 一种进位计数制包含着基数位权：用来表明不同数位上数值大小的一个固定常 数。不同数位有不同的位权。 常用数制： 十进制，二进制，八进制，十六进制
EDA（Electronics Design Automation)技术 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完 成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到 芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。 1、设计： 在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 设计方法 VerlogHDL语言设计 状态机设计
1.1 数字电路与数字信号 1.2 数制 1.3 二进制数的算术运算 1.4 二进制代码 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算 1.6 逻辑函数及其表示方法
1.1 数字电路与数字信号 1.1.1 数字技术的发展及其应用 1.1.2 数字集成电路的分类及特点 1.1.3 模拟信号与数字信号 1.1.4 数字信号的描述方法
集成度:每一芯片所包含的门个数
分类 小规模 中规模 大规模 超大规模 甚大规模
门的个数 最多12个 12~99 100~9999 10,000~99,999 106以上
典型集成电路 逻辑门、触发器 计数器、加法器 小型存储器、门阵列 大型存储器、微处理器 可编程逻辑器件、多功能专用集成电 路
2、数字集成电路的特点 1)电路简单,便于大规模集成,批量生产 2)可靠性、稳定性和精度高,抗干扰能力强 3)体积小,通用性好,成本低. 4)具可编程性,可实现硬件设计软件化 5)高速度 低功耗 6)加密性好
1.1数字电路与数字信号
1.1.1数字技术的发展及其应用
60~70代-IC技术迅速发展：SSI、MSI、LSI 、VLSI。 10万个晶体管/片。 80年代后- ULSI ， 1 0 亿个晶体管/片 、 ASIC 制作技术成熟 90年代后- 97年一片集成电路上有40亿个晶体管。 目前-- 芯片内部的布线细微到亚微米(0.13~0.09μm)量级 微处理器的时钟频率高达3GHz（109Hz） 将来- 高分子材料或生物材料制成密度更高、三维结构的电路
1.1.3 数字信号与数字信号
1. 模拟信号 ---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等
υ
O t
υ
O
t
2、数字信号 ---在时间上和数值上均是离散的信号。
数字信号波形 •数字电路和模拟电路：工作信号，研究的对象不同， 分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同
3、模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换 为数字信号. 模数转换的实现
2、数字波形 数字波形------是信号逻辑电平对时间的图形表示。数 字波形用脉冲波形表示，该波形只有0和1两个值。
(a) 用逻辑电平描述的数字波形
(b) 16位数据的图形表示
(1)数字波形的两种类型: *非归零型 高电平
*归零型 低电平
有脉冲
无脉冲 比特率 -------- 每秒钟转输数据的位数
1.2.1十进制
十进制采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十个数码，其进位的规则是 “逢十进一”。
4587.29=4×103+5×102+8×101+7×100+2×10−1+9×10−2
系数 一般表达式: 各位的权都是10的幂。 任意进制数的一般表达式为:
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
数字技术的应用
计算机
智能仪器
数码相机
1.1.2、数字集成电路的分类及特点
1、数字集成电路的分类 根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同， --数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 从电路的形式不同， --数字电路可分为集成电路和分立电路 从器件不同 --数字电路可分为TTL 和 CMOS电路 从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、 超大规模和甚大规模五类。
3、数字电路的分析、设计与测试 (1)数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。 分析工具：逻辑代数。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。 (2) 数字电路的设计方法 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的逻辑 器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。 (3)数字电路的测试技术 测试的基本仪器设备：数字万用表，示波器。
3 V
模拟信号
模数转换器 00000011 数字输出
1.1.4 数字信号的描述方法
1、二值数字逻辑和逻辑电平 二值数字逻辑 0、1数码---表示数量大小时称二进制数 ---表示两种不同的逻辑状态时称二值逻辑 表示方式 在电路中，可用电子器件的开关特性来实现二值数字逻 辑。即：用低、高电平表示0、1两种逻辑状态。 注意：逻辑电平不是物理量，而是物理量的相对表示。通 常，逻辑0表示低电平，逻辑1表示高电平。 逻辑电平与电压值的关系（正逻辑） 电压(V) +5 0 二值逻辑 1 0 电 平 H(高电平) L(低电平)
发展特点:以电子器件的发展为基础 电子管时代 电压控制器件 电真空技术 1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管 体积大、重量重、耗电大、寿命短。目前在 一些大功率发射装置中使用。
晶体管时代 器件
电流控制器件 半导体技术 半导体二极管、三极管
半导体集成电路
电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代 a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验 证、修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周 期长。 b)现代的设计方法： 现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方 法，电路设计、 分析、仿真 、修订 全通过计算机完成。
(2)周期性和非周期性 非周期性数字波形
周期性数字波形
1.2
数制
1.2.1十进制 1.2.2 二进制 1.2.3 二-十进制之间的转换 1.2.4十六进制和八进制
1.2
数制
数制:多位数码中的每一位数的构成及低位向高位进位的规则。 一种进位计数制包含着基数位权：用来表明不同数位上数值大小的一个固定常 数。不同数位有不同的位权。 常用数制： 十进制，二进制，八进制，十六进制
EDA（Electronics Design Automation)技术 EDA技术以计算机为基本工具、借助于软件设计平台，自动完 成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到 芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。 1、设计： 在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 设计方法 VerlogHDL语言设计 状态机设计