6.1数字电路概述(课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

第6单元 数字电路基础 知识目标： 理解模拟信号与数字信号的区别。 了解数字电路特点、应用、脉冲波形及5 个主要参数的含义。 掌握二进制、十进制表示方法，会进行数制间的转换，熟知8421 码的表示形式。 熟知3 种基本逻辑门及常用复合逻辑门的符号、逻辑功能。 熟知逻辑函数的表示方法。 了解逻辑代数的基本公式、基本定律。 会用公式法对逻辑函数进行化简。 技能目标： 初步具有使用示波器观察脉冲波形并读出主要参数的能力。 能够熟练使用真值表。 数字电路概述 1 基本逻辑运算 2 逻辑代数及逻辑函数化简 3 第1节 数字电路概述 一、数字电路 二、数制 三、编码 一、数字电路 1．数字信号与模拟信号 传统电话线传输的是声音信号，计算机处理的是数字信号。将这两种信号以工作的变化特点划分，一类为模拟信号，另一类为数字信号。 模拟信号是指在时间上和数值上都连续变化的电信号，如图6.3（a）所示，如声音、温度、压力等电信号就是模拟信号。处理模拟信号的电路称为模拟电路。 数字信号是指时间上和数值上都离散的信号。如图6.3（b）所示是一种脉冲信号，例如常用“0”“1”表示，反映在电路中就是高电平与低电平两种状态的信号。处理数字信号的电路称为数字电路。 2．数字电路的特点 （1）数字信号简单，只有0 和1 两个基本数字，反映在电路中就是高电平与低电平两种状态，电路结构简单，对元器件的精度要求不高，便于集成和制造，价格便宜。 （2）数字电路中，半导体管均处于开关状态，并利用半导体管的饱和与截止来表示数字信号的高、低电平。因此数字系统具有工作可靠性高、抗干扰能力强等优点。 （3）数字电路中侧重研究输入、输出的0 和1 序列间的逻辑关系及其所反映的逻辑功能。 （4）数字电路分析所使用的数学工具主要是逻辑代数。 （5）数字电路具有算术运算和逻辑运算能力，可用在工业中进行各种智能化控制，减轻劳动强度，提高产品质量。 3．矩形脉冲信号的参数 （1）脉冲幅度Um：脉冲信号变化的最大值，单位为伏（V）。 （2）脉冲前沿tr：从脉冲幅度的10% 上升到90% 所需的时间。单位为秒（s）。 （3）脉冲后沿tf：从脉冲幅度的90% 下降到10% 所需的时间。单位为秒（s）。 （4）脉冲宽度tW：从脉冲前沿幅度的50% 到后沿50% 所需的时间。单位为秒（s）。 （5）脉冲周期T：在周期性脉冲中，相邻两个脉冲波形重复出现所需要的时间。单位为秒（s）。 （6）脉冲频率f：单位时间的脉冲数，f = 1/T。单位为赫兹（Hz）。 矩形脉冲有正脉冲和负脉冲之分，如图6.5 所示。如果脉冲跃变后的值比初始值高，则为正脉冲，如图6.5（a）所示；反之，则为负脉冲，如图6.5（b）所示。 二、数制 1．十进制数 十进制数是人们最习惯采用的一种数制。十进制数是用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 十个不同数码，按一定规律排列起来表示的数。10 是这个数制的基数。向高位数的进位规则是“逢十进一”，给低位借位的规则是“借一当十”，数码处于不同位置（或称数位），它所代表的数量的含义是不同的。 任意一个十进制数都可以用加权系数展开式来表示。n 位整数、m 位小数的十进制数可写为 2．二进制数 二进制的数码只有两个：0 和1。因此其基数为2，每个数位的位权值是2 的幂。计数方式遵循“逢二进一”和“借一当二”的规则。按照十进制数的一般表示法，把10 改为2 就可得到二进制数的一般表达式。例如n 位整数、m 位小数的二进制数及其相应的十进制数值可写成 3．数制转换 （1）二进制数转换成十进制数。由二进制数转换成十进制数的方法是，二进制数首先写成加权系数展开式，然后按十进制加法规则求和。 【例6.3】 将二进制数(1010)2 转换成十进制数。 解：(1010)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 = (10)10 （2）十进制数转换为二进制数。十进制整数转换为二进制整数采用“除2 取余，逆序排列”法。 【例6.4】 将(11)10 转换成二进制数。 解： 所以(11)10 = (1011)2。 三、编码 通常，把用一组4 位二进制码来表示1 位十进制数的编码方法称作二—十进制码，亦称为BCD 码，如表6.2 所示。 1．8421 BCD 码（有权码） 8421 BCD 码是有权码。所谓有权码，是指编码中每位代码都有确定的位权值，因此能按位权展开式来求它所代表的十进制数。从表6.2 第二列中可看出8421 BCD 码是用4 位二进制数来表示一个等值的十进制数，其位权从高位到低位分别为8、4、2、1。但二进制码1010 ～ 1111 没有用，也没有意义。 【例