數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識(shí)(已修改)
2025-08-17 07:28 本頁(yè)面
【正文】 數(shù)字邏輯 一． 概述 1 數(shù)字系統(tǒng) 2 數(shù)字邏輯電路的類型和研究方法 模擬信號(hào)：在時(shí)間上和數(shù)值上連續(xù)的信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間上和數(shù)值上不連續(xù)的（即離散的）信號(hào)。 u u 模擬信號(hào)波形 數(shù)字信號(hào)波形 t t 對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸、處理的電子線路稱為模擬電路。 對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸、處理的電子線路稱為數(shù)字電路。 1 . 數(shù)字系統(tǒng) 典型的模擬信號(hào)為正弦信號(hào) ,任一模擬信號(hào)可看分解成不同頻率正弦信號(hào)的迭加。 t i 計(jì)算機(jī) 被控對(duì)象 一次儀表 執(zhí)行機(jī)構(gòu) D/A轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換 數(shù)字信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào) 模擬 信號(hào) 被測(cè)參數(shù) 控制信號(hào) 某控制系統(tǒng)的框圖 數(shù)字邏輯電路的特點(diǎn) （ 1）工作信號(hào)是二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，在時(shí)間上和數(shù)值上是離散的（不連續(xù)），反映在電路上就是低電平和高電平兩種狀態(tài)（即 0和 1兩個(gè)邏輯值）。 （ 2）在數(shù)字電路中，研究的主要問(wèn)題是電路的邏輯功能，即輸入信號(hào)的狀態(tài)和輸出信號(hào)的狀態(tài)之間的關(guān)系。 （ 3）電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、便于集成和系列化生產(chǎn)。 （ 4）對(duì)組成數(shù)字電路的元器件的精度要求不高，只要在工作時(shí)能夠可靠地區(qū)分 0和 1兩種狀態(tài)即可 可靠性強(qiáng)、抗干撓能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、便于集成和系列化生產(chǎn)。 數(shù)字邏輯電路的特點(diǎn) : 標(biāo)稱值 允許低于 標(biāo)稱值 允許高于 數(shù)字邏輯電路的類型和研究方法 數(shù)字電路的分類 （ 1）按集成度分類：數(shù)字電路可分為小規(guī)模（ SSI，每片數(shù)十器件）、中規(guī)模（ MSI，每片數(shù)百器件）、大規(guī)模（ LSI，每片數(shù)千器件）和超大規(guī)模（ VLSI，每片器件數(shù)目大于 1萬(wàn)）數(shù)字集成電路。集成電路從應(yīng)用的角度又可分為通用型和專用型兩大類型。 （ 2）按所用器件制作工藝的不同：數(shù)字電路可分為雙極型（ TTL型）和單極型（ MOS型）兩類。 （ 3）按照電路的結(jié)構(gòu)和工作原理的不同：數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩類。組合邏輯電路沒有記憶功能，其輸出信號(hào)只與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，而與電路以前的狀態(tài)無(wú)關(guān)。時(shí)序邏輯電路具有記憶功能，其輸出信號(hào)不僅和當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，而且與電路以前的狀態(tài)有關(guān)。 典型的數(shù)字系統(tǒng) —— 數(shù)字計(jì)算機(jī) 適配器 控 制 器 運(yùn) 算 器 存 儲(chǔ) 器 輸入 設(shè)備 輸出 設(shè)備 CPU 系統(tǒng)總線 數(shù)字邏輯電路的研究方法 1：對(duì)一個(gè)現(xiàn)成的數(shù)字邏輯電路研究它的工作性能 和邏輯功能 —— 分析， 2：根據(jù)提出的邏輯功能，在給定條件下構(gòu)造出實(shí) 現(xiàn)預(yù)定功能的邏輯電路 —— 設(shè)計(jì) 第一章 數(shù)制與碼制 1. 1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 數(shù)制轉(zhuǎn)換 機(jī)器碼 數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示 數(shù)碼和字符的代碼表示 （ 1）進(jìn)位制：表示數(shù)時(shí)，僅用一位數(shù)碼往往不夠用，必須用進(jìn)位計(jì)數(shù)的方法組成多位數(shù)碼。多位數(shù)碼每一位的構(gòu)成以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱進(jìn)位制。 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 （ 2）基 數(shù)：進(jìn)位制的基數(shù)，就是在該進(jìn)位制中可能用到的數(shù)碼個(gè)數(shù)。 （ 3） 位 權(quán)（位的權(quán)數(shù)）：在某一進(jìn)位制的數(shù)中，每一位的大小都對(duì)應(yīng)著該位上的數(shù)碼乘上一個(gè)固定的數(shù)，這個(gè)固定的數(shù)就是這一位的權(quán)數(shù)。權(quán)數(shù)是一個(gè)冪。 兩個(gè)基本因素 一 、 十進(jìn)制 基數(shù)為 10,逢十進(jìn)一 ,基本數(shù)碼 0、 9。相鄰高位是低位權(quán)的十倍。 位置記數(shù)法 : 按權(quán)展開式 :(S )10= an1 10n1 + an2 10n2+...+a1 101+a0 100+a1 101 +a2 102+...+am 10m = 例：（９９ .８０７） Ｄ ＝ ９ 101+９ 100+８ 101+０ 102+７ 10３ (S )10= (an1an2...a1a0a1a2...am )10（或Ｄ） 101 inmiia ?????又如： ()10＝ 2 102 ＋ 0 101＋ 9 100＋ 0 10－ 1＋ 4 10－ 2 二、 二進(jìn)制 基數(shù)為 2,逢二進(jìn)一 ,基本數(shù)碼 0、 1。相鄰高位是低位權(quán)的二倍。 位置記數(shù)法 :(S )2= (an1an2...a1a0a1a2...am )2 按權(quán)展開式 : (S )2= an1 2n1 + an2 2n2+...+a1 21+a0 20 +a1 21+a2 22+...+am 2m = 例：（１００１１１０１．１０１）Ｂ ＝１ 2７ + ０ 2６ +０ 2５ +１ 2４ +１ 2３ +１ 2２ +０ 2１ + １ 2０ + １ 2１ +０ 2２ +１ 2３ 21 inmiia ?????()2＝ 1 22 ＋ 0 21＋ 1 20＋ 0 2－ 1＋ 1 2－ 2 ＝ ()10 加法規(guī)則： 0+0=0， 0+1=1， 1+0=1， 1+1=10 乘法規(guī)則： 00=0， 01=0 ， 10=0， 11=1 運(yùn)算規(guī)則 : 各數(shù)位的權(quán)是２的冪 二進(jìn)制數(shù)只有 0和 1兩個(gè)數(shù)碼，它的每一位都可以用電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，且運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，相應(yīng)的運(yùn)算電路也容易實(shí)現(xiàn)。 1 1 0 0 1 + 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 － 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 =1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 ) 1 1 0 0 1 － 1 0 1 0 1 0 — 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 移位相加 移位相減 ? 1001*1011 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 二進(jìn)制乘法運(yùn)算可轉(zhuǎn)換成 移位加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn) 同理二進(jìn)制除法運(yùn)算可轉(zhuǎn) 換成移位減法運(yùn)算實(shí)現(xiàn) 三 .十六進(jìn)制 基數(shù)為 16,逢十六進(jìn)一 ,基本數(shù)碼 0、 A、 B、 C、 D、 E、 F。相鄰高位是低位權(quán)的十六倍。 位置記數(shù)法 :(S )16= (an1an2...a1a0a1a2...am )16 (或Ｈ） 按權(quán)展開式 : (S )16= an1 16n1+ an2 16n2 ++a1 161+a0 160 +a1 161+a2 162+...+am 16m = 例： (３ＡＦ．０２２ )Ｈ =３ 16２ +Ａ 161+Ｆ 160+０ 161 +２ 162+２ 16３ 161 inmi ia ?????四 .八進(jìn)制 基數(shù)為 8,逢十進(jìn)一 ,基本數(shù)碼 0、
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