专业的单片机教学网站-单片机自学网 (http: //www.c51.cn ) 数字电子电路学习教程 ----片机自学网板版权所---- 编制:单片机自学网 网址 http: //www.c51.cn e-mail: c51cn@163.com 备用邮箱:hl-ddw_218163.com 单片机学习、开发综合类网----单片机自学网! 1
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专业的单片机教学网站-单片机自学网Chttp://www.c5l.cn 目 录 第一章:数字与编码 第一节:进位计数制 第二节:数值转换 第三节:二进制数的算术运算 第四节:数的原码、反码及补码 第五节:编码 第二章:基本逻辑运算及集成逻辑门 第一节:基本概念 第二节:三种基本的逻辑运算 第三节:常用的复合逻辑 第四节:集成逻辑门 第三章:布尔代数与逻辑函数化简 第一节:布尔代数的基本公式和规则 第二节:逻辑函数的代数法化简 第三节:卡诺图化简 第四章:组合逻辑电路 第一节:组合逻辑电路的分析 第二节:组合逻辑电路的设计 第三节:常用的组合逻辑 第五章:触发器 第一节:时序电路的概述 第二节:触发器 第六章:时序电路的分析与设计 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站-单片机自学网Chttp://www.c5l.cn 第一节:同步时序电路的分析方法 第二节:同步时序电路的设计 第七章:常用时序逻辑部件 第一节:计数器 第二节:寄存器与移位寄存器 第三节:序列信号发生器 第八章:脉冲产生电路和定时电路 第一节:555定时电路 第二节:单稳态电路 第三节:多谐振荡器和施密特电路 第九章:数模、模数转换电路 第一节:DAC 第二节:ADC 第十章:大规模集成电路 第一节:ROM及其应用 第二节:PLA及其应用 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站一单片机自学网(http:/www.c51.cn) 跟我学数字电子技术 数字电子技术是当前发展最快的学科之一。数字电路的设计过程和方法也在不断的发展和完善。由于半导 体技术的迅速发展,微型计算机的广泛应用,所以数字电子技术在现代科学技术领域中占很重要的地位 应用也更加广泛。 第一章:数制与编码 这一章主要讲述的内容是在数字设备中进行算术运算的基本知识--数制和一些常用的编码 它是这门课程的基础。 我们在学习时把这一章的内容分为五节,它们分别是 进位计数制 数值转换 进制数的算术运算 数的原码、反码及补码 编码 节进位计数制 这一节我们来学习进位计数制的概念和一些常用的进位计数制 进位计数制 它的概念描述为:把数划分为不同的位数,逐位累加,加到一定数量之后,再从零开始,同 时向高位进位 进位计数制有三个要素:数符、进位规律和进位基数 什麽是进位基数呢?即计数制中每个数位所使用的数码符号的总数,它又被称为进位模数 我们经常把数用每位权值与该位的数码相乘展开。当某位的数码为“1”时所表征的数值即该 位的权值 例1:我们把十六进制数N=(1FA3.B3)n按权展开式子 为? N=1*163+15*162+10*16+3*16+11*16-+3*162 常用的进位计数制 我们用进位计数制的三要素来描述一下二进制、八进制、十进制和十六进制。如下表所示 常用进制 英文表示符号 数码符号 进位规律 进位基数 二进制 B 0、1 逢二进一 2 0、1、2、3、4、5 八进制 逢八进一 十进制 0、1、2、3、4、5、逢十进 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站-单片机自学网Chttp://www.c51.cn 6、7、8、9 0、1、2、3、4、5 十六进制 6、7、8、9、A、B、逢十六进 D、E、F 第二节:数制转換 在数字设备中计数用的是二进制,但我们计数一般采用十进制,那它们之间是怎样转换的呢? 一:其它进制转换为十进制 方法是:将其它进制按权位展开,然后各项相加,就得到相应的十进制数。 例1:N=(10110.101)B=(?)D 按权展开N=1*24+0*23+1*22+1*21+0*20+1*2-1+0*22+1*23 16+4+2+0.5+0.125=(22.625) :将十进制转换成其它进制 方法是:它是分两部分进行的即整数部分和小数部分 整数部分:(基数除法) 把我们要转换的数除以新的进制的基数,把余数作为新进制的最低位 把上一次得的商在除以新的进制基数,把余数作为新进制的次低位; 继续上一步,直到最后的商为零这时的余数就是新进制的最高位 小数部分:(基数乘法) 把要转换数的小数部分乘以新进制的基数,把得到的整数部分作为新进制小数部分的最高位 把上一步得的小数部分再乘以新进制的基数,把整数部分作为新进制小数部分的次高位 继续上一步,直到小数部分变成零为止。或者达到预定的要求也可以 例2:N=(68.125)D=(?)0 整数部分 小数部分 8L68-4 0.125 8L8-9 (68.125) (104.1) 三:二进制与八进制、十六进制的相互转换 进制转换为八进制、十六进制:它们之间满足23和24的关系,因此把要转换的二进制从低位到高位每3 位或4位一组,高位不足时在有效位前面添“0”,然后把每组二进制数转换成八进制或十六进制即可 八进制、十六进制转换为二进制:把上面的过程逆过来即可 例3:N=(C1B)H=(?)B (ClB)H=11000001/101l=(110000011011) 第三节:二进制数的算术运第 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站-单片机自学网(http://www.c5l.cn 我们知道十进制可以进行四则运算,那麽二进制能否进行四则运算?答案是肯定的 一:二进制的四则运算 二进制也可以进行四则运算,它的运算规则如下所示 加运算 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10逢2进1 减运算 1-1=0,1-0=1,0-0=1,0-1=1(向高位借1当2) 乘运算 0*0=0,0*1=0,1*0=0,1*1=1 除运算 二进制只有两个数(0,1),因此它的商是1或0. 例1:求(1011101)g与(0010011)B之和例2:求(1101)B与(0101)B的乘积 1101 1011101 0101 +0010011 1101 0000 1110000 1101 0000 1000001 通过例(我们再来介绍两个概念:半加和全加。 半加:是最低位的加数和被加数相加时,不考虑低位向本位进位 全加:是加数和被加数相加时,我们还要考虑低位向本位的进位。 第四节:数的原码、反码及补码 我们知道在生活中,数是有正负之分,在数字设备中是怎样表示数的正负符号呢? :数的表示形式 在生活中表示数的时候一般都是把正数前面加一个“+”,负数前面加一个“-”,但是在数字 设备中,机器是不认识这些的,我们就把“+”用“0”表示,“”用“1”表示。原码、反码和补 码。这三种形式是怎样表示的呢?如下所示 真值原码反码 补码 例1:求+12和-12八位原码、反码、补码形式 正数+X0X 它们的原码分别为 [+12]=00001100[-12]=100011 它们的反码分别为[+12]=00001100 负数X1X(2-1)+X2+X [-12]=(2-1)+(-1100)=11110011 它们的补码分别为[+12]”=0000110 [-12]=2+(-1100)=11110100 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站-单片机自学网(http://www.c5l.cn 二:原码、反码及补码的算术运算 因为这三种数码表示法的形成规则不同,所以算术运算方法也不相同 原码:与我们的日常中算术运算相同 反码:先转换为反码形式再进行加减运算。它的减法可以按A反+[B]反的形式进行 补码:先转换为补码形式,再进行加减运算,其减法可以按A*+B]进行 三:溢出及补码运算中溢出的判断 溢出:可以描述为运算结果大于数字设备的表示范围。这种现象应当作故障处理。 判断溢出是根据最高位的进位来判断的。 第五节:编码 指定某一组二进制数去代表某一指定的信息,就称为编码 十进制(BCD)码 用二进制码表示的十进制数,就称为BCD码。它具有二进制的形式,还具有十进制的特点它 可作为人们与数字系统的联系的一种间表示。BCD码分为有权和无权编码。 (1)有权BCD码:每一位十进制数符均用一组四位二进制码来表示,而且二进制码的每一位 都有固定权值.下面我们用表列出几种常见的编码: 中进制常见的81 5421 2421 631-1 余3码 7321 0 0000 0000 0000 0000 00l1 0000 0001 0001 00100010 1000 0101 0101 0010 2368 0011 1001 0100 0110 00l1 0110 1001 1100 1001 0111 1000 1011 1110 1101 10l1 1001 1001 1010 (2)无权BCD码:二进制码中每一位都没有固定的权值 二:奇偶校验码 在数据的存取、运算和传送过程中,难免会发生错误,把“1”错成“0”或把“0”错成“1”。奇偶校验码是 种能检验这种错误的代码。它分为两部分:信息位和奇偶校验位 有奇数个“1”称为奇校验,有偶数个“1则称为偶校验。 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站一单片机自学网(http:/www.c51.cn) 第二章:基本逻辑运算及集成逻辑门 这一章我们学习的重点是数字设备进行逻辑运算的基本知识:基本逻辑运算和实现这些运算的门电路。它是 本课程的基础,我们要掌握好! 在学习时,我们把它的内容分为: 基本概念 三种基本逻辑运算 ●常用的复合逻辑 集成逻辑门 第一节:基本概念 这一节来了解一下逻辑函数、逻辑变量和真值表的概念, 逻辑变量与逻辑函数 我们作某些事情,总是先对事情判断一下,然后再根据判断的结论去做。 例如我们吃饭,总是先判断:‘饭做好了吗?’:‘人到齐了吗? 餐桌准备好了 吗?’,只有上面的条件都满足了,我们才可以吃饭,否则就不能 我们把用逻辑语言描述的条件称为逻辑命题,其中的每个逻辑条件我们都称为逻辑变量, 我们一般用字母A、B、C、D、、、、、、等表示。把逻辑变量写成函数的形式就称为逻辑函 数 例如:我们把上面我们提到的问题的条件分别用A、B、C表示,那麽它的逻辑函数可表示 为: F=f(A、B、C) :真值表 因为逻辑变量只有两种取值0或1,所以我们可以用一种表格来描述逻辑函数的真假关系, 我们就称这种表格为真值表 例如:列出“能吃饭吗?”的真值表。设条件满足为1,不满足为0,我们知一个逻 辑变量,有两种组合,三个逻辑变量就有八种组合。所以其真值表为: F 000 001 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站-单片机自学网Chttp://www.c5l.cn 010 100 101 00000 110 111 第三节:三种基本的逻辑运筧 在实际中我们遇到的逻辑问题是多种多样的,其实它们可以用三种基本的逻辑运算把它们概括出来。它们 就是与’或”非'逻辑运算 下面我们用表格来描述一下它们 逻辑运算逻辑表达式逻辑符号二变量运算结 果 二变量输出波形 FABA 0*0=0;0*1=0B 与运算F B 1*0=0;1*1=1 F 或运算F=A+BA 0+0=0;0+1=1B B 1+0=1;1+1=1 F A=0:F=1 非运算F=A A=1:F=0 第三节:常用的复合逻辑 通过上一节的学习我们己经知道逻辑代数中有三种基本的逻辑运算,事实上我们总是希望用较少的器件来 实现较多的功能,所以我们就要用到复合逻辑。 一:常用的复合逻辑 经常用到的复合逻辑有三种:它们是“与非”、“或非”、“与或非”。 逻辑名称逻辑表达式 逻辑符号 逻辑门特性 “与非”逻辑 输入只要有“0”,输出为“1”,输入 F=AB AFF全部为“1”输出为“0 “或非”逻辑 F=A+B 输入只要有“1”,输出位“0”,输入 全部为“0”输出为“1” 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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专业的单片机教学网站-单片机自学网Chttp://www.c5l.cn 与或非”逻辑 F=AB+CD B C 我们根据具体情况,来作决定 二:异或”逻辑和“同或”逻辑 有时我们还会用到“异或”逻辑和“同或”逻辑,它们都是两变量的逻辑函数 “异或”逻辑指输入二变量相异时输出为“1”,相同时输出为"0”。 它的逻辑表达式为:F=AB,逻辑符号为:B “同或”逻辑指输入二变量相同时输出位“1”,相异时输出位“0° 它的逻辑表达式为:F=A⊙B,逻辑符号为: :正负逻辑 由于我们的规定不同,逻辑的输入端取值也不相同。我们把输入为正称为正逻辑,输入为负的称为负逻辑。 因为我们在逻辑电路中,大多采用硅管,用的是正电源,所以我们一般采用正逻辑。 第四节:集成逻辑门 这一节我们来学习由晶体管组成的集成逻辑门的一些基本知识 集成逻辑门分为两种即双极型集成电路和单极型集成电路。双极型集成电路分为:DTL集成逻辑和TTL 集成逻辑;单极型集成电路分为一般MOS逻辑和互补MOS逻辑(CMOS)。 :双极型集成电路 它的特点是:工作速度高,易于做成大规模集成电路,功耗低等。我们来简单介绍一下双极型集成电路的 两种形式(1)T∏L集电极开路门(OC门)(2)三态门。 (1)TIL集电极开路门(OC门),它的特点是能实现“线与”功能,可以节省门数,减少输出门的级数 它可应用在数据总线上。当每个OC门只要有一个输入端为低电平时,OC门的输出均为高电平 (2)三态门:它的特点是输出端除了高电平、低电平两种状态外还有第三种状态:高阻状态或禁 止状态。 例1:如右图所示的三态门,试分析三态门各种输出情况。 当E为高电平时输出端F为高阻状态 当E为低电平是输出端F=AB 由此我们可以看出三态门的输出端的情况与控制端有关,只有控制端为导通时输入端才有效。 二:单极型集成电路 它的特点是:高、低电平都很理想;功耗很低,近似为“0”,任意时刻都有一个关闭;抗干扰能力强:兼容 性强。 例2:如右图试分析输入控制端的情况。 通过电阻接地时:电阻小于等于700欧姆时相当于输入为:“0”;当电阻大于等于2000欧姆时相当于 输入为:“1 当输入控制端悬空时相当于“1” 单片机学习、开发综合类网站-单片机自学网
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