第一章 数制和码制
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数制与码制
13
【例】将十进制整数27转换为二进制数。 用除2取余法进行转换的操作示意图如图所示。 排列出转换的结果为(27)D=(11011)B
商
0
1/2
3/2 6/2 13/2 27/2 1 3 6 13 27
余数 1
1
0
1
1
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【例】将十进制数0.21转换为二进制数，要求转
换误差小于2 。 用乘2取整法进行转换的操作示意图如图1-3所示。
第一章 数制和码制
学习目标 • 了解模拟信号和数字信号的处理特点 • 了解常用的数制及其之间的转换 • 了解常用的码制 • 了解文字符号在计算机中的表示
1
第一章 数制和码制
1.1 模拟信号和数字信号的处理特点 1.2 数制 1.2.1 十进制 1.2.2 二进制 1.2.3 数字技术中二进制的优点 1.3 数制间的转换 1.3.1 二进制转换为十进制 1.3.2 十进制转换为二进制 1.3.3 其他数制的转换 1.4 数字电路中数的表示方法与格式 1.4.1 码的概念 1.4.2 十进制数的表示 1.5 文字符号表示方法
1 0
1
d 2 1 0
2
d m 10
m
d
m
n ）称为十进制数的按权展开式。
6
1.2.2 二进制
• 二进制就是权为2的进位制，其基数为2，它只有两个 数码，即0和1，做加、减运算时“逢二进一，借一当 二”。这样，两个二进制数的加法和减法运算如下：
3．运算规则简单 • 以加法为例，二进制的加法规则只有3条： 0+0=0，0+1=1和1+1=10； • 而十进制的加法规则却有55条。运算规则的繁 简也会影响到电路的繁简。结合上述设备用量 比较可知，二进制较十进制具有极大的优势。 • 相对于十进制而言，在数字电路中使用二进制 的优势十分突出，所以现在的数字电路基本都 采用二进制。
【例】将十进制整数27转换为二进制数。 用除2取余法进行转换的操作示意图如图所示。 排列出转换的结果为(27)D=(11011)B
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【例】将十进制数0.21转换为二进制数，要求转
换误差小于2 。 用乘2取整法进行转换的操作示意图如图1-3所示。
第一章 数制和码制
学习目标 • 了解模拟信号和数字信号的处理特点 • 了解常用的数制及其之间的转换 • 了解常用的码制 • 了解文字符号在计算机中的表示
1
第一章 数制和码制
1.1 模拟信号和数字信号的处理特点 1.2 数制 1.2.1 十进制 1.2.2 二进制 1.2.3 数字技术中二进制的优点 1.3 数制间的转换 1.3.1 二进制转换为十进制 1.3.2 十进制转换为二进制 1.3.3 其他数制的转换 1.4 数字电路中数的表示方法与格式 1.4.1 码的概念 1.4.2 十进制数的表示 1.5 文字符号表示方法
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d 2 1 0
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d m 10
m
d
m
n ）称为十进制数的按权展开式。
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1.2.2 二进制
• 二进制就是权为2的进位制，其基数为2，它只有两个 数码，即0和1，做加、减运算时“逢二进一，借一当 二”。这样，两个二进制数的加法和减法运算如下：
3．运算规则简单 • 以加法为例，二进制的加法规则只有3条： 0+0=0，0+1=1和1+1=10； • 而十进制的加法规则却有55条。运算规则的繁 简也会影响到电路的繁简。结合上述设备用量 比较可知，二进制较十进制具有极大的优势。 • 相对于十进制而言，在数字电路中使用二进制 的优势十分突出，所以现在的数字电路基本都 采用二进制。
第1章 数和码制
*微机组成：CPU、MEM、I/O微机的基本结构微机原理(一)：第一章数制和码制§1.1 数制(解决如何表示数值的问题)一、数制表示1、十进制数表达式为：A ＝∑-=•110 nmi iAi如：（34.6）10＝ 3×101 + 4×100 + 6×10-1 2、X进制数表达式为：B ＝∑-=•1 NM iiX Bi如：（11.01）2＝ 1×21 + 1×20 + 0×2-1+ 1×2-2（34.65）16＝ 3×161 + 4×160 + 6×16-1+ 5×16-2X进制要点：X为基数，逢X进1，X i为权重。
（X个数字符号：0，1，…，X-1）区分符号：D-decimal (0-9)，通常D可略去，B-binary (0-1)，Q-octal (0-7)，H-hexadecimal (0-9, A-F)常用数字对应关系：D: 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 10， 11，12， 13，14，15B：0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111H: 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， A， B， C， D， E， F二、数制转换1、X →十方法：按权展开，逐项累加。
如： 34.6 Q＝ 3×81 + 4×80 + 6×8-1 = 24 + 4 + 0.75 = 28.75 D2、十→X即：A十进制＝B X进制令整数相等，即得：A整数＝（B N-1·X N-1 + … + B1·X1）+ B0·X0此式一次除以X可得余数B0，再次除以X可得B1，…，如此直至得到B N-1令小数相等，即得：A小数＝B-1·X-1 +（B-2·X-2 + … + B-M·X-M）此式一次乘X可得整数B-1，再次乘X可得B-2，…，如此直至得到B-M.归纳即得转换方法：除X取余，乘X取整。
数字课件-数制和码制
特 點：加、減、乘、除 全部可以用移位和相 加這兩種操作實現。簡化了電路結構
所以數字電路中普遍採用二進位算數運算
1.4二進位數運算
1.4.2 反碼、補數和補數運算
二進位數的正、負號也是用0/1表示的。 在定點運算中，最高位為符號位（0為正，1為負） 如 +89 = （0 1011001）
-89 = （1 1011001）
8
1000
1100
1
0001
0001
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1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
十進位數 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
二進位 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
八進制 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17
故 (173)10 (10101101 )2
0
二、十－二轉換
小數部分: ( S )10 k1 21 k2 22 km 2m 左右同乘以2
2( S )10 k1＋(k2 21 k3 22 km 2m1 ) 同理
所以數字電路中普遍採用二進位算數運算
1.4二進位數運算
1.4.2 反碼、補數和補數運算
二進位數的正、負號也是用0/1表示的。 在定點運算中，最高位為符號位（0為正，1為負） 如 +89 = （0 1011001）
-89 = （1 1011001）
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十進位數 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
二進位 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
八進制 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17
故 (173)10 (10101101 )2
0
二、十－二轉換
小數部分: ( S )10 k1 21 k2 22 km 2m 左右同乘以2
2( S )10 k1＋(k2 21 k3 22 km 2m1 ) 同理
第1次课——第1章 数制和码制
整数部分除以16，取余数，读数顺序从下往上； 小数部分乘以16，取整数，读数顺序从上至下。 例如：
27. 125 10 1B.216
第1章 逻辑代数基础
二进制转换成十进制的方法：
将二进制数按权展开后，按十进制数相加。 【例】 将二进制数（11001101.11）2 转换为等值的十进制数。 解: 二进制数（11001101.11）2 各位对应的位权如下: 位权:27 26 25 24 23 22 21 20 2-1 2-2 二进制数:1 1 0 0 1 1 0 1. 1 1 等值十进制数为: 27 + 26 + 23 + 22 + 20 + 2-1 + 2-2 =128 + 64 + 8 + 4 + 1 + 0.5 + 0.25 = (205.75)10
第1章 逻辑代数基础
例如：
. 110110012 1 24 1 23 0 22 1 21 1 20 0 2-1 0 2-2 1 2-3 27.12510
八进制转换成十进制的方法：
将八进制数按权展开后，按十进制数相加。 例如：
33.18 3 81 3 80 1 8-1 27.12510
思考(0.0376)10 转换为十进制数？（保留小数点后8位有效数字）
第1章 逻辑代数基础
十进制转换成八进制的方法：
整数部分除以8，取余数，读数顺序从下往上； 小数部分乘以8，取整数，读数顺序从上至下。
例： (27.125) 10 ＝ (33.1) 8
第1章 逻辑代数基础
十进制转换成十六进制的方法：
解：转换过程如下: 二进制数： 1110
27. 125 10 1B.216
第1章 逻辑代数基础
二进制转换成十进制的方法：
将二进制数按权展开后，按十进制数相加。 【例】 将二进制数（11001101.11）2 转换为等值的十进制数。 解: 二进制数（11001101.11）2 各位对应的位权如下: 位权:27 26 25 24 23 22 21 20 2-1 2-2 二进制数:1 1 0 0 1 1 0 1. 1 1 等值十进制数为: 27 + 26 + 23 + 22 + 20 + 2-1 + 2-2 =128 + 64 + 8 + 4 + 1 + 0.5 + 0.25 = (205.75)10
第1章 逻辑代数基础
例如：
. 110110012 1 24 1 23 0 22 1 21 1 20 0 2-1 0 2-2 1 2-3 27.12510
八进制转换成十进制的方法：
将八进制数按权展开后，按十进制数相加。 例如：
33.18 3 81 3 80 1 8-1 27.12510
思考(0.0376)10 转换为十进制数？（保留小数点后8位有效数字）
第1章 逻辑代数基础
十进制转换成八进制的方法：
整数部分除以8，取余数，读数顺序从下往上； 小数部分乘以8，取整数，读数顺序从上至下。
例： (27.125) 10 ＝ (33.1) 8
第1章 逻辑代数基础
十进制转换成十六进制的方法：
解：转换过程如下: 二进制数： 1110
数字电子技术基础第一章-数制和码制
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05
结束语
本章总结
01 02
数制和码制的概念理解
通过本章的学习，我们深入理解了数制和码制的概念，掌握了二进制、 八进制、十进制和十六进制等数制的表示方法和转换规则，同时了解了 不同码制的特性和应用场景。
数制转换的实际操作
通过实例和实践操作，我们学会了如何进行不同数制之间的转换，包括 二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换，以及补码表示法等。
03
码制的优缺点分析
对比分析了二进制、八进制、十进制和十六进制等不同码制的优缺点，
理解了不同码制在计算机科学和技术中的重要性和应用范围。
下章预告
数字逻辑基础
在下一章中，我们将学习数字逻辑基础，了解逻辑门电路 的基本概念和原理，掌握逻辑代数的基本运算和逻辑函数 的表示方法。
逻辑门电路及其应用
进一步了解不同类型逻辑门电路的特性和工作原理，如与 门、或门、非门等，并探讨其在计算机硬件系统中的应用 和实践。
二进制转十进制
总结词
将二进制数转换为十进制数需要采用乘权求和法，即将二进制数的每一位乘以对应的权 值（2的幂次方），然后求和得到十进制数。
详细描述
将二进制数转换为十进制数的过程称为"乘权求和法"。具体步骤如下
二进制转十进制
2. 将得到的积相加，即为该 二进制数的十进制表示。
0 * 2^3 + 1 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0 = 0 + 4 + 0 +1=5
例如，将二进制数1010转换 为十进制数的计算过程如下
因此，二进制数1010等于十 进制数5。
八进制转十进制
总结词
将八进制数转换为十进制数需要采用乘权求 和法，即将八进制数的每一位乘以对应的权 值（8的幂次方），然后求和得到十进制数 。
05
结束语
本章总结
01 02
数制和码制的概念理解
通过本章的学习，我们深入理解了数制和码制的概念，掌握了二进制、 八进制、十进制和十六进制等数制的表示方法和转换规则，同时了解了 不同码制的特性和应用场景。
数制转换的实际操作
通过实例和实践操作，我们学会了如何进行不同数制之间的转换，包括 二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换，以及补码表示法等。
03
码制的优缺点分析
对比分析了二进制、八进制、十进制和十六进制等不同码制的优缺点，
理解了不同码制在计算机科学和技术中的重要性和应用范围。
下章预告
数字逻辑基础
在下一章中，我们将学习数字逻辑基础，了解逻辑门电路 的基本概念和原理，掌握逻辑代数的基本运算和逻辑函数 的表示方法。
逻辑门电路及其应用
进一步了解不同类型逻辑门电路的特性和工作原理，如与 门、或门、非门等，并探讨其在计算机硬件系统中的应用 和实践。
二进制转十进制
总结词
将二进制数转换为十进制数需要采用乘权求和法，即将二进制数的每一位乘以对应的权 值（2的幂次方），然后求和得到十进制数。
详细描述
将二进制数转换为十进制数的过程称为"乘权求和法"。具体步骤如下
二进制转十进制
2. 将得到的积相加，即为该 二进制数的十进制表示。
0 * 2^3 + 1 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0 = 0 + 4 + 0 +1=5
例如，将二进制数1010转换 为十进制数的计算过程如下
因此，二进制数1010等于十 进制数5。
八进制转十进制
总结词
将八进制数转换为十进制数需要采用乘权求 和法，即将八进制数的每一位乘以对应的权 值（8的幂次方），然后求和得到十进制数 。
数制与码制M精品课件
标题区
节目录
第一章 数制与码制
18
三、模拟信号和数字信号
1.模拟信号：幅值连续、时间连续。
u
t
2.数字信号：幅值离散、时间连续。 D 0 1 01 01 0
0
0
1 1 0 0 1t
2021年4月27日星期二
标题区
节目录
第一章 数制与码制
19
四、二进制代码“1”和“0”的波形表示
代码
1 1 0 10 0 0
24
第1章 数制与码制
1.1 数制（计数体制）
一、十进制（Decimal）
构成：十个数码（0～9）；逢十进一， 借一当十。
( 4 .5 ) 1 4 0 4 1 1 4 0 1 0 5 0 1 10
2021年4月27日星期二
标题区
节目录
第一章 数制与码制
25
一般情况下n位整数m位小数的十进制数N按权展 开表达式（和式）为
2. 按时独立完成作业；
3.课前预习、课后复习，提高听课效果，培养自 学能力；
2021年4月27日星期二
标题区
节目录
第一章 数制与码制
22
七、参考教材
1. 王毓银．数字电路逻辑设计（第二版）．北 京：高等教育出版社，2005
2. 阎石．数字电子技术基础（第五版）．北京： 高等教育出版社，2006
3. 刘宝琴. 数字电路与系统(第二版) . 清华大学 出版社，2007年
2021年4月27日星期二
第一章 数制与码制
13
第一台电子数字计算机
2021年4月27日星期二
第一章 数制与码制
14
常见数字仪表-万用表
2021年4月27日星期二
第一章数字数制码制级-资料.ppt
③ 十六进制
十六进制数的每一位有十六个不同的数码，分别用
0—9、(10)A、(11)B、(12)C、(13)D、(14)E、(15)F
表示。
n1
D
ki (16)i
im
十六进制用H(Hexadecimal) 下标。由于目前在微型
计算机中普遍采用8位、16位和32位二进制并行运算，
而8位、16位和32位的二进制数可以用2位、4位和8位
2. 数制之间的转换
①二—十转换：把二进制数转换为等值的十进 制数称为二—十转换。 方法：按权展开。
②十—二转：分为整数部分和小数部分两种情 况处理。
⑴ 整数部分的转换:“除2取余倒排列” 假定十进制整数为(S)10 ,等值的二进制数则为：
( k n 1 k n 2 k 2 k 1 k 0 ) 2
模拟量信号
热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号 RC电路中电容两端电压随时间的变化在时间上还
是在数量上也都是连续的。
RC充电回路
S
R
Va
图1-1-3 RC电路
Vc
Vc
Va
C
t
图1-1-4 电容两端电压Vc 随时间t的变化
离散量信号
表示时间上离散的量的信号是离散信号。将 离散量进行量化和编码叫做数字量
⑵ 小数部分的转换：“乘2取整依次排列”
若(S)10是一个十进制的小数则对应的二进制小数为：
( 0 . k 1 k 2 k 3 • • • • • • k i• • • • • k m ) 2
( S ) 1 0 0 . k 1 2 1 k 2 2 2 k n 3 2 3 k m 2 m
将上式两边同乘以2得到: 2 ( S ) 1 k 0 1 ( k 2 2 1 k 3 2 2 k m 2 m 1 ) 将小数(S)10乘以2得到的整数部分即k-1同理， 将乘积的小数部分两边再同乘以2又可得到：
第一章 数制与码制
五、八进制数与二进制数的转换
例：将(011110.010111)2化为八进制
例：将(52.43)8化为二进制
(5 2 . 4 3)8
(101
010 . 100
011 ) 2
《数字电子技术基础》第五版
六、十六进制数与十进制数的转换
十六进制转换为十进制
D
K i 16
i
K ( 0 ,1 15 )
1
2 3 4 5 6 7 8 9
0001
0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
0100
0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100
0001
0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111
0001
0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111
0110
0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010
特点：1.每一位的状态变化都按一定的顺序循环。 2.编码顺序依次变化，按表中顺序变化时，相邻代码 只有一位改变状态。 应用：减少过渡噪声
编码顺 序 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 编码顺序 8 9 10 11 12 13 14 15 二进制码 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 格雷码 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
第1章 数制和码制ppt
21 2 157 128 29 16 13 8 5 4 1 1 0
22 4 27 24 23 22 20
23 8
24 16
25 32
26
27
28
29
210
64 128 256 512 1024
28 = 256 > 157 > 27 = 128
2 = 32 > 29 > 2 = 16
5 4
2 4 = 16 > 13 > 2 3 = 8
CopyRight @安阳师范学院物理与电气工程学院_2011
几种常用的BCD码 码 几种常用的 十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 权 8421码 余3码 码 码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 8421 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 2421码 码 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111 2421 5211码 码 0000 0001 0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111 5211
1. (1001)8421BCD=( ? )10 (1001)8421BCD=1×8+0×4+0×2+1×1=(9)10 2. (1011)2421BCD=( ? )10 (1011)2421BCD=1×2+0×4+1×2+1×1=(5)10
CopyRight @安阳师范学院物理与电气工程学院_2011
i =− m n −1
∑
数制和码制
十进制转换为R进制: 需要将整数部分和小数部 分分别进行转换，然后再将它们合并起来。
整数依次除以R，用余数构成各位。 小数依次乘以R，用积的整数部分构成各位。 小数部分的转换有一个精度问题，不可能都十分准确 只要满足所提要求即可。 例如要求精度为 0.1% ，二进制数的小数点后第九位为 1 / 512，第十位为 1/ 1024。所以要保留到小数点后第 十位，第九位达不到要求，第十一位太多了。
结论： 1）减法运算=两数的补码相加 例如：13－10 这样的减法运算等价于13的补码与－10 的补码相加 2）两个加数的符号位、最高有效数字位的进位 这三 个数相加，得到的结果就是和的符号位。
1.5 几种常用的编码
一、十进制代码 我们常用的数字1、2、3……9、0 通常有两大用途： 表示大小： 10000（一万）， 8848米。 表示编码：000213班， 8341部队。 我们习惯使用十进制，计算机硬件却是基于二进制的 ，所以我们需要考虑： 如何用二进制编码来表示十进制的十个码元0 ~ 9？
低位
所以：(44.375)10＝(101100.011)2
采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。
二、二进制数与八进制数的相互转换
（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位分成一组，不够3位补 零，则每组二进制数便是一位八进制数。
0 0 1 1 0 1 0 1 0. 0 1 0
0.375 × 2 整数 0.750 „„„ 0=K－1 0.750 × 2 1.500 „„„ 1=K－2 0.500 × 2 1.000 „„„ 1=K－3 高位
22 „„„ 0=K0 11 „„„ 0=K1 5 „„„ 1=K2 2 „„„ 1=K3 1 „„„ 0=K4 0 „„„ 5 1=K 高位
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广播 电视 雷达
1.1.2 晶体管时代
1947年，贝尔实验室制成第一只晶体管，开始 了设备的小型化和微型化进程。
1.1.2 晶体管时代
肖克利（W.Shckly）等发明了半导体三极管， 其性能明显优于电子管，从而大大促进了电子技术 的应用与发展。晶体管的发明是电子学历史上的第 二个里程碑。 晶 体 威管 廉之 肖父 克 利
Intel Pentium 4微处理器 生产年代： 2004
时钟频率： 2.80～3.60GHz 晶体管数量：125M 制造工艺： 90nm
1.1.3 集成电路(IC)时代
Intel i7-980x微处理器 生产年代： 2010 时钟频率： 3.33GHz 晶体管数量：11.7亿（248mm2） 制造工艺： 32nm
1.1.3 集成电路(IC)时代
ECL三输入门 最早的MOSFET集成电路之一 (RCA, 1962) (Motorola, 1966)
1.1.3 集成电路(IC)时代
Intel 4004微处理器 生产年代：1971 时钟频率：400～800kHz 晶体管数量：2300 制造工艺：10um
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.6 EDA技术
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 VHDL语言设计
1.1.6 EDA技术
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
1.2 模拟信号与数字信号
P1-P2
本节内容：
数字信号与模拟信号 数字信号的表示方法 数字波形 实际脉冲波形及参数
1.2.1 模拟信号与数字信号
( N )B = K i 2 i
i = -
(1001.01)2 = 1×23 + 0×22 + 0×21 + 1×20 + 0×2-1 + 1×2-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。 (1001.01)2 = 1×23+0×22+0×21+1×20+0×2-1 +1×2-2 = 8+0+0+1+0+0.25
1.1.1 电子管时代
1904年，英国人弗莱明发明真空电子二极管。 电子管的诞生，是人类电子文明的起点。
1.1.1 电子管时代
1906年，福雷斯特（Lee De Fordst）等发明 了电子管，是电子学发展史上第一个里程碑。用电 子管可实现整流、稳压、检波、放大、振荡、变频 、调制等多种功能电路。 电子管体积大、重量重、寿命短、耗电大。世 界上第一台计算机用1.8万只电子管，占地170m2 ， 重30t，耗电174kW。电子管每 7分钟就要更换一个。
1.2.3 数字波形
数字波形——是信号逻辑电平对时间的图形表示.
(a) 用逻辑电平描述的数字波形
(b) 16位数据的图形表示
1.2.3 数字波形
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
1.2.3 数字波形
数字波形的周期性和非周期性
非周期性数字波形
周期性数字波形
1.2.4 实际脉冲波形及参数
六、七十年代黑胶木拨盘老电话
1.1.2 晶体管时代
1.1.2 晶体管时代
全分立元件式扩音机
1.1.3 集成电路(IC)时代
1958年9月12日，美国，德克萨斯州达拉斯 市，德州仪器公司的实验室里，工程师杰克· 基尔 比成功地实现了把电子器件集成在一块半导体材 料上的构想。这一天，被视为集成电路的诞生日， 而这枚小小的芯片，开创了电子技术历史的新纪 元。 三年后，集成电路实现了商品化。
（门数），如逻辑门、触发器。 (2)中规模集成电路（MSI）＜103 （元件数）或＜100 （门数），如计数器、加法器。 (3)大规模集成电路（LSI）＜105 （元件数）或＜ 10000（门数），如小型存储器、门阵列。 (4)超大规模集成电路(VLSI) ＜107（元件数）或＜ 106（门数），如微处理器、大型存储器。 (5)甚大规模集成电路(ULSI) ＜ 109（元件数）或＜ 108（门数），如可编程逻辑器件、多功能专用集成电路。 (6)巨大规模集成电路(GLSI) ＞ 109（元件数）或＞ 108（门数），如1GBSDRAM、新CPU。
= （9.25）10
1.3.2 常用的数制
3. 八进制 采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7八个数码， 进位的规则是：“逢八进一”。 一般表达式:
( N )8 = a i 8 i
i =- m n-1
(5001.01)8 = 5×83 + 0×82 + 0×81 + 1×80 + 0×8-1 + 1×8-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。 (5001.01)8 = 5×83 + 0×82 + 0×81 + 1×80 + 0×8-1 + 1×8-2 = 2560+0+0+1+0+0.015625
非理想脉冲波形
1.2.4 实际脉冲波形及参数
几个主要参数:
周期 (T) ---表示两个相邻脉冲之间的时间间隔
脉冲宽度 (tw ) ---- 脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间 占空比 Q ----表示脉冲宽度占整个周期的百分比
上升时间tr 和下降时间tf ----从脉冲幅值的10%到90% 上升 下降所经历的时间( 典型值ns )
数字电子技术基础
主讲：弓剑锋
2010-2011-3
第一章 数制和码制
课程概论
本章内容：
电子技术发展史 模拟信号与数字信号 数制 二进制运算 常用的编码
1.1 电子技术发展史
电子技术：
无确切定义。因为近年来它发展迅猛，分支庞 杂。有种说法为“凡是研究含有电子器件的电路、 系统及应用的学科”。 发展历程： 以电子器件的更新换代为标志！ 电子学近百年发展史上三个重要里程碑： 1906年电子管发明（真正进入电子时代） 1947年晶体管问世 60年代集成电路出现(SSI、MSI、LSI、VLSI)
1.1.4 常见的集成电路
微控制器MCU （Micro Controller Unit) 俗称单片机（Single Chip Microcomputer），它是将组成微型机所必须的部件 （CPU、RAM、ROM、I/O、定时/计数器、串行 口等）集成在一个芯片上构成。
MCU具备以下优势： （1）有实时、快速的外部响应能力。 （2）能迅速采集到大量数据。 （3）快速对被控对象的参数进行调整与控制。
（详见教材第十一章）
1.2.2 数字信号的表示方法
二值数字逻辑 表示方式
在电路中用高、低电平表示1 、 0两种逻辑状态 逻辑电平与电压值的关系（正逻辑） 电压(V) +3.5~5 0~1.5 二值逻辑 1 0 电 平 H(高电平) L(低电平) 0、1数码---表示数量时称二进制数 ---表示事物状态时称二值逻辑
1.3 数制
P2-P7
本节内容：
数制 常用的数制 数制的转换
1.3.1 数制
数制 —— 多位数码中的每一位数的构成及从 低位向高位进位的规则。 通用表达式
系数
i
位权
（D）N = K i×N
i = -
基数
1.3.2 常用的数制
1. 十进制 采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十个数码， 进位的规则是：“逢十进一”。
1.1.5 发展前沿
纳米电子学
纳米空间电子所表现出来的特性（波动性）和功能。
生物电子学
生物芯片、计算机。
片上系统SOC(system on chip)
微型卫星和纳米卫星应用， 一片单芯片系统＝一颗卫星。
1.1.6 EDA技术
EDA （Electronics Design Automation）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。
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.4 常见的集成电路
简单数字集成电路 数字集成电路的形式很多，简单的就是“与” 门、“或”门、 “或非”门等，复杂一些的如 “寄存器”、“移位寄存器”、“译码器” 等。
1.1.1 电子管时代19来自6年 ENIAC1.1.1 电子管时代
1906年，美国人德弗雷斯特发明电子三极管， 并在研究中发现，三极管可以通过级联使放大倍数 大增，这使得三极管的实用价值大大提高，从而促 成了无线电通信技术的迅速发展。
1.1.1 电子管时代
电子管收音机
1.1.1 电子管时代
电报 电话
1.1.3 集成电路(IC)时代
1958年 1969年 1975年 1994年 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路 巨大规模集成电路
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
平面晶体管 (Fairchild, 1959)
第一个平面集成电路 (Fairchild, 1961)
·
1.1.2 晶体管时代
第一个晶体管——点接触晶体管
1.1.2 晶体管时代
无线电晶体收音 机示意图，它由 一只线圈和一只 可调晶体检测器 组成。
1.1.2 晶体管时代
第一个结型晶体管
苏联产Spidola牌10管 七波段晶体管收音机
1.1.2 晶体管时代
1947年，贝尔实验室制成第一只晶体管，开始 了设备的小型化和微型化进程。
1.1.2 晶体管时代
肖克利（W.Shckly）等发明了半导体三极管， 其性能明显优于电子管，从而大大促进了电子技术 的应用与发展。晶体管的发明是电子学历史上的第 二个里程碑。 晶 体 威管 廉之 肖父 克 利
Intel Pentium 4微处理器 生产年代： 2004
时钟频率： 2.80～3.60GHz 晶体管数量：125M 制造工艺： 90nm
1.1.3 集成电路(IC)时代
Intel i7-980x微处理器 生产年代： 2010 时钟频率： 3.33GHz 晶体管数量：11.7亿（248mm2） 制造工艺： 32nm
1.1.3 集成电路(IC)时代
ECL三输入门 最早的MOSFET集成电路之一 (RCA, 1962) (Motorola, 1966)
1.1.3 集成电路(IC)时代
Intel 4004微处理器 生产年代：1971 时钟频率：400～800kHz 晶体管数量：2300 制造工艺：10um
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.6 EDA技术
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 VHDL语言设计
1.1.6 EDA技术
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
1.2 模拟信号与数字信号
P1-P2
本节内容：
数字信号与模拟信号 数字信号的表示方法 数字波形 实际脉冲波形及参数
1.2.1 模拟信号与数字信号
( N )B = K i 2 i
i = -
(1001.01)2 = 1×23 + 0×22 + 0×21 + 1×20 + 0×2-1 + 1×2-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。 (1001.01)2 = 1×23+0×22+0×21+1×20+0×2-1 +1×2-2 = 8+0+0+1+0+0.25
1.1.1 电子管时代
1904年，英国人弗莱明发明真空电子二极管。 电子管的诞生，是人类电子文明的起点。
1.1.1 电子管时代
1906年，福雷斯特（Lee De Fordst）等发明 了电子管，是电子学发展史上第一个里程碑。用电 子管可实现整流、稳压、检波、放大、振荡、变频 、调制等多种功能电路。 电子管体积大、重量重、寿命短、耗电大。世 界上第一台计算机用1.8万只电子管，占地170m2 ， 重30t，耗电174kW。电子管每 7分钟就要更换一个。
1.2.3 数字波形
数字波形——是信号逻辑电平对时间的图形表示.
(a) 用逻辑电平描述的数字波形
(b) 16位数据的图形表示
1.2.3 数字波形
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
1.2.3 数字波形
数字波形的周期性和非周期性
非周期性数字波形
周期性数字波形
1.2.4 实际脉冲波形及参数
六、七十年代黑胶木拨盘老电话
1.1.2 晶体管时代
1.1.2 晶体管时代
全分立元件式扩音机
1.1.3 集成电路(IC)时代
1958年9月12日，美国，德克萨斯州达拉斯 市，德州仪器公司的实验室里，工程师杰克· 基尔 比成功地实现了把电子器件集成在一块半导体材 料上的构想。这一天，被视为集成电路的诞生日， 而这枚小小的芯片，开创了电子技术历史的新纪 元。 三年后，集成电路实现了商品化。
（门数），如逻辑门、触发器。 (2)中规模集成电路（MSI）＜103 （元件数）或＜100 （门数），如计数器、加法器。 (3)大规模集成电路（LSI）＜105 （元件数）或＜ 10000（门数），如小型存储器、门阵列。 (4)超大规模集成电路(VLSI) ＜107（元件数）或＜ 106（门数），如微处理器、大型存储器。 (5)甚大规模集成电路(ULSI) ＜ 109（元件数）或＜ 108（门数），如可编程逻辑器件、多功能专用集成电路。 (6)巨大规模集成电路(GLSI) ＞ 109（元件数）或＞ 108（门数），如1GBSDRAM、新CPU。
= （9.25）10
1.3.2 常用的数制
3. 八进制 采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7八个数码， 进位的规则是：“逢八进一”。 一般表达式:
( N )8 = a i 8 i
i =- m n-1
(5001.01)8 = 5×83 + 0×82 + 0×81 + 1×80 + 0×8-1 + 1×8-2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。 (5001.01)8 = 5×83 + 0×82 + 0×81 + 1×80 + 0×8-1 + 1×8-2 = 2560+0+0+1+0+0.015625
非理想脉冲波形
1.2.4 实际脉冲波形及参数
几个主要参数:
周期 (T) ---表示两个相邻脉冲之间的时间间隔
脉冲宽度 (tw ) ---- 脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间 占空比 Q ----表示脉冲宽度占整个周期的百分比
上升时间tr 和下降时间tf ----从脉冲幅值的10%到90% 上升 下降所经历的时间( 典型值ns )
数字电子技术基础
主讲：弓剑锋
2010-2011-3
第一章 数制和码制
课程概论
本章内容：
电子技术发展史 模拟信号与数字信号 数制 二进制运算 常用的编码
1.1 电子技术发展史
电子技术：
无确切定义。因为近年来它发展迅猛，分支庞 杂。有种说法为“凡是研究含有电子器件的电路、 系统及应用的学科”。 发展历程： 以电子器件的更新换代为标志！ 电子学近百年发展史上三个重要里程碑： 1906年电子管发明（真正进入电子时代） 1947年晶体管问世 60年代集成电路出现(SSI、MSI、LSI、VLSI)
1.1.4 常见的集成电路
微控制器MCU （Micro Controller Unit) 俗称单片机（Single Chip Microcomputer），它是将组成微型机所必须的部件 （CPU、RAM、ROM、I/O、定时/计数器、串行 口等）集成在一个芯片上构成。
MCU具备以下优势： （1）有实时、快速的外部响应能力。 （2）能迅速采集到大量数据。 （3）快速对被控对象的参数进行调整与控制。
（详见教材第十一章）
1.2.2 数字信号的表示方法
二值数字逻辑 表示方式
在电路中用高、低电平表示1 、 0两种逻辑状态 逻辑电平与电压值的关系（正逻辑） 电压(V) +3.5~5 0~1.5 二值逻辑 1 0 电 平 H(高电平) L(低电平) 0、1数码---表示数量时称二进制数 ---表示事物状态时称二值逻辑
1.3 数制
P2-P7
本节内容：
数制 常用的数制 数制的转换
1.3.1 数制
数制 —— 多位数码中的每一位数的构成及从 低位向高位进位的规则。 通用表达式
系数
i
位权
（D）N = K i×N
i = -
基数
1.3.2 常用的数制
1. 十进制 采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9十个数码， 进位的规则是：“逢十进一”。
1.1.5 发展前沿
纳米电子学
纳米空间电子所表现出来的特性（波动性）和功能。
生物电子学
生物芯片、计算机。
片上系统SOC(system on chip)
微型卫星和纳米卫星应用， 一片单芯片系统＝一颗卫星。
1.1.6 EDA技术
EDA （Electronics Design Automation）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。
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.4 常见的集成电路
简单数字集成电路 数字集成电路的形式很多，简单的就是“与” 门、“或”门、 “或非”门等，复杂一些的如 “寄存器”、“移位寄存器”、“译码器” 等。
1.1.1 电子管时代19来自6年 ENIAC1.1.1 电子管时代
1906年，美国人德弗雷斯特发明电子三极管， 并在研究中发现，三极管可以通过级联使放大倍数 大增，这使得三极管的实用价值大大提高，从而促 成了无线电通信技术的迅速发展。
1.1.1 电子管时代
电子管收音机
1.1.1 电子管时代
电报 电话
1.1.3 集成电路(IC)时代
1958年 1969年 1975年 1994年 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路 巨大规模集成电路
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
1.1.3 集成电路(IC)时代
平面晶体管 (Fairchild, 1959)
第一个平面集成电路 (Fairchild, 1961)
·
1.1.2 晶体管时代
第一个晶体管——点接触晶体管
1.1.2 晶体管时代
无线电晶体收音 机示意图，它由 一只线圈和一只 可调晶体检测器 组成。
1.1.2 晶体管时代
第一个结型晶体管
苏联产Spidola牌10管 七波段晶体管收音机