数字电子技术(江晓安)第三版
第一章 数制与代码
进位计数制的基本概念,进位基数和数位的权值。
常用进位计数制:十进制二进制八进制十六进制
数制转换:
把非十进制数转换成十进制数:按权展开相加。
十进制数转换成其它进制数:整数转换,采用基数连除法。
纯小数转换,采用基数连乘法。
二进制数转换成八进制数或十六进制数:以二进制数的小数点为起点,分别向左、
向右,每三位(或四位)分一组。对于小数部分,最低位一组不足三位(或四位)时,必须在有效位右边补0,使其足位。然后,把每一组二进制数转换成八进制(或十六进制)数,并保持原排序。对于整数部分,最高位一组不足位时,可在有效位的左边补0,也可不补。
八进制(或十六进制)数转换成二进制数:只要把八进制(或十六进制)数的每一位数
码分别转换成三位(或四位)的二进制数, 并保持原排序即可。整数最高位一组左边的0,及小数最低位一组右边的0,可以省略。
常用代码:二-十进制码 (BCD码 Binary Coded Decimal)
—— 用二进制码元来表示十进制数符“0 ~ 9”主要有: 8421BCD码 2421码 余3码 (注意区分有权码和无权码)
可靠性代码:格雷码和奇偶校验码
具有如下特点的代码叫格雷码: 任何相邻的两个码组(包括首、尾两个码组)中,只有一个码元不同。格雷码还具有反射特性,即按教材表中所示的对称轴,除最高位互补反射外,其余低位码元以对称轴镜像反射。格雷码属于无权码。
在编码技术中,把两个码组中不同的码元的个数叫做这两个码组的距离,简称码距。由于格雷码的任意相邻的两个码组的距离均为1,故又称之为单位距离码。另外,由于首尾两个码组也具有单位距离特性,因而格雷码也叫循环码。
奇偶校验码是一种可以检测一位错误的代码。它由信息位和校验位两部分组成。 (要掌握奇偶校验原理及校验位的形成及检测方法)
字符代码:ASCII码 (American Standard Code for Information Interchange,美国信
息交换标准代码)
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第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门
基本逻辑运算: 与逻辑、或逻辑、非逻辑
常用复合逻辑:“与非”逻辑、“或非”逻辑、“与或非”逻辑
“异或”逻辑 及“同或”逻辑
两变量的“异或逻辑”和“同或逻辑”互为反函数。 A⊕B和A⊙B互为对偶式。
多变量的“异或”及“同或”:
偶数个变量的“同或”等于这偶数个变量的“异或”之非。即
n个变量的“异或”逻辑的输出值和输入变量取值的对应关系是:输入变量的取值组合中,有奇数个1时,“异或”逻辑的输出值为1;反之,输出值为0。
利用此特性,可作为奇偶校验码校验位的产生/校验电路。
正负逻辑
在数字系统中,逻辑值是用逻辑电平表示的。若用逻辑高电平UH表示逻
辑“真”,用逻辑低电平UL表示逻辑“假”,则称为正逻辑;反之,则称为负逻辑。本教材采用正逻辑。(注意:同一个逻辑电路实现的输入输出的电平关系是确定的,但规定正逻辑与负逻辑后实现的逻辑关系是不同的)
逻辑运算的优先级别
逻辑运算的完备性
“与”、“或”、“非”是逻辑代数中三种最基本的逻辑运算。 任何逻
辑函数都可以用这三种运算的组合来构成。即任何数字系统都可以用这三种逻辑门来实现。因此,称“与”、“或”、 “非”是一个完备集合,简称完备集。但是,它不是最好的完备集,因为用它实现逻辑函数,必须同时使用三种不同的逻辑门,这对数字系统的制造、维修都不方便。
由反演律(参见第三章 摩根定理)可以看出,利用“与”和“非”可以
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得出“或”;利用“或”和“非”可以得出“与”。因此,“与非”、“或非”、 “与或非”这三种复合运算中的任何一种都能实现“与”、 “或”、“非”的功能,即这三种复合运算各自都是完备集。
集成逻辑门
由于软件工程专业没有电路、模拟电子的先修课程,此部分涉及到电路细节部分不作要求,只概念性地了解相关集成逻辑芯片的逻辑功能及芯片系列的参数等。
把若干个有源器件和无源器件及其连线,按照一定的功能要求,制做在
同一块半导体基片上,这样的产品叫集成电路。若它完成的功能是逻辑功能或数字功能, 则称为逻辑集成电路或数字集成电路。最简单的数字集成电路是集成逻辑门。
集成逻辑门,按照其组成的有源器件的不同可分为两大类:
一类是双极性(型)晶体管逻辑门(TTL门晶体管-晶体管逻辑门); 另一类是单极性(型)绝缘栅场效应管逻辑门,简称MOS门。
单极性MOS门主要有PMOS门(P沟道增强型MOS管构成的逻辑门)、
NMOS门(N沟道增强型MOS管构成的逻辑门)和CMOS门(利用PMOS管和NMOS管构成的互补电路构成的门电路,故又叫做互补MOS门。
OC门与三态门
OC门可实现“线与”功能,这是TTL门电路做不到的。
三态门的输出除了“0”、“1”状态外,还有“高阻”态。(控制端信号的作用:选通)
TTL 与 MOS集成逻辑门 多余输入端的处理: 与门/与非门——多余输入端接高电平 或门/或非门——多余输入端接低电平
要牢记各种门电路的逻辑符号!(教材 P243~244)
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第三章 布尔代数与逻辑函数化简
基本公式
基本法则:
代入法则:逻辑等式中的任何变量A,都可用另一函数Z代替,等式仍然成立。 对偶法则:对于任何一个逻辑表达式 F, 如果将其中的“+”换成“·”, “·”
换成“+”, “1”换成“0”, “0”换成“1”,并保持原先的逻辑优先级,变量不变,两变量以上的非号不动,则可得原函数 F的对偶式 G,且 F 和 G 互为对偶式。 根据对偶法则知原式F成立,则其对偶式也一定成立。
反演法则:将原函数F中的“·”换成“+”, “+”换成“·”; “0”换成“1”,
“1”换成“0”; 原变量换成反变量,反变量换成原变量,长非号即两个或两个以上变量的非号不变,即可得反函数。
由原函数求反函数,称为反演或求反。摩根定律是进行反演的重要工具。
多次应用摩根定律,可以求出一个函数的反函数。当函数较复杂时, 求反过程就相当麻烦。为此,人们从实践中归纳出求反演法则,可一步快速求出反函数
逻辑函数不同形式的转换
逻辑函数的表达形式通常可分为五种: (要掌握 画对应的逻辑电路图) 与或式、与非-与非式、与或非式、或与式、或非-或非式
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