数字电子技术讲义_数字电子技术课程设计

Chapter1 Introductory Concepts

数字量（DIgital Quantities）和模拟量（Analog Quantities）

模拟量具有连续的数值，数字量具有离散的数值

数字量的优点：

数字数据和模拟数据相比，前者在处理和传输方面更加有效，更加可靠
数字数据在需要保存时更加优越。如，转换成数字形式的英语额，要比相对应的模拟形式音乐更加简洁，复制是更加精确、更清晰。噪声对模拟信号的影响是远大于数字信号的。

• digital data can be processed and transmitted more efficiently and reliably than analog data.
• digital form can be stored more compactly and reproduced with greater accuracy and clarity than is possible when it is in analog form.
• Noise (unwanted voltage fluctuations) does not affect digital data nearly as much as it does analog signals

模拟电子系统（An Analog System）
使用数字方法和模拟方法的系统。（A System Using Digital and Analog Methods）

其中，ADC：数模转换器；DSP：数字信号处理；CDA：模数转换

二进制数、逻辑电平和数字波形（Binary Digits、Logic Levels、and Digital Waveforms）

正逻辑（positive logic）高电压用1来表示，低电压用0来表示，这就是正逻辑。一般情况下都是这样子的。
负逻辑（negative logic）就是上面反过来
逻辑电平（Logic Level）
在数字信号的传输过程中是存在一定电压波动的，但是因为HIGH与LOW的划定是有一定范围的，所以有相当的容错性。如果是在low到high之间，就会成为invalid，即不存在。如在CMOS数字电路中，高电平旨在2~3.3V，低电平值在0
~0.8V，而0.8 ~0.2V理论上是不可以出现的
数字波形（Digital Waveforms）

先介绍一下数字波形中的一些概念：
The Pulse：leading edge (also called rising edge ):occurs first at time t0
falling edge (also called tralling edge):occurs last at time t1
The picture above shows us a ideal pulses because the rising and falling edges are assumed to change in zero time (instantaneously)
The picture below shows us a nonideal pulse .(always resulted by RC circuit )
rise time(tr)
fall time(tf)
amplitude
pulse width :is a measure of the duration of the pulse and is often defined as the tiem intercal between the 50%points on the rising and falling edges ,as indicated in Figure below

Waveform Characteristics(波形特性)

period：周期
frequency：频率
duty cycle：占空比

数字波形携带二进制信息（A Digital Waveform Carries Binary Information）

时钟（clock）:在数字系统中，所有的波形都与一个基本时序波形同步，称之为时钟。每个脉冲之间的间隔（周期）等于一个位时间（the period or called the Bit time）。
时序图（Timing Diagram）
时序图就是数字波形的图形，他表示两个或两个以上波形的实际时间关系，还表示波形和波形之间的相互变化关系。

数据传送

数据（data）是指一组可以用来传递某种信息的位（bits）使用数字波形表示的二进制数据，必须在数字系统中从一个电路传送到另一个电路，或者从一个系统传送到另一个系统，以实现某个设定的目的。例如，计算机存储器中的数字是以二进制的形式存储的，它必须传送到计算机的中央处理器才能实现加法运算。然后加法运算的结果必须传送到显示器显示并且/或者回送到存储器中。如图所示，二进制数据的传送方式有两种——串行（Serial transfer）和并行(Parallel transfer)。

优缺点分析二进制数据串行传送的优点是所需要的数据线最少，即只需要一条线路。而在并行传送中，线路的数量等于一次传送的位的数量。串行传送的缺点是相对于并行传送，它需要更长的时间来完成一个给定位数的传送。例如，如果1 微秒可以传送一位，那么需8 微秒来完成串行传送8个位，但并行传送8个位只需1 微秒,并行传送的缺点是和串行相比，需要更多的线路。

例题：
(a) Determine the total time required to serially transfer the eight bits contained in waveform A of Figure 1–14, and indicate the sequence of bits. The left-most bit is the ﬁrst to be transferred. The 1 MHz clock is used as reference. (b) What is the total time to transfer the same eight bits in parallel?

解：时钟频率是1MHz，所以周期就可以得到：

即传送以为需要一微秒，则传输8个位需要8微秒
而并行传送8各位需要1微秒的时间

基本逻辑功能（Basic Logic Functions）

组合和顺序逻辑功能(Combinational and Sequential Logic Functions)

比较函数（The comparison function）

2.计算函数（The Arithmetic Function）

加（Addition）
加法是由加法器（adder）实现的。比如：

其中，carry input是进位输入，carry output是进位输出
减（Subtraction）
减法由减法器实现（subtracter）
乘法（Multiplication）
由乘法器实现（multiplier）因为乘法仅仅是部分乘积位置的移位的一系列加法，它可以通过与其他电路结合使用加法器来实现。
除法（Division）
除法可以通过一系列的减法、比较和移位来完成，因此它也可以与其他电路一起使用加法器来完成。除法器需要两个输入，生成的输出是商和余数。

编码（The Encoding Function）
encode：编码
编码功能是由一个称为编码器的逻辑电路执行的，在第6章中已经介绍过。编码器将信息(如十进制数或字母字符)转换成某种编码形式。例如，一种特定类型的编码器将每个十进制数字(0到9)转换为二进制代码。与特定十进制数对应的输入上的高电平产生逻辑电平，这些逻辑电平表示输出行上正确的二进制代码。图1-22是一个简单的编码器，用于将(编码)计算器按键转换成二进制代码，该二进制代码可由计算器电路处理。
解码（The Decoding Function）
数据选择（The Data Selection Function）

计数（Counting Function）
储存

固定功能的集成电路（integrated circuit）

单片继承电路（IC）是一个完全由单个小型的硅芯片组成的电子电路。组成电路的所有原件——晶体管、二极管、电阻和电容是单个芯片的一部分。
集成电路封装以他们安装在印刷电路板（PCB）（Printed circuit board）上的方法分类：

对穿孔封装（）

累了，，，过两天再整理（我欣喜的发现CSDN可以全文修改哈哈哈哈）
adc——dsp——cdaf
paratic golical正逻辑
当然同时也有负逻辑这个东西
在数字信号传输过程中是有电压波动的，但是因为high/low的划定是有其一贯额范围的，所以有相当的容错性。如果实在low到high之间，就会成为invalid，即不存在
digital waveforms：数字波形，
0——1——0：正脉冲；
1——0——1：负脉冲
rising edge和falling edge都是一个时间点
正脉冲占总周期的比率叫做duty cycle
cpu的clock
时序图：timing diagrams
0100
0011这种如何区分两个1呢？
所以要有一个clock，一个clock周期一个数据
有些孩纸啊上升沿河下降沿的地方传输数据
在上面时候读数据最稳定？所以一般在clock的下降沿读数据比较准确
data can be transmitted by either serial transfer(ex.usb)or parallel transfer
数据串行传输或者并行传输
串行不一定有时钟
慢切斯特编码
也可以双方约定好一个bit的长度
串口的数据传输方式就是约定好传输的bit常数和bit开始的时间点
但是并行一定有clock