Электроника и информационно-измерительная техника. Двоичный и шестнадцатеричный коды. (Тема 18)

1.

Электроника и информационно-измерительная техника

2.

Тема 18
Двоичный и шестнадцатеричный коды

3.

Логические уровни при напряжении питания 5 В
U, В
5
Логическая единица
2,4
Неопределённость
0,8
0
Логический ноль
t

4.

Соотношение между десятичным кодом и двоичным кодом
N DEC
n 1
Zi 2
i
i 0
Z i {0;1}
n – разрядность двоичного кода
i – номер разряда двоичного кода

5.

Пример двоичного кода
7 6
5
4 3
2 1
2 2 2 2 2 2 2 2
0
0 0 1 0 0 1 1 1
Старший бит
Младший бит
N DEC 1 2 0 1 21 1 2 2 0 23 0 2 4 1 25 0 2 6 0 2 7
1 2 4 32 39
1 байт = 8 бит
1К байт =210 бит = 1024 бит
1M байт =220 бит = 1048576 бит
1Г байт =230 бит = 1073741824 бит
1Т байт =240 бит = 1099511627760 бит

6.

Перевод десятичного числа 39 в двоичный код
111001
39
2
19,5
19
2
9,5
9
2
4,5
4
2
2,0
2
2
1,0
1
2
0,5
Ответ: 100111

7.

Шестнадцатеричный код
DEC 0 1 2 3 4 5 6
HEX 0 1 2 3 4 5 6
7 8 9
7 8 9
10 11 12 13 14 15
A B C D E F
Пример
BIN
10011101011100101100
DEC
9
13
7
2
12
HEX
9
D
7
2
C
Ответ: 0x9D72C
0х - признак записи в шестнадцатеричном коде

8.

Тема 19
Простейшие арифметические операции с двоичными числами

9.

Правила арифметического сложения двоичных чисел
0 BIN 0 BIN 0 BIN ;
0 BIN 1BIN 1BIN ;
1BIN 0 BIN 1BIN ;
1BIN 1BIN 10 BIN ;
1BIN 1BIN 1BIN 11BIN .

10.

Пример арифметического сложения двоичных чисел
1 1 1 1 1
0 1 1 1 0
+0 1 1 1 1
1 0
1 1
1
0
1 1 1 1 0
0 1
1

11.

Правила арифметического вычитания двоичных чисел
ABIN BBIN ABIN BBIN .доп ABIN BBIN 1
где: BBIN .доп - число BBIN в дополнительном коде; BBIN проинвертированное число BBIN .
Если A B , то результат получается в прямом коде. При этом в старшем
разряде появляется единица (перенос), которую в результате учитывать
не нужно. Если A B , то результат получается в дополнительном коде.
Для перехода в прямой код его нужно проинвертировать, а затем
прибавить единицу.

12.

Пример вычитания №1:
ABIN 1111 ; BBIN 0110 .
BBIN 1001.
BBIN .доп 1001 0001 1010 .
ABIN BBIN ABIN BBIN .доп 1111 1010 11001
Ответ: 1001BIN . (15-6=9).

13.

Пример вычитания №2:
ABIN 0110 ; B BIN 1111 .
BBIN 0000 .
BBIN .доп 0000 0001 0001 .
ABIN B BIN ABIN BBIN .доп 0110 0001 0111 .
0111 1000 .
1000 0001 1001 .
Ответ: 0111BIN .доп 1001BIN . (6-15=-9).

14.

Тема 20
Логические операции в цифровой электронике

15.

Логические операции в цифровой электронике
Инверсия
(логическое отрицание)
Конъюнкция
(логическое умножение)
Дизъюнкция
(логическое сложение)

16.

Инверсия
Y X
Y {0;1} X {0;1}
Таблица истинности
X
0
1
Y
1
0
Логический элемент «НЕ» («NOT»)
X
1
Y

17.

Дизъюнкция
Y X1 X 2
Таблица истинности
X1
0
0
1
1
X2
0
1
0
1
Y
0
1
1
1
Логический элемент «ИЛИ» («OR»)
X1
1
Y
X2
Анимация

18.

Конъюнкция
Y X1 X 2
Таблица истинности
X1
0
0
1
1
X2
0
1
0
1
Y
0
0
0
1
Логический элемент «И» («AND»)
X1
&
Y
X2
Анимация

19.

Дизъюнкция с инверсией
Y X1 X 2
Таблица истинности
X1
0
0
1
1
X2
0
1
0
1
Y
1
0
0
0
Логический элемент «ИЛИ-НЕ»
X1
1
Y
X2
Анимация

20.

Конъюнкция с инверсией
Y X1 X 2
Таблица истинности
X1
0
0
1
1
X2
0
1
0
1
Y
1
1
1
0
Логический элемент «И-НЕ»
X1
&
Y
X2
Анимация

21.

Микросхема КP1533ЛА3 (IN74HC00)

22.

Тема 21
Цифровые триггеры и двоичные счётчики

23.

Цифровые триггеры
RS-триггер
Т-триггер
D-триггер

24.

RS - триггер
R
S
&
&
Q
Режим хранения
Таблица истинности
R
1
1
1
0
1
0
S
1
0
1
1
1
0
Qn
0
1
1
0
0
?
Qn 1
0
0
1
1
0
?
Режим установки
Режим сброса
Режим неопределённости

25.

D - триггер
D T
C
Q
Q
D
t
C
t
Q
t

26.

T - триггер
D T
Q
Q
T
T
Q
C
T
t
Q
t

27.

Четырёхразрядный двоичный счётчик
CT
Счётный вход
С
Q3
Старший бит выхода
Q2
Q1
Вход сброса
R
Q0
Младший бит выхода
Таблица истинности четырехразрядного двоичного счетчика
N имп 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
Q0
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
Q1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
Q2
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
Q3

28.

Тема 22
Цифровые регистры и мультиплексоры

29.

Четырёхразрядный регистр
Входы данных
D3 RG Q 3
D2
D1
D0
C
Вход записи
Q2
Q1
Q0
Выходы

30.

Двухразрядный мультиплексор
Входы данных
1
D3
D2
D1
D0
А1
А0
Входы адреса
Выход
M U X
Q

31.

Тема 23
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)

32.

Четырёхразрядный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
D3 DAC
D2
U вых
D1
D0
Цифровые
входы
Аналоговый
выход
U оп
Опорное напряжение
U вых
U оп N вх
2n 1
n 1
где:
N вх Di 2 i
i 0
Di {0;1}

33.

Передаточная характеристика четырёхразрядного ЦАП
U вых
U оп
U
N вх
1 2 3
15

34.

Тема 24
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

35.

Четырёхразрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Входное
напряжение
Опорное
напряжение
Q3
Q2
Q1
Q0
ADC
U вх
U оп
N вых
Цифровые
выходы
U вх 2 n 1
U оп
n 1
N вых Qi 2
i 0
Qi {0;1}
i

36.

Передаточная характеристика четырёхразрядного АЦП
N вых
15
U вх
1
U
U оп

37.

Тема 25
Микропроцессоры

38.

Обобщённая структурная схема микропроцессора
Ò àêòî âû å è ì ï ó ë üñû
Ø èí à
óï ðàâëåí è ÿ
Ðåãè ñòð
êî ì àí ä
Ä åø è ô ðàòî ð
êî ì àí ä
Áëî ê
óï ðàâëåí èÿ
Ñ ÷åò÷è ê
êî ì àí ä
Ô î ðì è ðî âàòåë ü
àä ðåñî â
Ðåãè ñòðû
î á ù åãî
í àçí à÷ åí è ÿ
Ðåãè ñòðàê êó ì ó ë ÿòî ð
Ø èí à
äàí í û õ
Ø èí à
àäðåñî â
À Ë Ó

39.

Тема 26
Микропроцессорная система

40.

Обобщённая структурная схема микропроцессорной системы
от ВУ
ГТИ
Память
ОЗУ
ПЗУ
к ВУ
Порты
Порты
ввода
вывода
Порты ввода-вывода
Шина
управления
МП
Шина
данных
Шина
адресов

41.

Структура памяти восьмиразрядной микропроцессорной системы
Адрес
Данные
0000000000000000 01010011
0000000000000001 11110011
0000000000000010 00010000
1111111111111111 11010001
Ячейки
памяти

42.

Тема 27
Память в микропроцессорных системах