在本教程中，我们将学习数字系统、如何表示模拟值、如何使用数字系统表示数字值以及数介绍。

我还将讨论不同的逻辑，以及如何使用数字系统来表示模拟电压。本教程将简要介绍数字系统，个别数字系统将在单独的教程中讨论。

简介

人类最常见的交流方式是交谈。两个懂同一种语言的人通过交谈比其他任何方法都能更迅速、更有效地进行交流。

古时，海军使用信号旗、闪烁的灯光和手臂动作来进行舰船之间的通信（这被称为 "信号"，即手臂动作代码）。当没有无线电设备的飞机接近机场准备降落时，它可以从塔台上的灯炮获得信号。

数制基础

数人、数材料的思想慢慢发展起来，经过一段时间，数制在人类中占据了一席之地。因此，各种计算方法迅速得到改进和发展，并在科学和技术领域扩展出各种方法和解决方案。

最先进、最有效的方法就是利用数字系统架构发明的。计算机的诞生源于不同类型的可理解代码。

我们在日常生活中使用的普通数字系统被称为十进制，其中使用了十个基本符号，即 0、1、2、......9。

在这十位数字的帮助下，可以写出任何数字，这种十进制也被称为位值制，即数字所代表的值取决于数字在数字中的位置。

由于我们用 10 位数来表示数字，所以 10 被称为十进制的基数。例如：2410，在十进制数制中表示 2*10 + 4 = 24。

第一批电子计算机的设计非常繁琐，因为它们使用的是十进制，每个指令需要十个不同的级别。如何定义和维护这 10 个级别成了一个大问题。

因此，人们采用了简单的开-关系统，也称为系统。完整的计算机系统用这种新的革命性的系统取代了十进制系统。在二进制运算中，一个量要么存在，要么不存在。

这种类型的决策在逻辑电路中比较容易实现，在每个子逻辑块的输出端，电压要么存在，要么不存在。这可以称为 "基二 "系统。例如：112 在十进制数制（310）中表示 1*2 + 1 = 3。

二进制数

所有计算机系统都使用二进制数进行通信和操作，二进制数只使用数字 0 和 1。以下是这些设备的一些例子：

晶体管可以在截止或饱和状态下工作，但不能在有效区域工作。

开关可以打开或关闭。

一个语句可以被描述为 "真 "或 "假"。

BIT 是表达二进制数字的一种简单方式。它是一个信息单位，表示在两种可能性中做出选择。这里的信息有两种可能性，要么是 "0"，要么是 "1"。在这种二进制语言中，第一种（或关）状态称为 "0"，第二种（或开）状态称为 "1"。

模拟输出

电子信号代表现实。例如，温度或压力可以用 "等效 "电子信号来表示。这种表示有两种基本类型。它们是模拟和数字。也就是说，所有的电子电路和系统都可以分为两大类。即模拟系统和数字系统。

顾名思义，所有模拟系统和电路在本质上都是类比的，这意味着电路和元件之间是相互依存的。由于它们相互依存，所有元件都遵循某种负载线（即某种方程），因此输出电压是连续的，因为该电压可以有无数个值。

例如，吊扇的转速会根据风扇调节器的位置而变化。调节器旋钮旋转得越多，转速就越高，这意味着吊扇会通过降低调节器的电阻来获得更多的电压。旋钮的位置表示风扇的转速。

模拟输出表示法

模拟输出的另一个例子是一个简单的电位分压器，通常用于将直流电压降至所需电平。

这里，Vin = 直流输入电压，Vout = 直流输出电压；

输出电压为 Vout = Vin x R₂ / (R₁ + R₂)

例如，如果 Vin = 15 V 直流电压，R₁ = 10 kΩ，R₂ = 5 kΩ、

则输出电压 Vout 为 5 V 直流。

在这里，输出电压 Vout 根据电阻 R1 和 R2 上的输入电压 Vin 连续变化。因此，电位分配器的输出是模拟性质的。

数字输出表示法

数字信号是现代计算机的基础。数字电压输出电平总是 "0 "或 "1"，表示电压存在或不存在。

为了更好地理解二进制输出，可以考虑用相同的电位分配器示例来解释数字输出（0 或 1）。如图所示，一个恒定的 5V 直流输入被馈送到电位器，电位器上有一个电阻 R1 和另一个电阻 R2。

如果电阻 R₂ 为零，R₁ 的末端将出现接地电压 0 伏，电压输出将变为 0 伏，数字语言将此电压称为低电平。

 相反，如果从上述电路中消除电阻 R₂，即电阻 R₂为开路或无穷大，那么输出电压将与输入电压相同，因为没有发生任何动作，这个电压在数字语言中称为 "高"。

数字逻辑电平

电子学领域出现了许多革命性的发展，其中一些改变了历史进程。第一个固态设备是晶体管（其名称由 "转移电阻 "一词组成）。

通常，人们开始称便携式收音机为晶体管。下一次革命是 60 年代初的集成电路（IC）。集成电路进一步推动了高速计算机的发明。

集成电路是一个单一的功能模块，包含晶体管、电阻器、电容器等多种元件。

电子元件需要外部连接引线，因为它们需要输入、输出、电源电压等（例如：二极管需要两条引线，晶体管需要三条引线）。在集成电路中，操作所需的端子由外部提供。

在大多数现代逻辑系统中，逻辑 "1 "和 "0 "由电压电平表示。在数字系统中，这些逻辑电平的定义有一些可接受的规则。它们是正逻辑或有源高电平和负逻辑或有源低电平，分别为 "1 "和 "0"。

将逻辑指定转换为其他逻辑指定的最简单方法是，对所有逻辑功能进行互补。根据这些逻辑指定，设计这些逻辑电路可分为五大类。它们是

直接耦合晶体管逻辑 (DCTL)

电阻晶体管逻辑 (RTL)

电阻电容晶体管逻辑（RCTL）

二极管晶体管逻辑（DTL）

晶体管-晶体管逻辑 (TTL)

晶体管 - 晶体管逻辑 (TTL) 电平

1964 年，Taxas Instruments 推出了晶体管-晶体管逻辑 (TTL)，并广泛应用于数字设备系列。大多数集成电路制造商都提供 TTL 电路；因此，所有分销商都能轻易买到。

典型的 TTL 集成电路对输入和输出特性进行了标准化，使互换性成为可能，也便于采购。TTL 使用的标准编号系统是两个字母，后面跟 54 或 74。TTL 逻辑的基本电路是 NAND 门。

正常的 TTL 逻辑电平如下：

电源电压： 5.0 V

逻辑 0 输出电压： 0 - 0.8V

逻辑 1 输出电压： 2 - 5V

抗噪能力：0.9 - 1.9V

下表介绍了常用的逻辑系列。

二进制数概要

我们日常生活中使用的普通数字系统称为十进制，包含 0 至 9 位数字（10 位数字）。

这种系统也称为位值系统，意思是数字所代表的值取决于数字在数字中的位置。

与十进制系统不同，二进制系统只包含两个数字，即 0 和 1，这两个数字被称为 BIT。

电子电路和计算机系统中有两大类系统。它们被称为模拟系统和数字系统。

模拟系统是输出信号连续变化的系统。在数字系统中，输出信号只有两个电平。它们是高电平和低电平。