【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的迅猛進(jìn)步，如今人類進(jìn)入了數(shù)字時代，究竟人類是怎么樣利用簡單的數(shù)字，來造就這個全新的時代？本文就將會從數(shù)字電子技術(shù)和數(shù)字信號處理的知識層面來介紹數(shù)字技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電子技術(shù)；數(shù)字信號處理；邏輯電路

計算能力可以說是人類最重要的能力之一，因為計算能力的需求增強，意味著貿(mào)易更加繁榮，人口更加密集，需求也愈發(fā)地多，人類最早的一次計算能力的提升是算盤的發(fā)明。這是人類利用工具來計算的開始，也是人類計算史上的一次飛躍。而后的很長時間，計算能力一直停留在算盤的層面，直至17世紀(jì)，德國數(shù)學(xué)家查爾斯·巴蓓奇通過大量對于計算的研究，發(fā)現(xiàn)通常的計算設(shè)備錯誤百出，于是他開發(fā)了自己的一套計算系統(tǒng)，設(shè)計出了差分機(jī)，差分機(jī)雖然只能計算一部分專門的數(shù)據(jù)，但是其中含有的系統(tǒng)則為以后的計算機(jī)的產(chǎn)生提供了思想基礎(chǔ)，可以被認(rèn)為是近代計算機(jī)的一個雛形，查爾斯·巴蓓奇也因為他對計算機(jī)的產(chǎn)生做出的貢獻(xiàn)被認(rèn)為是“計算機(jī)之父”。他設(shè)計的理論十分超前，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)計被后人采用。而計算機(jī)技術(shù)的衍生，使得一個制表機(jī)公司悄悄崛起，學(xué)習(xí)了查爾斯·巴蓓奇的技術(shù)，發(fā)明了穿孔片計算機(jī)，成為了如今的IBM王國，在美國的一次人口普查，原本利用原始的人口普查需要10年的時間，此時IBM大顯神威；僅僅利用六個月就完成，大發(fā)其財，迅速膨脹。而第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，終于催生了計算機(jī)的誕生。因為在戰(zhàn)爭中需要精確打擊對手，發(fā)射導(dǎo)彈時就需要知道導(dǎo)彈的飛行時間和落點，其中的計算十分復(fù)雜，人工難以實現(xiàn)，亟待一個計算機(jī)器的產(chǎn)生幫助計算。于是1946年，第一臺真正意義上的計算機(jī)產(chǎn)生了，被命名為艾尼阿克，是電子管計算機(jī)，被認(rèn)為是第一代計算機(jī)。而后計算機(jī)經(jīng)過了電子管數(shù)字計算機(jī)，晶體管數(shù)字計算機(jī)，集成電路數(shù)字計算機(jī)，大規(guī)模集成電路計算機(jī)的四個過程，計算機(jī)技術(shù)逐漸成熟。后來計算機(jī)經(jīng)過了兩次的進(jìn)一步改革，主要是體型大幅度縮小，逐漸進(jìn)入了企業(yè)，家庭的視野，成本也不斷降低。在接下來的幾十年里，計算機(jī)逐漸成了一個集業(yè)務(wù)，生活，娛樂等多功能于一體的機(jī)器，建立了全球服務(wù)器系統(tǒng)，使用計算機(jī)可以獲得許多生活中得不到的資源，充分發(fā)揮客戶端PC的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務(wù)器，大大減輕了服務(wù)器的壓力，進(jìn)入了Internet時代，整個世界就像一張網(wǎng)一樣互通有無，其中數(shù)字電子技術(shù)就是起主體作用的技術(shù)之一。

數(shù)字電子技術(shù)從17世紀(jì)發(fā)展到今天，理論體系得到逐步的完善，走入了大學(xué)校園，成為了一門重要的課程。在電路中，有兩種不同的信號進(jìn)行著信息傳遞，一種是模擬信號，他是通過電路中的電學(xué)指標(biāo)來傳遞信號的，是連續(xù)變化的，處理這種信號的電路稱為模擬電路。而另一種則是通過不連續(xù)變化的脈沖信號來作用的，處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字電路。

數(shù)字電路主要是研究脈沖信號的產(chǎn)生、變換、控制和對數(shù)字進(jìn)行邏輯運算等，因此數(shù)字電路又稱為邏輯電路。數(shù)字電子技術(shù)則是一門主要研究各種邏輯門電路，集成器件的功能及其應(yīng)用，邏輯門電路組合和時序電路的分析和設(shè)計，集成芯片各腳功能，555定時器等。在最開始的時代，模擬電路更占據(jù)主要位置，而隨著科技的發(fā)展，數(shù)字電路的優(yōu)越性愈發(fā)地明顯，它的信號處理能力更加強大，我們可以將模擬電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，而后利用數(shù)字電路進(jìn)行信號處理，最后在轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出，提高了工作效率與工作質(zhì)量，數(shù)字電子技術(shù)則為這種方法提供了理論依據(jù)與可行性。

首先，模擬電路是使用電信號的變化傳遞信息的，而電路中各個元件的屬性如電阻，電流，電壓容易受到外界條件的影響，如溫度變化，濕度變化等因素，而且模擬電路的參數(shù)修改較為困難，而相比于模擬電路，數(shù)字電路采用的是二進(jìn)制，通過邏輯門電路來處理信號，這樣的處理方式首先外界環(huán)境變化對電路影響很小，不會因為某些因素輕微變化導(dǎo)致電路邏輯反轉(zhuǎn)，并且邏輯電路參數(shù)修改簡單了很多，便于控制，穩(wěn)定性和靈活性兼?zhèn)洹＿壿嬮T電路有很多種，但就如同每個理論體系一樣，邏輯門電路也是有最基本的幾個邏輯組成的，其中就包括與門，或門，非門。與門表示如果事件Y發(fā)生，則需要其發(fā)生的多個條件同時滿足；或門表示如果事件Y發(fā)生，則需要其發(fā)生的多個條件只要一個或多個條件發(fā)生即可；非門表示如果決定事件Y發(fā)生的條件A滿足時，Y不能發(fā)生，當(dāng)A滿足時，Y反而能發(fā)生。這三種基本的門電路通過組合還能形成與或門，與非門，或非門等，進(jìn)而形成復(fù)雜的邏輯函數(shù)，這一切的邏輯處理就需要計算機(jī)或者專用機(jī)器進(jìn)行處理。數(shù)字信號處理就是利用這些邏輯電路，采集信號，對其以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行一系列的處理，得到易于使用，讀取，轉(zhuǎn)換的信號形式。數(shù)字信號處理主要應(yīng)用多元化的數(shù)學(xué)手法，以網(wǎng)絡(luò)，信號，通信等理論為依歸進(jìn)行處理信號。數(shù)字信號處理技術(shù)的具體操作方式是先經(jīng)過信息的獲取或者數(shù)據(jù)的采集，轉(zhuǎn)換成原始信號，原始信號如果是連續(xù)信號，則需經(jīng)過抽樣過程成為不連續(xù)信號，進(jìn)而進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如果是不連續(xù)信號則可以直接轉(zhuǎn)換，最終得到二進(jìn)制數(shù)碼，輸入邏輯電路。

21世紀(jì)是信息時代，是高科技的時代，所以數(shù)字信號處理技術(shù)在很多領(lǐng)域都要得到應(yīng)用。在通信領(lǐng)域，信號是最主要的研究對象，所以數(shù)字信號處理技術(shù)是核心的手法之一，現(xiàn)在的電子設(shè)備，通訊設(shè)施逐漸向無線化發(fā)展，整個世界形成一個無線系統(tǒng)，數(shù)字信號顯得極為重要，數(shù)據(jù)加密，可視電話等進(jìn)步科技的實現(xiàn)都需要數(shù)字信號處理技術(shù)的支持。在圖形圖像領(lǐng)域，數(shù)字處理技術(shù)可以很好地把圖像，音頻，視頻等具體形式轉(zhuǎn)換，而現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在科學(xué)研究以及其他各行各業(yè)中，比如粒子的運動軌跡，衛(wèi)星遙感圖像的處理，巖石的勘測，生物細(xì)胞細(xì)微結(jié)構(gòu)的擴(kuò)放，這些技術(shù)也在迅猛發(fā)展，不斷完善。尤其在生物學(xué)方面，數(shù)字信號處理技術(shù)居功至偉，因為人與動物的身體就是一個巨大的信息系統(tǒng)，通過各種器官，組織，細(xì)胞，傳遞信息，進(jìn)行生命系統(tǒng)的微調(diào)，而神經(jīng)系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)的中樞，信息傳遞更加尤為重要，數(shù)字信號處理技術(shù)可以幫助研究人腦信息處理模型，為生物學(xué)的進(jìn)步作出巨大的貢獻(xiàn)。

總而言之，現(xiàn)今的時代是數(shù)字時代，是信息時代，數(shù)字信號處理技術(shù)作為一門實用性極強，應(yīng)用廣泛的科學(xué)，必定會大放異彩。

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