41数字电路基础42基本门电路

目录：目录：4.1 数字电路基础数字电路基础4.2 基本门电路基本门电路4.3 组合逻辑电路组合逻辑电路4.4 触发器及时序逻辑电路触发器及时序逻辑电路4.5 集成定时器集成定时器4.6 A/D和和 D/A转换器转换器学习任务学习任务 4 数字电路基础数字电路基础应知：应知：脉冲、数制和数码的概念，脉冲的基本参数、三种逻辑关系、表达式及其真值表； 基本门电路的逻辑功能及逻辑运算规律；编码器、译码器和数字显示器的原理； 常用触发器逻辑功能，寄存器、计数器的工作原理及逻辑功能；555定时器工作原理， 555定时器构成的单稳态触发器和无稳态触发器的工作原理；常用 D/A、 A/D转换器基本组成和工作原理。 学习任务学习任务 4 数字电路基础数字电路基础应会：应会：基本门电路的逻辑功能及应用；常用触发器的逻辑功能及应用；编码器、译码器和数字显示器的应用；555定时器构成的单稳态触发器和无稳态触发器的应用。学习任务学习任务 4 数字电路基础数字电路基础汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础数字电路(逻辑电路 )模拟电路 :组合逻辑电路时序逻辑电路模拟信号 :数字信号电子电路信号电路4.1 数字电路基础随时间连续变化的信号。如正弦信号、传感器信号等。tuO处理模拟信号的电路。如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的 大小及相位 关系。在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在放大区。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础数字电路：(逻辑电路 )模拟电路 :模拟信号 :数字信号：电子电路信号电路4.1 数字电路基础随时间连续变化的信号。如正弦信号、传感器信号等。处理模拟信号的电路。是一种跃变信号，并且持续时间短暂，其数值在时间上不连续。如尖顶波和矩形波等。tt如曲轴位置传感器信号、发动机转速信号及故障代码等。处理数字信号的电路。在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。研究输入、输出信号之间的 逻辑 关系。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础数字电路因为其抗干扰能力强、能耗低、便于集成等优点而发展迅猛，在电子计算机、数字式仪表、数字控制装置、汽车电子控制单元等方面应用广泛。4.1 数字电路基础4.1.1 脉冲的基本概念脉冲信号多种多样：方波、三角波、矩形波等。各种脉冲波的共同特点就是突然变化和不连续性。1. 脉冲的基本概念脉冲信号也可以用一些参数来描述它的特征。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.1 脉冲的基本概念4.1 数字电路基础2脉冲信号的主要参数正脉冲： 脉冲跃变后的值比初始值高的脉冲。负脉冲： 脉冲跃变后的值比初始值高的脉冲。实际的矩形脉冲波形的脉冲上升和下降都需要一定的时间，不可能达到理想脉冲那么陡峭。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.1 脉冲的基本概念4.1 数字电路基础2脉冲信号的主要参数(1)脉冲幅度 Um是脉冲电压变化的最大值。表示脉冲信号强弱。(2)脉冲前沿时间 tr和脉冲后沿时间 tf前沿时间是幅度从 0.1Um上升到0.9Um所需的时间。脉冲后沿时间是指幅度从 0.9Um下降到 0.1Um所需的时间。 汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.1 脉冲的基本概念4.1 数字电路基础2脉冲信号的主要参数(3)脉冲宽度 tk是指从前沿脉冲幅度的 50%到后沿脉冲幅度的 50%的时间。(4)脉冲频率 f 和脉冲周期 T脉冲频率是指单位时间 (s)内的脉冲个数。脉冲周期是指脉冲前后两次出现的时间间隔。 汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础1数制(1)二进制 数制就是计数的方法。如十进制、二进制、十六进制、八进制等。常用的有二进制和十进制等。组成： 两个数码 0、 1；与电路的两个状态 (开和关 )对应。以 2为底的指数 、 、 、 称为二进制数相应各位的 “权 ”。 进位规则： 逢二进一；以 2为基数2进制数汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础(1)二进制一个数中每一位的数值，不仅取决于该位数码的本身，还取决于该位的权，即用每位的数码乘以该位的权就得到该位的值。对于一个 n位二进制，其由高到低的各相应位的权分别为 、 、 、 。1数制汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础1数制(2)十进制 数制就是计数的方法。组成： 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9共十个数码；日常生活用得最多。进位规则： 逢十进一；以 10为基数对于一个 n位十进制，其由高到低的各相应位的权分别为 、 、 、 。10进制数汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础(3)二进制数和十进制数之间的转换将各位二进制乘以对应位的权，然后相加，其相加的和即为转换成的十进制数。 4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础1数制十进制 二进制？若是十进制 整数 则采用 除 2取余 法。d4d3d2d1d0分别为相应二进制数码 1或 0汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础2 余 11272 余 1132 余 1632 余 02 余 10ddddd01234读取次序4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础1数制(3)二进制数和十进制数之间的转换若是十进制 整数 则采用 除 2取余 法：汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础若是十进制 小数 则采用 乘 2取整 法求：0.432 = 0.86 取整数部分 00.862 = 1.72 取整数部分 10.722 = 1.44 取整数部分 10.442 = 0.88 取整数部分 00.882 = 1.76 取整数部分 10.762 = 1.52 取整数部分 10.522 = 1.04 取整数部分 1最高位最低位可得 (0.43)10 = (0.0110111)2(0.43)10 = (？ )24.1 数字电路基础1数制(3)二进制数和十进制数之间的转换汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础01234567十六进制十六进制00000001001000110100010101100111二进制二进制01234567十进制十进制三种数制的数码比较十进制十进制 二进制二进制 十六进制十六进制891011121314151000100110101011110011011110111189ABCDEF4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础1数制汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础2码制数字信息：数值信息、 非数值信息 (文字、图形、符号等 )。非数值信息也用一定位数的二进制数来表示，以便计算机能够处理。这些代表信息的二进制码不再有数值的意义，称为 代码 。为了便于记忆、查找、区别，在编制各种代码时，总要遵循一定的规律，这一规律称为 码制 。建立二进制数与文字、符号等非数值信息之间一一对应关系的过程称为 编码 。 汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础2码制对数字系统而言，使用最为方便的是按二进制数编制代码。如在用二进制数码表示一位十进制数的 09这十个状态时常用 8421码制，而 8、 4、 2、 1是十位二进制数所在位的权。用 8421码制编制的代码属于 BCD码的一种，意思是这种编码为 “以二进制编码的十进制码 ”。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础十进制数码十进制数码 8421码码 十进制数码十进制数码 8421码码0 0000 5 01011 0001 6 01102 0010 7 01113 0011 8 10004 0100 9 1001202122234.1.2 数的进制和码制4.1 数字电路基础2码制8421BCD码都以 4位二进制数来表示 1位十进制数，每位二进制都有固定的权位。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.3 逻辑代数及基本运算4.1 数字电路基础1逻辑代数逻辑代数也称布尔代数，是分析和设计逻辑电路的一种数学工具，用来描述数字电路和数字系统的结构和方法。逻辑代数有 1和 0两种逻辑值，它们并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态，例如电平的高低、晶体管的导通与截止、脉冲信号的有无，事物的是非等。所以，逻辑 1和逻辑 0与自然数的 1和 0有本质的区别。在逻辑代数中，输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系，叫逻辑函数。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.3 逻辑代数及基本运算4.1 数字电路基础2逻辑代数的基本运算(1)逻辑 “与 ”运算逻辑与是描述与逻辑关系的，又称与运算。意义： 仅当决定事物发生的所有条件 A、 B均具备时，事件 F才发生。例如把两只开关和一盏电灯串联到电源上，只有当两只开关均闭合时灯才亮。两只开关中有一只不闭合灯就不能亮。 FU+-BA汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.3 逻辑代数及基本运算4.1 数字电路基础2逻辑代数的基本运算(1)逻辑 “与 ”运算逻辑与是描述与逻辑关系的，又称与运算。意义： 仅当决定事物发生的所有条件 A、 B均具备时，事件 F才发生。在 A和 B分别取 0或 1时， F的逻辑状态列于表中，称为 真值表 。A B F0 0 00 1 01 0 01 1 1汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.3 逻辑代数及基本运算4.1 数字电路基础2逻辑代数的基本运算(2)逻辑 “或 ”运算逻辑或是描述或逻辑关系的，又称或运算。意义： 仅当决定事物发生的所有条件 A、 B中，只要有一个或一个以上的条件具备时，事件 F就发生。例如把两只开关并联和一盏电灯串联到电源上，当两只开关中有一只或一个以上闭合时灯均能亮。只有当两只开关全断开时灯才不亮。BFUA+-汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.3 逻辑代数及基本运算4.1 数字电路基础2逻辑代数的基本运算(2)逻辑 “或 ”运算逻辑或是描述或逻辑关系的，又称或运算。意义：仅当决定事物发生的所有条件 A、 B中，只要有一个或一个以上的条件具备时，事件 F就发生。A B F0 0 00 1 11 0 11 1 1汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.1.3 逻辑代数及基本运算4.1 数字电路基础2逻辑代数的基本运算(3)逻辑 “非 ”运算是描述非逻辑关系的，是对一个逻辑变量的否定，也称非运算。意义： 事物的结果与发生的条件相反。例如一只开关与电灯并联后串联到电源上，当开关闭合时灯不亮，开关断开时灯亮。 A F0 11 0FU A+-R汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.2.1 与门电路实现与逻辑关系的电子电路，简称与门。门电路内部是由二极管、晶体管或场效应管等半导体元件构成的电子电路，利用半导体元件的开关特性 (导通或截止 )实现开关作用。研究逻辑关系所关心的是，条件是否满足及结果是否发生，而在门电路中则是输入和输出电平的高与低两种状态。4.2 基本门电路门电路是数字电路的基础，也是组合成组合逻辑电路的基本单元，其应用极为广泛。所谓 “门 ”就是一种开关，在一定条件下它能允许信号通过，条件不满足时，信号就通不过。因此利用开关的不同连接形式，可以实现一定的逻辑关系。汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.2.1 与门电路输入至少有一个为低电平时与之相连二极管导通，输出为低电平，只有输入同时为高电平时输出才是高电平。 4.2 基本门电路表达式：真值表：设：低电平、二极管截止用逻辑 “0”表示，高电平、二极管导通用逻辑 “1”表示。“与 ”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。0 00 1 01 1 101 00A B F汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.2.1 与门电路4.2 基本门电路逻辑功能： “有 0为 0，全 1为 1”。运算规律：00=0 01=0 10=0 11=1 A0=0 A1=A AA=A 电路符号：0 00 1 01 1 101 00A B F表达式：真值表：汽车汽车电工电子电工电子学习任务 4 数字电路基础4.2.1 与门电路4.2 基本门电路与门电路应用