项目九-数字电路应用

项目九数字电路基础,汽车工程学院,知识目标1、掌握数字电路的基本概念2、掌握数字器件的逻辑表达式、真值表、输入、输出波形图能力目标1、会分析数字电路2、能够查阅有关数字电路手册,目录,9.1概述9.2门电路9.3触发器9.4数字电路在汽车电子电路中的应用9.5汽车常用集成电路,9.1概述,模拟电路与数字电路,模拟信号,幅值随时间连续变化的信号,9.1概述,数字信号,与电平高、低变化有关，而与电平的大小关系不大,用0、1数字表示两种离散状态。,电流“无”，电压“低”,“0”,低电平,“1”,电流“有”，电压“高”,高电平,半导体元件工作在开关状态，分别时应“0、1”数码。,二极管,导通截止,i=1、u=0i=0、u=1,三极管,饱和截止,i=1、u=0i=0、u=1,数字电路点,9.1概述,部分汽车传感器输出信号类型列表如下：,9.1概述,模拟电路实现模拟信号的产生、放大和变换，主要单元电路是放大器。典型信号正弦波数字电路用来存储、传递和处理数字信号的电子电路。,9.1概述,数制数码：数制中允许使用的数值基数：数制的基值系数：每个位上的数码权：R进制数的第i位数对应的权为Ri加权系数系数权,举例：1234567890,9.1概述,两种计数方法：1、位置记数法(N)R=an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m2、多项式记数法,2006.312,2103+0102+0101+6100+310-1+110-2+210-3,9.1概述,10进制(DecimalNumberSystem)计数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8和9基数：R=10计数规则：逢10进1，借1当10。如：3+7=10数N的表示：(N)10=(N)D=ai10i。,例如：（125.68）10110221015100610-1810-2,各数位的权是10的幂,9.1概述,2进制(BinaryNumberSystem)计数数码：0和1基数：R=2计数规则：逢2进1，借1当2。如：11+111=1010。数N的表示：(N)2=(N)B=ai2i,例如：(101.01)2122021120021122(5.25)10,各数位的权是的幂,9.1概述,运算规则,加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10减法规则：0-0=0，10-1=1，1-0=1，1-1=0乘法规则：00=0，01=0，10=0，11=1,二进制,9.1概述,8进制(OctalNumberSystem)计数数码：0、1、2、3、4、5、6和7基数：R=8计数规则：逢8进1，借1当8。如：3+7=12数N表示：(N)8=(N)O=ai8i。8=23，一位8进制数要用3位2进制数来表示。,例如：(207.04)8282081780081482(135.0625)10,各数位的权是8的幂,9.1概述,16进制(HexadecimalNumberSystem)计数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(=10)、B(=11)、C(=12)、D(=13)、E(=14)、F(=15)基数：R=16计数规则：逢16进1，借1当16。如：3+7=A数N的表示：(N)16=(N)H=ai16i16=24，一位16进制数要用4位2进制数表示,例如：(D8.A)213161816010161(216.625)10,各数位的权是16的幂,9.1概述,数制转换,1.非十进制,十进制,方法：将数码按权展开，得出其相加的结果便为对应的十进制数。,例如：(1001.01)2=123+120+12-2=(9.25)10(32.7)8=381+280+78-1=(26.875)10(ED.3)16=14161+13160+316-1=(237.1875)10,9.1概述,2.十进制,二进制,整数部分：除2取余，最后得到的余数为二进制最高位小数部分：乘2取整，最先得到的整数为二进制最高位。,方法：,9.1概述,例：将(44.375)10化为二进制数。,整数部分：,小数部分：,所以：(44.375)10(101100.011)2,八进制、十六进制,3.二进制,将二进制整数从右向左3或4位分为一组,整数,将每组按二进制数向十进制数转换的方法进行转换,将二进制小数从左向右3或4位分为一组,将每组按二进制数向十进制数转换的方法进行转换,小数,注：整数左补零，小数右补零,1101010.01,00,0,例,1101010.01,0,00,(152.2)8,(6A.4)16,9.1概述,4.八进制、十六进制,二进制,方法：将每位八进制数(十六进制数)用3位(4位)二进制数表示。,(374.26)8,例：,(AF4.76)16,=(101011110100.01110110)2,=(011111100.010110)2,编码定义：数字或某种文字和符号来表示某一对象或信号的过程数字电路中一般采用二进制数，常用的编码方法为BCD码BCD码：用四位二进制数中的前十个码(00001001)来表示十进制数(09)，去掉10101111。各位的权值依次为8、4、2、1。,10.1概述,表10-38421BCD码,9.2门电路,门电路是最基本的逻辑单元。基本的逻辑门电路有：与门或门非门,门电路,与门与逻辑关系：当决定一件事情的各个条件全部具备之后，这件事情才会发生的因果关系,功能表,接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0,门电路,与逻辑真值表,真值表特点:任0则0,全1则1,10.2门电路,函数式：Y=AB=AB逻辑符号：波形图：运算规则：,00=001=010=011=1,二极管与门电路,高低电平值分别为0V,5VA,B输入端有四种输入组合,门电路,例：已知输入与门的输入信号VA、VB的波形如图所示，求输出F的信号波形解：当B=1V(VB为高电平)时，,F=AB=A,输出波形与A相同,当B=0时，,F=AB=AB=0,与门关闭，F恒为0,门电路,或门或逻辑关系：当决定一件事情的几个条件中，只要有一个或一个以上条件具备，这件事情就发生的因果关系,功能表,门电路,真值表,特点：有1出1,全0出0,门电路,函数式：Y=A+B逻辑符号：波形图：运算规则:,0+0=00+1=11+0=11+1=1,门电路,二极管或门电路,高低电平值分别为0V,5VA,B输入端有四种输入组合,门电路,例某厂生产设备的报警电路，将各种故障的报警信号汇集在一起，进行集中控制。只要有一路故障，即可发出声、光信号，使值班员能及时进行处理。试用逻辑电路实现。解：电路如下：,门电路,非门非逻辑关系：决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时事件发生（成立），条件具备时事件不发生的关系,门电路,真值表,有1出0,有0出1,门电路,逻辑符号：波形图：,函数式：,运算规则：,门电路,三极管非门,利用二极管的压降为0.7V，保证输入电压在1V以下时，开关电路可靠地截止。,门电路,复合门将与门、或门和非门组合起来，可构成与非门、或非门、与或非门，常称为复合门电路1、与非门逻辑表达式为,特点：有0出1,全1出0,门电路,2、或非门逻辑表达式为：,有1出0,全0出1,门电路,3.与或非门逻辑表达式：,逻辑规律:各组均有0出1,某组全1出0,9.3触发器,触发器起到信息的接收、存储、传输的作用。触发器按其稳定工作状态可分为双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器（多谐振荡器）等；按照其功能可分为RS触发器、JK触发器和D触发器等。在汽车电路中应用较多的主要有RS触发器、D触发器等。,触发器,一、RS触发器,1.基本RS触发器,两个与非门，两个输入输出端，两个输出状态,复位端,置位端,与非门,低电平触发,触发器,（1）SD=0、RD=1,=0。触发器处于置位状态（1态）。,（2）SD=1、RD=0,Q=0。触发器处于复位状态（0态）。,（3）SD=RD=l,记忆状态,（4）SD=RD=0,不稳定状态,触发器,触发器,2.可控RS触发器,为了能有效地控制触发器的翻转时刻，在基本RS触发器的基础上增加由两个与非门C和D构成的引导电路，就组成了可控RS触发器,触发器,其缺点是在时钟脉冲CP=1的期间，R、S输入端状态的变化都将引起触发器状态的相应改变，甚至发生多次翻转。这时如果有干扰信号出现在输入端，也可能作出反应，使触发器出现不正常的逻辑状态。此外当R=S=1时，仍存在不定状态，应避免出现。,触发器,二、JK触发器,1）结构上：两个可控RS触发器构成。,接受信号