单元十数字电路基础

1、单元十单元十 数字电路基础数字电路基础讲课人：侯丽春讲课人：侯丽春数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础10.1 10.1 概述概述 一、模拟电路与数字电路一、模拟电路与数字电路 模拟信号：模拟信号：在时间上和在时间上和数值上连续的信号。数值上连续的信号。在时间上和在时间上和数值上不连续的（即离数值上不连续的（即离散的）信号。散的）信号。对模拟信号进行传输、对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为处理的电子线路称为模拟电路。模拟电路。对数字信号进行传输、对数字信号进行传输、处理的电子线路称为处理的电子线路称为数字电路。数字电路。uu模拟信号波形模拟信号波形数字信号波形数字信号波形t数字

2、电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础（1 1）反映低电平和高电平两种状态（即）反映低电平和高电平两种状态（即0 0和和1 1两个逻辑两个逻辑值）。值）。（2 2）研究逻辑关系。）研究逻辑关系。 （3 3）抗干扰能力强。）抗干扰能力强。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础二、数制与编码二、数制与编码 1. 1.数制数制指在该进位制中可能用到的数码的个数。指在该进位制中可能用到的数码的个数。 如如2 2、8 8、1010、1616基数的幂基数的幂数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础同样的数码在同样的数码在不同的数位上不同的数位上代表的数值不代表的数值不同。同。任意一

3、个十进制数都可以表示为各个数位上的数码任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和，称为与其对应的权的乘积之和，称为(5555)105103 510251015100(209.04)10 2102 0101910001014 102又如：又如：即：即：数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础2. 2. 编码编码 用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。位数的二进制数称为代码。 二二- -十进制代码：用十

4、进制代码：用4 4位二进制数位二进制数b3b2b1b0来表示十进来表示十进制数中的制数中的 0 9 十个数码。简称十个数码。简称。 2421码码的权值依次为的权值依次为2、4、2、1；余余3码码由由8421BCD码每个代码加码每个代码加0011得到；得到；格雷码格雷码是一种是一种，其特点，其特点是任意相邻的两个字码，仅有一位代码不同，其它位相是任意相邻的两个字码，仅有一位代码不同，其它位相同。同。 用四位自然二进制码中的前用四位自然二进制码中的前10个数码来表示十进制数个数码来表示十进制数码，让各位的权值依次为码，让各位的权值依次为8、4、2、1，称为，称为8421 BCD码码。数字电路基础数

5、字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础10.2 10.2 门电路门电路利用半导体开关元利用半导体开关元件（二极管、三极管）的导通、截止（即开、关）两件（二极管、三极管）的导通、截止（即开、关）两种工作状态来实现。种工作状态来实现。 电子电路中通常把高电平表示为电子电路中通常把高电平表示为逻辑逻辑1；把低电平表示为；把低电平表示为逻辑逻辑0。（正逻辑）。（正逻辑）用以实现基本和常用逻辑运算用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。的电子电路。简称门电路。基本和常用门电路有基本和常用门电路有与与门、门、或或门、门、非非门（反相门（反相器）、器）、

6、与非与非门、门、或非或非门、门、与或非门与或非门和和异或异或门等。门等。数字电路基础数字电路基础 逻辑约定与逻辑电平 逻辑关系中的逻辑变量和函数的取值有0和1两种状态，这在逻辑电路中通常是用带有高、低电平的电压信号来表示的。 根据情况，正逻辑： 用高电平表示逻辑1， 低电平表示逻辑0。负逻辑： 用高电平表示逻辑0， 低电平表示逻辑1。数字电路基础数字电路基础一、与门一、与门电路图L=ABEABY数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础（1 1） “与与”逻辑关系逻辑关系 +UCC(+5V) R F D1 A D2 B 3V 0V 数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础 A B

7、 F & 真值表真值表门电路图符号门电路图符号 一个一个门的输入端门的输入端至少为两个，输出端只有至少为两个，输出端只有一个。一个。（2）实现与逻辑关系的电路称为）实现与逻辑关系的电路称为。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础111 001 010 000 与门的输入端可以有多个。下图为一个三输入与门与门的输入端可以有多个。下图为一个三输入与门电路的输入信号电路的输入信号A、B、C和输出信号和输出信号F的波形图。的波形图。A BC有有0出出0有有0出出0全全1出出1F数字电路基础数字电路基础电路图L=ABEABY数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础（1 1） “

8、或或”逻辑关系逻辑关系 D1 3V 0V D2 A B F R 数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础 （2）实现或逻辑关系的电路称为实现或逻辑关系的电路称为或门或门。 A B F 1 真值表真值表门电路图符号门电路图符号 一个一个门的输入端门的输入端也是至少两个，输出端只也是至少两个，输出端只有一个。有一个。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础A BCF全全0出出0全全0出出0有有1出出1数字电路基础数字电路基础电路图EAYR数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础（1 1） “非非”逻辑关系逻辑关系 A +UCC F 原理原理电路图电路图 1 逻辑图符号逻辑图

9、符号 A F RC RB1 RB2 -UBB T 数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础逻辑非（逻辑反）的运算规则逻辑非（逻辑反）的运算规则01 10真值表真值表 一个一个门的输入端门的输入端，输出端只有一个。，输出端只有一个。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础四、复合门四、复合门 A B & F (b) 逻辑符号逻辑符号 A B F & 1 (a) 与非门的构成与非门的构成 ABF 数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础 (a) 74LS00 的引脚排列图的引脚排列图 电源 1 2 3 4 5 6 7 & & & &a

10、mp; 14 13 12 11 10 9 8 地 (b) 74LS20 的的引引脚脚排排列列图图 & & 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 电源 地 内含内含4个两输入端的与非门，个两输入端的与非门，电源线及地线公用。电源线及地线公用。内含两个内含两个4输入端的与非门，输入端的与非门，电源线及地线公用。电源线及地线公用。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础 A B 1 F (b) 逻辑符号逻辑符号 A B F 1 1 (a) 或或非门的构成非门的构成 BAF数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础CDABF C D 1 F (

11、b) 逻辑符号逻辑符号 A B F & 1 (a) 或或非门的构成非门的构成 & & & 1 A B C D 数字电路基础数字电路基础图1.2.3式（1.2-1）的逻辑图 五五.组合逻辑电路组合逻辑电路数字电路基础数字电路基础Y&1&ABBC数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础10.3 10.3 触发器触发器一、一、RSRS触发器触发器 1. 1.基本基本RSRS触发器触发器 SD RD SD RD Q Q Q Q (a) 逻逻辑辑图图 (b) 逻逻辑辑符符号号 & & S R 一对具有互非关系的输出端，其中一对具有互

12、非关系的输出端，其中Q 的状态称为的状态称为触发器的状态触发器的状态。一对输入端子均为低电或有效。一对输入端子均为低电或有效。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础&1&2QQSDRDSD端称为置端称为置“1”端，只端，只要它为低电平，输出即要它为低电平，输出即为为“1”。RD端称为清端称为清“0”端，只要它为端，只要它为低电平，输出即为低电平，输出即为“0”。基本基本RS触发器的次态真值表触发器的次态真值表数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图。反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图

13、。置置0置置1置置1禁止禁止DRDS保持保持置置1置置1Q保持保持不定不定Q数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础 & & S2 Q2 C2 R2 Q2 从触发器 S1 Q1 C1 R1 Q1 主触发器 1 J CP K DS Q Q DR 二、二、JK JK 触发器触发器数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础 CP J K Q 数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础三、三、 D D 触发器触发器 D DS D CP DR Q Q J C K Q Q 1 CP D 触触发发器器的的构构成成及及其其逻逻辑辑符符号号 (a) 电电路路 (b)逻逻辑辑符

14、符号号 D 触触发发器器的的功功能能表表 D 1nQ 功功能能 0 0 置置 0 1 1 置置 1 数字电路基础数字电路基础一、一、555555定时器的电路组成定时器的电路组成1RC2 1 111RC1 1R(8)UDD(4)RQQOUT(3)(6)TH(5)COB(2)TR(7)D(1)USSV(a)SSTROUTRDTHCO12348765(b)UDD集成集成555555定时器定时器数字电路基础数字电路基础二、二、555555定时器的功能定时器的功能数字电路基础数字电路基础三、用三、用75557555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器OUTUDDCTHTRui8436215u

15、oUDDUDDUDDotto3132uoui1 1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理数字电路基础数字电路基础四、施密特触发器的典型应用四、施密特触发器的典型应用1 1、波形变换：将任何符合特定条件的输入信号变为、波形变换：将任何符合特定条件的输入信号变为对应的矩形波输出信号。对应的矩形波输出信号。 tUTUTuiotuoo数字电路基础数字电路基础2、用作整形电路：把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。、用作整形电路：把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。3、用于脉冲鉴幅：将幅值大于、用于脉冲鉴幅：将幅值大于UT+的脉冲选出的脉冲选出ototuouiUTH利用施密特触发器进行幅度鉴别利用施密特

16、触发器进行幅度鉴别数字电路基础数字电路基础84R762355515C0uo UDD0.01 FDTHTRuiR(a)CtPuiUDDUDD31ototto(b)uoUDDuCUDD32tW五、五、555构成单稳态触发器构成单稳态触发器1 1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理数字电路基础数字电路基础三、单稳态触发器的应用三、单稳态触发器的应用1 1、定时、定时定时电路定时电路 单稳态触发器可以构成定时电路；与继电器或驱动放大单稳态触发器可以构成定时电路；与继电器或驱动放大电路配合，可实现自动控制、定时开关的功能电路配合，可实现自动控制、定时开关的功能数字电路基础数字电路基础2、延时、延时

17、UDD84623150.01 F50 FCSAR2 MDKA 与定时电路相比，其电路的主要区别是电阻和电与定时电路相比，其电路的主要区别是电阻和电容连接的位置不同。容连接的位置不同。数字电路基础数字电路基础六、六、 555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理84762315555ROUTUDDuo0.01 FDTHTRR1R2C(a)t2t1UDDoottUDDUDD31UDD32(b)多谐振荡器电路多谐振荡器电路输入输出波形输入输出波形数字电路基础数字电路基础七、占空比可调的多谐振荡器电路七、占空比可调的多谐振荡器电路84762315555

18、UDDuoC2D2C1D1RARBRW由于二极管的引导作用，电容C的充电时间常数1=RAC，放电时间常数2=RBC。通过与上面相同的分析计算过程可得： 充电时间 T1=0.7RAC 放电时间 T2=0.7RBC 占空比： RRRRRRTBAABAACCCTq7 .07 .07 .01只要改变电位器滑动端的位置，就可以方便地调节占空比q，当RA=RB时，q=0.5，u O就成为对称的矩形波。数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础10.4 10.4 数字电路在汽车电子电路中的应用数字电路在汽车电子电路中的应用 一、汽车水箱水位过低报警器一、汽车水箱水位过低报警器水箱水位过低报警器水箱水位过低报警器 数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础二、汽车中控门锁控制电路二、汽车中控门锁控制电路1.1.用门锁控制开关锁门和开门用门锁控制开关锁门和开门数字电路基础数字电路基础数字电路基础数字电路基础10.5 10.5 汽车常用集成电路汽车常用集成电路一、电子调压器电路一、电子调压器电路 LD485LD485型线性集成电路调压器原理