电子技术课件第5章

1、 前几章讨论的是前几章讨论的是模拟电路模拟电路，本节开始我们讨论，本节开始我们讨论数字电路数字电路。 数字电子技术的发展代表了现代电子技术的水平，数字电子技术的发展代表了现代电子技术的水平，它已广泛的应用于电子计算机、数字式仪表、数字化它已广泛的应用于电子计算机、数字式仪表、数字化通讯以及泛多的数字控制装置等方面。通讯以及泛多的数字控制装置等方面。1、计程车计价器、计程车计价器整形电路整形电路计数器计数器计算器计算器译码器译码器显示器显示器存储器存储器光电光电转换转换放放大大电电路路整整形形电电路路门电路门电路计数器计数器标准时钟标准时钟1minute译码显示译码显示2、电机转速测速系统、电机

2、转速测速系统1minute tt数字电路中数字电路中,信号（电压和电流）是脉冲的信号（电压和电流）是脉冲的一、脉冲信号一、脉冲信号 H0.9H0.5H0.1HtptrtfT脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低0+3V0-3V0+3V0-3V脉冲信号还有脉冲信号还有正负正负之分之分2、数字电路中的晶体管工作在饱和或截止状态。、数字电路中的晶体管工作在饱和或截止状态。三、二进制数制三、二进制数制十进制数有十进制数有0,1,2,9,9是个数码，计数基数是是个数码，计数基数是1010。1、数字电路是根据信号的有无、个数、宽度和、数字电路是根据

3、信号的有无、个数、宽度和频率进行工作，准确度高，抗干扰能力强。频率进行工作，准确度高，抗干扰能力强。3、研究电路输入与输出之间的逻辑关系，采用、研究电路输入与输出之间的逻辑关系，采用逻辑代数的分析方法。逻辑代数的分析方法。十进制数的计数规则是十进制数的计数规则是“逢十进一逢十进一”。十进制数可以表示为：十进制数可以表示为：只有只有0,1两个数码，计数基数是两个数码，计数基数是2。 数字电路中，常采用数字电路中，常采用二进制数二进制数，其优点：，其优点：只有两个状态，容易实现；运算法则简单。只有两个状态，容易实现；运算法则简单。10iiDk2iiDk二进制运算法则：逢二进一二进制运算法则：逢二进

4、一0+0=0；1+0=1；0+1=1；1+1=10十进制数十进制数十进制数十进制数二进制数二进制数二进制数二进制数01234567000000010010001101000101011001118910001001101010111100110111101111101112131415二进制与十进制对应关系：二进制与十进制对应关系： 数字电路中的门就是一种开关，它能按照一定数字电路中的门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。的条件去控制信号的通过或不通过。 基本逻辑关系为基本逻辑关系为三种。三种。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑

5、关系(因果关系因果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。 电平的高电平的高低一般用低一般用“1”和和“0”两种状两种状态区别，若规态区别，若规定定高电平为高电平为“1”，低电平，低电平为为“0”则称为则称为正逻辑正逻辑。反之。反之则称为则称为负逻辑负逻辑。若无特殊说明，若无特殊说明，均采用正逻辑。均采用正逻辑。100VUCC高电平高电平低电平低电平220V+- F = A B000101110100ABYBFA输入输入A、B、C全为高电平全为高电平“1”，输出输出 F 为为“1”。输入输入A、B、C不全为不全为“1”，输出输出 F 为为“0”。0V0V0V0V0V3V

6、+U 5VRDADCABFDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABFC0V3V逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”， 全全“1”出出“1”F=A B C&ABFC00000010101011001000011001001111ABFCBF220VA+- F = A + B000111110110ABF0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABFC3V3V-U -5VRDADCABFDBC输入输入A、B、C全为低电平全为低电平“0”，输出输出 F 为为“0”。输入输入A、B

7、、C有一个为有一个为“1”，输出输出 F 为为“1”。逻辑关系逻辑关系：逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”， 全全“0”出出“0”F=A+B+CABFC 100000011101111011001011101011111ABFC101AF0F220VA+-R+UCC-UBBARKRBRCFT 1 0饱和饱和逻辑表达式：逻辑表达式：F=A“0”10“1”“0”“1”AF逻辑符号逻辑符号1AFABF1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&ABF1 1ABF2F2有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”&ABCY&ABC0

8、0010011101111011001011101011110ABFCF=A B C1F有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”1F00010010101011001000011001001110ABFCABC 1FABC 1F=A+B+CABCD& 11& 1ABCDFFFA BCD T5F R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1E2E3E1BC T5F R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1“1”(3.6V)4.3V钳位钳位2.1V“0”(0.3V)输入全高输入全高“1”,输出为输出为低低“0”1V T5F R3R5AB CR4R2R

9、1 T3 T4T2+5V T11V(0.3V)“1”“0”输入有低输入有低“0”输出为输出为高高“1” 流过流过 E结的电结的电流为正向电流流为正向电流VF 5-0.7-0.7 =3.6V5V00010011101111011001011101011110ABFCF=A B CF&ABCABDE允许叠加干扰允许叠加干扰UOFF0.9UOH01231234 Ui ABUON UON是保证输出为额是保证输出为额定低电平时所对应的定低电平时所对应的最最小输入高电平电压小输入高电平电压。DE01231234 Ui 10 低电平，低电平，&Y11R50%50%tpd1tpd22 2p p

10、t t2 2p pt t1 1p pd dttt 输入波形输入波形ui输出波形输出波形uO“1”控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T1“0”控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T11V1V&FEBA逻辑符号逻辑符号 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0ABEF1E0EFAB功能表功能表EN“1”“0”“0”A1 B1ENENEN 0AA 1 1A A A AAA 0A A（1）逻辑或运算）逻辑或运算 F=A+B 1AA00AA AA1A A（2）逻辑与运算）逻辑与运

11、算 F=AB（3）逻辑非运算）逻辑非运算ABBAABBA)()(CBACBA )()(CBACBACABACBA)()()()(CABACBACBABCAAA)()(CABABCBCAA)(BCBCA)(1BCAA+1=1 A A=A.证明证明：BAAABA)(A+AB = ABAABABAAABBAA)(BABAA)(（3）（4）ABACBCABAC（5）ABACBC证明证明：ABACABCABC(1)(1)ABCACBABAC()ABACBC AA110011111100BABABABA列状态表证明：列状态表证明：AB0001101111100100ABBABABABA0000摩根定律（反

12、演律）摩根定律（反演律）逻辑函数：逻辑函数：123(,)Ff XXX下面举例说明这几种表示方法。下面举例说明这几种表示方法。设：开关闭合其状态为设：开关闭合其状态为“1”，断开为，断开为“0”灯亮状态为灯亮状态为“1”，灯灭为，灯灭为“0” 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1取取 Y=“1”( 或或Y=“0” ) 列逻辑式列逻辑式取取 Y = “1”(1)由逻辑状态表写出逻辑式由逻辑状态表写出逻辑式对应于对应于Y=1，一种组合中，输入变一种组合中，输入变量之间是量之间是“与与”关系，关系， 0 0 0 0 C

13、0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1ABCCBACBACBAY 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1YCBA&1CBA（选修）（选修）AY &YA(2) 应用应用“与非与非”门构成门构成“与与”门电路门电路由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：ABABYAY&B&YBA&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：BABABAY(3)应用应用“与非与非”门构成门构成“或或”门门电路电路由逻辑代数运算法则：由逻辑代数

14、运算法则：BABABAYBAY&例例1：化简化简CABCBACBAABCY)()(BBCABBACCAAC AY ABABCD例例2：化简化简(1)CABD AB例例3：化简化简CBCAABY)(AACBCAABCBACACABABCAAB例例4：化简化简CBACBAABCYABCCBACBAABCACBC BABAACBCBA)(CBCBACBABAABCBACBAY例例5：化简化简例：例： 化简化简DBCDCBADABABCYDBABCDCBAABCDBCDCBAABDBCDCBAB)(DCBCDABCDBCDAB)(DADBCDCBAABCBCDABCDB()()B A ACB

15、A CAB BCBA0101BABABABABCA00100m01 11 101m3m2m4m5m7m6mAB000m01 11 101m3m2m4m5m7m6mCD0001111012m12m15m14m8m9m11m10mABC001001 11 101111 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1ABC001001 11 101111ABCCBACBACBAYABC001001 11 101111ABCCABCBABCAY用卡诺图表示并化简。用卡诺图表示并化简。解：解：1.卡诺图卡诺图2.合并最小项合并最小项

16、3.写出最简写出最简“与或与或”逻辑式逻辑式ABC001001 11 101111解：解：三个圈最小项分别为：三个圈最小项分别为：合并最小项合并最小项ABCCBAABCBCACABABC BCACABABACBCY00ABC1001 11 101111解：解：CACBYAB0001 11 10CD000111101111DBY CBABCACBACBAY(1)(2)DCBADCBADCBADCBAY解：解：DBAYAB0001 11 10CD000111101DBDBCBAAY111111111确定确定Y = Y2 Y3= A AB B AB.A B.A B.A. .A BBY1.AB&

17、;YY3Y2.反演律反演律反演律反演律ABY001 100111001=A B.A B.Y = AB AB .AB.BAYA B = AB +AB=A B =1ABY逻辑符号逻辑符号=A BABY001 100100111Y&1.BA&C101AA=AC +BCY=AC BC 设：设：C=1封锁封锁打开打开选通选通A信号信号Y&1.BA&C011设：设：C=0选通选通B信号信号B=AC +BCY=AC BC例：加法器例：加法器0 0 0 0 11+10101010不考虑低位不考虑低位来的进位来的进位半加器实现半加器实现全加器实现全加器实现A B S C0 0 0

18、 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1BABABAS.ABSCABC 输入输入-1表示低位来的进位表示低位来的进位AiBiCi-1SiCi1iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAS1iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAC1ii1iiiiCACBBA1iiiCBA0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 11ii1iiiiiCACBBAC1iiiiCBAS&=11CiSi&1BiAiCi-1SiAiBiCi-1SiCiAiBiCi-1SiCiAi

19、BiCi-1SiCiAiBiCi-1SiCi10X=1010Y=0111111100001101110001X+Y=10001 (取取 Y=“1”( 或或Y=“0” ) 列逻辑式列逻辑式取取 Y = “1”对应于对应于Y=1， 0 0 0 0 C Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1CBACBACBACBAYABCCBACBACBAY BCACBACBACBAABC001001 11 101111 0 0 0 0 C Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1YCBA011

20、00111110&1010 起动为起动为“1”，不起动为，不起动为“0”； 报警器报警为报警器报警为“1”，不报警为，不报警为“0”。A B CF00001111001100110101010101110100FABCABCABCABCABCABCABCABCFABCABCABCABC()()BC AAAB CCBCAB11& & 1ABCF& ABCFFBCABBCABBC AB& & & & 开工为开工为“1”，不开工为，不开工为“0”； G1和和 G2运行为运行为“1”，不运行为，不运行为“0”。0111 0 0 1 0 1

21、00011 0 11 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C G1 G2ABCCABCBABCA1 GABCCBACBACBA2 GABC001001 11 101111ACBCAB1 G1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G2 100011 0 1ACBCAB1 GACBCAB ABCCBACBACBA2 GABCCBACBACBA2 G ABC00100111101111A BCA BC&G1G2 编码器编码器 n 位二进制代码有位二

22、进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息。个信息。2n N 0 0 01 0 0I0I1I2I3I5I6I输入输入输输 出出Y2 Y1 Y0Y2 = I4 + I5 + I6 +I7 = I4 I5 I6 I7.= I4+ I5+ I6+ I7Y1 = I2+I3+I6+I7 = I2 I3 I6 I7. . .= I2 + I3 + I6+ I7Y0 = I1+ I3+ I5+ I7 = I1 I3 I5 I7.= I1 + I3+ I5 + I710000000111I7I6I5I4I3I1I2Y2Y1Y0表示十进制数表示十进制数10个个编码器编码器 0001110

23、1000011110001101100000000111Y3 = I8+I910000000011101101001& 1 1 1 1 1 1 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I998983.IIIIY 765476542IIIIIIIIY 763276321IIIIIIIIY 97531975310IIIIIIIIIIY 十键十键84218421码编码器的逻辑图码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K 10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S9GND 1287654

24、YYIIIII091233CC NYIIIIYU16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 输输 入入A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输输 出出Y0=A B CY1=A B CY2=A B CY3=A B C

25、Y7=A B CY4=A BCY6=A B CY5=A B CCBA111&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 1 11 0 010000000AABBCC输入输入输输 出出A B C DY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9000000001100001111000011001100010101010100000100000100000000001000000000010000000000100000100000000000000010000000000100000000001000000000010YABCD1YABCD2YABCD3YABCD4YABCD5YABCD6YABCD7YABCD8YABCD9YABCDCT74LS139型译码器型译码器(a) 外引线排列图；外引线排列图；(b) 逻辑图逻辑图(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+UCC1091615