项目一1信号灯的控制电路

1、电子产品数字电路分析与制作 项目一：信号灯的控制电路项目一：信号灯的控制电路数制与码制数制与码制 由信号灯建立逻辑事件与实际由信号灯建立逻辑事件与实际电路的直观认识电路的直观认识逻辑函数的化简逻辑函数的化简电子产品数字电路分析与制作【任务目标：任务目标：】 熟练掌握各种数制间相互转换的方法熟练掌握各种数制间相互转换的方法任务一任务一 数字与数码数字与数码理解各种数制的含义。理解各种数制的含义。掌握各种常用码制。掌握各种常用码制。电子产品数字电路分析与制作模拟电路模拟电路电子电路分类电子电路分类数字电路数字电路 传递、处理模拟传递、处理模拟 信号的电子电路信号的电子电路 传递、处理数字传递、处理

2、数字信号的电子电路信号的电子电路 模拟信号模拟信号时间上和幅度上都时间上和幅度上都连续连续变化的信号变化的信号一、一、 数字信号和数字电路数字信号和数字电路 任务任务1.1 1.1 概述概述电子产品数字电路分析与制作数字信号数字信号 时间上和幅度上都时间上和幅度上都 断续断续变化离散的信号变化离散的信号 其离散值有两个，用其离散值有两个，用0 0和和1 1表示。这里的表示。这里的0 0和和1 1不仅可以表不仅可以表示数量的大小，还可以表示一个事物相反的两种状态。示数量的大小，还可以表示一个事物相反的两种状态。 数字信号可以进行两种运算：数字信号可以进行两种运算：算术运算：算术运算：当数字信号当

3、数字信号0和和1用来表示数量的大小时。用来表示数量的大小时。逻辑运算：逻辑运算：当数字信号当数字信号0和和1用来表示两种不同的状态时。用来表示两种不同的状态时。电子产品数字电路分析与制作输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数逻辑代数只有高电平和低电平两个取值只有高电平和低电平两个取值导通导通( (开开) )、截止、截止( (关关) )便于高度集成化、工作可靠性高、便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等抗干扰能力强和保密性好等研究对象研究对象分析工具分析工具信信 号号电子器件电子器件工作状态工作状态主要优点主要优点二、二、 数字电路特点和

4、分类数字电路特点和分类1.数字电路的特点数字电路的特点电子产品数字电路分析与制作将晶体管、电阻、电将晶体管、电阻、电容等元器件用导线在线路容等元器件用导线在线路板上连接起来的电路。板上连接起来的电路。将上述元器件和导线通过半将上述元器件和导线通过半导体制造工艺做在一块硅片上而导体制造工艺做在一块硅片上而成为一个不可分割的整体电路。成为一个不可分割的整体电路。根据电路结构不同分根据电路结构不同分分立元件电路分立元件电路集集 成成 电电 路路根据半导体的导电类型不同分根据半导体的导电类型不同分 双极型数字集成电路双极型数字集成电路单极型数字集成电路单极型数字集成电路以双极型晶体管以双极型晶体管作为

5、基本器件作为基本器件以单极型晶体管以单极型晶体管作为基本器件作为基本器件例如例如 CMOS例如例如 TTL、ECL2.数字电路的分类数字电路的分类电子产品数字电路分析与制作集成电路集成电路分分 类类集集 成成 度度电路规模与范围电路规模与范围小规模集成小规模集成电路电路 SSI1 10 门门/片或片或10 100 个元件个元件/片片逻辑单元电路逻辑单元电路包括：逻辑门电路、集成触发器包括：逻辑门电路、集成触发器中规模集成中规模集成电路电路 MSI10 100 门门/片或片或 100 1000 个元件个元件/片片逻辑部件逻辑部件 包括：计数器、包括：计数器、 译码器、编码器、译码器、编码器、数据

6、选择器、寄存器、算术运算器、比较器、数据选择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换电路等转换电路等 大规模集成电大规模集成电路路 LSI100 10000 门门/片片或或 1000 100000 个个元件元件/片片数字逻辑系统数字逻辑系统包括：中央控制器、存储器、各种接口电路包括：中央控制器、存储器、各种接口电路等等超大规模集超大规模集 成成电路电路 VLSI大于大于 10000 门门/片片或大于或大于 10 万个元万个元件件/片以上片以上高集成度的数字逻辑系统高集成度的数字逻辑系统例如：各种型号的单片机，即在一片硅片上例如：各种型号的单片机，即在一片硅片上集成一个完整的微型计算机集成一个完整的

7、微型计算机根据集成密度不同分根据集成密度不同分电子产品数字电路分析与制作按照电路的工作原理的不同分按照电路的工作原理的不同分：组合逻辑电路组合逻辑电路 电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路原来的状态无关。与电路原来的状态无关。时序逻辑电路时序逻辑电路 电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。而且还与电路原来的状态有关。电子产品数字电路分析与制作3.数字信号的主要参数数字信号的主要参数 一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描绘：一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来

8、描绘： V Vm m信号幅度。信号幅度。 T T信号的重复周期。信号的重复周期。 t tW W脉冲宽度。脉冲宽度。 q q占空比。其定义为：占空比。其定义为：%100(%)WTtqVt (ms)0VmwtT一、加法计算器的设计与调试一、加法计算器的设计与调试电子产品数字电路分析与制作 数制是一种计数的方法，它是进位计数制度数制是一种计数的方法，它是进位计数制度的简称的简称 任务任务1.21.2二进制计数器二进制计数器几个概念几个概念在某数制中，允许使用的数字符号的个数，在某数制中，允许使用的数字符号的个数，称为这种数制的基数。称为这种数制的基数。基数基数 任一种任一种N进制中，第进制中，第i位

9、的数字符号位的数字符号Ki，称为，称为第第i位的系数。位的系数。系数系数 权权 任一种任一种N进制中，进制中，N i称为第称为第i位的权。位的权。电子产品数字电路分析与制作 一、一、十进制十进制 ( (Decimal) ) (xxx)10 或或 (xxx)D 例如例如( (385.64) )10 或或( (385.64) )D 数码：数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510- -1 110- -2权权 权权 权权 权权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同数码所处位置不同时，所代表的数值不同 ( (11.51) )10 进位规律：逢十进一进位规律：逢十进一10i

10、称十进制的权称十进制的权 10 称为基数称为基数 0 9 十个数码称系数十个数码称系数数码与权的乘积，称为加权系数数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式 (385.64)10 = 3102 + 8101 + 5100 + 610- -1 + 410- -2几种常用的数制几种常用的数制 计数进制的简称计数进制的简称电子产品数字电路分析与制作 例如例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 二、二进制二、二进制 ( (Binary) ) (xxx)2 或或 (xxx)B 例如例如 (

11、1011.11)2 或或 (1011.11)B 数码：数码：0、1 进位规律：逢二进一进位规律：逢二进一权：权：2i 基数：基数：2按权展开式表示按权展开式表示 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 (1011.101)2 = (11.75)10 = 11.75 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2电子产品

12、数字电路分析与制作 三、八进制三、八进制 ( (Octal) ) (xxx)8 或或 (xxx)O 例如例如 (573.46)8 或或 (573.46)O 数码：数码：0、1 、2 、3 、4 、5 、6 、7进位规律：逢八进一进位规律：逢八进一权：权：8i 基数：基数：8按权展开式表示按权展开式表示 (573.46)8 = 582 + 781 + 380 + 48- -1 + 68- -2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(573.46)8 = 582 + 781 + 380 + 48- -1 + 68- -2= 320 +

13、56 + 3 + 0.5 + 0.09375 (573.46)8 = (379.59375)10 = 379.59375 例如例如 7 + 1 = 10电子产品数字电路分析与制作 四、十六进制四、十六进制 ( (Hexadecimal) ) (xxx)16 或或 (xxx)H 例如例如 (5EC.D4)16 或或 (5EC.D4)H 数码：数码：0、1 、2 、3 、4 、5 、6 、 7、 8、9 、 A(10) 、B(11) 、C(12) 、D(13) 、E(14) 、F(15)进位规律：逢十六进一进位规律：逢十六进一权：权：16i 基数：基数：16按权展开式表示按权展开式表示 (5EC.

14、D4)16 = 5162 + 14161 + 12160 + 1316- -1 + 416- -2 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。= 1280 + 224 + 12 + 0.8125 + 0.015625 (5EC.D4)16 = (1516.828125)10 = 1516.828125 (5EC.D4)16 = 5162 + 14161 + 12160 + 1316- -1 + 416- -2 即即 F + 1 = 10 电子产品数字电路分析与制作 一一、二进制、八进制和十六进制转换为十进制、二进制、八进制和十六进制转换为

15、十进制 方法：按权展开求和方法：按权展开求和例例 将将(101110.011)2 、 ( 637.34)8、 (8ED.C7)16转换转换为二进制数。为二进制数。 解解: (101110.011)2 = 125 + 024 + 123 + 122 + 121 + 020 + 02- -1 + 12- -2 + 12-3 = ( 46.375 )10 (637.34)8 = 682 + 381 + 780 + 38- -1 + 48- -2 = ( 415.4375 )10 (8ED.C7)16 = 8162 + 14161 + 13160 + 1216- -1 + 716- -2 = (228

16、5.7773)10 不同数制间的转换不同数制间的转换电子产品数字电路分析与制作1.500 1 整数整数0.750 0 二、二、十进制转换为二进制、八进制和十六进制十进制转换为二进制、八进制和十六进制例例 将十进制数将十进制数 (26.375)10 转换成二进制数转换成二进制数 26 6 1 3 01 10 12(26 )10 = (11010 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2一直除到商为一直除到商为 0 为止为止 余数余数 13 0方法：方法：整数部分采用整数部分采用“除基取余法除基取余法” 小数部分采用小数部分采用“乘基取整法乘基取整法”读读数数顺顺序序读读数数顺顺

17、序序 .011电子产品数字电路分析与制作 每位八进制数用三位二进每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。制数代替，再按原顺序排列。八进制八进制二进制二进制 二进制二进制八进制八进制(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 补补0(11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 345726 从小数点开始，整数部分向左从小数点开始，整数部分向左 ( (小数部分向右小数部分向右) ) 三位一组三位一组，最后，最后不不足三位的加足三位的加 0

18、补足补足三位，再按顺序三位，再按顺序写出各组对应的八进制数写出各组对应的八进制数 。补补011100101 11101011三、三、二进制与八进制、十六进制相互转换二进制与八进制、十六进制相互转换1. 二进制和八进制间的相互转换二进制和八进制间的相互转换 电子产品数字电路分析与制作二进制二进制十六进制十六进制 : 从小数点开始，整数部分从小数点开始，整数部分向左向左( (小数部分向右小数部分向右) ) 四位一组四位一组，最后，最后不足四位的加不足四位的加 0 补足补足四位，再按顺四位，再按顺序写出各组对应的十六进制数序写出各组对应的十六进制数 。 一位十六进制数对应四位二进制数，因此二进制数一

19、位十六进制数对应四位二进制数，因此二进制数四位为一组。四位为一组。2. 二二进制和十六进制间的相互转换进制和十六进制间的相互转换 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 补补 0(10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101100 4FBEC0 十六进制十六进制二进制二进制 :每位十六进制数用四位二进每位十六进制数用四位二进制数代替，再按原顺序排列。制数代替，再按原顺序排列。补补 010011111011 111011电子产

20、品数字电路分析与制作例如例如 ：用四位二进制数码表示十进制数：用四位二进制数码表示十进制数 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9将若干个二进制数码将若干个二进制数码 0 和和 1 按一定规则排按一定规则排列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代列起来表示某种特定含义的代码称为二进制代码，简称二进制码码，简称二进制码。用数码的特定组合表示特定信息的过程称编码用数码的特定组合表示特定信息的过程称编码 任务任务1.3 二进制代码二进制代码 常用二进制代码常用二进制代码 自然二进制码自然二进制码

21、二二 - - 十进制码十进制码 格雷码格雷码 奇偶检验码奇偶检验码 电子产品数字电路分析与制作常用的二常用的二- -十进制十进制 BCD 码有：码有：(1) 8421BCD码码(2) 2421BCD 码和码和 5421BCD码码(3) 余余 3 BCD码码 一、一、二二- -十进制代码十进制代码 将一位十进制数将一位十进制数 0 9 十个数十个数字用四位二进制数表示的代码字用四位二进制数表示的代码 ( (又称又称 BCD 码码 即即 Binary Coded Decimal) ) 4 位二进制码有位二进制码有 16 种组合，表示种组合，表示 0 9十个数十个数可有多种方案，所以可有多种方案，所

22、以 BCD 码有多种码有多种。 恒权码恒权码, ,取取4 4位自然二进位自然二进制数的前制数的前1010种组合。种组合。 无权码，比无权码，比8421BCD 码多余码多余3(0011)。恒权码恒权码,从高位到低位从高位到低位的权值分别为的权值分别为2、4、2、1和和5、4、2、1。电子产品数字电路分析与制作常用二常用二 - - 十进制代码表十进制代码表 11111111110011101110101111010111101011000110100110110101100001000100010000110011001100100010001000010001000100000000000098

23、76543210 十十 进进 制制 数数1100101110101001100001110110010101000011余余 3 码码2421( (B) )2421( (A) ) 5421 码码 8421 码码无权码无权码 有有 权权 码码1001100001110110010101000011001000010000权为权为 8、4、2、1比比 8421BCD 码多余码多余 3取四位自然二进制数的前取四位自然二进制数的前 10 种组合，种组合，去掉后去掉后 6 种组合种组合 1010 1111。电子产品数字电路分析与制作用用 BCD 码表示十进制数举例码表示十进制数举例： (36)10 =

24、( )8421BCD (4.79)10 = ( )8421BCD (01010000)8421BCD = ( )10 注意区别注意区别 BCD 码与数制：码与数制： (150)10 = (000101010000)8421BCD = (10010110)2 = (226)8 = (96)16 6 0110 3 0011 4. 0100.7 01119 10010101 50000 0电子产品数字电路分析与制作1. 格雷码格雷码(Gray 码，又称循环码码，又称循环码) 0110最低位最低位( (最右边一位最右边一位) )以以 0110 为循环节为循环节次低位以次低位以 00111100 为循环

25、节为循环节第三位以第三位以 0000111111110000 为循环节为循环节.011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特点特点: :相邻项或对称项只有相邻项或对称项只有一位一位不同不同典型格雷码构成规则典型格雷码构成规则 ： 二、二、可靠性代码可靠性代码 电子产品数字电路分析与制作2. 奇偶校验码奇偶校验码 组成组成 信信 息息 码码 ： 需要传送的信息本身。需要传送的信息本身。 1 位校验位：取值为位校验位：取值为 0 或或 1，以使整个代码，以使整个代码 中中“1”的个数为奇数或偶数。的个数为奇数或偶数。 使

26、使“1”的个数为奇数的称奇校验，为偶数的的个数为奇数的称奇校验，为偶数的称偶校验。称偶校验。 电子产品数字电路分析与制作 8421 奇偶校验码奇偶校验码 01 0 0 111 0 0 1911 0 0 001 0 0 0810 1 1 100 1 1 1700 1 1 010 1 1 0600 1 0 110 1 0 1510 1 0 000 1 0 0400 0 1 110 0 1 1310 0 1 000 0 1 0210 0 0 100 0 0 1100 0 0 010 0 0 00校校 验验 码码信信 息息 码码校校 验验 码码信信 息息 码码8421 偶偶 校校 验验 码码8421 奇奇 校校 验验 码码十进制数十进制数电子产品数字电路分析与制作小结小结 数字电路数字电路是传递和处理数字信号的电子电路。是传递和处理数字信号的电子电路。它有分立元件电路和集成电路两大类，数字它有分立元件电路和集成电路两大类，数字集成电路发展很快，目前多采用中大规模以集成电路发展很快，目前多采用中大规模以上的集成电路。上的集成电路。数字电路的主要优点数字电路的主要优点是便于高度集成化、工是便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等。 电子产品数字电路分析与制作数字电路中的数字电路中的信号