实用数字电子技术项目教程

1、实用数字电子技术项目教程主编:朱向阳 罗国强内容介绍:江西省电子信息技师学院电子系项目1 声光控制灯电路制作项目2 八路抢答器电路制作项目3 电子生日蜡烛的制作项目4 流水彩灯的制作项目5 31/2位直流数字电压表的制作项目1 声光控制灯电路制作任务一：数字集成电路的识别任务二：常用TTL门与COMS门电路测试任务三：声光控制灯的制作与调试江西省电子信息技师学院电子系任务一：数字集成电路的识别任务目标：1. 能了解模拟电路与数字电路的区别。 2. 能识别常见数字集成电路的类型及其特点。3. 能正确使用数字集成电路。江西省电子信息技师学院电子系常见数字电子产品:江西省电子信息技师学院电子系模拟电

2、路电子电路分类数字电路 传递、处理模拟 信号的电子电路 传递、处理数字信号的电子电路数字信号时间上和幅度上都断续变化的信号 模拟信号时间上和幅度上都连续变化的信号一、数字电路与数字信号江西省电子信息技师学院电子系输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系逻辑代数只有高电平和低电平两个取值导通(开)、截止(关)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研究对象分析工具信 号电子器件工作状态主要优点数字电路的特点江西省电子信息技师学院电子系二、数字电路的分类 （1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模（LSI，每片数千器件）和超大

3、规模（VLSI，每片器件数目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型和专用型两大类型。 （2）按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（TTL型）和单极型（MOS型）两类。 （3）按照电路的结构和工作原理的不同：数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没有记忆功能，其输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状态无关。时序逻辑电路具有记忆功能，其输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路以前的状态有关。江西省电子信息技师学院电子系数字集成电路的分类与特点江西省电子信息技师学院电子系数字集成电路的命名方法(GB343089) 第一部分 第二部分 第

4、三部分 第四部分 第五部分 用字母表示器件符合国家标准 用字母表示器件的类型 用阿拉伯数字表示器件的系列和品种代号 用字母表示器件的工作温度范围 用字母表示器件的封装类型 符号 意义 符号 意义 符号 意义 符号 意义 符号 意义 C中国制造TTTL电路 （TTL器件） C070 F多层陶瓷扁平 HHTL电路 54/74* 国际通用系列 G-2070 B塑料扁平 EECL电路 54/74H* 高速系列 L-2585 H黑瓷扁平 CCMOS电路 54/74L* 低功耗系列 E-4085 D多层陶瓷双列直插 M存储器 54/74S* 肖特基系列 R-5585 J黑瓷双列直插 微机电路 54/74L

5、S* 低功耗肖特基系列 M-55125 P塑料双列直插 F线性放大电路 54/74AS* 先进肖特基系列 S塑料单列直插 W稳压器 54/74ALS* 先进肖特基低功耗系列 T金属圆壳 D音响电视电路 54/74F* 高速系列 K金属菱形 B非线性电路 （CMOS器件） C陶瓷芯片载体（CCC） J接口电路 54/74HC* 高速CMOS，输入输出CMOS电平 E塑料芯片载体（PLCC） ADA/D转换 54/74HCT* 高速CMOS，输入TTL电平，输出CMOS电平 G网格针栅阵列 DAD/A转换 54/74HCU* 高速CMOS，不带输出缓冲级 SOIC 小引线封装 SC通信专用电路 5

6、4/74AC* 改进型高速CMOS PPC塑料芯片载体封装 SS敏感电路 54/74ACT* 改进型高速CMOS，输入TTL电平，输出CMOS电平 LCC 陶瓷芯片载体封装 SW钟表电路 SJ机电仪表电路 SF复印机电路 江西省电子信息技师学院电子系集成电路外引线的识别引脚排列的一般规律为：圆形集成电路：识别是，面向引脚正视，从定位销顺时针方向依次为1.2.3如图1-4（a）。圆形多用于集成运放等电路。扁平和双列直插型集成电路：识别时，将文字，符号标记正放（一般集成电路上有一圆点或有一缺口，将圆点或缺口置于左方），由顶部俯视，从左下脚起，按逆时针方向数，依次1.2.3如图1-4（b）。扁平型多

7、用于数字集成电路。双列直插型广泛用于模拟和数字集成电路。图1-4 (a) 、(b) 集成电路外引线的识别江西省电子信息技师学院电子系四、常用数字集成芯片的主要性能参数1、TTL数字集成芯片 1）、推荐工作条件：电源电压Vcc：5V；工作环境温度：54系列55125C；74系列070C。 2）、极限参数：电源电压：7V；输入电压Ui：54系列，74LS系列：7V输入高电平电流IiH：20A；输入低电平电流IiL：最高工作频率：50MHZ；每门传输延时：8nS保存温度：60150C江西省电子信息技师学院电子系2、CMOS数字集成电路标准系列4000系列1）、推荐工作条件电源电压范围：A型315V；

8、B型318V工作温度：陶瓷封装55125C；塑料封装4085C2）、极限参数：电源电压VDD：20V；输入电压Ui：VDD输入电流Ii：10mA；允许功耗Pd：200mW保存温度Td：65150C江西省电子信息技师学院电子系3、CMOS数字集成电路扩展系列4500系列1）、推荐工作条件： 电源电压范围：318V；工作温度：陶瓷封装55125C；塑料封装4485C2）、4500系列的极限参数： 电源电压VDD：18V；输入电压Ui：VDD 输入电流Ii:10mA；允许功耗：180mW保存温度65150C江西省电子信息技师学院电子系4、COMS数字集成电路高速系列74HC（AC）00系列1）、在5

9、4/74HC（AC）00系列中，54系列是军用产品，74系列是民用产品，两者的不同点只是特性参数有差异，两者的引脚位置和功能完全相同。2）、74HC（AC）00系列推荐工作条件：电源电压范围：26V；工作温度：陶瓷封装55125C，塑料封装-4085C 3）、74HC（AC）00系列的极限参数：电源电压VDD：7V；输入电压Ui：VDD输出电压U0VDD；输出电流I0：25mA允许动耗Pd：500mW；保存温度：65150C江西省电子信息技师学院电子系五、关于用HC（AC）CMOS直接替代TTL的问题 1、由TTL组成的系统全部用高速CMOS替换是完全可以的。但若是部分由高速CMOS替换，则必

10、须考虑它们之间的逻辑电平达配问题。由于TTL的高电平输出电压较低（），而高速CMOS要求的高电平输入电压为，因此必须设法提高TTL的高电平输出电压才能配接。方法是，在TTL输出端加接1个连接电源的上拉电阻。如果TTL本身是OC门，则已有上拉电阻，这时就不需再接上拉电阻了。 2、应注意的问题：TTL电路输入端难免出现输入端悬空的情况，TTL电路的输入端悬空相当于接高电平，而CMOS电路的输入端悬空可能是高电平，也可能相当于低电平。由于CMOS的输入阻抗高，输入端悬空带来的干扰很大，这将引起电路的功耗增大和逻辑混乱。因此，对于CMOS电路，不用的输入端必须接VDD或接地；以免引起电路损坏。江西省电

11、子信息技师学院电子系想一想:1、CT74LS08 是 类型的数字集成块 ，CC4069 类型的数字集成块。2、用HC（AC）CMOS直接替代TTL的问题应注意哪些方面？做一做：认识下列如图1-5所示的数字集成电路。标注集成电路的管脚顺序、功能、类型以及它们的工作条件。图1-5 数字集成电路议一议: 数字集成电路与模拟集成电路在命名、使用、识别等方面有什么异同？江西省电子信息技师学院电子系任务二：常用TTL与COMS门电路测试任务目标：1. 能掌握基本逻辑门的功能。 2. 能测试TTL基本门电路的逻辑功能并能对数据进行分析。3能测试CMOS基本门电路的逻辑功能并能对数据进行分析。江西省电子信息技

12、师学院电子系读一读： 逻辑代数是分析和研究数字逻辑电路的基本工具。逻辑代数与普通代数相似之处在于它们都是用字母表示变量，用代数式描述客观事物间的关系。但不同的是，逻辑代数是描述客观事物间的逻辑关系，逻辑函数表达式中的逻辑变量的取值和逻辑函数值都只有两个取值，即0和1，因此又把它称为双值逻辑代数。这两个值不具有数量大小的意义，仅表示客观事物的“条件”和“结果”两种相反的状态，如开关的闭合与断开；电位的高与低；真与假；好与坏；对与错等。若一种状态用“1”表示，与之对应的状态就用“0”表示。为了与数制中的“1”和“0”相区别， 用数字符号0和1表示相互对立的逻辑状态，称为逻辑0和逻辑1。常见的对立逻

13、辑状态如表1-7。表1-7 常见的对立逻辑状态示例 一种状态高电位有脉冲闭合真上是1另一种状态低电位无脉冲断开假下非0 根据“1”、“0”代表逻辑状态的含义不同，有正、负逻辑之分。比如，认定“1”表示事件发生，“0”表示事件不发生，则形成正逻辑系统；反之则形成负逻辑系统。一种状态 高电位 有脉冲 闭合 真 上 是 1 另一种状态 低电位 无脉冲 断开 假 下 非 0 江西省电子信息技师学院电子系 根据“1”、“0”代表逻辑状态的含义不同，有正、负逻辑之分。比如，认定“1”表示事件发生，“0”表示事件不发生，则形成正逻辑系统；反之则形成负逻辑系统。 数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低

14、电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）有两种逻辑体制： 正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。 如果采用正逻辑，图1-6所示的数字电压信号就成为下图所示逻辑信号。 图1-6江西省电子信息技师学院电子系 一个逻辑变量有2（即21）种取值组合，即0和1；二变量有4(即22)种组合，即00、01、10、11；三个逻辑变量有8(即23)种取值组合，及000、001、010、011、100、101、110、111；以此类推n个逻辑变量有个取值组合。江西省电子信息技师学院电子系逻辑代数有多种表示形式 逻辑代数有多种表示形式，常见的有：逻辑表

15、达式、真值表、逻辑图和时序图。 逻辑关系式：把输出逻辑变量表示成输入逻辑变量运算组合的函数式，称为逻辑函数表达式，简称逻辑表达式。 真值表：把输入逻辑变量的各种取值和相应函数值列在一起而组成的表格称为真值表。 逻辑图：在逻辑电路中，并不要求画出具体电路，而是采用一个特定的符号表示基本单元电路，这种用来表示基本单元电路的符号称为逻辑符号。用逻辑符号表示的逻辑电路的电原理图，称为逻辑图。 时序图：把一个逻辑电路的输入变量的波形和输出变量的波形，依时间顺序画出来的图称为时序图，又称波形图。江西省电子信息技师学院电子系 想一想:1. 双值逻辑代数中的“1”和“0”与数制中的“1”和“0”相区别 。2我

16、们知道一个逻辑变量，有2种取值组合，5个逻辑变量应有种取值组合。如有n个逻辑变量，则应有种取值组合。3. 逻辑函数有多种表示形式，常见的有： _ 、 、 、 和 。江西省电子信息技师学院电子系 读一读： 在实际中我们遇到的逻辑问题是多种多样的，但无论问题是复杂还是简单，它们都可以用“与”、“或”、“非”三种基本的逻辑运算把它们概括出来。通常，把反映“条件”和“结果”之间的关系称为逻辑关系。如果以电路的输入信号反映“条件”，以输出信号反映“结果”，此时电路输入、输出之间也就存在确定的逻辑关系。数字电路就是实现特定逻辑关系的电路，因此，又称为逻辑电路。逻辑电路的基本单元是逻辑门，它们反映了基本的逻

17、辑关系。相应的逻辑门为与门、或门及非门。 江西省电子信息技师学院电子系 与逻辑及与门 与逻辑指的是：只有当决定某一事件的全部条件都具备之后，该事件才发生，否则就不发生的一种因果关系。 与逻辑举例：图1-7（a）所示, A、是两个串联开关，L是灯，用开关控制灯亮和灭的关系如图1-7（b）所示。设1表示开关闭合或灯亮；0表示开关不闭合或灯不亮，则得真值表图1-7（c）所示（a）电路图（b）真值表（c）逻辑真值表（d）逻辑符 图1-7与逻辑运算江西省电子信息技师学院电子系 若用逻辑表达式来描述，则可写为: Y=AB或Y=AB 式中的“”表示逻辑乘，在不需要特别强调的地方常将“”号省掉，写成Y=AB。

18、逻辑乘又称与运算，实现与运算的电路称为与门，读作“A与B”。在逻辑运算中，与逻辑称为逻辑乘。数字电路中能实现与运算的电路称为与门电路，其逻辑符号如图1-7（d）所示。波形图如图1-8所示。 与运算可以推广到多变量：L=ABCD图1-8 与门的波形图由此可见，与门的逻辑功能是，输入全部为高电平时，输出才是高电平，否则为低电平。与运算的运算口诀为： “输入有0，输出为0；输入全1，输出为1”。逻辑乘的基本运算规则为： 00=0 01=0 10=0 11=1 0A=0 1A=A AA=A江西省电子信息技师学院电子系想一想:三输入的与门电路中，输出为1的情况有几种？逻辑乘运算与算数乘法运算有什么区别？

19、逻辑乘法的运算规则是什么？江西省电子信息技师学院电子系看一看: 认识2输入四与门CT74LS08。 (1) 观看2输入四与门CT74LS08外形，观察其有多少个引脚，引脚顺序应如何识读。 (2) 根据图1-9所示的CT74LS08外引线排列图，正确区分四个与门的输入、输出端。图1-9CT74LS08外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系做一做： 选用2输入四与门74LS08，其外引线排列如图1-9所示，电源电压为+5V。实验时使用其中一个与门，测试TTL与门的逻辑功能。与门的输入端A、B分别接到两个逻辑开关上，输出端Y的电平用万用电表进行测量。图1-10与门逻辑功能测试接线图江西省电子信息技

20、师学院电子系读一读：或逻辑及或门 或逻辑指的是：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。我们把这种因果关系称为或逻辑。（a）电路图（b）真值表（c）逻辑真值表（d）逻辑符号图1-12或逻辑运算 或逻辑举例：如图1-12（a）所示，或运算的真值表如图1-12（b）所示，逻辑真值表如图1-12（c）所示。 江西省电子信息技师学院电子系 若用逻辑表达式来描述，则可写为:LA+B。 读作“A或B”。在逻辑运算中或逻辑称为逻辑加。 在数字电路中能实现或运算的电路称为或门电路，其逻辑符号如图1-12（d）所示。波形图分别图1-13所示。 或运算也可以推广到多变量： LA+

21、B+C+D 图1-13 或门的波形图 由此可见，或门的逻辑功能是，输入有一个或一个以上为高电平时，输出就是高电平；输入全为低电平时，输出才是低电平。或运算的运算口诀为：“输入有1，输出为1；输入全0，输出为0”。逻辑加的运算规则为： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 0+A=A 1+A=1 A+A=A江西省电子信息技师学院电子系想一想:1、三输入的或门电路中，输出为1的情况有几种？2、逻辑加运算与算数加法运算有什么区别？3、逻辑加法的运算规则是什么？江西省电子信息技师学院电子系看一看: 认识2输入四或门CT74LS32。 (1) 观看2输入四或门CT74LS32外形，观察其有多少

22、个引脚，引脚顺序应如何识读。 (2) 根据图1-14所示的CT74LS32外引线排列图，正确区分四个或门的输入、输出端。图1-14CT74LS32外引线排图江西省电子信息技师学院电子系做一做： 选用2输入四或门CT74LS32，其外引线排列如图1-14所示，电源电压为+5V。实验时使用其中一个或门，测试TTL或门的逻辑功能。或门的输入端A、B分别接到两个逻辑开关上，输出端Y的电平用万用电表测量。按图1-15连接元器件。图1-15或门逻辑功能测试接线图江西省电子信息技师学院电子系读一读：非逻辑及非门 非逻辑是指：某事情发生与否，仅取决于一个条件，而且是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生；条件

23、不具备时事情才发生。 非逻辑举例：例如图1-17（a）所示的电路，当开关A闭合时，灯不亮；而当A不闭合时，灯亮。其真值表如图1-17（b）所示，逻辑真值表如图1-17（c）所示。（a）电路图（b）真值表（c）逻辑真值表（d）逻辑符号图1-17 非逻辑运算江西省电子信息技师学院电子系若用逻辑表达式来描述，则可写为:读作“A非”或“非A”。在逻辑代数中，非逻辑称为“求反”。 在数字电路中能实现非运算的电路称为非门电路，其逻辑符号如图1-17（d）所示。波形图如图1-18所示。图1-18 非门的波形图 由此可见，非门的逻辑功能为，输出状态与输入状态相反，通常又称作反相器。规则为： = 1 = 0江西

24、省电子信息技师学院电子系看一看: 认识TTL六反相器CT74LS04 (1) 观看六非门CT74LS04外形，观察其有多少个引脚，引脚顺序应如何识读。 (2) 根据图1-19所示的CT74LS04外引线排列图，正确区分六个非门的输入、输出端。图1-19CT74LS04外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系做一做： 选用六非门74LS04，其外引线排列如图1-19所示，电源电压为+5V。实验时使用其中一个非门，测试TTL非门的逻辑功能。非门的输入端A分别接到一个逻辑开关上，输出端Y的电平用万用电表进行测量。图1-20非门逻辑功能测试接线图江西省电子信息技师学院电子系 二、其他常用逻辑运算2或非

25、 由或运算和非运算组合而成。 1与非 由与运算和非运算组合而成。江西省电子信息技师学院电子系3异或 异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时，逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。 异或的逻辑表达式为：江西省电子信息技师学院电子系看一看:1认识2输入四与非门CT74LS00。(1) 观看2输入四与非门CT74LS00外形，观察其有多少个引脚，引脚顺序如何识读。(2) 根据图1-22所示的CT74LS00外引线排列图，正确区分三个与非门的输入、输出端。图1-22CT74LS00外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系2认识3输入三与非门CT74LS10。(1) 观看3输入三

26、与非门CT74LS10外形，观察其有多少个引脚，引脚顺序如何识读。(2) 根据图1-23所示的CT74LS10外引线排列图，正确区分三个与非门的输入、输出端。图1-23CT74LS10外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系3认识4输入二与非门74LS20。(1) 观看二4输入TTL与非门74LS20外形，观察其有多少个引脚，引脚顺序如何识读。(2) 根据图1-24所示的74LS20外引线排列图，正确区分二个与非门的输入、输出端。图1-2474LS20外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系做一做：TTL与非门逻辑功能测试：选用3输入三与非门CT74LS10，其外引线排列如图1-23所示，电源

27、电压为5V，测试TTL与非门的逻辑功能。接线如图1-25所示。与非门的输入端A、B、C分别接到三个逻辑开关上，输出端Y的电平接万用表测量。根据真值表给定输入A、B、C的逻辑电平观察万用电表显示的结果，并将输出Y的结果填入上表1-12中。图1-25CT74LS10逻辑功能测试图江西省电子信息技师学院电子系读一读：CMOS门电路具有功耗低、抗干扰能力强、电源电压范围宽、逻辑摆幅大等优点，因而在大规模集成电路中有更广泛的应用，已成为数字集成电路的发展方向。 TTL电路和CMOS电路在使用时有很多不同之处，必须严格遵守。1TTL与非门对电源电压的稳定性要求较严，只允许在5V上有10的波动。电源电压超过

28、易使器件损坏；低于又易导致器件的的逻辑功能不正常。2TTL与门、与非门不用的输入端允许直接悬空（但最好接高电平），不能接低电平。TTL门、或非门不用的输入端不允许直接悬空，必须接低电平。3TTL电路的输出端不允许直接接电源电压或接地，也不能并联使用（除OC门外）。4CMOS电路的电源电压允许在较大范围内变化，例如318V电压均可，一般取中间值为宜。5CMOS与门、与非门不用的输入端不能悬空，应按逻辑功能的要求接VDD或高电平。CMOS或门、或非门不用的输入端不能悬空，应按逻辑功能的要求接VSS 或低电平。6组装、调试CMOS电路时，电烙铁、仪表、工作台均应良好接地，同时要防止操作人员的静电干扰

29、损坏。7CMOS电路的输入端都设有二极管保护电路，导电时其电流容限一般为1，在可能出现较大的瞬态输入电流时，应串接限流电阻。若电源电压为10V，则限流电阻取10k即可。电源电压切记不能把极性接反，否则保护二极管很快就会因过流而损坏。8CMOS电路的输出端既不能直接与电源VDD相接，也不能直接与接地点VSS相接，否则输出级的MOS管会因过流而损坏。江西省电子信息技师学院电子系看一看: 1认识CMOS 2输入四与非门CC4011的外形及外引线排列图。 观看2输入CMOS四与非门CC4011外形，正确区分四个与非门的输入、输出端。图1-27CC4011外线排列图江西省电子信息技师学院电子系2认识CM

30、OS六反相器CC4069 CC4069是一种CMOS集成电路，内部含有六个反相器，它们的输入分别用1A6A表示，输出分别用1Y6Y表示。外引线排列如图1-28所示。图1-28CC4069外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系3认识四2输入异或门CC4070 CC4070也是一种CMOS集成电路，内部含有四个2输入端异或门，输入分别用1A、1B4A、4B表示，输出分别用1Y4Y表示。外引线排列如图1-29所示。图1-29CC4070外引线排列图江西省电子信息技师学院电子系做一做： 1选用四与非门CC4011，其外引线排列如图1-27所示，电源电压为+10V。实验时使用其中一个与非门，测试CMO

31、S与非门的逻辑功能。与非门的输入端A、B分别接到一个逻辑开关上，输出端Y的电平用万用电表进行测量。按图1-30连接元器件。 图1-30 CC4011的逻辑测试图江西省电子信息技师学院电子系任务三：声光控制灯的制作与调试任务目标：1. 掌握声、光控制灯的原理。2. 掌握声、光控制灯制作与调试。3. 了解数字集成电路的使用方法。江西省电子信息技师学院电子系读一读： 当代社会提倡节能，在这里我介绍一个声光双控延迟节能照明灯。它可以直接取代普通照明开关而不必更改原有照明线路。白天或光线较强的场合即使有较大的声响也控制灯泡不亮，晚上或光线较暗时遇到声响（如说话声，脚步声等）后灯自动点亮，然后经30多秒（

32、时间可以设定）自动熄灭，适用于楼梯，走廊等只需短时照明的地方.江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系图1-35 声光控制灯的原理框图江西省电子信息技师学院电子系图1-36 声光控制灯的整机原理图声光控制灯的原理如下： 4个二极管组成桥式整流电路将市电变成脉冲直流，再经一个两百多K的电阻限流分压。DW稳压管，加上100uF电容滤波输出直流电压为集成块CD4011、BM、 及三极管VT提供电源。整个电路工作的前提是集成块的1、2脚输入高电平，经过三反相，集成块输出端输出高电平，然后触发晶闸管导通使灯泡发亮。在白天时，光敏电阻很小使得1脚输入低电平，电路封锁了声音通道，使得声音脉冲

33、不能通过，经过三反相后集成块输出端输出低电平，无触发信号晶闸管不导通所以灯泡不亮。在黑夜时，光敏电阻因无光线照射呈高阻，使得输入端1脚变高电平，为声音通道开通创造了条件。当没有声音时，三极管9013工作在饱和状态，集电极属于低电平，无触发信号供给晶闸管。当有声音出入时，三级管由饱和状态进入放大状态，集电极由低电平转成高电平，使集成块输出一个高电平，触发晶闸管工作电路导通，灯泡发亮。电路中应用了一个IN4148二级管来阻断，C2充满电后只向R5放电，当放电到一定电平时，（C2、R5组成亮灯延时电路，时间常数R5C2）。这个延迟时间主要是靠电容的放电使集成块持续高电平，让晶闸管持续在工作状态，当电

34、容放完电后集成块输出低电平使晶闸管无触发信号而关断，灯自动熄灭。调整与麦克风串联的电阻阻值或三级管的放大倍数都可以调节声控灵敏度，其工作原理主要是减小基极的工作电压。在整个电路中还用一个电位器来改变支路的电压来控制光敏电阻对光的敏感度。江西省电子信息技师学院电子系项目2 八路抢答器电路的制作任务一：用门电路制作简单逻辑电路任务二：编码器的逻辑功能测试任务三：译码器的功能测试任务四：八路抢答器的制作与调试江西省电子信息技师学院电子系任务一：用门电路制作简单逻辑电路任务目标：1掌握组合逻辑电路的分析方法。 2掌握用基本门电路设计组合逻辑电路的方法。3掌握用代数法和卡诺图法进行化简逻辑函数。4能用7

35、4LS10搭建一个能完成三人表决的电路江西省电子信息技师学院电子系读一读： 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。 组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：L1=f1（A1、A2、Ai）L2=f2（A1、A2、Ai） Lj=fj（A1、A2、Ai） 江西省电子信息技师学院电子系组合逻辑电路的分析方法分析过程一般包含4个步骤：组合逻辑电路的设计方法 设计过程的基本步骤：江西省电子信息技师学院电子系逻辑函数的代数化简法其中，与或表达式是逻辑函数的最基本表达形式。2逻辑函数的最简“与或表达式” 的

36、标准 （1）与项最少，即表达式中“+”号最少。 （2）每个与项中的变量数最少，即表达式中“ ”号最少。1逻辑函数式的常见形式一个逻辑函数的表达式不是唯一的，可以有多种形式，并且能互相转换。例如：江西省电子信息技师学院电子系 一、逻辑代数的基本公式江西省电子信息技师学院电子系公式的证明方法：（2）用真值表证明，即检验等式两边函数的真值表是否一致。例 用真值表证明反演律（1）用简单的公式证明略为复杂的公式。例 证明吸收律 证： 江西省电子信息技师学院电子系 用代数法化简逻辑函数（4）配项法。 （1）并项法。（2）吸收法。（3）消去法。运用公式 ，将两项合并为一项，消去一个变量。如运用吸收律 A+A

37、B=A，消去多余的与项。如 江西省电子信息技师学院电子系 在化简逻辑函数时，要灵活运用上述方法，才能将逻辑函数化为最简。再举几个例子： 解：例 化简逻辑函数： （利用 ）（利用A+AB=A）（利用 ）江西省电子信息技师学院电子系 解：例 化简逻辑函数： （利用反演律 ） （利用 ） （配项法） （利用A+AB=A）（利用A+AB=A）（利用 ）江西省电子信息技师学院电子系由上例可知，逻辑函数的化简结果不是唯一的。代数化简法的优点是不受变量数目的限制。缺点是：没有固定的步骤可循；需要熟练运用各种公式和定理；在化简一些较为复杂的逻辑函数时还需要一定的技巧和经验；有时很难判定化简结果是否最简。 解法

38、1： 解法2：例 化简逻辑函数： 江西省电子信息技师学院电子系 逻辑函数的卡诺图化简法 一、 最小项的定义与性质 最小项的定义 n个变量的逻辑函数中，包含全部变量的乘积项称为最小项。N变量逻辑函数的全部最小项共有2n个。 江西省电子信息技师学院电子系二、逻辑函数的最小项表达式 任何一个逻辑函数表达式都可以转换为一组最小项之和，称为最小项表达式。 例 将以下逻辑函数转换成最小项表达式： 解： 解： =m7+m6+m3+m1 例 将下列逻辑函数转换成最小项表达式： =m7+m6+m3+m5=m（3,5,6,7） 江西省电子信息技师学院电子系三、卡诺图 2 .卡诺图 用小方格来表示最小项，一个小方格

39、代表一个最小项，然后将这些最小项按照相邻性排列起来。即用小方格几何位置上的相邻性来表示最小项逻辑上的相邻性。 1相邻最小项 如果两个最小项中只有一个变量互为反变量，其余变量均相同，则称这两个最小项为逻辑相邻，简称相邻项。 例如，最小项ABC和 就是相邻最小项。 如果两个相邻最小项出现在同一个逻辑函数中，可以合并为一项，同时消去互为反变量的那个量。如江西省电子信息技师学院电子系3卡诺图的结构（2）三变量卡诺图 （1）二变量卡诺图江西省电子信息技师学院电子系（3）四变量卡诺图仔细观察可以发现，卡诺图具有很强的相邻性：（1）直观相邻性，只要小方格在几何位置上相邻（不管上下左右），它代表的最小项在逻辑

40、上一定是相邻的。（2）对边相邻性，即与中心轴对称的左右两边和上下两边的小方格也具有相邻性。 江西省电子信息技师学院电子系 四、用卡诺图表示逻辑函数 1从真值表到卡诺图例 某逻辑函数的真值表如表所示，用卡诺图表示该逻辑函数。解： 该函数为三变量，先画出三变量卡诺图，然后根据真值表将8个最小项L的取值0或者1填入卡诺图中对应的8个小方格中即可。江西省电子信息技师学院电子系2从逻辑表达式到卡诺图（2）如表达式不是最小项表达式，但是“与或表达式”，可将其先化成最小项表达式，再填入卡诺图。也可直接填入。 例 用卡诺图表示逻辑函数（1）如果表达式为最小项表达式，则可直接填入卡诺图。 例用卡诺图表示逻辑函数

41、:解： 写成简化形式：然后填入卡诺图：解：直接填入：江西省电子信息技师学院电子系 五、逻辑函数的卡诺图化简法 1卡诺图化简逻辑函数的原理 :（1）2个相邻的最小项结合，可以消去1个取值不同的变量而合并为l项。（2）4个相邻的最小项结合，可以消去2个取值不同的变量而合并为l项。 （3）8个相邻的最小项结合，可以消去3个取值不同的变量而合并为l项。总之，2n个相邻的最小项结合，可以消去n个取值不同的变量而合并为l项。 江西省电子信息技师学院电子系2用卡诺图合并最小项的原则（画圈的原则） （1）尽量画大圈，但每个圈内只能含有2n（n=0,1,2,3）个相邻项。要特别注意对边相邻性和四角相邻性。（2）

42、圈的个数尽量少。（3）卡诺图中所有取值为1的方格均要被圈过，即不能漏下取值为1的最小项。（4）在新画的包围圈中至少要含有1个末被圈过的1方格，否则该包围圈是多余的。3用卡诺图化简逻辑函数的步骤：（1）画出逻辑函数的卡诺图。（2）合并相邻的最小项，即根据前述原则画圈。（3）写出化简后的表达式。每一个圈写一个最简与项，规则是，取值为l的变量用原变量表示，取值为0的变量用反变量表示，将这些变量相与。然后将所有与项进行逻辑加，即得最简与或表达式。 江西省电子信息技师学院电子系例 用卡诺图化简逻辑函数：L（A,B,C,D）=m（0,2,3,4,6,7,10,11,13,14,15）解：（1）由表达式画出

43、卡诺图。（2）画包围圈，合并最小项，得简化的与或表达式:解：（1）由表达式画出卡诺图。（2）画包围圈合并最小项，得简化的与或表达式:例 用卡诺图化简逻辑函数：注意：图中的虚线圈是多余的，应去掉 。江西省电子信息技师学院电子系例 某逻辑函数的真值表如表所示，用卡诺图化简该逻辑函数。（2）画包围圈合并最小项。有两种画圈的方法：（a）：写出表达式： 解：（1）由真值表画出卡诺图。（b）：写出表达式： 通过这个例子可以看出，一个逻辑函数的真值表是唯一的，卡诺图也是唯一的，但化简结果有时不是唯一的。 江西省电子信息技师学院电子系4卡诺图化简逻辑函数的另一种方法圈0法例 已知逻辑函数的卡诺图如图所示，分别

44、用“圈1法”和“圈0法”写出其最简与或式。解：（1）用圈1法画包围圈，得：（2）用圈0法画包围圈，得： 江西省电子信息技师学院电子系 六、具有无关项的逻辑函数的化简1无关项在有些逻辑函数中，输入变量的某些取值组合不会出现，或者一旦出现，逻辑值可以是任意的。这样的取值组合所对应的最小项称为无关项、任意项或约束项。 例：在十字路口有红绿黄三色交通信号灯，规定红灯亮停，绿灯亮行，黄灯亮等一等，试分析车行与三色信号灯之间逻辑关系。解：设红、绿、黄灯分别用A、B、C表示，且灯亮为1，灯灭为0。车用L表示，车行L=1，车停L=0。列出该函数的真值。显而易见，在这个函数中，有5个最小项为无关项。带有无关项的

45、逻辑函数的最小项表达式为：L=m（ ）+d（ ）如本例函数可写成L=m（2）+d（0,3,5,6,7）江西省电子信息技师学院电子系2具有无关项的逻辑函数的化简 化简具有无关项的逻辑函数时，要充分利用无关项可以当0也可以当1的特点，尽量扩大卡诺圈，使逻辑函数更简。 不考虑无关项时，表达式为：注意:在考虑无关项时，哪些无关项当作1，哪些无关项当作0，要以尽量扩大卡诺圈、减少圈的个数，使逻辑函数更简为原则。考虑无关项时，表达式为: 江西省电子信息技师学院电子系二、组合逻辑电路的分析方法分析过程一般包含4个步骤：例：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。江西省电子信息技师学院电子系解：（1）由逻辑图

46、逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助中间变量P。（2）化简与变换：江西省电子信息技师学院电子系（4）分析逻辑功能 ： 当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。（3）由表达式列出真值表。组合逻辑电路的设计方法 设计过程的基本步骤：例 设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。解：（1）列真值表：（3）化简。（2）由真值表写出逻辑表达式：江西省电子信息技师学院电子系得最简与或表达式：（4）画出逻辑图。如果，要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非与非表达式： 画出逻辑图如图所示。 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学

47、院电子系2-25 用CT74LS10实现三人表决器的接线图做一做: 利用面包板和两块三3输入与非门CT74LS10搭建三人表决器接线图如图2-25所示任务二：编码器的逻辑功能测试任务目标：1.掌握数制与码制的种类,以及各数制间的转换、码制之间的转换。2.掌握编码器的功能，能描述优先编码器的编码特点。3对照功能真值表测试74LS148型8/3线优先编码器的逻辑功能。4对照功能真值表测试74LS147型10/4线优先编码器的逻辑功能。江西省电子信息技师学院电子系数制和码制理解 BCD 码的含义，掌握 8421BCD 码，了解其他常用 BCD 码。主要要求： 了解八进制和十六进制。掌握十进制数和二进

48、制数的表示及其相互转换。江西省电子信息技师学院电子系一、数制 (一) 十进制 3101 2100 710-1 910-2权 权 权 权 数码所处位置不同时，所代表的数值不同 (32.79)10 数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 进位规律：逢十进一，借一当十数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式例：(32.79)10 = 3 101 + 2100 + 710-1 + 910-2 江西省电子信息技师学院电子系 (二) 二进制 进位规律：逢二进一，借一当二数码：0、1按权展开式表示 (1001.01)2 = 123 + 022 + 021 + 120

49、 + 02-1 + 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。(1001.01)2 = 123 + 022 + 021 + 120 + 02-1 + 12-2 = 8+0+0+1+0+= （）10江西省电子信息技师学院电子系二、不同数制间的转换1. 各种数制转换成十进制 按权展开求和 1 整数0.750 02. 十进制转换为二进制 25 6 1 3 01 10 12(25 )10 = (11011 ) 2 2 2 1.3752222 2 余数 12 1整数和小数分别转换 整数部分：除 2 取余法 小数部分：乘 2 取整法读数顺序读数顺序 .011江西省电子信息技师学院电子系

50、每位八进制数用三位二进制数代替，再按原顺序排列。八进制二进制:3. 二进制与八进制间的相互转换 二进制八进制:(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 (11100101.11101011)2 = ( ? )8 00 3457261110010111101011 从小数点开始，整数部分向左 (小数部分向右) 三位一组，最后不足三位的加 0 补足三位，再按顺序写出各组对应的八进制数 。江西省电子信息技师学院电子系4.二进制和十六进制间的相互转换 2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16

51、2 2 = ( ? )16 04FBEC0 十六进制二进制 :每位十六进制数用四位二进制数代替，再按原顺序排列。 二进制十六进制: 从小数点开始，整数部分向左 (小数部分向右) 四位一组，最后不足四位的加 0 补足四位，再按顺序写出各组对应的十六进制数 。江西省电子信息技师学院电子系三、二进制代码 将若干个二进制数码 0 和 1 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 常用二进制代码 自然二进制码 二 - 十进制码 格雷码 奇偶检验码 ASCII 码 江西省电子信息技师学院电子系 常用BCD码十进制数8421码余3码格雷码

52、2421码5421码012345678900000001001000110100010101100111100010010011010001010110011110001001101010111100000000010011001001100111010101001100110100000001001000110100101111001101111011110000000100100011010010001001101010111100江西省电子信息技师学院电子系用 BCD 码表示十进制数举例： (4.79)10 = (0100.01111001 )8421BCD (01010001)8421

53、BCD= (51)10奇偶校验码: 格雷码(Gray 码，又称循环码) :相邻项或对称项只有一位不同特点:传输“1”的个数为奇数的称奇校验， 为偶数的称偶校验。 江西省电子信息技师学院电子系编码器 一.编码器的基本概念及工作原理 编码将特定的逻辑信号编为一组二进制代码。 能够实现编码功能的逻辑部件称为编码器。一般而言，N个不同的信号，至少需要n位二进制数编码。N和n之间满足下列关系: 2nN 江西省电子信息技师学院电子系二、编码器的概念与类型 编码 将具有特定含义的信息编成相应二进制代码的过程。 实现编码功能的电路 编码器 二进制编码器 二-十进制编码器 优先编码器 编码器(即Encoder)

54、 被编信号 二进制代码 编码器 江西省电子信息技师学院电子系三.二进制编码器 3位二进制编码器有8个输入端，3个输出端，所以常称为8线3线编码器，其功能真值表见下表：（输入为高电平有效）江西省电子信息技师学院电子系 由真值表写出各输出的逻辑表达式为： 用门电路实现逻辑电路：江西省电子信息技师学院电子系I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2I8I9Y38421BCD 码编码器四、二十进制编码器将 0 9 十个十进制数转换为二进制代码的电路。又称十进制编码器。 I0省略不画输出 4 位二进制代码原码输出I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2I8I9Y3100110000000000001010

55、00000001110001000000001100001000000101000001000000010000001000011000000001000010000000001001000000000001000000000000001Y0Y1Y2Y3I9I8I7I6I5I4I3I2I1I0输出输入10 线 4 线编码器被编信号高电平有效江西省电子信息技师学院电子系五优先编码器允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。 集成优先编码器举例74LS148（8线-3线）注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效) ，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。

56、 江西省电子信息技师学院电子系 四编码器的应用 1编码器的扩展用两片74148优先编码器串行扩展实现的16线4线优先编码器江西省电子信息技师学院电子系CT74LS147I8I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2Y3I9二 - 十进制优先编码器 CT74LS147I9 = 1，I8 = 0 时，不论 I0 I7 为 0 还是 1，电路只对 I8 进行编码，输出反码 0111。反码输出被编信号输入，(省略了 I0)，低电平有效。0111111111110101111111110001111111101101111110010111110100111100001110111010011001111

57、111111111Y0Y1Y2Y3I9I8I7I6I5I4I3I2I1输出输入 I9 = 0 时，不论其他 Ii 为 0 还是 1，电路只对 I9 进行编码，输出 Y3Y2Y1Y0 = 0110，为反码，其原码为 1001。111010011001111111111111无编码请求Y3Y2Y1Y0=1111依次类推CT74LS147I8I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2Y3I9被编信号优先级别从高到低依次为 I9、I8、I7、I6、I5、 I4、I3、I2、I1、I0。江西省电子信息技师学院电子系任务三：译码器的功能测试 任务目标：1. 能看懂译码器的逻辑功能真值表，能正确使用译码器电路

58、。2. 能看懂显示译码器的逻辑功能真值表，正确测试 74LS48、CC4511的逻辑功能。 3. 会使用LED七段数码显示器。4. 会用74LS48型译码器半导体数码管连接成译码显示电路。5. 会用CC4511型译码器半导体数码管连接成译码 显示电路。能正确使用七段BCD码锁存、译码、驱动等电路。江西省电子信息技师学院电子系一、译码的概念与类型 译码是编码的逆过程。 将表示特定意义信息的二进制代码翻译出来。 实现译码功能的电路 译码器 二进制译码器 二 - 十进制译码器 数码显示译码器 译码器(即 Decoder) 二进制代码 与输入代码对应的特定信息 译码器 江西省电子信息技师学院电子系 C

59、T74LS138A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7STCSTBSTAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7逻辑功能示意图 (一) 3 线 8 线译码器 CT74LS138 简介 3 位二进制码输入端8 个译码输出端低电平有效。使能端 STA 高电平有效， STB、STC 低电平有效，即当 STA = 1， STB = STC = 0 时译码，否则禁止译码。实物图片 江西省电子信息技师学院电子系0111111111101101111110110111011111101011110111100101111101111100111111011010011111110110001111111100

60、0001111111110111111111Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A0A1A2STB+STCSTA输出输入CT74LS138 真值表允许译码器工作禁止译码 Y7 Y0 由输入二进制码 A2、A1、A0 的取值决定。011111111111111111010101010101010100010000000000输出逻辑函数式Y0=A2A1A0=m0Y1=A2A1A0=m1Y2=A2A1A0=m2Y3=A2A1A0=m3Y4=A2A1A0=m4Y5=A2A1A0=m5Y6=A2A1A0=m6Y7=A2A1A0=m700001000Y0=A2A1A0=m0Y1=A2A1A0=m1二进制译码