项目五-汽车执行器与控制-《汽车电工电子技术》课件

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项目五汽车执行器与控制学习任务一数制、编码及常用基本门电路学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用学习任务三触发器学习任务四时序逻辑电路学习任务五555定时器及其在汽车上的应用技能目标掌握数制之间的转换方法；掌握三种基本逻辑关系内部电路及逻辑符号、真值表；了解常用的门电路集成电路芯片。素质目标规范课堂6S管理；养成团队协作的好习惯；养成独立思考问题的好习惯。学习任务一数制、编码及常用基本门电路任务导入电子电路中的信号可分为模拟信号和数字信号两大类。传输和处理模拟信号的电路称为模拟电路，传输和处理数字信号的电路称为数字电路。汽车水箱中的水量减少会直接影响汽车的正常安全行驶。当水箱水位处于最低水位以下时，可以利用报警器发出报警提示，及时提醒驾驶员加水，避免事故发生，这需要用数字电路完成。如何制作汽车水箱水位过低报警器呢？学习任务一数制、编码及常用基本门电路内容引导学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题1数字信号与模拟信号有什么区别？数字电路与模拟电路的比较。

1）模拟信号模拟信号是指时间连续、数值也连续的信号。2）数字信号数字信号是指时间和数值都是离散的信号。1.模拟信号与数字信号正弦交流电压典型的数字信号学习任务一数制、编码及常用基本门电路模拟电路即用来处理模拟信号的电路。与模拟电路相对应的是数字电路，而模拟电路是数字电路的基础，数字电路的器件都是由模拟电路构成的。与模拟电路相比，数字电路主要有下列优点。（1）由于数字电路是以二值数字逻辑为基础的，只有0和1两个基本数字，易于用电路来实现。（2）由数字电路构成的数字系统工作可靠，精度较高，抗干扰能力强。它可以通过整形，很方便地去除叠加在传输信号中的噪声和干扰，还可以利用差错控制技术对信号进行查错和纠错。（3）数字电路不仅能完成数值运算，而且能进行逻辑判断和运算，这在控制系统中是不可缺少的。（4）数字信息便于长期保存。（5）数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。2.模拟电路与数字电路学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题2常用的计数制有哪些？

1.十进制十进制数的特点是“逢十进一”，计数到十则本位归零，并向相邻高位进一。十进制数的数码即0~9，共10个。十进制的基数为10，位“权”为10i。2.二进制二进制数的特点是“逢二进一”，计数到二则本位归零，并向相邻高位进一。二进制数的数码即0和1，共2个。二进制的基数为2，位“权”为2i。学习任务一数制、编码及常用基本门电路

3.八进制八进制数的特点是“逢八进一”，计数到八则本位归零，并向相邻高位进一。八进制数的数码即0～7，共8个。八进制的基数为8，位“权”为8i。4.十六进制十六进制数的特点是“逢十六进一”，计数到十六则本位归零，并向相邻高位进一。十六进制数“数码”即0~9和A~F，共16个。十六进制的基数为16，位“权”为16i学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题3数制之间如何进行转换？二进制数转换为十进制数的方法：按照二进制数的一般表示法将其按权展开，并按十进制数求和相加。例5-1-1将二进制数1101.1011转换为十进制数。解（1101.1011）2=1×32+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3+1×2-4=8+4+1+0.5+0.125+0.0625=（13.6875）101.二进制数向十进制数的转换学习任务一数制、编码及常用基本门电路十进制数转换为二进制数必须对整数部分和小数部分分别进行，基本方法如下。（1）整数部分转换：用“除2取余”法，并按一定顺序排列即可。（2）小数部分转换：用“乘2取整”法，并按一定顺序排列即可。（3）若一个十进制数既有整数部分，又有小数部分，则将其整数部分、小数部分分别转换，然后对结果进行合成。2.十进制数向二进制数的转换学习任务一数制、编码及常用基本门电路因为八进制数与二进制数之间是一位对三位的关系，所以它们之间的相互转换极为方便，举例如下。（2716）8=（010111001110）2（010001001100）2=（2114）8（4375.2016）8=（100011111101.010000001110）2

（101010001110.011001）2=（5216.31）83.二进制数与八进制数的转换学习任务一数制、编码及常用基本门电路十六进制数与二进制数之间是一位对四位的关系，因此它们之间的转换也很方便。在转换中，同样应注意以小数点为界，左边每四位二进制数为一组与一位十六进制数码相对应，构成整数部分；右边每四位二进制数为一组与十六进制数码相对应，构成小数部分。举例如下。（85DB）16=（1000010111011011）2（0100111001011111）2=（4E5F）16（3C.F9）16=（00111100.11111001）2

（11010011.10100101）2=（D3.A5）164.二进制数与十六进制数的转换学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题4什么是编码？常用的编码有哪些？编码就是用二进制数表示文字、符号等信息的过程。最常见的编码是BCD码。利用若干位二进制数码表示一位十进制数的方法称为二-十进制编码（binarycodeddecimal），简称BCD码。目前，常见的BCD码有8421码、2421码等。其中，8421码是最基本的一种BCD码，应用十分广泛。学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题5数字信号与模拟信号有什么区别？数字电路与模拟电路的比较。数字电路反映的是一些离散的二进制数字量，使用的数学工具是逻辑代数。逻辑代数又称开关代数或布尔代数，是英国数学家乔治·布尔（GeorgeBoole）于1847年创立的，它与普通代数既有相同点又有不同之处。与普通代数一样，其逻辑关系也可表示为Y=f（A，B，C），在逻辑代数中称为逻辑函数式或逻辑表达式。在普通代数中，变量可以取任意数值，而逻辑代数中的变量取值只有0和1。我们把这种仅具有0和1的二值变量称为逻辑变量。1.分析数字电路的数学工具学习任务一数制、编码及常用基本门电路2.基本逻辑关系和门电路1）与逻辑和与门2）或逻辑和或门3）非逻辑和非门学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题6复合电路有哪些？用与门电路和一个非门电路相连接即成为与非门电路，逻辑功能为：当输入端全为“1”时，输出为“0”；当输入端有一个或几个为“0”时，输出为“1”。与非门的电路组成及符号1.与非门学习任务一数制、编码及常用基本门电路用或门电路和一个非门电路相连接即成为或非门电路。2.或非门或非门符号学习任务一数制、编码及常用基本门电路3.异或门电路、同或门电路异或门的逻辑表达式,同或门的逻辑表达式。由同或门的逻辑表达式可知，输入相同时，输出为1；输入相异时，输出为0。这样“异或”与“同或”互为“非”，在实际集成电路中并没有专门的同或门芯片，需要时可在异或门后面加上一个非门来实现。学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题7常用的门电路集成电路芯片有哪些？部分芯片的引脚图学习任务一数制、编码及常用基本门电路74LS08的引脚图和逻辑符号学习任务一数制、编码及常用基本门电路74LS32的引脚图和逻辑符号学习任务一数制、编码及常用基本门电路引导问题8完成本次学习任务需要准备哪些实训器材？学习任务一数制、编码及常用基本门电路任务实施

一、任务要求任务要求见附录1。学习任务一数制、编码及常用基本门电路

二、任务步骤步骤二门电路测试步骤一培训器材的认识及检查认识和检查相关实训器材。1.测试74LS00的逻辑关系。2.测试74LS28的逻辑关系。3.测试74LS86的逻辑关系。4.整理实验数据，分析实验结果。学习任务一数制、编码及常用基本门电路步骤三实训过程检查步骤四评价与反馈评价与反馈内容见附录2。学习任务一数制、编码及常用基本门电路学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用知识目标理解组合逻辑电路的特点；理解逻辑代数与普通代数的区别；了解逻辑电路在汽车中的应用。学习目标技能目标掌握利用逻辑代数基本定律化简逻辑函数的方法；掌握组合逻辑电路分析和设计的方法与步骤；掌握常见组合逻辑电路及应用。素质目标规范课堂6S管理；养成团队协作的好习惯；养成独立思考问题的好习惯。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用任务导入逻辑电路根据有无记忆功能可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路没有记忆功能，它的输出只与该时刻的输入有关，而与先前的输入状态无关；而在时序逻辑电路中，它的输出状态不仅决定于当时的输入状态，而且还与电路的原来状态有关，也就是时序逻辑电路具有记忆功能。加法器、编/译码器、代码转换器、比较器等都属于组合逻辑电路。本学习任务虽然涉及许多功能器件，但是这些具体功能器件的学习并不仅仅是我们的目的，更重要的是学习组合逻辑电路的分析与设计方法，学到分析问题和解决问题的方法，掌握好组合逻辑电路设计的基本方法和技巧，对其他新型功能器件，也能很容易地分析和设计出来。在设计逻辑电路中要实现同一逻辑功能可以采用多种逻辑电路形式，实际应用中应尽量简化逻辑电路，使用尽可能少的集成电路。为了使逻辑电路更合理，就要用到逻辑代数基础知识，用它来简化逻辑电路。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用内容引导学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题1逻辑代数有哪些基本定理？这些公理所描述的关系正是“与”“或”“非”的定义，它的正确性可依据学习任务一中的开关网络证明。1.基本公理学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用2.基本定律学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用3.常用公式的证明学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题2如何利用逻辑代数基本定律化简逻辑函数？学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题3组合逻辑电路分析的方法与步骤。组合逻辑电路分析的基本步骤方框图（1）由逻辑图写出逻辑电路的逻辑表达式。（2）逻辑化简和变换。（3）列出逻辑真值表，分析逻辑功能。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题3组合逻辑电路设计的方法与步骤。组合逻辑电路设计步骤框图（1）根据逻辑要求列真值表。（2）根据真值表，写出逻辑表达式（最小项表达式）（3）化简逻辑函数。（4）画逻辑图，电路实现。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题5常见的组合逻辑电路有哪些？半加器逻辑图及符号1.加法器

1）半加器半加器是实现两个一位二进制数相加，而且不考虑低位向本位进位的电路。它有两个输入端（加数A、被加数B）和两个输出端（和数S、进位C）。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用全加器逻辑图及符号2）全加器全加器是实现两个一位二进制数相加，并考虑低位向本位进位的电路。它有三个输入端（加数Ai、被加数Bi、低位的进位Ci-1）和两个输出端（和数Si、本位向高位的进位Ci）。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用编码器框图2.编码器学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用1）编码器的含义3）二-十进制编码器2）二进制编码器4）优先编码器学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用3.译码器译码是编码的逆过程。编码是将某种信号或十进制的十个数码（输入）编成二进制代码（输出），译码是将二进制代码（输入）按其编码时的原意译成对应的信号或十进制数码（输出）。实现译码操作的电路称为译码器。译码器是数字系统和计算机中常用的一种逻辑部件。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用三位二进制译码器的真值表1）二进制译码二进制译码器是将输入的一组二进制代码转换成对应的输出信号。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用字形结构显示器的两种接法2）七段显示译码器在数字仪表、计算机和其他数字系统中，常常要把测量数据和运算结果用十进制数显示出来，这就要用到显示器件。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题6逻辑电路在汽车电子电路中的应用。门锁控制系统的控制电路1.门锁控制系统门锁控制系统是为了开关车门以及发生异常情况时提醒驾驶员注意而专门设计的。该系统由控制电路和执行机构组成。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用LM3914管脚图2.汽车仪表专用显示集成电路LM3914学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用引导问题7完成本次学习任务需要准备哪些实训器材？学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用任务实施

一、任务要求任务要求见附录1。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用

二、任务步骤步骤一实训器材的认识及检查认识和检查相关实训器材。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用步骤二全加器构成及测试（1）用2片74LS54和1片74LS04组成图5-2-23所示逻辑电路（全加器）。（2）将A、B、CI接逻辑开关输出，F、CO接逻辑状态显示灯。（3）按入或弹出逻辑开关，产生A、B、CI的8种组合，观测并记录F和CO的值。将观测结果填入表5-2-14中。（4）列出全加器的真值表，并与实验数据结果比较，确认全加器的功能。（5）根据全加器的电路图推导全加器的逻辑表达式。（6）按照图5-2-24连接逻辑电路，将观测结果填入表5-2-15中，并与图5-2-23的实训结果比较。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用步骤三实训过程检查步骤四评价与反馈评价与反馈内容见附录2。学习任务二组合逻辑电路及其在汽车上的应用学习任务三触发器学习目标知识目标理解触发器是时序逻辑电路的基本单元；理解触发器的工作特性；理解时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别。技能目标掌握触发器的分类及特点；掌握各种类型触发器工作特性的分析方法；掌握各种类型触发器相互间的转换。素质目标规范课堂6S管理；养成团队协作的好习惯；养成独立思考问题的好习惯。学习任务三触发器任务导入时序逻辑电路又称时序电路，它主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成，如图所示。与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路在任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态。时序逻辑电路的结构框图学习任务三触发器内容引导学习任务三触发器引导问题1什么是触发器？触发器有哪些类型？触发器是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能存储一位二进制码。数字电路中的基本工作信号是二进制数字信号，触发器就是存放这种信号的基本单元。触发器按其稳定工作状态可分为双稳态触发器、单稳态触发器和无稳态触发器。双稳态触发器按逻辑功能可分为RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。学习任务三触发器引导问题2什么是RS触发器？基本RS触发器基本RS触发器的工作波形1.基本RS触发器学习任务三触发器同步RS触发器同步RS触发器的工作波形2.同步RS触发器学习任务三触发器引导问题3什么是D触发器？维持阻塞D触发器维持阻塞D触发器的工作波形1.维持阻塞D触发器学习任务三触发器CMOS双D触发器74HC74的逻辑图1.主从D触发器学习任务三触发器引导问题4什么是JK触发器？JK触发器74HC112学习任务三触发器JK触发器转换为D触发器JK触发器转换为T触发器引导问题5触发器间如何进行转换？学习任务三触发器引导问题6完成本次学习任务需要准备哪些实训器材？学习任务三触发器变压器将两个放大器的直流量隔开，还能改变电压和交换阻抗。变压器耦合的优点是能实现功率匹配，前后级工作点相互独立；缺点是传输变压器只有一个限定的带宽，而且体积大，成本较高。变压器耦合电路学习任务三触发器引导问题4什么功率放大电路？电压放大电路是为了输出足够大的电压，功率放大电路是要求输出最大的功率。前者工作在小信号状态，后者工作在大信号状态。功率放大电路应满足以下几点要求。（1）输出功率足够大。（2）效率高。（3）非线性失真小。学习任务三触发器任务实施

一、任务要求任务要求见附录1。学习任务三触发器

二、任务步骤步骤二触发器测试步骤一实训器材的认识及检查认识和检查相关实训器材。

1.RS触发器2.D触发器3.JK触发器学习任务三触发器步骤三触发器测试总结要求：（1）掌握RS触发器、D触发器、JK触发器的工作原理。（2）学会正确使用RS触发器、D触发器、JK触发器（3）将实验数据与真值表比较，确认触发器的功能。学习任务三触发器步骤四实训过程检查步骤五评价与反馈评价与反馈内容见附录2。学习任务三触发器学习任务四时序逻辑电路学习目标知识目标了解时序逻辑电路的组成；熟悉各种常见时序逻辑电路。技能目标掌握寄存器的电路组成和分析方法；掌握计数器的电路组成和分析方法；掌握各种常见时序逻辑电路的测试方法。素质目标规范课堂6S管理；养成团队协作的好习惯；养成独立思考问题的好习惯。学习任务四时序逻辑电路任务导入因为触发器具有记忆的功能，即具有时序逻辑的特征，所以可以由它组成各种时序逻辑电路。常见的时序逻辑电路有寄存器、计数器和分频器等。学习任务四时序逻辑电路内容引导学习任务四时序逻辑电路引导问题1什么是寄存器？由D触发器组成的四位数据寄存器的逻辑图1.数据寄存器数据寄存器是用来暂时存放数码并可以随时取出的寄存器。数据寄存器通常具有4种功能：清除数码、接收数码、寄存数码和输出数码。由于触发器具有两个稳定状态，因此可以保存二进制信息。一个触发器可以寄存一位二进制代码，若要寄存n位二进制代码，就需要n个触发器。学习任务四时序逻辑电路2.移位寄存器由JK触发器组成的四位移位寄存器在数字系统中，常常遇到要把寄存器中的数据向左或向右移动的操作，具有移位逻辑功能的寄存器称为移位寄存器。移位寄存器在移位脉冲的作用下锁存的数码能逐位左移或右移。所以，移位寄存器在计算机系统中应用十分广泛。学习任务四时序逻辑电路引导问题3什么是计数器？计数器是数字工程中最常见、最基本的部件之一，它能累计输入脉冲的数目。当输入脉冲的频率一定时，又可作为定时器使用。学习任务四时序逻辑电路

1.按计数器中触发器脉冲引入方式是否同步分（1）异步计数器（2）同步计数器

2.按计数进制分（1）二进制计数器（2）十进制计数器。（3）任意进制计数器3.按计数增减分（1）加法计数器（2）减法计数器（3）加减法计数器学习任务四时序逻辑电路引导问题3异步计数器的电路组成。由JK触发器组成的四位异步二进制加法计数器学习任务四时序逻辑电路引导问题4同步计数器的电路组成。由四个JK触发器组成的四位同步二进制加法计数器1.同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器是把计数脉冲同时加到所有触发器的CP端，显然，同步计数器的速度要比异步计数器快得多。学习任务四时序逻辑电路十进制计数器是按照二-十进制编码方式进行计数的，所以十进制计数器也称为二-十进制计数器。集成运放的频率补偿2.同步十进制加法计数器学习任务四时序逻辑电路引导问题5任意进制计数器的电路组成。二-五十进制计数器74LS290的逻辑图和引脚图学习任务四时序逻辑电路引导问题6完成本次学习任务需要准备哪些实训器材？学习任务四时序逻辑电路任务实施

一、任务要求任务要求见附录1。学习任务四时序逻辑电路

二、任务步骤步骤二简单时序电路的测试

(1)用双D触发器74LS74构成二进制计数器（分频器）。(2)用2片74LS73构成一个二进制计数器，重做内容上面的实验。(3)异步十进制计数器。(4)自循环计数器。步骤一实训器材的认识及检查认识和检查相关实训器材。学习任务四时序逻辑电路步骤四实训过程检查步骤五评价与反馈评价与反馈内容见附录2。学习任务四时序逻辑电路学习任务五555定时器及其在汽车上的应用学习目标知识目标了解555定时器的组成；熟悉555定时器的应用。技能目标掌握555定时器的工作原理；掌握555定时器构成的三种触发器电路；掌握555定时器在汽车上的应用电路。素质目标规范课堂6S管理；养成团队协作的好习惯；养成独立思考问题的好习惯。学习任务五555定时器及其在汽车上的应用任务导入

555集成定时器是目前应用很广泛的一种电路，是一种模拟电路和数字电路相结合的集成电路。基本应用有多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器等多种电路，实现定时、整形、脉冲信号的产生、检测和控制等功能。在汽车电子电路中，主要应用于汽车转向闪光器、雨刷间歇控制器、防盗报警器、发动机转速表、自动变光器电路中。学习任务五555定时器及其在汽车上的应用内容引导学习任务五555定时器及其在汽车上的应用引导问题1555定时器的结构及工作原理。555定时器1.555定时器的结构学习任务五555定时器及其在汽车上的应用2.工作原理分析

555定时器的功能主要取决于电压比较器的工作情况。电源电压VCC经过3个5kΩ电阻分压后，以VCC/3作为C2比较器同相输入端的参考电压，以2VCC/3作为C1比较器反相输入端的参考电压。当C2反相输入端的触发电压uI2<VCC/3时，C2输出为1，给RS触发器一个置1信号，使Q=0，Q=1，输出端3为高电平，同时放电管VT截止。当C1同相输入端的触发电压uI1>2VCC/3时，C1输出为1，给RS触发器一个置0信号，使