数字电路课件讲解

数字电子技术及应用2021数字电路基本知识电子线路中的信号可分为模拟信号和数字信号两类，模拟信号是指在时间和数值上都连续变化的电信号，如汽车冷却液温度传感器发出的电压变化信号；数字信号是指在时间和数值上都不连续变化的离散的脉冲信号，信号是电压“高”、“低”间隔变化的脉冲式信号，如汽车上的发动机转速信号、电控汽车喷油器所采用的喷油信号也是数字信号。电子技术中电子电路分为两大类，其中传输和处理模拟信号的电路称为模拟电路，如放大电路，稳压电路都属于模拟电路；传输和处理数字信号的电路称为数字电路，如后续要学习的逻辑门电路、触发器、寄存器等都属于数字电路。数字电路的特点①数字信号只有两种状态，可以用电平的高低来表示，也可以用脉冲的有无来表示，只要能区分出两个相反的状态即可。

②构成数字电路的基本单元电路结构比较简单，对元件的精度要求不高，允许有一定的误差。

③数字电路的抗干扰能力很强，工作稳定可靠。数字电路中数字信号只有两种状态，可用“0”或“1”两种取值，即逻辑0和逻辑1。它可以表示电平的高低，脉冲的有无，只要能区分出两个相反的状态即可，逻辑0和逻辑1表示彼此相关又互相对立的两种状态，例如，开与关、高电平与低电平、灯亮与灯不亮、是与非等。数字电路重点研究输入信号和输出信号之间的逻辑关系，而表达电路逻辑功能的主要方法有逻辑变量的真值表、逻辑函数式、逻辑电路图、时序图、卡诺图等。图

汽车发动机转速检测电路一、数字电路的特点（1）数字电路有利于集成化。（2）数字电路的抗干扰能力强。（3）便于加密处理。（4）便于存储、处理和交换。（5）设备便于集成化、微型化。二、数字电路的分析方法1.数制数制是数的表示方法，最常用的数制是十进制，二进制适用于计算机和数字通信中。计数制1．十进制①采用0，1，2，…，9共10个不同的数字符号，按照一定的规律排列起来表示数的大小。②

“逢十进一”、“借一作十”。2．二进制在数字电路中选择易于用电气元件状态表示的二进位计数制，简称二进制（Binary）。3．十六进制十六进制（Hexadecimal）的基数为16，用0～9，A，B，C，D，E，F共16个数码分别表示一个十六进制数，其进位规则是“逢十六进一”、“借一作十六”，通常用一个十六进制数表示4个二进制数。

4．八进制八进制数（Octal）。八进制数的基数为8，有0～7共8个数，逢八进一。1、十进制转非十进制1）十进制整数转换成二进制整数

说明：通常采用“除2取余法，商为零止，倒排列”

例：将（57）10转换成二进制数1、十进制转非十进制2）十进制小数转换成二进制小数

说明：采用“乘以2顺向取整法”。即把给定的十进制小数不断乘以2，取乘积的整数部分作为二进制小数的最高位，然后把乘积小数部分再乘以2，取乘积的整数部分，得到二进制小数的第二位，如此不断重复，得到二进制小数的其他位。例:将（0.875）10转换成二进制小数：

0.875×2=1.75整数部分=1（高位）

0.75×2=1.5整数部分=1

0.5×2=1

整数部分=1（低位）所以，（0.875）10=（0.111）21、十进制转非十进制说明：对一个既有整数又有小数部分的十进制数，只要分别把整数部分和小数部分转换成二进制，然后用小数点连接起来即可。

练习：将(215.25)10转换成二进制数答案：(215)10=(11010111)2(0.25)10=(0.01)2所以，(215.25)10=（11010111.01）2数制的概念数制：又称计数制，指用一组固定的基本符号和统一的规则表示数值的方法。数码：每种数制都有固定的基本符号，称为“数码”。例如：十进制有10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。数位：数码在一个数中所处的位置。计算机中常用的计数制有：二进制，八进制，十六进制，十进制二进制数码:0,1，八进制数码:0,1,2,3,4,5,6,7十六进制数码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，A,B,C,D,E,F如十进制数123↓↓↓百十个位位位数制的概念基数：指某进制计数中允许用的数码个数。二进制基数为2，十进制基数为10，那么八进制和十六进制的基本是几？位权：以基数为底的幂。数码所在的位置不同，所对应的位权也不同。十进制数按位权展开如：123=1×102+2×101+3×100八进制基数为：8，十六进制基数为：16那么(1011)2

按位权展开是怎么样的？1011=1×23+0×22+1×21+1×20方法：“按位权展开求和”例：（1011）2

=（1×23+0×22+1×21+1×20

）10=（8+0+2+1）10=（11）10规律：个位上的数字的次数是0，十位上的数字的次数是1，......，依次递增。二进制转十进制小试牛刀1、将二进制数（110）2转换成十进制数。2、将二进制数（11011001）2转换成十进制数。那么（1507）8八进制转十进制？方法：“按位权展开求和”例：（1507）8

=1×83+5×82+0×81+7×80=512+320+0+7=839八进制转十进制那么（F5）16

十六进制转十进制？方法：“按位权展开求和”例：（F5）16

=15×161+5×160=240+5=245十六进制转十进制课堂小结数制十进制二进制八进制十六进制数码0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,10,1,2,3,4,5,6,70,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F基数102816位权10i2i8i16iR进制转换成十进制（R为二、八、十六进制）转换公式：（N）R=anRn-1+an-1Rn-2+…+a2R1+a1R0

其中：N为R进制的数值，a表示某位上的数码，n指某数码的数位。按位权展开，个位上的数字的次数是0，十位上的数字的次数是1，......，依次递增。课堂小结二进制转十进制的方法：“按权展开求和”例：（1011.01）2拓展二进制转十进制的方法：“按权展开求和”例：（1011.01）2拓展带小数的十进制数按位权展开式例如：123.4=1×102+2×101+3×100+4×10-1二进制转十进制的方法：“按权展开求和”例：（1011.01）2

=(1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2)10=(8+0+2+1+0+0.25)10=(11.25)10拓展二进制转十进制的方法：“按权展开求和”例：（1011.01）2

=(1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2)10=(8+0+2+1+0+0.25)10=(11.25)10拓展规律：个位上的数字的次数是0，十位上的数字的次数是1，......，依次递增，而十分位的数字的次数是-1，百分位上数字的次数是-2，......，依次递减。注意：不是任何一个十进制小数都能转换成有限位的二进制数。3.二进制与八进制、十六进制之间的转换

1）八进制数转换成二进制数方法：由于八进制的一位相当于二进制的三位，所以只需把每一个八进制数字改写成等值的三位二进制数,并保持高低位的次序不变即可。例:将（0.754）8转换成二进制数：（0.754）8

=（000.111

101

100）2

=（0.1111011）2

3.二进制与八进制、十六进制之间的转换2)十六进制数转换成二进制数方法：由于十六进制的一位相当于二进制的四位，只需把每一个十六进制数字改写成等值的四位二进制数,并保持高低位的次序不变即可。例:将（4C.2E）16转换成二进制数：（4C.2E）16

=（0100

1100.0010

1110）2

=（1001100.0010111）23.二进制与八进制、十六进制之间的转换3)二进制数转换成八进制数方法：将整数部分从低位向高位每三位用一个等值的八进制数来替换,最后不足三位时在高位补0凑满三位;

小数部分从高位向低位每三位用一个等值的八进制数来替换,最后不足三位时在低位补0凑满三位。例:（11101.01）2=（011

101.010）2=（35.2）83.二进制与八进制、十六进制之间的转换4)二进制数转换成十六进制数方法：将整数部分从低位向高位每四位用一个等值的十六进制数来替换,最后不足四位时在高位补0凑满四位;

小数部分从高位向低位每四位用一个等值的十六进制数来替换,最后不足四位时在低位补0凑满四位。例:（11101.01）2=（0001

1101.0100）2

=（1D.4）163.二进制与八进制、十六进制之间的转换练习：(1)将(16.327)8、(

AD.7F)16转换成二进制数(2)将(1101101.011)2转换成八进制数(3)将(101011101.011)2转换成十六进制数(1)(16.327)8=(001110.011

010

111)2=(1110.011010111)2(1)(AD.7F)16

=(1010

1101.0111

1111)2

=(10101101.01111111)2(2)(1101101.011)2=(001

101

101.011)2

=(155.3)8(3)(101011101.011)2=(0001

0101

1101.0110)2

=(15D.6)16逻辑门电路“逻辑”一般是指事物的前因和后果之间的关系，即条件与结果的关系，也叫逻辑关系。用电路的输入信号表示条件，输出信号反映结果。那么电路的输入与输出之间就存在一定的逻辑，能实现一定逻辑关系的电路叫逻辑电路。基本逻辑门电路所谓门就是一种开关，它能按照一定条件来控制信号通过与否。门电路可以由晶体管等分立元件组成，也可以用集成电路实现，称为集成门电路。数字电路中最基本的逻辑关系有三种，即“与”“或”和“非”逻辑关系。反映上述基本逻辑关系的运算为“与”运算、“或”运算和“非”运算。其他的逻辑运算都可以通过这三种基本运算来实现。1．逻辑与和与门电路逻辑“与”电路Y=A·B一、“与”逻辑及“与”门电路1.“与”逻辑关系当决定某一事件的所有条件都具备时，该事件才会发生，这种因果关系称为“与”逻辑关系。图示的电路中，用两个开关A、B串联控制电路。只有当A、B都闭合时，白炽灯才会亮，任一个开关断开，白炽灯都不会亮。这种因果关系即符合“与”逻辑关系。“与”门真值表从真值表可以看出，“与”门电路的逻辑功能可概括为“有0出0，全1出1”，其逻辑表达式为或，读作Y等于A“与”B。ABY0000101001112．逻辑或和或门电路Y=A+B“或”逻辑及“或”门电路当决定某一事件的几个条件中，只要有一个或者几个条件具备，该事件就会发生，这种因果关系称为“或”逻辑关系。图示电路中，用两个开关A、B并联控制电路。只要其中任一开关闭合，白炽灯就会亮，只有当两个开关都不闭合时，白炽灯灯才熄灭。这种因果关系即符合“或”逻辑关系。或逻辑控制电路二极管或门电路及逻辑符号“或”门真值表从真值表可以看出，“或”门逻辑关系可概括为“全0出0，有1出1”，其逻辑表达式为，读作Y等于A“或”B。A

BY0000111011113．逻辑非和非门电路“非”逻辑关系就是输出的状态与输入的状态相反。“非”在逻辑上就是否定的意思。“非”逻辑及“非”门电路

当条件不成立时，结果就会发生，条件成立时，结果反而不会发生，这种因果关系称为“非”逻辑关系。图示电路，开关S和白炽灯并联。当开关断开时，白炽灯亮；开关闭合时，白炽灯反而不亮。这种因果关系即符合“非”逻辑关系。“非”也称作“反”。“非”逻辑控制电路三极管非门电路及逻辑符号“非”门真值表从真值表可以看出，“非”门逻辑关系可概括为“有0出1，有1出0”，其逻辑表达式为，读作Y等于A“非”（或A“反”）。反相器广泛应用于天津夏利系列和日本丰田系列轿车交流发电机调节器中。AY0110复合逻辑门电路1．与非门电路与非门电路和逻辑符号与非门的逻辑表达式为

“与非”门真值表从真值表可以看出，“与非”门逻辑关系可概括为：“有0出1，全1出0”，其逻辑表达式为。ABY’Y0001010110011110或非门电路或非门电路和逻辑符号或非门的逻辑表达式为“或非”门真值表从真值表可以看出，“或非”门逻辑关系可概括为：“有1出0，全0出1”，其逻辑表达式为。ABY’Y0001011010101110

集成电路与汽车电脑一、汽车中的集成电路集成电路是利用半导体制作工艺，将晶体管、电阻、电容器等元件和连线一起制作在一块半导体基片上，并封装在一个外壳内组成不可分割的电路单元，是一种半导体器件，在电路中用字母“IC”表示。集成电路具有体积小、耐震动、耐潮湿、稳定性高等优点，广泛应用于汽车动力控制系统、底盘控制与安全系统、车身电子以及车载电子产品中。1.认识集成电路集成电路外形2．集成电路的分类①按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。模拟集成电路又称线性电路，用来产生、放大和处理各种模拟信号（例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（如3G手机、数码相机、电脑CPU等）。②按集成电路的制作工艺可分为半导体集成电路，膜集成电路（还可分为薄膜或厚膜集成电路）和混合集成电路3种。③按功能可分为模拟集成电路（或称线性集成电路）和数字集成电路两种。④按其晶体管的性质可分为双极型晶体管集成电路（如TTL）和单极型（如绝缘栅场效应管，简称MOS）集成电路两种。3．汽车中的集成电路电路名称型号封装形式及代号用途与性能简介汽车电压调节器ICMC3325塑封，646

用于外搭铁型交流发电机，具有过压保护、温度补偿、断路报警等功能

低压差电压调节器ICLM2931LM2931C塑封，29、221A、314D

用于外搭铁型交流发电机，具有低调节压差、过压保护、温度补偿、断路报警等功能点火控制器ICMC3334塑封，626

用于高能可变导通角磁感应式电子点火系统，能自动调整导通角和火花能量发动机转速检测器ICMC3344塑料封装，646陶瓷封装，632

用于检测发动机转速，具有输入频率范围宽（10Hz～100kHz）、磁滞阻尼可调、电源电压的允许范围宽（7～24V）等优点喷油器驱动器ICMC3484塑封，314D

用于电控发动机燃油喷射系统驱动开关ICMC3399T塑封，314B

用于接通负载电路，可防止产生瞬时高压汽车转向闪光器ICUAA1041塑封，626

用于控制转向灯闪光，具有过压保护、转向灯故障报警、短路保护等功能4．数字电路在汽车中的应用实例①

汽车水箱水位过低报警电路。汽车水箱中水量的减少，不仅直接影响发动机的冷却，也影响汽车的正常行驶。图6.28所示的汽车水箱水位过低报警电路，能在水箱水位低于最低水位时发出声光报警，提醒驾驶员加水。该报警器电路由铜棒探测器（可用铜线代替）、六反相器（CD4069）、发光二极管LED、压电陶瓷片HTD、电源等组成。压电陶瓷片是一种结构简单、轻巧的电声器件，用于超声波和次声波的发射和接收，工作原理是利用压电效应的可逆性，在其上施加音频电压，就可产生机械振动，从而发生声音。②门电路在汽车电子电路中的综合应用。汽车门锁控制电路在正常情况下，当驾驶员拔出发动机钥匙，准备锁车时，发动机钥匙检测开关断开，非门a输入高电平，输出低电平。与门c、g均输出低电平，控制解锁信号A的或门1的状态完全由车门锁或车内门锁控制开关实现控制。当车门锁插入钥匙，旋至锁止位置时，非门h输入低电平，输出高电平；控制锁止信号的或门m输出高电平，发出锁止信号B。当车门钥匙旋至解锁位置时，非门i输入低电平，输出高电平；控制解锁信号的或门1输出高电平，发出解锁信号A。同理，当车内门锁控制开关被扳向锁止或解锁位置时，或门m或1也会发出相应的锁止信号B和解锁信号A。当车门未关好，准备锁车时，由于车门状态检测开关中的一个为闭合状态，与非门b有一个输入为低电平，所以输出为高电平，使与门c、g均输出高电平，控制或门1输出高电平，发出解锁信号A，使得车门无法锁止，提醒驾驶员车门未关好。当解锁时，如果解锁装置不到位，开关断开，解锁位置检测开关输入为高电平，非门d、e中有一个输出为低电平，或门f输出为高电平，与门g输出为高电平，或门1输出为高电平，发出解锁信号A，使解锁过程到位。当驾驶员将发动机钥匙遗忘在点火开关内，准备锁车时，发动机钥匙检测开关闭合，非门a输入低电平，输出高电平