汽车电工电子技术 第2版 课件 项目五 数字电路及其在汽车上的应用分析

项目五数字电路及其在汽车上的应用分析项目五数字电路及其在汽车上的应用分析任务1组合逻辑电路在汽车上的应用分析

任务2555时基电路在汽车上的应用分析任务1组合逻辑电路在汽车上的应用分析一、数字信号二、数制与码制三、常用逻辑门电路四、组合逻辑电路五、逻辑电路在汽车上的应用一、数字信号（a）模拟信号（b）数字信号模拟信号：在时间上和幅值上连续的信号。数字信号：在时间上和幅值上不连续的（即离散的）信号。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。二、数制与码制（1）十进制 数码：0～9； 基数：10； 运算规律：逢十进一，即：9＋1＝10；

表示方法：(255)10

、255D（D可省） 通用形式： 按权展开式：

1.数制 数码：0、1； 基数：2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 表示方法：(101)2、101B 权展开式：

1.数制（2）二进制二进制数转换为十进制数方法：将二进制数按权展开后相加，即得到等值的十进制数。

例：简便算法：将为1的那些位的位权直接相加即可。方法：整数部分采用基数连除法，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。小数部分采用基数连乘法，先得到的整数为高位，后得到的整数为低位。（3）十进制数转换为二进制数编码：按一定的规律用数码来表示信息

二值编码：根据某种约定，用二进制代码0和1来表示其它特定的数或文字如：8421码、余三码、格雷码、ASCII码……码制：编码时遵循的规则。2.码制十进制数8421码5421码2421码余3码00000000000000011100010001000101002001000100010010130011001100110110401000100010001115010110001011100060110100111001001701111010110110108100010111110101191001110011111100

常见的BCD码有8421码、5421码、2421码、余3码等。

由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。

门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与基本逻辑关系相对应。

门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。三、常用逻辑门电路

设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”表示，开关闭合、灯亮用逻辑“1”表示。逻辑表达式：

Y=A•B1.与门“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。Y220V+-BA000010111010ABY状态表（1）“与”逻辑运算输入A、B全为高电平“1”，输出Y为“1”。输入A、B不全为“1”，输出Y

为“0”。(2)与门电路UA(V)UB(V)UF(V)000.7030.7300.7333.7与门的输入、输出电压关系即：有“0”出“0”，全“1”出“1”（4）与门逻辑符号（3）与门逻辑关系BY220VA+-（1）“或”逻辑运算

“或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。逻辑表达式：

Y=A+B真值表000111110110ABY2.或门

(2)或门电路输入A、B全为高电平“1”，输出Y为“1”。输入A、B不全为“1”，输出Y

为“0”。或门的输入、输出电压关系UA(V)UB(V)UF(V)00-0.7032.3302.3332.3(3)或逻辑关系：即：有“1”出“1”，全“0”出“0”（4）或门逻辑符号（1）“非”逻辑运算

“非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：Y=A状态表101AY0Y220VA+-R3.非门逻辑表达式：Y=A逻辑符号1AY

4．与非门由与运算和非运算组合而成。5.或非门由或运算和非运算组合而成。

组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。组合逻辑电路框图X1XnX2Y2Y1Yn......组合逻辑电路输入输出四、组合逻辑电路1.组合逻辑电路的分析(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)运用逻辑代数化简或变换(3)列逻辑状态表(4)分析逻辑功能已知逻辑电路确定逻辑功能分析步骤：例8-1试分析组合逻辑电路的功能。1）根据已知电路，写出输出端的逻辑表达式，并进行化简最简与或表达式2）列出真值表

输入输出ABCY000100100100011010001010110011113）分析确定电路的逻辑功能。

电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。2组合逻辑电路的设计方法根据逻辑功能要求逻辑电路设计(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)简化和变换逻辑表达式(4)画出逻辑图设计步骤如下：例8-2：试设计一逻辑电路供三人表决使用。每人有一电键，如果他赞成，就按电键，表示为1；如果不赞成，不按电键，表示0。表决结果用指示灯表示。若多数赞成，则指示灯亮，输出为1,否则不亮为0。解：1）分析命题，列真值表。设输入A、B、C为三人，赞成按键为1，否则为0；输出为指示灯，灯亮为1，否则为0。根据题意列出逻辑状态表2）由真值表写出输出表达式3）化简得到最简输出逻辑表达式为

4）画逻辑图，如图所示：（1）加法器:

实现二进制加法运算的电路进位如：0

0

0

0

11+10101010不考虑低位来的进位半加器实现要考虑低位来的进位全加器实现3.常用的组合逻辑电路

①半加器半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。AB两个输入表示两个同位相加的数两个输出SC表示半加和表示向高位的进位逻辑符号：半加器：COABSC

半加器逻辑状态表逻辑表达式逻辑图&=1..ABSC输入Ai表示两个同位相加的数BiCi-1表示低位来的进位输出表示本位和表示向高位的进位CiSi

实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。逻辑符号：

全加器：AiBiCi-1SiCiCO

CI②全加器(1)列逻辑状态表(2)写出逻辑式

对逻辑函数式进行化简得(3)画出逻辑图（2）编码器

把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。n

位二进制代码有2n

种组合，可以表示2n

个信息。

要表示N个信息所需的二进制代码应满足

2n

N

二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。2n个n位编码器高低电平信号二进制代码图为3位二进制编码器的逻辑图，有8个输入端，3个输出端，所以也称为8线-3线编码器。（1）列真值表

(2)写出逻辑式并转换成“与非”式Y2=I4+I5+I6+I7=I4I5I6I7...=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2I3I6I7...=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1I3I5I7...=I1+I3+I5+I7

(3)画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&&&1111111Y2Y1Y0

当有两个或两个以上的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。

即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。②优先编码器74LS148功能真值表（3）译码器

译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。

二进制译码器8个3位译码器二进制代码高低电平信号三位二进制译码器真值表写出逻辑表达式Y0=ABCY1=ABCY2=ABCY3=ABCY7=ABCY4=ABCY6=ABCY5=ABC逻辑图CBA111&&&&&&&&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y701110010000000AABBCC

在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制数显示出来，这就要用显示译码器。二十进制代码译码器驱动器显示器②显示译码器gfedcba

半导体数码管

由七段发光二极管构成低电平时发光高电平时发光共阳极接法abcgdef+dgfecbagfedcba共阴极接法abcdefgabcdefg

七段译码显示器Q3Q2Q1Q0agfedcb译码器二十进制代码(共阴极)100101111117个4位BS204A0A1A2A3CT74LS247+5V来自计数器七段译码器和数码管的连接图510Ω×7abcdefgRBIBILTA11A22LT3BI4RBI5A36A07GND8911101213141516+UCCCT74LS247CT74LS247型译码器的外引线排列图abcdefg五、逻辑电路在汽车电路中的应用1.汽车水箱水位报警器电路2.门锁控制电路分析任务二555时基电路在汽车上的应用分析一、触发器二、常用的时序逻辑电路三、555时基电路四、555时基电路的典型应用五、逻辑电路在汽车上的应用一、触发器触发器是数字电路中具有记忆功能的单元电路，触发器按照电路结构的不同可以分为三类，一类是基本RS触发器，一类是具有时钟输入的同步触发器，另一类是主从触发器。触发器的基本特点：①它有两个稳定的状态：0状态和1状态；②在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态；③当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。基本R－S触发器功能真值表逻辑符号QQSDRDSDRDQn+1100置0011置111不变

保持00不确定功能

禁用低电平有效基本RS触发器具有以下特点1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。2）电路具有两个稳定状态，即0状态和1状态。在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。该电路为低电平有效。4）在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件。2.同步RS触发器基本R-S触发器导引电路&G4SR&G3CP.&G1&G2.SDRDQQ时钟脉冲同步RS功能真值表00SR01010111不定Qn+1QnQn—时钟到来前触发器的状态Qn+1—时钟到来后触发器的状态Cp高电平时触发器状态由R、S确定，低电平时维持原状同步RS触发器的特点是：1）时钟电平控制。在CP＝1期间接收输入信号，CP＝0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。2）R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。3(边沿)JK触发器保持置1001110置0翻转01J

K

Qn

Qn+100011011

JK触发器功能真值表01010101JK触发器的特点：主从JK触发器的逻辑功能与RS触发器的逻辑功能基本相同，不同之处是JK触发器没有约束条件，在时，每输入一个时钟脉冲后，触发器向相反的状态翻转一次。4.D触发器（a）D触发器逻辑结构图（b）D触发器逻辑符号D触发器功能真值表D

Qn+1

0101边沿D触发器特点：1、时钟脉冲边沿触发，其他时间里输入信号对触发器不会起作用，输出端的信号不变（被锁存起来）;2、抗干扰能力极强;3、只有置0和置1功能，在某些情况下用起来不方便。二、常用的时序逻辑电路在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放n

位二进制时，要n个触发器。按功能分数码寄存器移位寄存器1.寄存器集成双向移位寄存器74LS194，其中D0~D3为并行输入端，Q0~Q3为并行输出端，DSR为右移串引输入端，DSL为左移串引输入端；M1、M0为操作模式控制端；为直接无条件清零端；CP为为时钟脉冲输入端。能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。分类加法计数器减法计数器(按计数功能)异步计数器同步计数器(按计数脉冲引入方式)

二进制计数器十进制计数器

N

进制计数器(按计数制)2.计数器

4位二进制同步加计数器74LS161的引脚图和逻辑功能示意图

74LS161的真值表

555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路