数字电子技术项目教程 课件 项目一 声光控楼道灯电路的制作

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数制与码制3逻辑代数基础2

项目一声光控楼道灯电路的制作

任务1-1学习声光控楼道灯电路知识

集成逻辑门电路子任务1-1-1数制与码制一.常用数制子任务1-1-1数制与码制

数码：由数字、符号构成且表示物理量大小的数字和数字组合。计数制（简称数制）：多位数码中每一位的构成方法，以及从低位到高位的进制规则。1.十进制(Decimal)

10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9计数规律：逢十进一基数：10权：10的幂例：（456.123）10=4×102+5×101+6×100+1×10-1+2×10-2+3×10-32.二进制(Binary)2个数码：0、1计数规律：逢二进一基数：2权：2的幂例：子任务1-1-1数制与码制

（0101．110）2=0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2+0×2-33.十六进制(Hexadecimal)数字、符号：0~9、A、B、C、D、E、F计数规律：逢十六进一基数：16权：16的幂例：子任务1-1-1数制与码制

(23B.D7)16=2×162+3×161+11×160+13×16-1+7×16-24.数制转换（1）任意进制数转换成十进制数子任务1-1-1数制与码制

任意进制数转换成十进制数只需将它按权展开，再求出加权系数的和便可以得到相应的十进制数。例题1-1

将二进制数（111.101）2转换成十进制数。解：（111.101）2=1×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

=4+2+1+0.5+0+0.125

=（7.625）10例题1-2

将十六进制数（4B3.A8）16转换成十进制数。解：（4B3.A8）16=4×162+11×161+3×160+10×16-1+8×16-2

=1024+176+3+0.625+0.031

=（1203.656）104.数制转换（2）

十进制数转换成二进制子任务1-1-1数制与码制

具体转换方法：

整数部分可采用“除2取余数，逆序排列法”，它是将整数部分逐次去除2，依次记下余数，直到商为0，第一个余数为最低为，最后一个为最高位。

小数部分可采用“乘2取整数，顺序排列法”，它是将小数部分连续乘以2，取乘积数的整数部分，再依顺序排列得到二进制数的小数。例题1-3

将十进制数（13.625）10转换成二进制数。十进制数（13.625）10=（1101.101）24.数制转换（3）

二进制数转换成十六进制（四位二进制数对应一位十六进制数）子任务1-1-1数制与码制

方法：以二进制小数点为中心，分别向两侧每4位一组分组对应进行转换，整数最高位和小数最低位不满4位的情况下在其前面加0补足。例题1-4

将二进制数（110101100.10101）2转换成十六进制数。解：（110101100）2=（0001

1010

1100.1010

1000）2=（1AC.A8）16（4）

十六进制数转换成二进制（一位十六进制数对应四位二进制数）例题1-4

将十六进制数（ADF6.B8）16转换成二进制数。解：（ADF6）16=(1010

1101

1111.1011

1000

)2=(101011011111.10111000)2表1-1几种计数进制数的对照表十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F子任务1-1-1数制与码制

二.常用码制二进制代码：具有特定意义的二进制数码。编码（码制）：用多位二进制数表示十进制数或字符的方法。1.BCD码（二-十进制代码）BCD码：将十进制数的0~9十个数字用4位二进制数表示的代码，称为二-十进制码。

由于4位二进制数可以表示十六个数(0000---1111),用来表示十进制数时,有六个数未用,因而就有多种BCD码.其中最常用的是8421BCD码.常用的还有:2421码、余3码、余3循环码、BCD格雷码等.子任务1-1-1数制与码制

子任务1-1-1数制与码制

十进制数与常用BCD码对应表十进制数有权码无权码842124215421余3码00000000000000011100010001000101002001000100010010130011001100110110401000100010001115010110111000100060110110010011001701111101101010108100011101011101191001111111001100子任务1-1-1数制与码制

（1）有权BCD码有权BCD码中的每一位二进制码都有固定的权值，又称为恒权码。如表1.2中的8421码、2421码、5421码等。8421码取了四位自然二进制数的前10种组合，即0000（0）~1001（9），后六个组合（1010~1111）未用，每个代码从高位到低位的权值分别是8、4、2、1，所以称为8421BCD码。每组二进制代码可按权展开求和得所代表的十进制。2421码和5421码从高位到低位的权值分别是2、4、2、1和5、4、2、1，每组二进制代码可按权展开求和得所代表的十进制。例题1-5分别将（1110）8421BCD、（0110）2421BCD、和（1100）5421BCD转换成十进制数。解：（1110）8421BCD=1×8+1×4+1×2+0×1=（14）10（0110）2421BCD=0×2+1×4+1×2+0×1=（6）10（1100）5421BCD=1×5+1×4+0×2+0×1=（9）10例题1-6将十进制数（38.2）10转换成8421BCD码。解：（38.2）10=（00111000.0010）8421BCD=（00110101.0010）8421BCD（2）余3BCD码余3BCD码没有固定的权值，为是无权码，它比8421BCD码多余3（0011），所以称为余3码。如表1.2中的余3码，从表中可以看出：0和9、1和8、2和7、3和6、4和5这五对代码互为反码。子任务1-1-1数制与码制

2.格雷码

格雷码是一种无权码，它也有多种形式，下表所示是比较常用的四位格雷码的编码顺序。其特点是任意两组相邻代码之间仅有一位不同，其余各位都相同。而0和最大数（2n-1）之间也只有一位不同。

格雷码与二进制码关系对照表十进制二进制码格雷码（无权码）000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000谢谢观看！1

数制与码制3逻辑代数基础2

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任务1-1学习声光控楼道灯电路知识

集成逻辑门电路子任务1-1-2

逻辑代数基础子任务1-1-2

逻辑代数基础一.逻辑代数的基本运算二.逻辑函数及表示三.逻辑函数的运算法则四.逻辑函数的化简一.

基本逻辑运算子任务1-1-2

逻辑代数基础1.逻辑代数按一定逻辑规律运算的代数，又称为开关代数或布尔代数。是分析数字电路的数学基础。2.逻辑变量逻辑代数中的变量称为逻辑变量。和普通代数一样，也用字母表示。3.逻辑变量的取值只取0、1两种。

注意：此时0、1不表示数量大小，只表示对立的两种逻辑状态，如电平的高、低；晶体管的导通、截止；事件的真、假等。一.逻辑代数的基本运算子任务1-1-2

逻辑代数基础三种基本运算:与运算、或运算、非运算1.与运算

概念:当决定一个事件发生的全部条件同时具备时，事件才发生，这种逻辑关系称为“与”。（1）与逻辑真值表

真值表：用1、0表示条件所有组合及对应结果的表格称为逻辑真值表，简称真值表。图中，若用A、B表示条件（开关状态），Y表示结果（灯的状态）；用1表示开关接通和灯亮，0表示开关断开和灯灭，可列出图示与运算的真值表。条件结果ABY000010100111子任务1-1-2

逻辑代数基础（2）与逻辑表达式:Y＝A·B或Y＝AB（3）与逻辑运算规律:0·0＝0；0·1＝0；1·0＝0；1·1＝1（4）与运算逻辑符号一.逻辑代数的基本运算子任务1-1-2

逻辑代数基础三种基本运算:与运算、或运算、非运算2.或运算

当决定一个事件发生的各个条件中只要一个或一个以上条件具备时，事件就发生，这种逻辑关系称为或。（1）或逻辑真值表

条件结果ABY000011101111子任务1-1-2

逻辑代数基础（2）或逻辑表达式:Y＝A+B（3）或逻辑运算规律:0＋0＝0；0＋1＝1；1＋0＝1；1＋1＝1（4）或运算逻辑符号:一.逻辑代数的基本运算子任务1-1-2

逻辑代数基础三种基本运算:与运算、或运算、非运算3.非运算

某一条件不具备时，事件就发生，这种逻辑关系称为非。（1）非逻辑真值表

条件结果AY0110（2）非逻辑方程:Y＝A（3）非逻辑运算规律:0=11=0

（4）非逻辑符号:一.逻辑代数的基本运算子任务1-1-2

逻辑代数基础逻辑代数的复合运算:与非、或非、与或非、异或、异或非（同或）二.

逻辑函数及其表示方法输入逻辑变量和输出逻辑变量之间的函数关系称为逻辑函数，写作

Y=F(A、B、C、D……)

A、B、C、D为有限个输入逻辑变量；子任务1-1-2

逻辑代数基础表示逻辑函数的方法有：真值表、逻辑函数表达式、逻辑图和卡诺图。

1.逻辑函数：二.

逻辑函数及其表示方法2.逻辑函数的表示方法及相互转换

逻辑函数常用的表示方法有：表达式、真值表、逻辑图。这三种表示方法在分析和设计数字电路时经常要相互转换。（1）逻辑函数表达式子任务1-1-2

逻辑代数基础用与、或、非三种基本运算或复合逻辑运算来表示输入逻辑变量和输出逻辑变量对应关系的代数式称逻辑函数表达式。例如：

二.

逻辑函数及其表示方法

真值表是根据给定的逻辑问题，把输入逻辑表变量的各种可能取值的组合和对应的输出函数值排列成的表格。它直观表示了逻辑函数值与输入逻辑变量各种取值之间的一一对应关系。每一个输入变量只有0、1两种取值，个输入逻辑变量就有个不同的取值组合。子任务1-1-2

逻辑代数基础2.真值表例如的真值表如表输入变量函数值ABY000011101110

二.

逻辑函数及其表示方法子任务1-1-2

逻辑代数基础

由真值表转换表达式时，需找出真值表中函数值为1的输入组合，输入变量值为1的写成原变量，为0的写成反变量，再把各变量相与，然后将各个与项相加，即可得逻辑函数表达式。例如：表1.8真值表转换输入变量函数值ABY001010100111二.

逻辑函数及其表示方法3逻辑图子任务1-1-2

逻辑代数基础用基本逻辑门和复合逻辑门的逻辑符号及连接导线组成的对应于某一逻辑功能的电路图。例如子任务1-1-2

逻辑代数基础由表达式转换逻辑图，可将式中运算用逻辑符号表示就可完成。例如，三.

逻辑代数的基本定律和规则子任务1-1-2

逻辑代数基础逻辑代数的基本定律三.

逻辑代数的基本定律和规则子任务1-1-2

逻辑代数基础常用规则公式四.逻辑函数的化简子任务1-1-2

逻辑代数基础化简的意义一般来说，一个逻辑函数的表达式越简单，相应的逻辑图越简单，使用器件就少，电路可靠性就高。化简与或表达式为最简的标准（1）表达式中所含与项个数最少；（2）每个与项中变量个数最少。说明：用中、大规模集成电路设计数字逻辑电路时，通常以集成块最少，引线端最少为标准。四.逻辑函数的化简子任务1-1-2

逻辑代数基础1.逻辑函数的公式化简法四.逻辑函数的化简子任务1-1-2

逻辑代数基础2.卡诺图化简法（一）逻辑函数卡诺图表示法

（1）最小项具备以上条件的乘积项共八个，我们称这八个乘积项为三变量A、B、C的最小项。

设A、B、C是三个逻辑变量，若由这三个逻辑变量按以下规则构成乘积项：①每个乘积项都只含三个因子，且每个变量都是它的一个因子；②每个变量都以反变量(A、B、C)或以原变量(A、B、C)的形式出现一次，且仅出现一次。子任务1-1-2

逻辑代数基础最小项的定义:对于N个变量，如果P是一个含有N个因子的乘积项，而且每一个变量都以原变量或者反变量的形式，作为一个因子在P中出现且仅出现一次，那么就称P是这N个变量的一个最小项。子任务1-1-2

逻辑代数基础最小项表达式

任何一个逻辑函数表达式都可以用一组最小项相或的形式来表示，这种形式叫做最小项表达式，且这种表达形式是唯一的。任何一种形式的逻辑函数表达式都可以利用基本定律和配项法化为标准的与-或式。例

展开成最小项表达式。解：或：子任务1-1-2

逻辑代数基础（2）逻辑函数的卡诺图表示法1）最小项卡诺图二变量卡诺图三变量卡诺图

四变量卡诺图子任务1-1-2

逻辑代数基础（2）逻辑函数的卡诺图表示法2）用卡诺图表示逻辑函数例题1-18

用卡诺图表示逻辑函数最小项表达式为：子任务1-1-2

逻辑代数基础（3）卡诺图化简法逻辑函数

用卡诺图化简逻辑函数表达式，其原理是利用卡诺图的相邻性，对相邻最小项进行合并，消去互反变量，以达到逻辑函数化简的目的。2个相邻最小项合并，可以消去1个变量。例题1-20用卡诺图化简逻辑函数解：①先将逻辑函数转换成最小项表达式：子任务1-1-2

逻辑代数基础②画出最小项卡诺图，如下图所示。并将各个最小项卡诺图的相应方格内填1。接着画卡诺圈合并相邻最小项。③写出每个卡诺圈对应的乘积项，相加得到该逻辑函数的最简与-或式：子任务1-1-2

逻辑代数基础（4）具有无关项的逻辑函数化简在实际逻辑问题中，一种变量取值组合不允许出现，例如在8421BCD表示十进制数时只有0000~1001这十种组合有效，另外1010~1111六种代码是不允许出现的，是受到约束的，故又称为约束项。另一种变量取值组合是在客观上不会出现，它既可以是1，也可以是0，这样的最小项称为随意项。约束项和随意项都是一种不会在逻辑函数中出现的最小项，所以对应于这些最小项的变量取值组合，函数值视为1或视为0都可以（因为实际上不存这些变量取值），这样的最小项统称为无关项。带有无关项的逻辑函数的最小项表达式为：其中，是无关项，在真值表和卡诺图中，无关项的函数值用“×”表示，如果它对函数化简有利，则认为它可以为1，否则认为它是0。子任务1-1-2

逻辑代数基础

例题1-22用卡诺图化简含有无关项的逻辑函数解：①画出四变量卡诺图如图1-19所示，在最小项方格中填1，在无关项方格中填×。②合并相邻最小项，与1方格圈在一起的无关项被作为1方格，没有圈的无关项是可以不用的。写出每个卡诺圈对应的乘积项，相加得到该逻辑函数的最简与-或式：谢谢观看！1

数制与码制3逻辑代数基础2

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任务1-1学习声光控楼道灯电路知识

集成逻辑门电路子任务1-1-3集成逻辑门电路

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术及其实训子任务1-1-3集成逻辑门电路

主要学习内容：

（1）掌握TTL集成逻辑门电路的类型和工作原理（2）掌握CMOS集成逻辑门电路的类型和工作原理

第5章数字逻辑电路基础项目一、声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程一、TTL集成逻辑门电路

TTL集成逻辑门电路的输入端至输出均采用晶体三极管，故又称晶体管逻辑门电路。它的优点是开关速度快、抗静电能力强、工作可靠。广泛应用于中、小规模集成电路。

1.集成TTL与非门电路结构组成（a）电路（b）多发射极三极管等效电路（c）逻辑符号

图6-4

TTL与非门典型电路TTL与非门典型电路由三部分组成：（1）输入级：由多发射极三极管V1和电阻R1组成，其等效电路如图6-4（b）所示，由图可知，它相当于一个与门电路，所以在输入级就可以实现与逻辑功能。（2）倒相级：由V2、R2和R3组成，从V2管的集电极和发射机同时输出两个逻辑电平相反的信号去控制输出管V4、V5工作在截然相反的工作状态。（3）输出级：由V3、V4、V5、R4、R5构成的推拉式输出结构。项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（一）、TTL集成与非门电路

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程2.集成TTL与非门电路的工作原理（1）当输入端A、B至少有一个为低电平U时，V1饱和导通，V2、V5都截止，导致V3、V4饱和导通，输出Y为高电平U。当输入端A、B全部为高电平U时，V1倒置（反向导通）想V2提供基极电流，使得V2、V5饱和导通，此时V2的集电极电位（2）可V3导通，但不足以使V4导通，故V4截止，输出Y为低电平U。综上所述：可知TTL与非门的输入与输出间的逻辑关系是：

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（二）其它功能的TTL门电路1.集电极开路的与非门（又称OC门）电路如图6-5（a）所示，图6-5（b）是它的逻辑符号。从电路图来看，和图6-13（a）相比，OC门少了V3、V4、R4、R5.所以OC门的工作原理，读者可以参照普通TTL与非门的原理自行分析。但要注意：由于V5的集电极开路，在使用OC们的时候须在输出端与电源之间接一电阻RL，如图6-14（a）中虚线部分，此电阻又称上拉电阻。（a）OC门电路（b）逻辑符号

图6-5集电极开路的与非门电路

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程这种电路的一个特点是几个与非门的输出端可以直接相连而实现线与功能。如图6-所示，从图（b）可以看出：任何一个门的V5管饱和导通都使输出Y为低电平；只有当全部V5管截止，输出才是高电平。这样就实现了多个与非门输出间的与关系，图（a）所示电路的逻辑表达式为

OC门的另一个特点是可以直接驱动高电压、小电流的负载。如图6-7（a）中，负载RL可以是一个继电器。

图6-7线与功能电路

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程2.三态输出门（又称TS门货3S门）三态门不仅可以输出0和1两种状态，还可以输出第三种状态：高组态Z，此状态输出端相当于开路。图6-8（a）为所示电路，图6-8（b）是它的逻辑符号。（a）3S门电路（b）逻辑符号

图1-8三态输出门电路

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程

TTL三态输出与非门的状态表ENABF0××高阻10011011110

1110用三态输出门可以构成单向总线和双向总线。如图6-9

所示为三态门构成的单向总线。当EN1、EN2、EN3轮流为高电平,且任何时候只能有一个三态门工作时，则输人信号A1B1、A2B2、A3B3轮流以与非关系将信号送到总线上，而其他三态门由于EN=0面处于高阻状态。图6-9单向总线

图6-10双向总线

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（三）、常用TTL集成逻辑门1.TTL集成逻辑门系列介绍国产 TTL 集成门电路按功耗和速度可分为七大系列;系列名称型号速度功耗标准TTLCT54/741010高速TTLCT54H/74H622低功耗TTLCT54L/74L331超高速TTLCT54S/74S319超高速低功耗TTLCT54LS/74LS92先进低功耗TTLCT54ALS/74ALS41先进TTLCT54AS/74AS1.520

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程2.常用 TTL 集成门

常用 TTL 集成门有与非门、与门、非门、或非门、异或门、OC 与非门、三态输出门‍等。（1）TTL 与非门常用集成 TTL 与非门型号型号

逻辑功能74LS0074LS1074LS2074LS30四-2 输入与非门三-3 输入与非门二-4 输入与非门8 输入与非门

集成 TTL 与非门根据其内部包含门电路的个数、各门输入端个数、电路工作速度、功耗等，分为多种型号。

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程集成与非门引脚排列图（2）TTL与门集成与门引脚排列图

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（3）TTL 非门（4）TTL 或非门集成非门引脚排列图集成或非门引脚排列图

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（5）TTL异或门和同或门集成异或门引脚排列图集成同或门引脚排列图（6）TTLOC与非门集成OC与非门引脚排列图

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（7）TTL三态门集成三态门引脚排列图

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程二．CMOS集成门电路CMOS集成门电路是由PMOS和NMOS构成的互补（Complementary)MOS集成电路，简称CMOS集成电路。CMOS电路的突出优点是微功耗、抗干扰能力强，工作速度可与TTL相比较，是近几年来国内外迅速发展而且应用广泛的电路。

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（一）CMOS反相器CMOS反相器原理图如图示。它由一个增强型PMOS管作为负载管和一个增强型NMOS管作为驱动管申接而成。两管的栅极连在一起作为输入端，漏极连在一起作为输出端。为了电路能正常工作，要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和，即

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（二）CMOS与非门如图是2输入端CMOS与非门电路，其中包括两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道增强型MOS管。每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极。当输入端中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的NMOS管截止，与它相连的PMOS管导通，输出为高电平；仅当输入全为高电平时，才会使两个串联的NMOS管都导通，使两个并联的PMOS管都截止，输出为低电平。因此，该电路具有与非逻辑，

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（三）CMOS或非门电路如图是2输入端CMOS或非门电路。其中包括两个并联的N沟道增强型MOS管和两个串联的P沟道增强型MOS管。当输入端中只要有一个为高电平时，就会使与它相连的NMOS管导通，与它相连的PMOS管截止，输出为低电平；仅当输入全为低电平时，才会使两个并联的NMOS管都截止，使两个串联的PMOS管都导通，输出为高电平。因此，该电路具有或非的逻辑功能，即（四）CMOS数字传输门和模拟开关

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程

传输门是由一个NMOS管VTN和一个PMOS管VTP组成的，其电路图和逻辑符号如图所示。逻辑电路逻辑符号

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程子系列名称型号电源/VCMOS标准CMOS系列4000系列/4500系列/14500系列3～18HCOMS高速CMOS系列40H系列2～6HC新高速型CMOS系列74HC/74HC4000/74HC4500系列4.5～6AC先进CMOS系列74AC系列1.5～5.5ACTTTL兼容AC系列（输入电平与TTL兼容）74ACT系列4.5～5.5F快速TTL系列74F4.5～5.5CMOS逻辑门系列表（五）常用 CMOS 集成门

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术教程（2）CMOS 反相器CMOS与非门引脚排列图CMOS反相器引脚排列图（1）CMOS 与非门

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（3）CMOS 传输门CMOS传输门引脚排列图CC4016 的逻辑符号控制端开关通道1导通0截止模拟开关真值表

第5章数字逻辑电路基础

数字电子技术项目教程（六） CMOS 门电路的主要特点

1.静态功耗低。CMOS 集成门电路工作时，几乎不吸取静态电流，所以功耗极‍低。

2.电源电压范围宽。CMOS 集成门电路的工作电压从 3～18V 均可正常工作，与严格限制电源的 TTL 与非门相比要方便得多，便于和其他电路接‍口。项目1声光控楼道灯电路的制作

第5章数字逻辑电路基础

数字电子技术项目教程

3.抗干扰能力强。输出高、低电平的差值大，因此抗干扰能力，工作稳定性‍好。

4.制造工艺简‍单。

5.集成度高，易于实现大规模集‍成。

6.它的缺点是速度比 74LS 系列‍低。项目1声光控楼道灯电路的制作

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（1）防静电。CMOS电路本身较易因静电击穿而损坏，因此运输和保存过程应采用防静电包装，不能直接将CMOS电路装在口袋中，因为化纤材料容易产生高压静电。(七）CMOS集成门电路的使用注意事项（2）CMOS电路输出端不允许并联使用，OC门的输出端可以并联实现线与，可驱动一定功率的负载。

（3）CMOS电路不用的输入端不允许悬空。与门和与非门的多余输入端可接正电源或高电平，或门和或非门的多余输入端可接地或低电平。

第5章数字逻辑电路基础项目1声光控楼道灯电路的制作

数字电子技术项目教程（4）输入信号不允许超出电压范围，若不确定输入信号大小，必须在输入端串联限流电阻，以起到保护作用。（5）插拔和焊接集成电路要在电路断电情况下进行，严禁带电操作。（6）接地。所有测试仪器的外壳必须良好接地。若信号源需要换挡，请先将输出幅度减到最‍小。谢谢观看！1

熟悉声光控楼道灯电路制作声光控楼道灯电路2

项目一声光控楼道灯电路的制作

任务1-2制作声光控楼道灯电路子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路一、工作任务：熟悉声光控楼道灯电路的结构，理解其工作原理；对整体电路进行分解，并指出声控、光控、延时开启、触发控制、稳压和晶闸管主回路等单元电路，识别各元器件在电路中的符号、文字标识和作用。二、任务分析：本声光控楼道灯电路的结构是由声控（音频放大）、光敏电阻控制、触发控制、稳压和晶闸管主回路电路组成，其控制部分采用了CMOS集成与非门电路CD4011，与晶闸管BT151配合，实现楼道灯的声光控制功能。三、实施要求

熟悉声光控楼道灯电路的结构组成，能识别各元器件在电路中的符号和文字标识，能掌握各电路的元器件组成，理解各元器件在电路中的作用，会使用万用表检测电路元器件的质量好坏，能判断相关元器件的引脚名称。填写元器件检测表，掌握CD4011CMOS集成与非门电路的主要性能参数。子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路四、任务实施步骤子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路1.认识声光控楼道灯电路关键元器件（1）集成块CD4011

CD4011集成电路为常用逻辑电路之一，内部包含4个独立的2输入与非门。使用对称的N沟道与P沟道MOS组合，具有高抗干扰、功耗低、输入阻抗大、输出驱动能力强电压范围宽等特点。所有的输入端均通过2个二极管对VDD和Vss进行放电以保护芯片。CD4011工作电压为3-18V，功耗为500mW，工作温度范围为-55℃-+125（CD4011BM）-40℃-+80℃（CD4011BC）：CD4011主要有两种封装形式，双列直插（DIP）及贴片（SOP）封装，其中贴片封装还有窄脚距的SSOP封装。

CD4011有14引脚，其中1、5、8、13引脚为四个与非门输入端A，2、6、9、12引脚为输入端B，3、4、10、11为输出端，7脚为电源负极，14脚为电源正极。

子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路CD4011引脚功能（输入用A、B表示，输出用Y表示）序号标注功能序号标注功能11A输入83A输入21B输入93B输入31Y输出103Y输出42Y输出114Y输出52A输入124A输入62B输入134B输入7VSS电源负极14VDD电源正极子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路CD4011真值表输入端(A）输入端(B）输出端（Y）001101011110规律：有0出1，全1出0。（0代表低电平，1代表高电平）CD4011属于数字电路，当将它一组的两个输入端相连时，这一组就变成了一个非门。其特点是：输入高电平时，输出低电平，输入低电平时，输出高电平。子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路（2）光敏电阻

1）光敏电阻是一种利用光敏感材料的光电导效应制成的光电元件，具有精度高、体积小、性能稳定、价格低等特点，被广泛应用于自动化技术中，作为开关式光电信号传感元件。2）结构：光敏电阻是由一块两边带有金属电极的光电半导体组成的。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻。

3）特性：光敏电阻在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。1.认识声光控楼道灯电路关键元器件子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路4）光敏电阻的结构、符号与封装图a)光敏电阻的俯视图b)光敏电阻的剖面图d)光敏电阻的封装图c)光敏电阻的符号图子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路5）光敏电阻主要参数①亮电阻（kΩ）：指光敏电阻受到光照射时的电阻值。②暗电阻（MΩ）：指光敏电阻在无光照射（黑暗环境）时的电阻值。③最高工作电压（V）：指光敏电阻在额定功率下所允许承受的最高电压。④灵敏度：指光敏电阻在有光照射和无光照射时电阻值的相对变化。除此之外，还有亮电流、暗电流、时间常数和电阻温度系数等。6）光敏电阻的检测使用万用表Rx1挡，将两表笔分别任意接光敏电阻的两个引脚。①检测暗阻：用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能继续使用。②检测亮阻：将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时阻值明显减小，此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大，表面内部损坏，不能继续使用。③检测灵敏度：将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的透光窗口上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停留在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路（3）驻极体话筒1.认识声光控楼道灯电路关键元器件

驻极体话筒又称驻极体电容式传声器，俗称咪头，是一种能将声音信号转换为电信号的声-电转换器件。1）驻极体话筒的原理图、结构图、符号图和实物图子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路2）常见的驻极体话筒接线图

驻极体话筒的输出端有两个接点或三个接点之分。输出端为两个接点的即外壳、驻极体和结型场效应管的源极S相连为接地端，余下的一个接点则是漏极D；三个接点的输出端即漏极D、源极S与接地电极分开，成三个接点。

声光控楼道灯电路是利用声波作为控制源的新型智能开关，它避免了繁琐的人工开灯，同时具有自动延时熄灭的功能，更加节能，且无机械触点，无火花，寿命长，广泛应用于各种建筑的楼梯过道、洗手间等公共场所。2、明确声光控楼道灯开关电路应完成功能

白天：在明亮的环境下，有声音也不会亮；

夜晚：没有声音刺激，是不会亮的；

夜晚：拍拍手，灯亮了；

夜晚：延时一段时间后熄灭，有声音即可亮起。声光控制开关电路功能示意图子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路

声光控楼道灯电路图子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路

3、声光控楼道灯电路分析声光控楼道灯电路是由音频电路、电平比较电路、延时开启电路、触发控制电路、电源电路和晶闸管主电路等组成。

（1）桥式整流滤波电路。桥式整流电路是由整流桥堆2W10组成。其功能是将24V的交流电源转换为脉动直流电压，然后经VD6、电容C1滤波获得直流电压1.2×24V=28.8V，经限流电阻R1,使VS稳压二极管有UZ=5.1V，稳定电压供给电路的CD401114号正电源引脚（灯亮时UZ有所降低），而灯L串于整流电路中。子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路

（2）光信号控制电路。光控制电路由RP1、R2及CD4011组成。光信号控制电路的工作原理：白天时，型号为GL5626D的光敏电阻为亮电阻，相比暗电阻阻值较小，为15kΩ，与非门CD4011的2脚输入为低电平0态，根据与非门的逻辑功能（与非门的逻辑功能为有0出1，全1出0）可得，CD4011的3脚被锁定为高电平，与1脚的输入高低电平无关，即电路封锁了声音通道，使声音信号不能通过，即灯泡亮灭不受声音控制。这时，CD4011的3脚输出的高电平使CD4011的4脚为低电平，隔离兼传导二极管VD5截止，CD4011输入端8、9脚为低电平，10脚为高电平，送入CD4011的12、13脚，使CD4011的11脚为低电平，晶闸管VT1无触发信号不导通，灯L不亮。在晚上天暗时，RG阻值变大，若因无光线照射暗电阻约为10MΩ，呈高阻，则光敏电阻的电压URG最小为则与非门CD4011的输入端2脚变为高电平，U1A门解锁，CD4011的3脚输出状态受1脚输入电平的控制，声控电路开始起作用。子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路3）声控及放大电路。声控及放大电路由驻极体话筒BM、电阻RP2URP=

、RP3、R3、R4、R5、电容C2和三极管VT2组成。声控及放大电路的工作原理是当晚上没有声音时，驻极体话筒BM无动态信号，偏置电阻（RP2和R4）使VT2工作在饱和状态导通，使CD4011的1脚为低电平，则U1A出1，其余状态与光控电路白天相同，晶闸管VT2控制极G无触发信号，故不导通，灯泡L不亮。当晚上有脚步声或掌声时，驻极体话筒BM有动态波动信号输入到放大电路VT1的基极，由于电容C2的隔直通交作用，加在基极信号相对零电平有正、负波动信号，VT2由饱和状态进入放大状态，使集电极输出端由低电平转变成高电平并送入集成电路CD4011的1脚，因此使U1A全1出0为负脉冲，而U1B出1为正脉冲，二极管VD5导通对C3充电达到正电源VDD电压，8、9引脚也为1，U1C出0，U1D出1为高电平，经R7限流，在单向晶闸管VT2控制极G有触发信号使VT2导通，桥式全波整流电路中串联的灯泡L经晶闸管VT2导通，灯泡L点亮。由于晶闸管导通后的UAK正向压降会降至约1.8V，因此用VD6来防止UZ下降，避免影响控制电路电源。子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路（4）延时控制电路。延时电路由二极管VD5、电阻R6和电容C3组成。控制电路由集成电路CD4011、电阻R7和晶闸管VT2组成，集成电路CD4011是整个电子开关的核心器件，晶闸管的作用是控制开关的通断。在该电路中与非门1和与非门2组成声音信号光信号与逻辑电路；与非门3、与非门4和电阻R7，组成触发电路。延时控制电路的工作原理是：在白天时，与非门CD4011的输入端2脚为低电平，则3脚被锁定为高电平，与2脚的输入高低电平无关，所以电路封锁了声音通道，使声音信号不能通过，即灯泡亮灭不受声音控制。这时，CD4011的3脚输出的高电平经过与非门2、与非门3、与非门4三次反相后成低电平，晶闸管VT，无触发信号不导通，灯不亮；当在夜晚同时有声音信号时，与非门CD4011的输入端1脚和2脚都为高电平，则其3脚输出为低电平，再经与非门2反相输出高电平，通过隔离二极管VD5给电容C3充电达VDD电压5V，当C3充电电压大于与非门3的阈值电平时，使与非门4输出高电平，即CD4011的11脚为高电平，通过R7触发晶闸管VT，使其导通，主回路便有较大的电流通过灯L使其点亮。在声音消失后，与非门1输入端的1脚变为低电平，则其输出端为高电平，从而使与非门2输出为低电平，VD5截止，因VD5的阻断作用，电容C3上的电压只能通过R6缓慢放电，8、9引脚仍为1态，故灯泡L仍亮，直到C3电压小于与非门3阈值电压UTH=1/2VDD时刻，U1C出1，U1D出0.当UAK过零电压时，晶闸管VT2截止，整个过程持续30~60s后，灯泡L熄灭。

子任务1-2-1熟悉声光控楼道灯电路谢谢观看！1

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子任务1-2-2

声光控楼道灯电路的制作一、声光控楼道灯电路元器件安装图二、安装材料清单

序号标称名称规格序号标称名称规格序号标称名称规格1C1电解电容100uF9R6贴片电阻10MΩ17VD整流桥堆BG12C2贴片电容10410R7直插电阻470Ω18VT三极管90143C3电解电容10uF11RG光敏电阻GL5626D19VT晶闸管BT1514R1贴片电阻1kΩ12BM驻极体话筒GZN-15D20U1贴片式集成块CD40115R2贴片电阻100kΩ13Rp1电位器100kΩ21VD二极管1N41486R3贴片电阻33kΩ14Rp2电位器1MΩ22VD二极管1N41187R4贴片电阻270kΩ15Rp3电位器50kΩ23L灯AC24V8R5贴片电阻10kΩ16VS稳压二极管1N4735A24J扣线插座AC24V子任务1-2-2

声光控楼道灯电路的制作

子任务1-2-2声光控楼道灯电路的制作三、安装前特殊元器件的检测1、驻极体电容式传声器对于输出点有两个接点的驻极体话筒，其检测可以用万用表的Rx1K挡，黑表笔接话筒漏极D上，红表笔接话筒的源极S（即接地端），用嘴轻吹话筒并同时观察万用表指针的变化情况，若万用表指针出现轻微摆动，则话筒工作正常，指针摆动幅度越大，说明话筒的灵敏度越高；若指针完全不动，则说明话筒失效。对于输出端有三个接点的驻极体话筒，其检测可以用万用表的Rx1K挡，将两个表笔分刊接在两个被测接点上，读出万用表指针所指的阻值，交换表笔重复上述操作，即可得另一个阻值，然后比较两阻值的大小，在阻值小的那次操作中，黑表笔接的为源极S，红表笔接的为漏极D，然后保存万用表Rx1K挡不变，将黑表笔接在漏极D接点上，红表笔接源极并同时接地，再按照检测具有两个输出接点的话筒的方法进行操作。2、光敏电阻的检测由于光敏电阻的阻值是随照射光的强弱而发生变化的，并且它与普通电阻一样也没有正、负极性，如GL5626D型光敏电阻的亮阻≤5kΩ，暗阻≥5MΩ，因此可以用万用表Rx10k挡测量光敏电阻的阻值，通过其变化情况来判断性能的好坏，具体方法如下：①将指针式万用表置于Rx10k挡。②用鳄鱼夹代替表笔分别夹住光敏电阻的两根引线。③用一只手反复遮住光敏电阻的受光面，然后移开。④观察万用表指针在光敏电阻的受光面被遮住前后的变化情况。若指针偏转明显，说明光敏电阻性能良好；若指针偏转不明显，则将光敏电阻的受光面靠近电灯，以增加光照强度，同时再观察万用表指针变化情况，如果指针偏转明显，则光敏电阻灵敏度较低；如果指针无明显偏转，则说明光敏电阻已失效。子任务1-2-2

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声光控楼道灯电路的制作

四、声光控楼道灯电路工艺要求（一）插件元器件插装、焊接各元器件按图纸的指定位置孔距进行插装、焊接。1、电阻插装焊接。卧式电阻应紧贴电路板插装焊接，立式电阻应在离电路板1～2mm处插装焊接。2、电容插装焊接。陶瓷电容应在离电路板4～6mm处插装焊接，电解电容应在离电路板1～2mm处插装焊接。3、二极管插装焊接。卧式二极管应在离电路板3～5mm处插装焊接，立式二极管应在离电路板1～2mm（塑封）和2～3mm（玻璃封装）处插装焊接。4、三极管插装焊接。三极管应在离电路板4～6mm（并排）处插装焊接。5、集成电路插座插装焊接。集成电路插座应紧贴电路板插装焊接。6、电位器插装焊接。电位器应按照图纸要求方向紧贴电路板安装焊接。

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声光控楼道灯电路的制作

7、长短脚的插焊方式长脚插装（手工插装）插装时可以用食指和中指夹住元器件，再准确插入印制电路板8、短脚插装

短脚插装的元器件整形后，引脚很短，靠板插装，当元器件插装到位后，用镊子将穿过孔的引脚向内折弯，以免元器件掉出。子任务1-2-2

声光控楼道灯电路的制作（二）贴片元器件的焊接方法如下（1）片状SMC元件手工焊接方法。片状SMC元件手工焊接之前要做好必要的准备工作，准备好被焊印制电路板、元件、电烙铁、焊料、松香水、烙铁架、镊子及其他辅助工具，并按规范摆放整齐：片状SMC元件手工焊接操作过程如下图所示，操作步骤如下。①在焊盘上涂上松香水。②在一端焊盘焊上适中焊锡。③用镊子夹住片状元件，用烙铁将已上锡的焊盘焊锡焊熔，然后将片状元件平贴摆正在焊盘上，移开烙铁，待焊锡凝固后放开镊子。④在元件的焊盘上涂少量松香。⑤将烙铁放到元件的另一端焊盘上，加热元件焊极和印制电路板焊盘。⑥然后向烙铁头端头下熔下适量焊