汽车电工电子技术基础课件：数字电路

数字电路任务一数字电路基础一、模拟信号与数字信号1.模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，在时间上和数值上连续的信号。2.数字信号是指在取值上只有0、1两个状态。在时间上和数值上不连续的（即离散的）电信号。数字信号只有两种状态：高电平、低电平，或者有信号、无信号。二、数字电路特点：

在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态和输出信号的状态之间的逻辑关系。数字电路中通常用低电平和高电平（或者低电位和高电位）来描述电路的两种不同的工作状态。电平的高低一般用“1”和“0”两种状态区别。

正逻辑：1表示高电平，0表示低电平；

负逻辑：1表示低电平，0表示高电平。数字电路便于集成化系列化生产，成本低廉，使用方便；数字系统，工作准确可靠，精度高，保密性好，抗干扰能力强。

数字电路用逻辑代数、真值表、逻辑图等方法进行分析。三、数制与码制1.十进制数（十进位计数制）①采用十个基本数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；基数是10。②计数原则：逢十进一即1+9=10、“借一作十”③展开形式：任一正整数M都可写成以10为底的幂求和的形式，即M=an-1×10n-1+an-2×10n-2+......+a1×101+a0×100式中：n——十进制的位数10n-1、10n-2——101、100：各位数的位权an-1、an-2——a1、a0：各位数的数码【例6-1】（6213.71）10的展开形式为：(6213.71)10＝6×103+2×102＋1×101＋3×100＋7×10－1＋1×10－22.二进制数：二进制是以2为基数的计数制。①两个基本数码：0、1；基数是2。②计数原则：逢二进一，即（1+1）2=（10）2，读作壹零、借一作二③展开形式：S=an-1×2n-1+an-2×2n-2+......+a1×21+a0×20式中：n——二进制的位数2n-1、2n-2——21、20：各位数的位权an-1、an-2——a1、a0：各位数的数码【例6-3】写出二进制数（11011）2的展开式。解：（11011）2=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20

3.十六进制①十六进制的基数为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；②进位规则：“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。③十六进制数与十进制和二进制数的对应如表所示。二进制十进制十六进制二进制十进制十六进制0001000881111001991022101010A1133101111B10044110012C10155110113D11066111014E11177111115F4.八进制①八进制数的基数为8，有0～7共8个数。②进位规则：逢八进一。在数字系统中用三位二进制数代表一位八进制的数字。四、二进制数的四则运算1.加法运算：逢二进一，即（1+1）2=（10）2

【例6-4】

求（10101）2+（1001）2=？解：

10101+1001

11110（10101）2+（1001）2=（11110）22.减法运算：借一作二，即（10-1）2=（1）2【例6-5】求（1101）2-（111）2=？

解:1101

-111

110

（1101）2-（111）2=（110）2

3.乘法运算：先乘后加即“加法与移位”。0×0=00×1=0 1×0=0 1×1=1【例6-6】（1010）2×（101）2=?解:1010

×10110100000

1010

110010

（1010）2×（101）2=（110010）2

4.除法运算：先除后减即“减法与移位”【例6-7】

求（100100）2÷（100）2=?

解:1001100）100100

100

100

1000（100100）2÷（100）2=（1001）2

五、二进制数与十进制数的相互转换1.二进制转换成十进制数方法：把二进制数按权展开，然后把所有各项的数值按十进制数相加即可得到等值的十进制数值。即“乘权相加法”。【例6-8】

将二进制数（1110）2转化为十进制数。解:（1110）2＝（1×23+1×22+1×21+0×20）10

＝（8+4+2+0）10

＝（12）10

【例6-9】

将二进制数（1011.01）2转化为十进制数。解:(1011.01)2＝1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝8＋2＋1＋0.25

＝(11.25)102.十进制数转换成二进制数

方法：把十进制数逐次用2除，并依次记下余数，一直除到商数为零。然后把全部余数，按相反的次序排列起来，就是等值的二进制数。即“除2取余倒记法”。【例6-10】

将十进制数（47）10转化为二进制数。解：

（47）10=K5K4K3K2K1K0=(101111)2六、BCD码用若干位二进制数码的组合表示各种数字、符号或某个信息量的过程，称为编码。用四位二进制数表示一位十进制数的过程，称为二-十进制编码，简称BCD码。表6-5十进制、二进制、8421BCD码的对应关系十进制二进制8421BCD码十进制二进制8421BCD码000000000501010101100010001601100110200100010701110111300110011810001000401000100910011001任务二逻辑门电路一、基本逻辑门电路（一）与逻辑及与门1.与逻辑关系：

开关S1、S2都闭合，HL亮；开关S1、S2任一个开关断开，灯HL都灭。2.与门：实现与逻辑功能的电路。⑴二极管与门电路如图所示。只有决定事物结果的全部条件同时具备，结果才发生。这种因果关系叫做与逻辑，也称为逻辑乘。

⑵工作原理：设输入低电平为0V,高电平为3V。①当A为低电平，B为低电平时，二极管VD1、VD2均导通，输出为低电平；

②当A为低电平，B为高电平时，二极管VD1优先导通，将输出电平钳位在低电平0V，使VD2截止，输出为低电平0V；③当A为高电平，B为低电平时，二极管VD2优先导通，将输出电平钳位在低电平0V，使VD1截止，输出为低电平0V；④当A为高电平3V，B为高电平3V时，二极管VD1、VD2均导通，输出为高电平3V。⑶与逻辑关系的输入、输出电平如表：输入二极管状态输出VAVBVD1VD2VL0V0V导通导通0V0V3V导通截止0V3V0V截止导通0V3V3V导通导通3V3.与逻辑函数表达式：L=A·B4.与门逻辑符号：

5.真值表：表明逻辑门电路输出端状态和输入端状态逻辑对应关系的表格。输入输出ABL000010100111

6.与门电路的逻辑功能：“有0出0，全1出1”。与逻辑（逻辑乘）的运算规则为：0·0=00·1=01·0=01·1=1（二）或逻辑及或门1.或逻辑关系：两个开关S1、S2中只要有一个闭合，HL都亮。2.或门：实现或逻辑功能的电路。⑴二极管或门电路如图所示。在决定事物结果的许多条件中只要有任何一个满足，结果就会发生。这种因果关系叫或逻辑，又叫逻辑加。

⑵工作原理：设输入低电平为0V,高电平为3V。①当A为低电平，B为低电平时，二极管VD1、VD2均截止，输出为低电平0V；②当A为低电平，B为高电平时，二极管VD1截止，VD2导通，将输出电平钳位在高电平3V，输出为高电平3V；③当A为高电平，B为低电平时，二极管VD1导通，VD2截止，将输出电平钳位在高电平3V，输出为高电平3V；④当A为高电平3V，B为高电平3V时，二极管VD1、VD2均导通，输出为高电平3V。⑶或逻辑关系的输入、输出电平如表：3.或逻辑函数表达式：L=A+B4.或门逻辑符号：

输入二极管状态输出VAVBVD1VD2VL0V0V截止截止0V0V3V截止导通3V3V0V导通截止3V3V3V导通导通3V5.真值表：

6.或门电路的逻辑功能：“有1出1，全0出0”。或逻辑（逻辑加）的运算规则为：0+0=00+1=11+0=11+1=1输入输出ABL000011101111（三）非逻辑及非门1.非逻辑关系：开关A断开，HL就亮；开关A闭合，HL就熄灭。2.非门：实现非逻辑功能的电路。⑴三极管非门电路如图所示。只有条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备时，结果一定发生。这种逻辑关系叫做非逻辑，也称逻辑反或反相器。

⑵工作原理:①当输入A为低电平0V时，三极管截止，L输出为高电平3V；②当输入A为高电平3V时，三极管饱和导通，L输出为低电平0V。⑶非逻辑关系的输入、输出电压：输入输出VAVL0V3V3V0V3.非逻辑函数表达式

4.非门逻辑符号

5.真值表：输入输出AL01106.非逻辑功能为：“有1出0，有0出1”。非逻辑（逻辑反）的运算规则为：

二、复合逻辑门将与门、或门、非门组合起来，可以构成多种复合门电路。1.与非门⑴与非门逻辑结构和逻辑符号，如图a、b所示。将一个与门和一个非门连接起来，就构成了一个“与非”门。⑵其逻辑函数式：

⑶真值表：ABABL0001010110011110⑷“与非”门逻辑功能为：“全1出0，有0出1”。2.或非门⑴或非门逻辑结构和逻辑符号，如a、b所示。在“或”门后面接一个“非”门，就构成“或非”门。⑵逻辑函数式

⑶真值表ABA+BL0001011010101110

⑷“或非”门的逻辑功能为“全0出1，有1出0”。3.与或非门（1）与或非门由两个或多个“与”门和一个“或”门，再加一个“非”门串联而成。（2）“与或非”门逻辑结构图和逻辑符号，如图所示。⑶逻辑函数表达式⑷真值表ABCDLABCDL00001100010001110011001011010100110101100100