《汽车电工电子基础》课件 任务一 测试基本数字门电路逻辑功能

汽车电工电子基础模块六汽车车门控制电路任务一测试基本数字门电路逻辑功能【知识链接】目录CONTENTS一、模拟信号和数字信号三、数制和码制二、时序波形和数字波形四、基本逻辑门五、复合逻辑门电路七、门电路在新能源汽车门锁控制上的应用六、集成逻辑门电路一模拟信号和数字信号图6-2模拟信号

电子电路所传递和处理的电信号有两类：一类是模拟信号；另一类是数字信号。处理模拟信号的电路是模拟电路；处理数字信号的电路是数字电路。数字电路具有抗干扰能力强、能耗低、便于集成等优点，因此发展迅猛，在汽车电子电路中，电信号主要在传感器、ECU及执行器之间传递。

1．模拟信号“模拟”这个概念来源于希腊语（analogos)，表示“类似于”。模拟显示数据是指通过直接与数据成比例的连续变化物理常量进行表示。模拟信号的特点是在时间上和幅值上都是连续变化的，如图6-2所示。例如，广播电视中或汽车上导航系统、音响系统传送的各种语音信号或图像信号都属于模拟信号。用于传递、加工和处理模拟信号的电子电路，称为模拟电路。模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号2.数字信号

“数字”这个概念来源于拉丁语“Digitus”，表示手指或脚趾。因此，“数字”就是指可以用几个手指就算清的所有事务，更确切的说，就是分为各个独立阶段的所有事务。数字信号的特点是在时间上和幅值上都是断续变化的离散信号，如图6-3所示。其高电平和低电平通常用二进制数“1”和“0”表示。用于传递、加工和处理数字信号的电子电路，称为数字电路。图6-3数字信号模拟信号和数字信号3．数字电路优点1）结构简单，易于集成和制造。由于数字电路采用二进制“0”和“1”表示，因此电路的结构相对简单，便于大规模生产和集成化。012）高可靠性和抗干扰性。数字电路的组件参数允许有较大的变化范围，因此对电源电压的小波动、温度和工艺偏差的敏感性较低，提高了工作的可靠性。023）可编程性。数字电路可以通过编程实现各种算法，具有很大的灵活性，使得设计和功能实现更加方便。034）处理功能强。数字电路不仅能进行数值运算，还能进行逻辑判断和逻辑运算，适用于多种应用场景。045）便于存储和处理。数字信号更易于存储、加密、压缩、传输和再现，且适合计算机处理。056）成本低廉。随着技术的进步和集成电路的发展，数字电路的集成度提高，使得其生产成本逐渐降低。06与模拟电路相比，数字电路具有以下优点：二时序波形和数字波形1.时序波形

通常将只有两个离散值的波形称之为脉冲波形或时钟波形或时钟脉冲，它是用于控制和协调整个数字系统工作所必须的时钟节拍，常用CP表示。时序波形具有一定的周期、频率、宽度和幅度，如图6-4所示。图6-4时序波形1）脉冲幅度（Um）：脉冲电压波形变化的最大值，单位为伏（V）2）脉冲周期（T）：相邻两个相同脉冲波形重复出现所需的时间。单位为秒（s）3）脉冲频率（f）：每秒时间内，脉冲波形出现的次数，单位为赫兹（Hz）4）脉冲宽度（tw）：单个脉冲持续的时间，单位为秒（s）5）脉冲占空比（q）：脉冲宽度tw与脉冲周期T的比值，即q=tw/T，是用来描述脉冲波形疏密的型号。2.数字波形

数字波形是逻辑电平（“0”或“1”）对时间的图形表示，没有具体的脉冲周期和宽度。数字波形为非周期性波形，如图6-5所示。图6-5数字波形三数制和码制1.数制

数制是计数进位制的简称，它是一种计数的方法。在数字电路中常用的计数进制有十进制、二进制、八进制和十六进制等。

（1）十进制数十进制是一种常用的阿拉伯数字系统。这种数字系统以10为基数。十进制数采用0、1、2、……、9十个基本数码，按照一定规律排列来表示数值大小，数码的个数称为数基，所以十进制运算规则是“逢十进一，借一当十”，故称十进制。例如：十进制数56所以：十进制数56的位权展开式为：2.不同数制之间的转换十进制数转换为二进制

十进制数分为整数部分和小数部分，需要对整数部分和小数部分分别进行转换，再将转换结果按低至高的顺序排列起来，就得到转换后的二进制数。整数部分转换采用“除2取余法”，它是将整数部分数值依次除2，并记下余数，直到商为0。第一个余数为二进制的最低位，最后一个余数为二进制的最高位。小数部分转换采用“乘2取整法”，它是将小数部分数值连续乘以2，取乘数的整数部分作为二进制数的小数，乘数的第一个整数为二进制小数位的最高位，最后一个整数为二进制小数的最低位。如：把十进制数（113.625）10转换为二进数。解：整数部分113根据除2取余法，计算如下：2.不同数制之间的转换二进制数与十六进制数相互转换

由于十六进制数的基数16=24，故每位十六进制数可以用4位二进制数组成。所以，二进制数转换为十六进制数的方法是，整数部分从最低位开始，每4位二进制数为一组，最后一组不足4位时，则在高位补0，补齐4位为止；小数点后的二进制数则从高位开始，每4位二进制数为一组，最后一组不足4位时，则在低位补0，补齐4位为止。然后按顺序写出对应的十六进制数。所以：（3F.1A）16=（111111.00011010）2例如：把（1001101.110111）2转换为十六进制数所以：（1001101.110111）2=（4D.DC）16例如：把（3F.1A）16转换为二进制数3.码制

常见的码制，除了8421BCD码外，还有5421BCD码、2421BCD码、余3码和格雷码。其对应关系如表6-6所示。表6-6常用二十进制代码表十进制数有权码无权码8421BCD码5421BCD码2421BCD码余3码格雷码012345678900000001001000110100010101100111100010010000000100100011010010001001101010111100000000010010001101001011110011011110111100110100010101100111100010011010101111000000000100110010011001110101010011001000基本逻辑门

数字电路也称为逻辑电路。门电路是数字电路中最基本的逻辑门电路。它指的是能实现一定因果关系的单元电路，如表6-2中序号2。在数字电路中，有三种最基本的逻辑关系：与逻辑、或逻辑和非逻辑。对应的逻辑门为与门、或门和非门，这三种逻辑门是构成各种复合逻辑门及复杂逻辑电路的基础。3.非门

实现非逻辑关系的电路称为非门。

非逻辑控制电路见表6-2序号5的示意图，分别用1个开关、1个三极管控制一个LED灯，功能表见6-3数据记录。

用A代表开关，假设表6-2序号5的示意图中，开关断开为1，闭合为0，Y代表LED灯，LED灯亮为1，不亮为0，则非逻辑关系可用表6-9表示，非逻辑符号如图6-9所示。非逻辑的真值表如表6-9所示。根据实验可知，开关A闭合，LED灯亮，开关A打开，LED灯不亮，开关和LED灯的状态正好相反。表6-9非逻辑真值表逻辑表达式：上式读作Y等于A非（或A反）非逻辑关系可总结为：输入为1，输出为0；输入为0，输出为1。图6-9非逻辑符号1010YA复合逻辑门电路

基本逻辑门经过简单组合可构成复合逻辑门。常见的复合逻辑门有与非门、或非门，异或门、同或门、与或非门等。1.与非门

与非逻辑控制电路见表6-2序号7的示意图，实际上它是在与门电路的后面再加上一个非门，使得输出与与门的输出反相。其功能表见表6-3数据记录。

用A和B代表两个开关K1、K2，假设表6-2序号7的示意图中，开关K断开为1，闭合为0，Y代表LED灯，LED灯亮为1，不亮为0，则与非逻辑关系可用表6-10表示，与非逻辑符号如图6-10所示。

根据实验可知，只要A与B两个开关有一个闭合，LED灯就会亮。只有A与B两个开关都断开，LED灯才不亮。表6-10与非逻辑真值表图6-10与非逻辑符号A B Y001011101110逻辑表达式：上式读作Y等于A与B的非。与非逻辑关系可总结为：全1出0，有0出1。4.同或门

同或门（XNOR）也称为异或非门，其逻辑关系是指当两个逻辑自变量取值相同时，函数为1；反之，当自变量取值相异时，函数为0。或者说：当两个输入信号相同时，输出为1，而两个输入信号相异时，输出为0。其逻辑符号如图6-13所示，真值表如表6-13所示。表6-13同或逻辑真值表上式读作Y等于A同或B。同或逻辑关系可总结为：两个输入相同输出1，两个输入相异输出0。图6-13同或门逻辑符号A B Y001010100111逻辑表达式：六集成逻辑门电路1.TTL门电路

2）封装结构和引脚读识：TTL集成电路有双列直插式和贴片式（或扁平式）封装结构，两者内部结构和功能相同。TTL集成门电路根据功能不同，有8~24个引脚排列结构，引脚编号判读方法（以双列直插式，贴片式可参考）是把凹槽标志置于左方，引脚向下，逆时针自下而上顺序排列，如图6-16所示。一些常见TTL集成门电路内部功能图如图6-17所示。图6-16TTL引脚编号排列图6-17常见TTL门电路内部电路a）7400b）7410C）7420d）7411e）7432f）7486七门电路在新能源汽车门锁控制上的应用1.认识点火钥匙检测开关

点火钥匙检测开关简称点火开关，如图6-21所示。当点火钥匙插入点火开关锁孔时，开关闭合，电路输入搭铁，引入低电平信号；反之，当点火钥匙拔出时，开关断开，输入接+12V，引入高电平信号。

汽车点火开关的四种状态如下：

LOCK状态：汽车点火开关的基础状态，也称“关”或“锁车”。车辆除防盗和车内小灯外，电路关闭。方向盘锁止，全车电源切断。停车后应将钥匙转至此位，确保安全。

ACC状态：点火开关的第二状态，也称“附件”位。此状态下，附件电路接通，可使用空调、音响等设备，但发动机不启动、不工作。无需启动发动机但需用电器时，可转至此位。

ON状态：点火开关的第三状态，也称“接通”位。全车电路接通，为启动发动机做准备和自检。发动机已启动则工作，未启动则不工作。准备启动发动机或需全车电路接通时，可转至此位。2.门锁控制工作原理1）正常开关车门

在正常情况下，当驾驶员拔出点火钥匙，准备锁车时，点火钥匙检测开关断开，图6-20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开关或车内门锁控制开关实现控制。

当门锁开关插入钥匙并旋向锁止位置时，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。

反之，当车门钥匙旋向解锁位置时，非门i输入低电平，