( 數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用

1、 第七章第七章 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用及其應(yīng)用 7.1 數(shù)字電路數(shù)字電路基本知識基本知識 引引 導(dǎo)導(dǎo) 1.什么是數(shù)字信號和木模擬信號？什么是數(shù)字什么是數(shù)字信號和木模擬信號？什么是數(shù)字電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)？電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)？ 2.什么是脈沖開關(guān)和數(shù)字電路？什么是脈沖開關(guān)和數(shù)字電路？7.1.1 數(shù)字電路的特點數(shù)字電路的特點7.1.2 計數(shù)制計數(shù)制7.1.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換7.1.4 BCD碼碼 數(shù)字信號只有兩種狀態(tài)，可以用電平數(shù)字信號只有兩種狀態(tài)，可以用電平的高低來表示，也可以用脈沖的有無來表示，的高低來表示，也可以用脈沖的有無來表示，只要能區(qū)分出兩個相反的狀態(tài)即可。只要能區(qū)分

2、出兩個相反的狀態(tài)即可。 構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元電路結(jié)構(gòu)比構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元電路結(jié)構(gòu)比較簡單，對元件的精度要求不高，允許有一較簡單，對元件的精度要求不高，允許有一定的誤差。定的誤差。 數(shù)字電路的抗干擾能力很強，工作穩(wěn)數(shù)字電路的抗干擾能力很強，工作穩(wěn)定可靠。定可靠。 圖圖7-17-1所示為汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測電路。所示為汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測電路。7.1.1 數(shù)字電路的特點數(shù)字電路的特點7.1.2 計數(shù)制計數(shù)制1 1十進(jìn)制十進(jìn)制 采用采用0 0，1 1，2 2，9 9共共1010個不同的數(shù)個不同的數(shù)字符號，按照一定的規(guī)律排列起來表示數(shù)的字符號，按照一定的規(guī)律排列起來表示數(shù)的大小。大小。 “ “逢十進(jìn)

3、一逢十進(jìn)一”、“借一作十借一作十”。2 2二進(jìn)制二進(jìn)制 在數(shù)字電路中選擇易于用電氣元件狀態(tài)在數(shù)字電路中選擇易于用電氣元件狀態(tài)表示的二進(jìn)位計數(shù)制，簡稱二進(jìn)制表示的二進(jìn)位計數(shù)制，簡稱二進(jìn)制（BinaryBinary）。）。3 3十六進(jìn)制十六進(jìn)制 十六進(jìn)制（十六進(jìn)制（HexadecimalHexadecimal）的基數(shù)為）的基數(shù)為1616，用，用0 09 9，A A，B B，C C，D D，E E，F(xiàn) F共共1616個數(shù)碼分別表示個數(shù)碼分別表示一個十六進(jìn)制數(shù)，其進(jìn)位規(guī)則是一個十六進(jìn)制數(shù)，其進(jìn)位規(guī)則是“逢十六進(jìn)逢十六進(jìn)一一”、“借一作十六借一作十六”，通常用一個十六進(jìn)制，通常用一個十六進(jìn)制數(shù)表示數(shù)表示

4、4 4個二進(jìn)制數(shù)。個二進(jìn)制數(shù)。 4 4八進(jìn)制八進(jìn)制( (略略) ) 八進(jìn)制數(shù)（八進(jìn)制數(shù)（OctalOctal）。八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)）。八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為為8 8，有，有0 07 7共共8 8個數(shù)，逢八進(jìn)一。個數(shù)，逢八進(jìn)一。7.1.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換1 1二進(jìn)制與十進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換（1 1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)（2 2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)( (余數(shù)法余數(shù)法) ) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的常用方法是除十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的常用方法是除二取余法，即將十進(jìn)制數(shù)連續(xù)除以二取余法，即將十進(jìn)制數(shù)連續(xù)除以2 2，并依次，并依次記下余數(shù)，

5、一直除到商為記下余數(shù)，一直除到商為0 0為止。為止。 以最后所得的余數(shù)為最高位，依次從后以最后所得的余數(shù)為最高位，依次從后向前排即為轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。向前排即為轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。 【例【例7-17-1】 將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)7979轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，即（即（7878）1010 = = （ ）2 2？解解 (78)(78)1010 = (1 001 110) = (1 001 110)2 27.1.4 BCD碼碼1.什么是什么是BCD？2.BCD與二進(jìn)制碼的區(qū)別？與二進(jìn)制碼的區(qū)別？3.應(yīng)用類型？應(yīng)用類型？(重點應(yīng)用重點應(yīng)用8421BCD碼碼)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)8421BCD8

6、421BCD碼碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)8421BCD8421BCD碼碼0 0000000005 5010101011 1000100016 6011001102 2001000107 7011101113 3001100118 8100010004 4010001009 9100110017.2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路7.2.2 復(fù)合邏輯門電路復(fù)合邏輯門電路7.2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路1 1邏輯與和與門電路邏輯與和與門電路2 2邏輯或和或門電路邏輯或和或門電路輸 入輸 出ABY0000111011113 3邏輯非和非門電路邏輯非和非門電路輸 入輸 出AY01107.2.2 復(fù)合

7、邏輯門電路復(fù)合邏輯門電路1 1與非門電路與非門電路與非門的邏輯表達(dá)式為與非門的邏輯表達(dá)式為 。YA B輸 入輸 出ABY0010111011102 2或非門電路或非門電路或非門的邏輯表達(dá)式為或非門的邏輯表達(dá)式為 。 YAB輸輸 入入輸輸 出出A AB BY Y0 00 01 10 01 10 01 10 00 01 11 10 07.3.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器7.3.2 可控可控RS觸發(fā)器觸發(fā)器7.3.3 JK觸發(fā)器觸發(fā)器7.3.4 D觸發(fā)器觸發(fā)器7.3.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器1 1電路構(gòu)成電路構(gòu)成2 2工作原理工作原理7.3.2 可控可控RS觸發(fā)器觸發(fā)器1 1電路組成電路組成2

8、2工作原理工作原理R RS SQ Qn nQ Qn n+1+1說說 明明0 00 00 00 0觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變原狀態(tài)不變1 11 10 01 10 01 1觸發(fā)器置觸發(fā)器置1 11 11 11 10 00 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置0 01 10 01 11 1觸發(fā)器狀態(tài)不觸發(fā)器狀態(tài)不穩(wěn)定，不允許穩(wěn)定，不允許7.3.3 JK觸發(fā)器觸發(fā)器-主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器1 1電路構(gòu)成電路構(gòu)成時時鐘信號鐘信號cpcp主主從從2 2工作原理工作原理 【例【例7-27-2】 設(shè)主設(shè)主JKJK觸發(fā)器的初始狀態(tài)為觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0 0，已知輸入（，已知輸入（J J、K K）的波形圖如圖）的波形圖如圖

9、7-137-13所示，所示，畫出輸出（畫出輸出（Q Q）的波形圖。）的波形圖。解解 7.3.4 D觸發(fā)器觸發(fā)器-1 1電路構(gòu)成電路構(gòu)成2 2工作原理工作原理DQnQn+1功功 能能 說說 明明00 0輸出狀態(tài)與輸出狀態(tài)與D狀態(tài)相同狀態(tài)相同1 010 11 1 作業(yè)：作業(yè)： 1.數(shù)字電路的計數(shù)制二進(jìn)制與十進(jìn)制、二數(shù)字電路的計數(shù)制二進(jìn)制與十進(jìn)制、二進(jìn)制與進(jìn)制與BCD碼有什么區(qū)別？舉例說明？碼有什么區(qū)別？舉例說明？ 2.試畫出與、或和非門基本電路符號并寫試畫出與、或和非門基本電路符號并寫出基本表達(dá)式？出基本表達(dá)式？ 3.什么是觸發(fā)器？試畫出什么是觸發(fā)器？試畫出JK觸發(fā)電路符號，觸發(fā)電路符號，并抄寫真

10、值表？說明置并抄寫真值表？說明置1和置和置0的意義？的意義？ 7.4 基本基本數(shù)字?jǐn)?shù)字部件部件 引引 導(dǎo)導(dǎo) 1. 寄存與寄存器的概念寄存與寄存器的概念 即即數(shù)字電路元件數(shù)字電路元件,存放數(shù)字的部件存放數(shù)字的部件 2. 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與存儲器概雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與存儲器概 念念; 3. JK觸發(fā)器的計數(shù)功能與現(xiàn)代存儲器的概觸發(fā)器的計數(shù)功能與現(xiàn)代存儲器的概念念7.4.1 寄存器寄存器7.4.2 計數(shù)器計數(shù)器7.4.3 數(shù)碼顯示器和七段譯碼器數(shù)碼顯示器和七段譯碼器7.4.4 555定時器定時器7.4.5 555定時器在汽車上的應(yīng)用定時器在汽車上的應(yīng)用7.4.1 寄存器寄存器:1 1數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器: :

11、由具有記憶功能的觸發(fā)器組成由具有記憶功能的觸發(fā)器組成（1 1）清零功能；保持置）清零功能；保持置0 0狀態(tài)狀態(tài)（2 2）寄存數(shù)碼）寄存數(shù)碼: :可以存放二進(jìn)制數(shù)可以存放二進(jìn)制數(shù)（3 3）保持）保持 CR=0 CR=0 已已2 2移位寄存器移位寄存器7.4.2 計數(shù)器計數(shù)器1 1預(yù)置并行數(shù)據(jù)輸入預(yù)置并行數(shù)據(jù)輸入2 2清零：分同步與異步清零清零：分同步與異步清零3 3計數(shù)控制計數(shù)控制: :4 4進(jìn)位：進(jìn)位：預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端：低預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端：低電平電平計數(shù)控制端：計數(shù)控制端：都為高電平都為高電平1 1預(yù)置控制端：預(yù)置控制端：低電平低電平0 0進(jìn)位進(jìn)位7.4.3 數(shù)碼顯示器和七段譯碼器數(shù)碼顯示器和七段

12、譯碼器1.什么是什么是數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器？數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示 0,1,2,.顯示數(shù)字為顯示數(shù)字為數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器.2.組成：編碼器組成：編碼器,譯碼器譯碼器,驅(qū)動與顯示器驅(qū)動與顯示器,三部分組成三部分組成3.數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器的應(yīng)用的應(yīng)用4.分段式分段式數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器的應(yīng)用的應(yīng)用 74LS48 74LS48輸出高電平有效，用以驅(qū)動共陰輸出高電平有效，用以驅(qū)動共陰極顯示器。極顯示器。 該集成顯示譯碼器設(shè)有多個輔助控制端，該集成顯示譯碼器設(shè)有多個輔助控制端，如圖如圖7-207-20所示，以增強器件的功能。所示，以增強器件的功能。 作業(yè)：作業(yè)： 1、畫出數(shù)碼寄存器、畫出數(shù)碼寄存器74

13、LS175內(nèi)部邏輯電路內(nèi)部邏輯電路,標(biāo)注圖中每個符號的含意？標(biāo)注圖中每個符號的含意？ 2.畫出六進(jìn)制計數(shù)器畫出六進(jìn)制計數(shù)器74HC163內(nèi)部邏輯電路內(nèi)部邏輯電路,標(biāo)注圖中每個符號的含意？標(biāo)注圖中每個符號的含意？7.4.4 555定時器定時器1 1電路組成電路組成2 2工作原理工作原理（1 1）555555時基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（3 3）555555時基電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器時基電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器7.4.5 555定時器在汽車上的應(yīng)用定時器在汽車上的應(yīng)用1 1轉(zhuǎn)向燈閃光電路轉(zhuǎn)向燈閃光電路2 2汽車刮水器間歇控制器汽車刮水器間歇控制器一、簡答題一、簡答題1 1數(shù)字

14、電路的特點是什么？數(shù)字電路的特點是什么？2 2說明計數(shù)器在汽車中的應(yīng)用。說明計數(shù)器在汽車中的應(yīng)用。3 3說明說明555555定時器的工作原理。定時器的工作原理。4 4說明圖說明圖7-257-25的轉(zhuǎn)向燈控制原理。的轉(zhuǎn)向燈控制原理。5 5簡述簡述D D觸發(fā)器的工作原理。觸發(fā)器的工作原理。 1 1由二極管組成的邏輯門電路及輸入信號由二極管組成的邏輯門電路及輸入信號波形圖如圖波形圖如圖7-307-30所示，試畫出相應(yīng)的輸出波所示，試畫出相應(yīng)的輸出波形。形。二、分析題二、分析題 2 2異或門電路及輸入信號波形圖如圖異或門電路及輸入信號波形圖如圖7-317-31所示，試畫出相應(yīng)的輸出波形。所示，試畫出相

15、應(yīng)的輸出波形。 3 3圖圖7-327-32（a a）所示為門電路輸入電路圖，）所示為門電路輸入電路圖，其波形圖如圖其波形圖如圖7-327-32（b b）所示，試畫出）所示，試畫出G G端與端與F F端的波形。端的波形。 4 4主從結(jié)構(gòu)主從結(jié)構(gòu)JKJK觸發(fā)器各輸入端的電壓波觸發(fā)器各輸入端的電壓波形如圖形如圖7-337-33所示，試分別畫出所示，試分別畫出JKJK觸發(fā)器輸出觸發(fā)器輸出端（端（Q Q和）的波形。和）的波形。一、填空題一、填空題 1 1將下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。將下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。 ( 1 0 0 1 )( 1 0 0 1 )2 2= ( )= ( )1 01 0(110

16、01)(11001)2 2 = ( ) = ( )1010(110010)(110010)2 2 = ( ) = ( )1010 2 2將下列十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。將下列十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。 ( 1 1 )( 1 1 )1 01 0 = ( ) = ( )2 2( 2 5 )( 2 5 )1 01 0 = ( ) = ( )2 2(108)(108)1010 = ( ) = ( )2 23 3將下列將下列BCDBCD碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。(001010000111)(001010000111)8 4 2 18 4 2 1 = ( ) = ( )1 01 0(100100011011

17、)(100100011011)84218421 = ( ) = ( )1010(110011100100)(110011100100)8 4 2 18 4 2 1 = ( ) = ( )1 01 0(101100010011)(101100010011)84218421 = ( ) = ( )10104 4將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成8421BCD8421BCD碼。碼。(514)(514)1 0 1 0 = ( )= ( )8 4 2 18 4 2 1(694)(694)1010 = ( ) = ( )84218421 5 5數(shù)字顯示電路通常數(shù)字顯示電路通常由由 、 、 和和 等部

18、分組成。等部分組成。 6 6數(shù)字電路最基本的邏輯關(guān)系數(shù)字電路最基本的邏輯關(guān)系有有 、 、 3 3種。種。 7 7在數(shù)字電路中，正邏輯是指電路中在數(shù)字電路中，正邏輯是指電路中的高電平用的高電平用 表示，低電平用表示，低電平用 表示。表示。 8 8“與非與非”門的邏輯功能是有門的邏輯功能是有0 0出出 ，全，全1 1出出 。 9 9觸發(fā)器有兩個互補的輸出端觸發(fā)器有兩個互補的輸出端Q Q、，定、，定義觸發(fā)器的義觸發(fā)器的1 1狀態(tài)為狀態(tài)為 ，0 0狀態(tài)狀態(tài)為為 ，可見觸發(fā)器的狀態(tài)指的是，可見觸發(fā)器的狀態(tài)指的是 端的狀態(tài)。端的狀態(tài)。 1 1與模擬電路相比，數(shù)字電路主要的優(yōu)與模擬電路相比，數(shù)字電路主要的優(yōu)

19、點有（點有（ ）。）。A A容易設(shè)計容易設(shè)計B B通用性強通用性強C C保密性好保密性好D D抗干擾能力強抗干擾能力強 2 2一位十六進(jìn)制數(shù)可以用（一位十六進(jìn)制數(shù)可以用（ ）位二進(jìn)）位二進(jìn)制數(shù)來表示。制數(shù)來表示。A A1 1 B B2 2 C C4 4 D D1616 3 3若輸入變量若輸入變量A A、B B全為全為1 1時，輸出時，輸出F=0F=0，則其輸入與輸出的關(guān)系是（則其輸入與輸出的關(guān)系是（ ）。）。A A異或異或B B與與C C與非與非D D或非或非二、選擇題二、選擇題 4 4在（在（ ）情況下，）情況下，“與非與非”運算的結(jié)運算的結(jié)果是邏輯果是邏輯0 0。A A全部輸入是全部輸入是0 0B B任一輸入是任一輸入是0 0C C僅一輸入是僅一輸入是0 0D D全部輸入是全部輸入是1 1 5 5在（在（ ）情況下，）情況下，“或非或非”運算的結(jié)運算的結(jié)果是邏輯果是邏輯0 0。A A全部輸入是全部輸入是0 0B