《數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目教程》項(xiàng)目1邏輯狀態(tài)測(cè)試筆的制作

1、數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目教程 緒論n1數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路n模擬信號(hào)是在時(shí)間和數(shù)值上連續(xù)變化的信號(hào)。n傳輸、處理模擬信號(hào)的電路稱為模擬電路。n數(shù)字信號(hào)是在時(shí)間和數(shù)值上都是離散(不連續(xù))的信號(hào)。n矩形波、方波信號(hào)就是典型的數(shù)字信號(hào)。n傳輸、處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路。因此數(shù)字電路又稱為數(shù)字邏輯電路。n模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的波形 n2數(shù)字電路的特點(diǎn)n（1）數(shù)字電路的信號(hào)只有兩種狀態(tài) n（2）數(shù)字電路工作可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 n（3）數(shù)字電路的基本單元電路比較簡(jiǎn)單，便于集成制造和系列化生產(chǎn)。n（4）由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)工作速度快、精度高、功能強(qiáng)、可靠性好。n（5）數(shù)字電路不僅能完成算術(shù)運(yùn)算，還可

2、以完成邏輯運(yùn)算，具有邏輯推理和邏輯判斷的能力。n數(shù)字電路廣泛的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、數(shù)字儀表、數(shù)控裝置等領(lǐng)域。3數(shù)字電路的分類n（1）按電路組成結(jié)構(gòu)分類n數(shù)字電路按組成的結(jié)構(gòu)可分為分立元件電路和集成電路兩大類。 n（2）按集成電路規(guī)模分類n集成電路按集成度的不同可分為小規(guī)模集成電路(SSI)、中規(guī)模集成電路(MSI)、大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成(VLSI)電路。n(3)按使用的半導(dǎo)體類型分類n按電路使用半導(dǎo)體類型不同可分為雙極型電路和單極型電路。n（4)按電路的邏輯功能分類n按電路的邏輯功能的不同可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。 4數(shù)字電路的應(yīng)用n（1）數(shù)字通信。n數(shù)字通信系統(tǒng)

3、適于多路遠(yuǎn)程傳輸，還能應(yīng)用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理和控制，實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)為中心的自動(dòng)交換通信網(wǎng)。n（2）電子計(jì)算機(jī)。n以數(shù)字電路構(gòu)成的數(shù)字計(jì)算機(jī)處理信息能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快、工作溫度可靠，便于參與過程控制。n（3）自動(dòng)控制。n數(shù)字電路構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有快速靈敏精確等特點(diǎn)。n（4）電子測(cè)量?jī)x。n用數(shù)字電路構(gòu)成的測(cè)量?jī)x器測(cè)量精度高、測(cè)試功能強(qiáng)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化、智能化。項(xiàng)目1 邏輯狀態(tài)測(cè)試筆的制作n1.1 項(xiàng)目描述n本項(xiàng)目制作的邏輯狀態(tài)測(cè)試筆，由集成門電路芯片74HC00、發(fā)光二極管、電阻等元器件組成，項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有：基本邏輯運(yùn)算、基本門電路、集成邏輯門電路等；技能訓(xùn)練有：集成邏輯n

4、項(xiàng)目要求n用集成門電路74HC00制作簡(jiǎn)易邏輯狀態(tài)測(cè)試筆。要求測(cè)試邏輯高電平時(shí)，紅色發(fā)光二極管亮，測(cè)試邏輯低電平時(shí)綠色發(fā)光二極管亮。1.2 項(xiàng)目資訊n1.基本邏輯運(yùn)算n在邏輯代數(shù)中，基本邏輯運(yùn)算有與運(yùn)算、或運(yùn)算和非運(yùn)算三種。n1）與運(yùn)算n當(dāng)決定某一事件的所有條件都滿足，該事件才發(fā)生，這種因果關(guān)系叫與邏輯關(guān)系，也稱與運(yùn)算或者稱邏輯乘。n與運(yùn)算對(duì)應(yīng)的邏輯電路可以用兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)A、B控制電燈Y的亮和滅來示意， n與運(yùn)算對(duì)應(yīng)的邏輯電路可以用兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)A、B控制電燈Y的亮和滅來示意，如圖所示。若用1代表開關(guān)閉合和燈亮。用0代表開關(guān)斷開和燈滅n由真值表可以將與門電路的邏輯功能歸納為：“有0出0，全l出1

5、”。nY和A、B間的關(guān)系可以用下式表示 BAY2）或運(yùn)算n決定某一事件的所有條件中，只要滿足一個(gè)條件，則該事件就發(fā)生，這種因果關(guān)系稱為或邏輯關(guān)系，也稱或運(yùn)算或者稱為邏輯加。n或運(yùn)算對(duì)應(yīng)的邏輯電路可以用兩個(gè)并聯(lián)開關(guān)A、B控制電燈Y的亮和滅來示意。n若仍用1代表開關(guān)閉合和燈亮，用0代表開關(guān)斷開和燈滅，電路的功能可以描述為：只要A、B兩個(gè)開關(guān)中至少有一個(gè)閉合時(shí)，電燈Y就亮；否則，燈就滅。 n或運(yùn)算的邏輯表達(dá)式為n Y=A+B n邏輯符號(hào)n對(duì)于多變量的或運(yùn)算可用下式表示或門的邏輯功能：“有1出l，全0出0”。CBAY3）非運(yùn)算n非運(yùn)算表示這樣的邏輯關(guān)系，當(dāng)某一條件具備了，事件便不會(huì)發(fā)生，而當(dāng)此條件不具

6、備時(shí)，事件一定發(fā)生。n邏輯關(guān)系示意圖n Y和A之間的關(guān)系可用下式表示n邏輯功能：“有0出1，全1出0”AY 2. 幾種常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算n與非運(yùn)算n與非運(yùn)算是與運(yùn)算和非運(yùn)算的復(fù)合運(yùn)算。先進(jìn)行與運(yùn)算再進(jìn)行非運(yùn)算，其表達(dá)式為n BAY與非門的邏輯功能為：“有0出1，全1出0” 2）或非運(yùn)算n或非運(yùn)算是或運(yùn)算和非運(yùn)算的復(fù)合運(yùn)算。先進(jìn)行或運(yùn)算，后進(jìn)行非運(yùn)算，其表達(dá)式為n n邏輯符號(hào)n或非門的邏輯功能可歸納為：“有l(wèi)出0，全0出l”。n實(shí)際應(yīng)用的或非門的輸入端可以有多個(gè)。BAYn3）與或非運(yùn)算n與或非運(yùn)算是與、或、非三種基本邏輯的復(fù)合運(yùn)算。先進(jìn)行與運(yùn)算，再進(jìn)行或運(yùn)算，最后進(jìn)行非運(yùn)算，其表達(dá)式為n邏輯符號(hào)

7、 CDABY4）異或運(yùn)算及同或運(yùn)算n若兩個(gè)輸入變量A、B的取值相異，則輸出變量Y為1，若A、B的取值相同，則Y為0，這種邏輯關(guān)系稱為異或邏輯關(guān)系。n邏輯表達(dá)式n若兩個(gè)輸入變量A、B的取值相同，則輸出變量Y為1。若A、B取值相異，則Y為0,這種邏輯關(guān)系稱為同或邏輯關(guān)系。n邏輯表達(dá)式ABBAYBABABAY1.2.2分立元件門電路n1 二極管門電路 n1）二極管的開關(guān)特性n由于二極管具有單向?qū)щ娦裕赐饧诱螂妷簳r(shí)導(dǎo)通，外加反向電壓時(shí)截止，所以它在電路中相當(dāng)于一個(gè)受外加電壓極性控制的開關(guān)。n（1）開啟時(shí)間n二極管由反向截止轉(zhuǎn)換為正向?qū)ㄋ枰臅r(shí)間稱為開啟時(shí)間。n（2）關(guān)斷時(shí)間n二極管由正向?qū)ㄞD(zhuǎn)

8、換為反向截止所需要的時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間。2）二極管門電路n（1）二極管與門n(2)二極管或門2.三極管門電路n1）三極管的開關(guān)特性n三極管在截止與飽和導(dǎo)通兩種狀態(tài)間迅速轉(zhuǎn)換時(shí)，二極管PN結(jié)的結(jié)電容使得內(nèi)部電荷的建立和消散都需要一定的時(shí)間。n當(dāng)輸入信號(hào)電壓由低電平跳變到高電平時(shí)，三極管由截止到飽和導(dǎo)通所需要時(shí)間，為開啟時(shí)間，用ton表示；n當(dāng)輸入信號(hào)電壓由高電平跳變到低電平時(shí)，三極管由飽和導(dǎo)通到截止所需要時(shí)間，為關(guān)斷時(shí)間，用toff表示。n2 三極管反相器n3與非門n4或非門1.2.3 集成門電路nTTL與非門n1）電路結(jié)構(gòu)TTL與非門電路是TTL門電路的基本單元，它通常由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)三

9、部分組成。2.集電極開路的門電路（OC門）n1）電路結(jié)構(gòu)2）集電極開路門（OC門）的應(yīng)用n（1）實(shí)現(xiàn)線與邏輯n（2）組成的電平轉(zhuǎn)換電路 3.三態(tài)輸出門(TSL)n1）三態(tài)輸出門na)圖中，EN高電平有效，當(dāng)EN=1時(shí)，；當(dāng)EN=0時(shí)，Y呈高阻態(tài)。nb)圖中，EN低電平有效，當(dāng)EN=0時(shí)，；當(dāng)EN=1時(shí)，Y呈高阻態(tài)。2）三態(tài)輸出門的應(yīng)用n（1）用三態(tài)輸出門構(gòu)成單向總線n（2）用三態(tài)輸出門構(gòu)成雙向總線4.CMOS4.CMOS邏輯門電路邏輯門電路n1）CMOS非門電路n2）CMOS與非門n3)CMOS或非門n4)COMS傳輸門1.2.4 集成門電路的使用n1. 1.集成門電路的種類及命名方法集成門電

10、路的種類及命名方法n集成門電路按其內(nèi)部有源器件的不同可分為兩類，一集成門電路按其內(nèi)部有源器件的不同可分為兩類，一類是雙極型晶體管類是雙極型晶體管TTLTTL集成門電路，另一類是單極型集成門電路，另一類是單極型CMOSCMOS器件構(gòu)成的邏輯電路。器件構(gòu)成的邏輯電路。nCMOS、TTL器件的命名方法第一部分第一部分第二部分第二部分第三部分第三部分第四部分第四部分第五部分第五部分國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)器件類型器件類型器件系列器件系列品種品種工作溫度工作溫度范圍范圍封裝形式封裝形式2.2.集成門電路引腳排列集成門電路引腳排列n將集成門電路（IC芯片）引腳朝下，由頂部俯視，從缺口或標(biāo)記下面的引腳開始逆時(shí)針方向計(jì)數(shù)，依次為1,2,3，n。n一般情況下，74系列芯片，缺口下面的最后一個(gè)引腳接地引腳，缺口上面的引腳為連接電源引腳。在標(biāo)準(zhǔn)型TTL集成電路中，電源端VCC一般排在左上端，接地端GND一般排在右下端。n若集成芯片引腳上的功能標(biāo)號(hào)為NC，則表示該引腳為空腳，與內(nèi)部電路不連接。4 4集成邏輯門電路的使用集成邏輯門電路的使用n1)電源要求n電源電壓有兩個(gè)：額定電源電壓和極限電源電壓。n額定電源電壓指正常工作時(shí)電源電壓的允許大?。簄極限工作電源電壓指超過該電源電壓器件將永久損壞。4 4集