汽車電工電子基礎(chǔ)6數(shù)字電路課件

1、2022/7/27汽車電工電子基礎(chǔ) 2022/7/27直流電路常用電磁元件的認(rèn)識(shí)二極管及其應(yīng)用晶體管及其應(yīng)用集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用模塊一模塊二模塊三模塊四模塊五模塊六模塊七模塊八數(shù)字電路汽車發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)安全用電 模塊六 數(shù)字電路一、數(shù)字電路基本知識(shí)二、邏輯門電路三、組合邏輯電路四、時(shí)序邏輯電路五、數(shù)字電路在汽車上的應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)模塊小結(jié) 主要內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解數(shù)字電路的基本概念和特點(diǎn)，各種數(shù)制與碼制及其轉(zhuǎn)換規(guī)律，能敘述邏輯代數(shù)和其運(yùn)算法則；2 掌握各種門電路、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與邏輯功能；3熟悉寄存器、計(jì)數(shù)器等基本數(shù)字部件的功能；4能正確描述555定時(shí)器的工作原理；5能夠讀懂并簡單分析常用汽車集

2、成電路。一、數(shù)字電路基本知識(shí)（一）數(shù)字電路與模擬電路圖6-1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：在時(shí)間和數(shù)值上都連續(xù)變化的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間和數(shù)值上都不連續(xù)變化的離散的脈沖信號(hào)。（二）數(shù)字電路的特點(diǎn)信號(hào)方面：為脈沖信號(hào)，只有“有”和“無”（或“大”和“小”）兩種信號(hào)狀態(tài)。數(shù)字電路對(duì)信號(hào)易于識(shí)別，抗干擾能力較強(qiáng)。結(jié)構(gòu)方面：多采用集成電路。分析方法方面：主要研究電路的輸入端與輸出端之間的邏輯關(guān)系。功能方面：它可以方便地對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算處理；還可以模擬人腦進(jìn)行邏輯判斷、邏輯思維，因此可以制成數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，使設(shè)備裝置實(shí)現(xiàn)智能化。 正邏輯：高電平用“1”表示，低電平用“0”表示。（三）數(shù)制與編碼1.

3、數(shù)制表示數(shù)值大小的各種計(jì)數(shù)方法稱為計(jì)數(shù)體制，簡稱數(shù)制。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法是按權(quán)展開，再求各位數(shù)值之和。十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的常用方法是除二取余法。2. 編碼用數(shù)字或某種文字符號(hào)來表示某一對(duì)象和信號(hào)的過程叫編碼。在數(shù)字系統(tǒng)中，任何信息包括各種特定的對(duì)象、信號(hào)等需要轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制代碼來處理。將十進(jìn)制數(shù)的09十個(gè)數(shù)字用二進(jìn)制數(shù)表示的代碼，稱為二十進(jìn)制碼，又稱BCD碼。常用的二十進(jìn)制碼為8421BCD碼，它取了四位自然二進(jìn)制數(shù)的前10種組合，即0000(0)1001(9)。 8421BCD碼二進(jìn)制十進(jìn)制 二進(jìn)制十進(jìn)制 0000 0 0110 6 0001 1 0111 7 0010 2 1

4、000 8 0011 3 1001 9 0100 4 0101 5二、邏輯門電路（一）基本門電路1. 與門電路圖6-2 邏輯“與”電路圖6-3 二極管與門電路和邏輯符號(hào)邏輯表達(dá)式：Y=AB=AB 輸入 A B輸出Y0 000 101 001 1 1 與邏輯真值表 邏輯關(guān)系：有0出0，全1為1。&ABY2. 或門電路圖6-5 邏輯“或”電路圖6-6 二極管或門電路和邏輯符號(hào)邏輯表達(dá)式：Y=A+B 輸入 A B輸出Y0 000 111 011 1 1 或邏輯真值表 邏輯關(guān)系：有1出1，全0出0。1 ABY3. 非門電路圖6-7 邏輯“非”電路圖6-8 三極管非門電路和邏輯符號(hào)邏輯表達(dá)式： 邏輯關(guān)系

5、：入1出0，入0出1。 非邏輯真值表 AY01101YA（二）復(fù)合門電路1. 與非門電路圖6-9 與非門邏輯符號(hào)邏輯關(guān)系：有0出1，全1出0。邏輯表達(dá)式： 2. 或非門電路圖6-10 或非門邏輯符號(hào)邏輯關(guān)系：有1出0，全0出1。邏輯表達(dá)式： 3. 異或門電路圖6-11 異或門邏輯符號(hào)邏輯關(guān)系：同則出0，不同出1。邏輯表達(dá)式： 4. 同或門電路圖6-12 同或門邏輯符號(hào)邏輯關(guān)系：同則出1，異則出0。邏輯表達(dá)式： （一）邏輯代數(shù)運(yùn)算法則與定律三、組合邏輯電路1. 基本運(yùn)算法則2. 基本代數(shù)規(guī)律3. 吸收規(guī)則4. 反演定理（二）組合邏輯電路的分析（1）由邏輯圖寫出各輸出端的邏輯表達(dá)式；（2）化簡和變

6、換各輸出端的邏輯表達(dá)式；（3）列出真值表；（4）根據(jù)真值表和邏輯表達(dá)式對(duì)邏輯進(jìn)行分析，最后確定其功能。 步驟：圖6-13 例6-3圖（三）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)（1）對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析，確定輸入、輸出變量，及它的邏輯賦值（什么時(shí)候?yàn)?，什么時(shí)候?yàn)?）；（2）根據(jù)邏輯功能列出真值表，如果狀態(tài)賦值不同，得到的真值表也不一樣；（3）根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式；（4）簡化和變換邏輯表達(dá)式，從而畫出邏輯圖。 步驟：圖6-14 例6-4圖（四）編碼器用文字、符號(hào)或數(shù)碼表示特定對(duì)象的過程稱為編碼。在數(shù)字電路中用二進(jìn)制代碼表示有關(guān)信號(hào)，稱為二進(jìn)制代碼。用來完成編碼工作的邏輯電路稱為編碼器。1. 二進(jìn)制編碼器將某種信

7、號(hào)編成二進(jìn)制代碼的電路稱為二進(jìn)制編碼器。2. 二-十進(jìn)制編碼器二十進(jìn)制編碼器執(zhí)行的邏輯功能是將十進(jìn)制數(shù)的09十個(gè)數(shù)編為二十進(jìn)制代碼，由4位二進(jìn)制代碼來表示。圖6-15 8421 BCD碼編碼器的邏輯圖（五）譯碼器譯碼器是編碼器的逆過程，它的功能是將二進(jìn)制代碼按編碼時(shí)的原意轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信息狀態(tài)。能實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路稱譯碼器。1. 3線-8線譯碼器8421 BCD譯碼器是常用的能將二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的數(shù)字電路。2. 二-十進(jìn)制譯碼器把4位BCD代碼00001001譯成10個(gè)高、低電平輸出信號(hào)，又稱4線10線（4/10）譯碼器。圖6-16 線-線譯碼器邏輯圖四、時(shí)序邏輯電路觸發(fā)器是組成時(shí)序邏

8、輯電路的基本部件。它在某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該時(shí)刻的輸入信號(hào)有關(guān),還與電路原來的輸出狀態(tài)有關(guān)。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：觸發(fā)器分為：RS 觸發(fā)器、D 觸發(fā)器、 JK 觸發(fā)器和 T 觸發(fā)器。 （1）具有0和1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。 在觸發(fā)信號(hào)作用下,可以從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）具有記憶功能。觸發(fā)器的狀態(tài)不僅和當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān),而且和以前的輸出狀態(tài)有關(guān),這是觸發(fā)器和門電路的最大區(qū)別。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)：（一）觸發(fā)器1. 基本RS觸發(fā)器1）基本RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)圖6-18 基本RS觸發(fā)器2）基本RS觸發(fā)器的工作原理Qn+10 0不定0 101 011 1Qn-R-S- S- QQ-R基本RS觸發(fā)

9、器狀態(tài)表2. 可控RS觸發(fā)器1）可控RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)圖6-19 可控RS觸發(fā)器2）可控RS觸發(fā)器的工作原理圖6-20 例6-5波形圖3. JK觸發(fā)器1）JK觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)圖6-21 JK觸發(fā)器2）JK觸發(fā)器的工作原理CPJ KQn+1功能0 0Qn保持0 10置01 01置11 11計(jì)數(shù) JK觸發(fā)器是在CP從l 跳變?yōu)?時(shí)翻轉(zhuǎn)的，稱時(shí)鐘脈沖下降沿觸發(fā)。這種在時(shí)鐘脈沖邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器稱邊沿觸發(fā)器，而由時(shí)鐘脈沖的高電平或低電平觸發(fā)的觸發(fā)器（如RS觸發(fā)器）稱電平觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器能夠避免電平觸發(fā)器在計(jì)數(shù)時(shí)可能會(huì)發(fā)生“空翻”現(xiàn)象。圖6-22 例6-6波形圖4. D觸發(fā)器圖6-23 D觸發(fā)器（二）寄存器

10、寄存器是一種重要的數(shù)字電路元件，常用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)、指令等。寄存器由若干觸發(fā)器組成，一個(gè)觸發(fā)器只能存放一位二進(jìn)制數(shù)。連接方式 并行輸入、并行輸出 串行輸入、串行輸出 并行輸入、串行輸出 串行輸入、并行輸出 1. 數(shù)碼寄存器圖6-24 四位數(shù)碼寄存器2. 移位寄存器圖6-25 JK觸發(fā)器組成的四位移位寄存器（三）計(jì)數(shù)器1. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1）同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 在數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)中，計(jì)數(shù)器是最基本的部件之一，它能累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)。1. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1）同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器圖6-26 位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2）異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器圖6-27 位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2. 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖6-28 同

11、步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器邏輯電路（四）555定時(shí)器1. 555電路的工作原理圖6-29 555定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列2. 555定時(shí)器的典型應(yīng)用1）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6-30 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2）構(gòu)成多諧振蕩器圖6-31 多諧振蕩器3）構(gòu)成施密特觸發(fā)器圖6-32 施密特觸發(fā)器圖6-33 波形變換圖五、數(shù)字電路在汽車上的應(yīng)用（一）汽車散熱器水位過低報(bào)警器圖6-34 汽車散熱器水位過低報(bào)警器（二）儀表專用集成電路圖6-35 LM3914內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖（三）汽車刮水器間歇控制電路圖6-36 555定時(shí)器構(gòu)成的汽車刮水器間歇控制電路技能實(shí)訓(xùn)（一）十字路口交通燈故障報(bào)警電路設(shè)計(jì)與連接1. 電路設(shè)計(jì)2. 電路連接

12、3. 分析討論()繪制真值表()繪制邏輯電路圖（二）用555定時(shí)器制作汽車轉(zhuǎn)向燈閃光電路1. 實(shí)訓(xùn)步驟圖6-37 555定時(shí)器構(gòu)成的汽車轉(zhuǎn)向燈閃光電路2. 分析討論模塊小結(jié)電子線路中所分析的信號(hào)可分為兩類，一類是隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬信號(hào)；另一類是離散的不連續(xù)變化的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)越來越多地用在汽車上。312在數(shù)字電路中，按功能分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類。組合邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能，其特點(diǎn)是：任意時(shí)刻輸出狀態(tài)僅取決于該時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)，而與前一時(shí)刻電路的狀態(tài)無關(guān)，不具有記憶功能。時(shí)序邏輯電路的輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸 入有關(guān)，還與電路以前的狀態(tài)有關(guān)，即具有記憶功能。4邏輯門電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元電路。最基本的門電路有與、或、非門電路?；鹃T電路組成與非、或非、異或、同或等常用邏輯門電路。33用文字、符號(hào)或者數(shù)碼表示特定信息的過程稱為編碼，能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的電路稱為編碼器。將給定的二進(jìn)制代碼翻譯成編碼時(shí)賦予的原意稱為譯碼，完成這種功能的電路稱為譯碼器。6觸發(fā)器有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，在一定的外加信號(hào) 作用下，可以從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)外加信號(hào)消失后，觸發(fā)器