汽車電工電子課件 模塊7數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用

模塊7數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用項(xiàng)目7.1邏輯門電路分析項(xiàng)目7.2集成觸發(fā)器及其應(yīng)用項(xiàng)目7.1邏輯門電路分析7.1.1數(shù)字電路基本知識(shí)7.1.2邏輯門電路知識(shí)學(xué)習(xí)7.1.1數(shù)字電路基本知識(shí)一、數(shù)字電路的特點(diǎn)及應(yīng)用二、計(jì)數(shù)制一、數(shù)字電路的特點(diǎn)及應(yīng)用1.數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路①數(shù)字信號(hào)只有兩種狀態(tài)，可用“0”或“1”兩種取值，即邏輯0和邏輯1。其可以表示電平的高低、脈沖的有無等，只要能區(qū)分出兩個(gè)相反的狀態(tài)即可，邏輯0和邏輯1表示彼此相關(guān)又互相對立的兩種狀態(tài)，②數(shù)字電路重點(diǎn)研究輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。一、數(shù)字電路的特點(diǎn)及應(yīng)用①工作穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強(qiáng)。②數(shù)字電路具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能。③電路結(jié)構(gòu)簡單、集成度高。④數(shù)字電路精度高。

2、數(shù)字電路的特點(diǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路一、數(shù)字電路的特點(diǎn)及應(yīng)用3．?dāng)?shù)字電路在汽車中的應(yīng)用二、計(jì)數(shù)制1．十進(jìn)制①采用0，1，2，…，9共10個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，按照一定的規(guī)律排列起來表示數(shù)的大小。②

“逢十進(jìn)一”、“借一作十”。2．二進(jìn)制在數(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(jì)數(shù)制，簡稱二進(jìn)制（Binary）。3．八進(jìn)制八進(jìn)制數(shù)（Octal）。八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為8，有0～7共8個(gè)數(shù)，逢八進(jìn)一。4．十六進(jìn)制十六進(jìn)制（Hexadecimal）的基數(shù)為16，用0～9，A，B，C，D，E，F(xiàn)共16個(gè)數(shù)碼分別表示一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，其進(jìn)位規(guī)則是“逢十六進(jìn)一”、“借一作十六”，通常用一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示4個(gè)二進(jìn)制數(shù)。二、計(jì)數(shù)制5．計(jì)數(shù)制轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)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2，并依次記下余數(shù)，一直除到商為0為止。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)。二、計(jì)數(shù)制【例7-1】將十進(jìn)制數(shù)78轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，即（78）10

=

（）2？解 (78)10

=

(1

001

110)2

二、計(jì)數(shù)制 8421BCD碼6．BCD碼十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼000005010110001601102001070111300118100040100910017.1.2邏輯門電路一、基本邏輯門電路二、復(fù)合邏輯門電路1．邏輯與和與門電路邏輯“與”電路一、基本邏輯門電路2．邏輯或和或門電路邏輯“或”電路 “或”運(yùn)算狀態(tài)表輸入輸出ABY0000111011113．邏輯非和非門電路邏輯“非”電路 “非”運(yùn)算狀態(tài)表輸入輸出AY0110二、復(fù)合邏輯門電路1．與非門電路與非門電路和邏輯符號(hào)與非門的邏輯表達(dá)式為。 “與非”運(yùn)算狀態(tài)表輸入輸出ABY0010111011102．或非門電路或非門電路和邏輯符號(hào)或非門的邏輯表達(dá)式為。

“或非”運(yùn)算狀態(tài)表輸入輸出ABY0010101001103．異或門異或門的邏輯表達(dá)式為Y=A

B

異或門邏輯符號(hào)輸入輸出ABY000011101110異或邏輯真值表3．異或門項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)7.1.1分析汽車散熱器水箱水位報(bào)警電路一、任務(wù)目的進(jìn)一步掌握基本門電路在汽車上的應(yīng)用分析方法。二、任務(wù)內(nèi)容圖示為汽車散熱器水箱水位報(bào)警電路。該報(bào)警電路由銅棒探測器、6個(gè)非門電路、壓電陶瓷片（HTD）、LED1、LED2和蓄電池等組成。試分析汽車散熱器水箱水位報(bào)警電路的工作原理。汽車散熱器水箱水位報(bào)警電路（1）當(dāng)水箱水位處于最低水位以下時(shí)，探測器與水箱體之間呈開路狀態(tài)，結(jié)果使反相器IC1-1的輸入端為

，輸出端為

，由此可知IC1-2的輸出端為

，IC1-3的輸出端為

，LED2

，LED1

。這樣就指示水箱水位已處于最低水位以下，發(fā)出警告信息，提醒駕駛員及時(shí)加水，避免事故發(fā)生。IC1-5和IC1-6組成的振蕩器工作，其輸出信號(hào)促使HTD發(fā)出聲響報(bào)警。三、分析與計(jì)算過程（2）當(dāng)水箱水位正常（最低水位以上）時(shí)，探測器與水箱體之間因?yàn)閷?dǎo)通，使IC1-1的輸入端為

，相應(yīng)IC1-2的輸出端為

，IC1-3輸出端為

，LED1

，LED2

，指示水位正常。同時(shí)IC1-4輸出低電平使VD1導(dǎo)通，相應(yīng)IC1-5和IC1-6組成的振蕩器停止工作，電路不發(fā)生報(bào)警。任務(wù)7.1.2分析3人表決組合邏輯電路一、任務(wù)目的1．掌握組合邏輯電路設(shè)計(jì)的步驟。2．能夠根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系推導(dǎo)出函數(shù)。二、任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)3人表決組合邏輯電路，結(jié)果按“少數(shù)服從多數(shù)”的原則決定。有三人表決說明有3個(gè)“輸入變量”，分別用A、B、C表示；3人表決一位選手是否通過，故有1個(gè)“輸出變量”，用L表示；三、設(shè)計(jì)步驟1.根據(jù)邏輯要求，確定邏輯變量，并進(jìn)行賦值。3個(gè)輸入變量A、B、C分別表示3人的表決情況，即同意為“1”，不同意為“0”；輸出變量L對應(yīng)表決結(jié)果，即通過為“1”，淘汰為“0”。2.根據(jù)邏輯要求列出真值表ABCL00

0

000

1

0

01

0

0011

1100

010

1

1110

1

111

13．根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式，并化簡。

表達(dá)式化簡

4.用與非門設(shè)計(jì)邏輯電路。項(xiàng)目7.2集成觸發(fā)器及其應(yīng)用7.2.1集成觸發(fā)器7.2.2基本數(shù)字部件知識(shí)學(xué)習(xí)7.2.1集成觸發(fā)器一、基本RS觸發(fā)器二、可控RS觸發(fā)器三、JK觸發(fā)器四、D觸發(fā)器一、基本RS觸發(fā)器1．電路構(gòu)成基本RS觸發(fā)器2．工作原理

基本RS觸發(fā)器狀態(tài)表二、可控RS觸發(fā)器1．電路組成可控RS觸發(fā)器邏輯電路和邏輯符號(hào)2．工作原理

可控RS觸發(fā)器狀態(tài)表RSQnQn+1說明0000觸發(fā)器保持

原狀態(tài)不變110101觸發(fā)器置1111000觸發(fā)器置01011××觸發(fā)器狀態(tài)不

穩(wěn)定，不允許××三、JK觸發(fā)器1．電路構(gòu)成圖7-12JK觸發(fā)器邏輯電路和邏輯符號(hào)2．工作原理 JK觸發(fā)器的真值表設(shè)主JK觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，已知輸入（J、K）的波形圖如圖7-13所示，畫出輸出（Q）的波形圖。解

波形圖四、D觸發(fā)器1．電路構(gòu)成D觸發(fā)器邏輯符號(hào)2．工作原理 D觸發(fā)器的真值表DQnQn+1功能說明001輸出狀態(tài)與D狀態(tài)相同1010111項(xiàng)目7.2.2基本數(shù)字部件一、寄存器二、計(jì)數(shù)器三、七段譯碼器和數(shù)碼顯示器四、555定時(shí)器應(yīng)用一、寄存器1．?dāng)?shù)碼寄存器T4175的內(nèi)部邏輯電路圖（1）清零功能（2）寄存數(shù)碼（3）保持T4175的外部引線排列圖改進(jìn)后的寄存器邏輯電路圖二、計(jì)數(shù)器1．預(yù)置并行數(shù)據(jù)輸入2．清零3．計(jì)數(shù)控制4．進(jìn)位74HC163構(gòu)成的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器三、七段譯碼器和數(shù)碼顯示器七段數(shù)碼顯示器發(fā)光段組合圖74LS48輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，如圖7-20所示，以增強(qiáng)器件的功能。74LS48的引腳圖及邏輯符號(hào)四、555定時(shí)器應(yīng)用1．電路組成集成555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳排列圖2．應(yīng)用（1）555時(shí)基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其工作波形圖用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器及其工作波形圖（2）555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器（3）555時(shí)基電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器及其工作波形圖項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)7.2.1

分析觸發(fā)器波形一、任務(wù)目的1.掌握J(rèn)K觸發(fā)器、D觸發(fā)器的邏輯功能及分析方法。2.能夠分析JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器的輸出波形。二、任務(wù)內(nèi)容根據(jù)輸入信號(hào)分析JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器的輸出波形。三、分析過程JKQnQn+1000

11

1010

01

0100

11

1110

11

1分析JK觸發(fā)器真值表分析D觸發(fā)器真值表DQnQn+10

0

0

1

01

0

1

1

1四、分析與討論1.分析JK觸發(fā)器的邏輯功能：（1）J=K=1，觸發(fā)器

翻轉(zhuǎn)

；（2）J=1，K=0，觸發(fā)器

置1；（3）J=0，K=0，觸發(fā)器

保持原狀態(tài)不變

；（4）J=0，K=1，觸發(fā)器

置1

。2.JK觸發(fā)器CP

從1變?yōu)?時(shí)，觸發(fā)器輸出Q狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移。3.D觸發(fā)器只有一個(gè)觸發(fā)輸入端D，通常為

邊沿觸發(fā)器

。任務(wù)7.2.2分析譯碼器與顯示器電路一、任務(wù)目的掌握譯碼器與顯示器電路的分析方法。二、任務(wù)條件直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字實(shí)驗(yàn)板、萬用表。三、任務(wù)內(nèi)容分析譯碼器與顯示器電路。根據(jù)譯碼器輸入信號(hào)，驗(yàn)證顯示器輸出狀態(tài)。真值表數(shù)字

功能輸入輸出A3A2A1A0abcdefg01100001111111011×00011011000021×00101110110131×00111111100141×01001011001151×01011101101161×01101001111171×01111111000081×10001111111191×100111110011真值表數(shù)字

功能輸入輸出A3A2A1A0abcdefg101×101010001101111×101110011001121×110010100011131×110111001011141×111010001111151×111110000000××××××00000000100000000000000×××××11111111五、分析與討論

1.74LS47譯碼器的供電電壓是5V，電源引腳是16/8，輸入引腳是1/7/2/6/3/4/5，輸出引腳13/12/11/10/9/15/14

。2.BS212LED顯示器采用

共陽極低電平有效

接法。當(dāng)譯碼器輸出高電平時(shí)，LED燈不亮；當(dāng)譯碼器輸出低電平時(shí)，LED燈點(diǎn)亮。任務(wù)7.2.3

分析汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路一、任務(wù)目的1．掌握555定時(shí)器在汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路中的應(yīng)用。2．掌握分析汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路的方法。二、任務(wù)內(nèi)容由555定時(shí)器構(gòu)成的汽車轉(zhuǎn)向燈閃光電路如圖所示，試分析其電路的工作原理。轉(zhuǎn)向燈閃光電路555構(gòu)成的汽車轉(zhuǎn)向燈閃光電路利用555定時(shí)器的輸出端3接

繼電器J的線圈

，使繼電器按多諧振蕩頻率進(jìn)行工作，繼電器的觸點(diǎn)

接到轉(zhuǎn)向燈的電源回路中

，控制轉(zhuǎn)向燈電源的

通斷

，使轉(zhuǎn)向燈按一定頻率閃爍。如果駕駛員撥下左轉(zhuǎn)向燈開關(guān)，此時(shí)左轉(zhuǎn)向燈與

電源

以及

搭鐵

構(gòu)成一回路。但由于繼電器的常開觸點(diǎn)與之串聯(lián)，所以只有當(dāng)555定時(shí)器的引腳3

輸出高電平

繼電器才得電吸合，這樣左轉(zhuǎn)向燈就被點(diǎn)亮，當(dāng)C1充電結(jié)束時(shí)，引腳3

輸出低電平，繼電器斷電使觸點(diǎn)斷開，這樣左轉(zhuǎn)向燈由于不能形成閉合回路而熄滅。如此重復(fù)進(jìn)行轉(zhuǎn)向燈的燈亮、燈滅控制，只要選擇合適的繼電器得電、斷電頻率，就能夠感覺轉(zhuǎn)向燈在閃爍。三、分析與討論閃光器的燈亮?xí)r間由C1的充電時(shí)間常數(shù)決定。閃光器的燈滅時(shí)間由C1的放電時(shí)間常數(shù)決定。閃光器的燈亮、燈滅周期即多諧振蕩器的振蕩周期T。信號(hào)燈的閃爍頻率為f＝1/T×60（次/min）。通過適當(dāng)選擇RA、RB和C1值，即可取得一定的閃爍頻率。習(xí)題一、簡答題1．?dāng)?shù)字電路的特點(diǎn)是什么？2．說明計(jì)數(shù)器在汽車中的應(yīng)用。3．說明555定時(shí)器的工作原理。4．說明圖7-44的轉(zhuǎn)向燈控制原理。5．簡述D觸發(fā)器的工作原理。5．由二極管組成的邏輯門電路及輸入信號(hào)波形圖如圖所示，試畫出相應(yīng)的輸出波形。二、應(yīng)用邏輯代數(shù)運(yùn)算法則化簡下列各式由二極管組成的邏輯門電路及輸入信號(hào)波形圖6.異或門電路及輸入信號(hào)波形圖如圖所示，試畫出相應(yīng)的輸出波形。異或門電路及輸入信號(hào)波形圖7.如圖（a）所示為門電路輸入電路圖，其波形圖如圖（b）所示，試畫出G端與F端的波形。門電路輸入電路圖及波形圖主從結(jié)構(gòu)JK觸發(fā)器各輸入端的電壓波形如圖所示，試分別畫出JK觸發(fā)器輸出端（Q和）的波形。主從結(jié)構(gòu)JK觸發(fā)器輸出電壓圖自測題一、填空題

1．將下列二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。

(1001)2

=

()10 (11001)2

=

()10 (110010)2

=

()102．將下列十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。

(11)10

=

()2 (25)10

=

()2 (108)10

=

()23．將下列8421BCD碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。(001010000111)8421BCD

=

()10 (100100011011)8421BCD

=

()10(110011100100)8421BCD

=

()10 (101100010011)8421BCD

=

()104．將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成8421BCD碼。(314)10=()8421BCD (684)10=()8421BCD5．?dāng)?shù)字顯示電路通常由

、

、

和

等部分組成。6．?dāng)?shù)字電路最基本的邏輯關(guān)系有

、

、

3種。7．在數(shù)字電路中，正邏輯是指電路中的高電平用

表示，低電平用

表示。8．“與非”門的邏輯功能是有0出

，全1出

。9．觸發(fā)器有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端Q、，定義觸發(fā)器的1狀態(tài)為

，0狀態(tài)為

，可見觸發(fā)器的狀態(tài)指的是

端的狀態(tài)。1．與模擬電路相比，數(shù)字電路主要的優(yōu)點(diǎn)有（）。A．容易設(shè)計(jì) B．通用性強(qiáng) C．保密性好 D．抗干擾能力強(qiáng)

2．一位十六進(jìn)制數(shù)可以用（）位二進(jìn)制數(shù)來表示。A．1 B．2 C．4 D．163．若輸入變量A、B全為1時(shí)，輸出F=0，則其輸入與輸出的關(guān)系是（）。A．異或 B．與 C．與非 D．或非二、選擇題4