汽车电工电子数字电路PPT学习教案

1、会计学1 汽车电工电子数字电路汽车电工电子数字电路 2 1.1.什么是数字信号和数字电路？什么是数字信号和数字电路？ 2.2.了解什么是数制和码制。了解什么是数制和码制。 3.3.掌握逻辑门电路的逻辑关系和分析方法。掌握逻辑门电路的逻辑关系和分析方法。 4.4.触发器分类与功能。触发器分类与功能。 5.5.寄存器的分类和功能。寄存器的分类和功能。 8.1数字电路 第1页/共37页 3 8.1模拟与数字 电电 子子 电电 路路 中中 的的 信信 号号 模拟信号模拟信号 随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号 数字信号数字信号 时间和幅度都是离散的时间和幅度都是离散的 第2页/共37页 4 t

2、t U U t t i i 正弦波信号正弦波信号 锯齿波信号锯齿波信号 第3页/共37页 5 t t i i t t U U 方波脉冲方波脉冲 尖峰脉尖峰脉 冲冲 数字信号数字信号脉冲脉冲 信号：信号：有矩形脉冲、有矩形脉冲、 方波脉冲、尖峰脉冲、方波脉冲、尖峰脉冲、 三角波等无数种。三角波等无数种。矩形脉冲为理想的数字信号。矩形脉冲为理想的数字信号。 第4页/共37页 想一想 我们身边有没有数字我们身边有没有数字 信号？信号？ 举实例（计程车计价举实例（计程车计价 器、电机转速测速器）器、电机转速测速器） 说明数字信号的应用。说明数字信号的应用。 第5页/共37页 7 1.3.1.3.矩形脉

3、冲信号矩形脉冲信号 周期周期 幅度幅度 宽度宽度 前沿前沿后沿后沿 0V0V -3V-3V +3V+3V 0V0V 正脉正脉 冲冲 负脉冲负脉冲 矩形脉冲为理想的数字信号。矩形脉冲为理想的数字信号。 正脉正脉 冲冲 负脉冲负脉冲 第6页/共37页 8 一、数字电路中的数字信号采用一、数字电路中的数字信号采用二进制，取得二进制，取得1 1和和0 0。 二、数字电路中二、数字电路中结构简单结构简单、对元件的、对元件的精度要求不高精度要求不高， 允许有一定误差，且易制造，允许有一定误差，且易制造，成本低成本低。 三、数字信号具有三、数字信号具有抗干扰能力强、能耗低、便于集成抗干扰能力强、能耗低、便于

4、集成 等优点等优点。 四、电路的输入和输出状态符合一定的四、电路的输入和输出状态符合一定的逻辑关系逻辑关系。 五、数字电路有五、数字电路有“记忆记忆”功能功能。 六、主要的分析工具是六、主要的分析工具是逻辑代数逻辑代数，电路的功能用，电路的功能用真值真值 表、逻辑表达式或波形图及卡诺图表示表、逻辑表达式或波形图及卡诺图表示。 第7页/共37页 二进制数 012 10 103102104423 2.1.2.1.十进制：十进制： 以十为基数的记数体制表示数的十个数码：以十为基数的记数体制表示数的十个数码：1, 2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 03, 4, 5, 6, 7

5、, 8, 9, 0遵循逢十进一的规律遵循逢十进一的规律 若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状 态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多 困难，而且很不经济。困难，而且很不经济。 第8页/共37页 10 二进制数 0123 2 212021211101 以二为基数的记数体制表示数的两个数码：以二为基数的记数体制表示数的两个数码： 0, 10, 1遵循逢二进一的规律。遵循逢二进一的规律。 用电路的两个状态用电路的两个状态-“开与关开与关”来表示二进制数，来表示二进制数， 数码的存储和传输简单、可靠。

6、数码的存储和传输简单、可靠。 位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入 时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换 成十进制数。成十进制数。 第9页/共37页 11 10 01 2345 2 4228322021 20212021101010 2 10 10101042：即 十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是 二进制数的第二进制数的第0 0位，然后依次用二除所得的商，余数依次是位，然后依次用二除所得的商，余数依次是K K1 1、 K K2

7、2、。 二转十二转十 过程过程 2 4202 420 2 2112 211 2 1002 100 2 5 12 5 1 2 2 02 2 0 1 1 自下而上取余数自下而上取余数 十转二十转二 过程过程 除除2 2取余取余 数法数法 第10页/共37页 12 布尔代数是1847年英国数学家乔治布尔 （George.Bool）首先创立的，故而命名。布 尔代数与普通代数有着不同的概念，它表示的 不是数量大小之间的关系，而是一种逻辑关系 。故布尔代数亦称逻辑代数。 第11页/共37页 13 二进制数二进制数自然码自然码84218421码码24212421码码54215421码码余三码余三码 0000

8、 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 第12页/共37页 14 逻辑代数与基本逻辑关系逻辑代数与基本逻辑关系 在数字电路中，我们要研究的是电路的输入输出之在数字电路中，我们要研究的是电路的输入输出之 间的逻辑关系，所以数字电路又称逻辑电路，相应的研间

9、的逻辑关系，所以数字电路又称逻辑电路，相应的研 究工具是逻辑代数（布尔代数）。究工具是逻辑代数（布尔代数）。 在逻辑代数中，逻辑函数的变量只能取两个值在逻辑代数中，逻辑函数的变量只能取两个值 （二值变量），即（二值变量），即0 0和和1 1，中间值没有意义，这里的，中间值没有意义，这里的0 0和和 1 1只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（0 0表示表示 低电位，低电位，1 1表示高电位）、开关的开合等。表示高电位）、开关的开合等。 第13页/共37页 15 3.13.1“与与”逻辑逻辑与门（与门（ANDAND） A A、B B、C C 条件都具备时

10、，事件条件都具备时，事件F F才发生。才发生。 A AB B 逻辑符逻辑符 号号 F F E E A A B B Y Y C C C C 逻辑关系图逻辑关系图 第14页/共37页 16 逻辑式：逻辑式： 逻辑乘法（逻辑与）逻辑乘法（逻辑与）F=ABnF=ABn 逻辑关系为：逻辑关系为： “有有0 0出出0 0，全，全 1 1出出1”1” B A A D 1 D 2 R R Y Y +Ucc+Ucc 与门电与门电 路路 与门电路与表达式 第15页/共37页 17 输入输入输出输出 A AB BF F 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1

11、真值表：真值表：门电路波形图：门电路波形图： B A A Y Y 0 00 00 00 01 11 11 1 0 00 00 00 01 11 11 1 0 00 0 0 00 00 00 01 1 与表达式 第16页/共37页 或门：或门：A A、B B、C C 只有一个条件具备时，事只有一个条件具备时，事 件件F F就发生。就发生。 A A B B 逻辑符逻辑符 号号 F FE E 1 A A B B Y Y C C C C 逻辑关系图逻辑关系图 第17页/共37页 19 F=A+B+nF=A+B+n 逻辑加法逻辑加法逻辑或逻辑或 逻辑关系逻辑关系 为：为：“有有 1 1出出1 1，全，全

12、 0 0出出0”0” B A A D 1 D 2 R R Y Y -Ucc-Ucc 或门电或门电 路路 逻辑式：逻辑式： 或门电路与表达式 第18页/共37页 20 输入输入输出输出 A AB BF F 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 真值表：真值表： B A A Y Y 门电路波形图：门电路波形图： 0 00 01 11 11 10 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 00 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 或门表达式 第19页/共37页 21 21 A A条件具备时，事件条件具备时，事件F

13、 F 不发生；不发生；A A不具备时，事件不具备时，事件 F F发生。发生。逻辑关系为：逻辑关系为：“有有 0 0出出1 1，有，有1 1出出0”0” A A R R 逻辑符逻辑符 号号 F F E E A A Y Y 1 1 A A Y Y 波形图波形图非门电非门电 路路 0 00 01 11 11 1 1 11 11 11 1 0 0 0 00 00 0 0 0 第20页/共37页 22 A AF F 0 0 1 1 1 1 0 0 AAF 逻辑式：逻辑式： 逻辑非逻辑非逻辑逻辑 反反 真值表：真值表： A A V R R Y YR R +Ucc+Ucc 非门电路与表达式 第21页/共37

14、页 23 A A B B Y Y A A B B Y Y A A Y Y非逻辑符号非逻辑符号 或逻辑符号或逻辑符号 与逻辑符号与逻辑符号 第22页/共37页 24 3.4.3.4.与非逻辑与非逻辑与非与非 门（门（NANDNAND） 逻辑符逻辑符 号号 A A B B Y Y C C Y Y A A B B Y Y C C 与非：与非：条件条件A A、B B、C C 都都 具备，则具备，则F F 不发生。不发生。逻辑关逻辑关 系为：系为：“见见0 0出出1 1，全，全1 1得得0”0” Y Y = = ABn ABn 1 1 逻辑表达逻辑表达 式：式： 第23页/共37页 25 A BA BY

15、 YY Y 0 00 00 01 1 0 10 10 01 1 1 1 0 00 01 1 1 11 11 10 0 真值表：真值表：门电路波形图：门电路波形图： B B A A Y Y Y Y 0 00 01 11 11 10 00 0 0 00 00 00 0 0 00 0 0 00 00 0 0 0 0 0 0 01 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 与非门表达式 第24页/共37页 26 nBAY 或非或非：条件条件A A、B B、C C 任任 一具备，则一具备，则F F不发生。不发生。逻辑逻辑 关系为：关系为：“有有1 1出出0 0，全，全0 0出出

16、 1”1”。 逻辑符逻辑符 号号 A A B B Y Y C C Y Y 1 1 A A B B Y Y C C 1 111 逻辑表达式：逻辑表达式： 第25页/共37页 27 A BA BY YY Y 0 00 00 01 1 0 10 11 10 0 1 1 0 01 10 0 1 11 11 10 0 真值表：真值表：门电路波形门电路波形 图：图： B A A Y Y Y Y 0 00 01 11 11 10 00 0 或非门表达式 第26页/共37页 28 1 1）逻辑关系为：）逻辑关系为：输入端分别先与，然后再或，输入端分别先与，然后再或， 最后是非。最后是非。“一组全一组全1 1出

17、出0 0，各组有，各组有0 0出出1”1” 2 2）逻辑表达式：）逻辑表达式： CDABY 逻辑符逻辑符 号号 A A B B Y Y 3 3）真值表：略）真值表：略 C C D D 1 14 4）门电路波形图：略）门电路波形图：略 第27页/共37页 29 BAY 逻辑关系为：逻辑关系为：“同出同出0 0，异出，异出1”1” 逻辑表达式：逻辑表达式：BABAY 逻辑符逻辑符 号号 A A B B Y Y =1=1 真值表：真值表： 输入输入输出输出 A AB BF F 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 第28页/共37页 30 1

18、.集成电路(IntegratedCircuit，简称IC) 集成电路就是把电路中的半导体器件、电阻、电容 及导线制作在一块半导体基片(芯片)上，并封装在一个 壳体内所构成的完整电路。 数字集成电路就是用来处理数字信号的集成电路。 2.集成电路的特点 与分立元件电路相比，集成电路具有重量轻、体积 小、功耗低、成本低、可靠性高和工作速度高等优点。 第29页/共37页 目前已生产了BiCMOS器件，它由双极型晶体管电 路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势 ， 缺点是制造工艺复杂。 4.1TTL4.1TTL和和CMOSCMOS集成电路的特点：集成电路的特点： (a) TTL集成电路工作速度高、 驱动能力强，但功 耗大、集成度低； (b) MOS集成电路集成度高、功耗低，但工作速度略低， 超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路。 第30页/共37页 32 4.2.电路组成电路组成 如图所示，它由输入