第10章数字电路工程应用

1、电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用第第10章章 数字电路工程应用数字电路工程应用电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第10章章 数字电路工程应用数字电路工程应用第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现第第2节节 555定时器的应用定时器的应用电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术10.1 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现两地控制一灯的电路两地控制一灯的电路公用照明延时关灯电路公用照明延时关灯电路交通灯故障检测电路交通灯故障检测电路电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用

2、-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现1、两地控制一灯的电路、两地控制一灯的电路电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现由图可以写出逻辑表达式如下：由图可以写出逻辑表达式如下：BABAY由逻辑表达式可以写出逻辑状态表，如表所示由逻辑表达式可以写出逻辑状态表，如表所示两地控制一个照明灯电路的逻辑状态表两地控制一个照明灯电路的逻辑状态表开关开关输出输出照明灯照明灯A AB BY Y0 00 00 0灭灭0 01 11 1亮亮1 10 01 1亮亮1 11 10 0灭灭电工技术基础与工程应用电工技术基础

3、与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现根据上面真值表可以采用一片根据上面真值表可以采用一片74LS20型双型双4输入与非门和一输入与非门和一片片74LS00型四型四3输入与非门构成，实现此功能。输入与非门构成，实现此功能。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现2、公用照明延时关灯电路、公用照明延时关灯电路电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现 图中，当按下按钮图中，当按下按钮SB时，时，C1被迅速充电，被迅速充电，

4、a点由低电平变点由低电平变为高电平，为高电平，F1翻转，翻转，F2反相后输出高电平，反相后输出高电平，T1立即导通，继立即导通，继电器吸合，其触电接通电灯电源，灯亮。当电器吸合，其触电接通电灯电源，灯亮。当SB松开后，电容松开后，电容C1开始放电，数分钟后，开始放电，数分钟后，C1两端的电压降至两端的电压降至F1关门电平，关门电平，F1翻转，翻转，F2反相后输出低电平，反相后输出低电平，T1截止，继电器释放，电灯熄灭截止，继电器释放，电灯熄灭，调整，调整R1可以改变延时时间，继电器动作电压要与所用电源可以改变延时时间，继电器动作电压要与所用电源电压相同，如果要延时更长时间，则可以加大电容的容量

5、。电压相同，如果要延时更长时间，则可以加大电容的容量。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现3、交通灯故障检测电路、交通灯故障检测电路 交通灯在正常情况下：红灯亮交通灯在正常情况下：红灯亮停车；黄灯亮停车；黄灯亮准备；绿灯亮准备；绿灯亮通行；正常时只有一个灯亮。如果灯全通行；正常时只有一个灯亮。如果灯全部亮或全不亮或两个灯同时亮，都是故障。输入变量为部亮或全不亮或两个灯同时亮，都是故障。输入变量为1，表示灯亮；输入变量为表示灯亮；输入变量为0表示不亮。有故障时输出表示不亮。有故障时输出1，正常，正常时输出时输出0。A表示红

6、灯，表示红灯，B表示黄灯，表示黄灯，C表示绿灯。由此我表示绿灯。由此我们可以写出真值表如下表所示：们可以写出真值表如下表所示：电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现A AB BC CY Y0 00 00 01 10 00 01 10 00 01 10 00 00 01 11 11 11 10 00 00 01 10 01 11 11 11 10 01 11 11 11 11 1电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现CBAY BCAABCCABCBAAB

7、BCACCBAY由真值表写出故障时逻辑表达式由真值表写出故障时逻辑表达式化简上式得；化简上式得；为了减少芯片个数，将上式变换为：为了减少芯片个数，将上式变换为： + + BCCBACBAY)(电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第1节节 组合逻辑电路的实现组合逻辑电路的实现电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2 2节节 555555定时器的应用定时器的应用第第2节节 555定时器的应用定时器的应用1 1、555555定时器构成的单稳态触发器及其应用定时器构成的单稳态触发器及其应用 电路在无外加触发信号作用时，处于一种稳定工作电路在无外加

8、触发信号作用时，处于一种稳定工作状态，称之为稳态。状态，称之为稳态。 当输入端有外加触发脉冲信号的上升沿或下降沿当输入端有外加触发脉冲信号的上升沿或下降沿( (由电由电路而定路而定) )作用时，输出状态立即发生跳变。此后，电路进入作用时，输出状态立即发生跳变。此后，电路进入暂时稳定状态，称为暂稳态。过一段时间，电路自动恢复暂时稳定状态，称为暂稳态。过一段时间，电路自动恢复原先的稳态。暂稳态的时间与电路的阈值电压及外接原先的稳态。暂稳态的时间与电路的阈值电压及外接R R、C C参数有关。参数有关。 这种电路只有一种稳定状态，称为单稳态触发器。这种电路只有一种稳定状态，称为单稳态触发器。本节介绍本

9、节介绍555555定时器组成单稳态触发器的电路。定时器组成单稳态触发器的电路。 电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用（1 1）电路的组成及工作原理）电路的组成及工作原理“6”号引脚为电容电压uC“2”号引脚为输入电压uI电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用（2 2）工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 1. 稳定状态稳定状态 接通电源后接通电源后 VCC 经经 R 向向 C 充电，充电，使使 uC 上升。上升。 uCOtOuOtUOLUOH

10、tWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC该电路该电路触发信号为负脉冲触发信号为负脉冲，不加，不加触发信号时，触发信号时，uI = UIH ( (应应 1/3 VCC) )。 当当 uC 2/3 VCC 时，满足时，满足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因因此此 uO 为低电平，为低电平，V 导通，电容导通，电容 C 经放经放电管电管 V 迅速放电完毕，迅速放电完毕，uC 0 V。这时这时TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持保持低电平不变。因此，低电平不变。因此，稳态时稳态时 uC 0 V，uO 为为低电平。低

11、电平。充电充电导通导通放电放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIH电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用 2. 触发进入暂稳态触发进入暂稳态 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC当输入当输入 uI 由由高电平跃变为低电平高电平跃变为低电平( (应应 1/3 VCC ) )时，使时，使 TR = UIL1/3 VCC而而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此因此 uO 跃跃变为变为高电平，进入暂稳态高电平，进入暂稳态，这

12、时放电管，这时放电管 V截止，截止，VCC 又经又经 R 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。UILUOH充电充电电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用 3. 自动返回稳定状态自动返回稳定状态 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC 2. 触发进入暂稳态触发进入暂稳态 UIHUOL TH2/3 VCC放电放电V当输入当输入 uI 由由高电平跃变为低电平高电平跃变为低电平( (应应 1/3 VCC) )时，使时，使 TR = UIL1/3 VCC 而而TH = uC 0 V 1/3 VC

13、C ) )，因此，因此 uO 重新跃变重新跃变为低电平。为低电平。同时，放电管导通，同时，放电管导通，C 经经 V 迅速放电迅速放电 uC 0 V，放电完毕放电完毕后，电路返回稳态。后，电路返回稳态。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用 例例 用上述单稳态电路输出定时用上述单稳态电路输出定时时间为时间为1 s 的的正脉冲，正脉冲，R = 27 k ，试确定定时元件试确定定时元件 C 的取值。的取值。 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC输出脉冲宽度输出脉冲宽度 tW 即即为暂稳态维持

14、时为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件间，主要取决于充放电元件 R、C。 该单稳态触发器为不可重复触发器，该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽小于输出脉宽 tWO 。解：解：因为因为 tWO 1.1 RC故故可取标称值可取标称值 33 F。F33.7k271 . 1S11 . 1WO RtC估算公式估算公式 tWO 1.1 RC电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用2 2、555555定时器构成的脉冲整形及其应用定时器构成的脉冲整形及其应用 在实际信号测量控制中，因为由传感器得到的

15、信号往在实际信号测量控制中，因为由传感器得到的信号往往受干扰较大，是不规则的，不一定能满足后级电路的要往受干扰较大，是不规则的，不一定能满足后级电路的要求，故常常需要对信号进行整形。在上图中，如果输入信求，故常常需要对信号进行整形。在上图中，如果输入信号是不规则的脉冲时，如图所示，经过整形后得到的是一号是不规则的脉冲时，如图所示，经过整形后得到的是一个规则的波形。个规则的波形。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术 第第2节节 555定时器的应用定时器的应用3 3、555555定时器构成的多谐振荡器及其应用定时器构成的多谐振荡器及其应用 多谐振荡器是产生矩形波的自激振荡

16、器。多谐振荡器是产生矩形波的自激振荡器。由于矩形波包含基波和高次谐波等较多成分，由于矩形波包含基波和高次谐波等较多成分，因此称为多谐振荡器。另外，这类电路不存在因此称为多谐振荡器。另外，这类电路不存在稳态，故又称无稳态电路。稳态，故又称无稳态电路。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用用用555定时器组成的多谐振荡器电路和工作波形定时器组成的多谐振荡器电路和工作波形分别如下图所示：分别如下图所示：电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用工作原理、工作波形与周期估算工

17、作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 充电充电UOHTH = TR = uC 很小很小接通接通 VCC 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0 0，uO 为为高电平，高电平，放电管截止，放电管截止，VCC 经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升，这时，这时电电路路处于暂稳态处于暂稳态。 工作原理工作原理 电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V UOLTH = TR 2/3 VCC当当 uC

18、上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 时，时，uO 跃跃变为低电平，变为低电平，同时放电管同时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和 V 放电，放电，uC 下降下降，电路进入电路进入暂稳态暂稳态 。工作原理工作原理 接通接通 VCC 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0，uO 为为高电平，高电平，放电管截止，放电管截止，VCC经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升，这时，这时电电路路处于暂稳态处于暂稳态。 放电放电电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术第第2节节 555定时器的应用定时器的应用当当 uC 下降到下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC