中职数字电路基础讲解

模块5数字电路基础

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课题1脉冲与数字信号课题2数制与数制转换课题3基本逻辑门电路

上一页返回下一页课题1脉冲与数字信号

能区分模拟信号和数字信号，了解数字信号的特点及主要类型。 了解脉冲信号的主要波形及参数。 掌握数字信号的表示方法，了解数字信号在日常生活中的应用。

上一页返回下一页课题1脉冲与数字信号一、数字信号与模拟信号

模拟信号:时间和数值上都是连续变化的电信号。数字信号:时间上和幅值上都是离散的的电信号。下一页返回(a)模拟信号（b）数字信号上一页课题1脉冲与数字信号二、数字电路的特点

1．数字电路中数字信号是用二值量来表示的，每一位数只有0和1两种状态。

2．由于数字电路采用二进制，所以能够应用逻辑代数这一工具进行研究。

3．由于数字电路结构简单，又允许元件参数有较大的离散性，因此便于集成化。下一页上一页返回课题1脉冲与数字信号三、数字电路的分类

1．数字电路按组成的结构可分为分立元件电路和集成电路两大类。

2．按电路所用器件的不同，数字电路又可分为双极型和单极型电路。

3．根据电路逻辑功能的不同，又可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。下一页上一页返回课题1脉冲与数字信号四、数字电路的应用

由于数字电路的一系列特点，使它在通信、自动控制、测量仪器等各个科学技术领域中得到广泛应用。当代最杰出的科技成果-计算机，就是它最典型的应用例子。下一页上一页返回课题1脉冲与数字信号五、脉冲信号

1.常见脉冲信号波形

常见的脉冲信号波形，如图所示。

下一页上一页返回课题1脉冲与数字信号

(1)脉冲幅度Um:脉冲电压的最大变化幅度。

(2)脉冲宽度tw:脉冲波形前后沿0.5Um处的时间间隔。

(3)上升时间tr:脉冲前沿从0.1Um上升到0.9Um所需要的时间。

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2.矩形脉冲波形参数

非理想的矩形脉冲波形是一种最常见的脉冲信号，如图所示。下一页课题1脉冲与数字信号

(4)下降时间tf:脉冲后沿从0.9Um下降到0.lUm所需要的时间。

(5)脉冲周期T:在周期性连续脉冲中，两个相邻脉冲间的时间间隔。

(6)占空比q:指脉冲宽度tw与脉冲周期T的比值。上一页返回下一页课题2数制与数制转换能正确表示各种数制。会进行各种数制之间的转换。了解8421BCD码的表示形式。上一页返回下一页课题2数制与数制转换

一、十进制数

1.每一位数是0～9十个数字符号中的一个，这些基本数字符号称为数码。

2.每一个数字符号在不同的数位代表的数值不同，即使同一数字符号在不同的数位代表的数值也不同。

3.十进制计数规律是“逢十进一”。下一页返回上一页课题2数制与数制转换

十进制数的任意一个n位的正整数都可以用下式表示:式中кi为第i位的系数，它为0～9十个数字符号中的某一个数；10i为第i位的权；[N]10中下标10表示N是十进制数。下一页上一页返回课题2数制与数制转换二、二进制数

二进制数采用两个数字符号，所以计数的基数为2。各位数的权是2的幂，它的计数规律是“逢二进一”。

N位二进制整数[N]2的表达式为式中，[N]2表示二进制数；кi为第i位的系数，只能取0和1的任一个；2i为第i位的权。下一页上一页返回课题2数制与数制转换三、十六进制数

在十六进制数中，计数基数为16，有十六个数字符号:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。计数规律是“逢十六进一”。各位数的权是16的幂，n位十六进制数表达式为下一页上一页返回课题2数制与数制转换四、不同进制数之间的相互转换

1.二进制、十六进制数转换成十进制数

只要将二进制、十六进制数按各位权展开，并把各位的加权系数相加，即得相应的十进制数。下一页上一页返回一个二进制数[N]2＝10101000，试求对应的十进制数。解:[N]2＝[10101000]2＝[1×27+1×25+1×23]10＝[128+32+8]10＝[168]10即:[10101000]2＝[168]10课题2数制与数制转换下一页下一页上一页返回求十六进制数[N]16＝[A8]16所对应的十进制数。解:[N]16＝[A8]16＝[10×161+8×160]10＝[160+8]10＝[168]10即[A8]16＝[168]10课题2数制与数制转换下一页上一页返回课题2数制与数制转换

2.十进制数转换成二进制数

将十进制数转换成二进制数可以采用除2取余法，步骤如下:第一步:把给出的十进制数除以2，余数为0或1就是二进制数最低位к0第二步:把第一步得到的商再除以2，余数即为к1第三步及以后各步:继续相除、记下余数，直到商为0，最后余数即为二进制数最高位。下一页上一页返回课题2数制与数制转换将十进制数[10]10转换成二进制数。解:所以[10]10＝к3к2к1к0＝[1010]2下一页上一页返回课题2数制与数制转换3.二进制与十六进制的相互转换

因为四位二进制数正好可以表示O～F十六个数字，所以转换时可以从最低位开始，每四位二进制数分为一组，每组对应转换为一位十六进制数。最后不足四位时可在前面加0，然后按原来顺序排列就可得到十六进制数。反之，十六进制数转换成二进制数，可将十六进制的每一位，用对应的四位二进制数来表示。上一页返回下一页课题2数制与数制转换试将二进制数[10101000]2转换成十六进制数。解:10101000A8即:[10101000]2＝[A8]16上一页返回下一页课题2数制与数制转换试将十六进制数[A8]16转换成二进制数。解:A81010

1000即:[A8]16

＝[10101000]2上一页返回下一页课题2数制与数制转换五、BCD编码

1．码制

建立代码与文字、符号、图形和其他特定对象之间一一对应关系的过程，称为编码。为了便于记忆、查找、区别，在编写各种代码时，总要遵循一定的规律，这一规律称为码制。

2．二－十进制编码（BCD码）在数字系统中，最方便使用的是按二进制数码编制的代码。如在用二进制数码表示一位十进制数0~9十个数码的对应状态时，经常用BCD码。BCD码意指“以二进制代码表示十进制数”。BCD码有多种编制方式，8421码制最为常见，它是用4位二进制数来表示一个等值的十进制数，但二进制码1011～1111没有用，也没有意义。上一页返回下一页课题2数制与数制转换十进制数8421BCD码位权8位权4位权2位权1000001000120010300114010050101601107011181000910018421BCD代码表

上一页返回下一页课题3基本逻辑门电路

掌握与门、或门、非门基本逻辑门的逻辑功能，了解与非门、或非门、与或非门等复合逻辑门的逻辑功能，会画电路符号，会使用真值表。 了解TTL、CMOS门电路的型号、引脚功能等使用常识，会正确使用各种基本逻辑门电路。

上一页返回下一页一、基本逻辑关系

课题3基本逻辑门电路

1.与逻辑关系当决定某一事件的各个条件全部具备时，这件事才会发生，否则这件事就不会发生，这样的因果关系称为“与”逻辑关系。若用逻辑表达式来描述，则可写为上一页返回下一页

若用逻辑表达式来描述，则可写为：F＝A+B

上一页返回下一页课题3基本逻辑门电路2．或逻辑关系当决定一件事情的几个条件中，只要有一个或一个以上条件具备，这件事情就发生。我们把这种因果关系称为或逻辑。

若用逻辑表达式来描述，则可写为：

3.非逻辑关系决定事件只有一个条件，当这个条件具备时事件就不会发生；条件不存在时，事件就会发生。这样的关系称为“非”逻辑关系。AF0110F＝

课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页4.其他常用逻辑关系(2)或非

——它的逻辑功能是：只有全部输入都是0时，输出才为1，否则输出为0。即：有1出0，全0出1。

ABF000110111110

（1)与非

——它的逻辑功能是：只有输入全部为1时，输出才为0，否则输出为1。即：有0出1，全1出0。ABF000110111000F＝

F＝课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页(3)异或

它的逻辑功能是：当两个输入端相反时，输出为1，输入相同时，输出为0。即：相反出1，相同出0。

异或的逻辑表达式为：ABF000110110110课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页(4)同或

它的逻辑功能是：当两个输入端输入相同时，输出为1；当两个输入端输入相反时，输出为0。即：相同出1，相反出0。

同或的逻辑表达式为：BABF000110111001课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页1.分立元件门电路

(1）与门电路课题3基本逻辑门电路二、门电路上一页返回下一页动画

(2）或门电路课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页(3）三极管非门电路课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页(4）与非门电路课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页

2.集成逻辑门电路

(1）TTL集成逻辑门电路

TTL集成逻辑门电路是三极管-三极管逻辑门电路的简称，是一种双极型三极管集成电路。

1）TTL集成门电路产品系列及型号的命名法

下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路动画课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页TTL器件型号组成的符号及意义

2）常用TTL集成门芯片

74X系列为标准的TTL集成门系列。下表列出了几种常用的74LS系列集成电路的型号及功能。

下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路型号逻辑功能型号逻辑功能74LS002输入端四与非门74LS273输入端三或非门74LS04六反相器74LS204输入端双与非门74LS082输入端四与门74LS214输入端双与门74LS103输入端三与非门74LS308输入端与门74LS113输入端三与门74LS322输入端四或门下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路①74LS08与门集成芯片常用的74LS08与门集成芯片，它的内部有四个二输入的与门电路，其外引脚图和逻辑图如下图所示。

课题3基本逻辑门电路

②74LS32或门集成芯片

常用的74LS32或门集成芯片，它的内部有四个二输入的或门电路，其外引脚图和逻辑图如下图所示。

下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路

③74LS04非门集成芯片

常用的74LS04非门集成芯片，它的内部有六个非门电路，其外引脚图和逻辑图如下图所示。

下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路

④74LS00与非门集成芯片常用的74LS00与非门集成芯片，它的内部有四个二输入与非门电路，其外引脚图和逻辑图如下图所示。

下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路

⑤74LS02或非门集成芯片常用的74LS02或非门集成芯片，它的内部有四个二输入或非门电路，其外引脚图和逻辑图如下图所示。

下一页上一页返回工作原理：当控制端C=1时，三态门的输出状态决定于输入端A、B的状态，这时电路和一般与非门相同，实现与非逻辑关系，即全1出0，有0出1。当控制端C=0时，不管输入A、B的状态如何，输出端开路而处于高阻状态或禁止状态即处于第三种状态。

3）TTL三态输出与非门电路

TTL与非门电路的系列产品中除了上述的与非门外，其他类型还有集电极开路的与非门(简称OC门)、三态输出门等，可以实现各种逻辑功能和控制作用。

课题3基本逻辑门电路上一页返回下一页动画课题3基本逻辑门电路应用举例当C=0时，G2为高阻状态，G1打开，信号由A经G1传送到B。当C=1时，G1为高阻状态，G2打开，信号由B经G2传送到A。改变控制端C的电平，就可控制信号的传输方向。如果A为主机，B为外部设备，那么通过一根导线，既可由A向B输入数据，又可由B向A输入数据，彼此互不干扰。

右图所示是利用三态与非门组成的双向传输通路。上一页返回下一页②或非门多余输入端的处理a.可以直接接地。b.和已使用的输入端并联使用。①与非门多余输入端的处理a.通过一个大于或等于1k的电阻接到Vcc上。b.和已使用的输入端并联使用。

4）TTL门电路的使用

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③其他使用注意事项

a.电路输入端不能直接与高于+5.5V，低于-0.5V的低电阻电源连接，否则因为有较大电流流入器件而烧毁器件。

b.除三态门和OC门之外，输出端不允许并联使用，否则会烧毁器件。

c.防止从电源连线引入的干扰信号，一般在每块插板上电源线接去藕电容，以防止动态尖锋电流产生的干扰。

d.系统连线不宜过长，整个装置应有良好的接地系统，地线要粗、短。下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路

CMOS门电路的主要特点是:①功耗低②电源电压范围宽③抗干扰能力强。④制造工艺较简单。⑤集成度高，宜于实现大规模集成。下一页上一页返回课题3基本逻辑门电路

(2）CMOS集成门电路

MOS集成电路按所用的管子不同，分为PMOS电路、NMOS电路、CMOS电路。

1）CMOS门电路系列及型号的命名法

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2）常用TTL、CMOS集成基本门电路见下表。

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3）M0S门电路的使用①多余输入端的处理

a.MOS电路的多余输入端绝对不允许处于悬空状态，否则会因受干扰而破坏逻辑状态。

b.MOS与非门、或非门多余输入端的处理方法与TTL与非门、或非门多余输入端的处理方法相同。

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②MOS电路使用注意事项

a.要防止静电损坏。

b.操作人员应尽量避免穿着易产生静电荷的化纤物，以免产生静电感应。

c.焊接MOS电路时，一般电烙铁容量应不大于20W，烙铁要有良好的接地线，焊接时利用断电后余热快速焊接，禁止通电情况下焊接。上一页返回课题3基本逻辑门电路下一页训练项目：TTL集成逻辑门电路功能测试

技能目标（1）熟悉TTL与门、或门、非门、与非门集成芯片的外型、引脚排列。（2）测试以上几种门电路的逻辑功能。（3）学习门电路的使用方法。工具、元件和仪器（1）74LS08、74LS04、74LS00、74LS32芯片各一块。（2）1kΩ电阻2只，100Ω电阻1只。（3）+5V直流电源。（4）发光二极管(LED)1只。（5）钮子开关2个。