汽车电工电子课件 模块7数字电子技术及其应用

模块7数字电子技术及其应用项目7.1逻辑门电路分析项目7.2集成触发器及其应用项目7.1逻辑门电路分析7.1.1数字电路基本知识7.1.2逻辑门电路知识学习7.1.1数字电路基本知识一、数字电路的特点及应用二、计数制一、数字电路的特点及应用1.数字信号和数字电路①数字信号只有两种状态，可用“0”或“1”两种取值，即逻辑0和逻辑1。其可以表示电平的高低、脉冲的有无等，只要能区分出两个相反的状态即可，逻辑0和逻辑1表示彼此相关又互相对立的两种状态，②数字电路重点研究输入信号和输出信号之间的逻辑关系。一、数字电路的特点及应用①工作稳定、可靠，抗干扰能力强。②数字电路具有算术运算和逻辑运算功能。③电路结构简单、集成度高。④数字电路精度高。

2、数字电路的特点汽车发动机转速检测电路一、数字电路的特点及应用3．数字电路在汽车中的应用二、计数制1．十进制①采用0，1，2，…，9共10个不同的数字符号，按照一定的规律排列起来表示数的大小。②

“逢十进一”、“借一作十”。2．二进制在数字电路中选择易于用电气元件状态表示的二进位计数制，简称二进制（Binary）。3．八进制八进制数（Octal）。八进制数的基数为8，有0～7共8个数，逢八进一。4．十六进制十六进制（Hexadecimal）的基数为16，用0～9，A，B，C，D，E，F共16个数码分别表示一个十六进制数，其进位规则是“逢十六进一”、“借一作十六”，通常用一个十六进制数表示4个二进制数。二、计数制5．计数制转换（1）二进制数转换为十进制数（2）十进制数转换为二进制数十进制整数转换为二进制的常用方法是除二取余法，即将十进制数连续除以2，并依次记下余数，一直除到商为0为止。以最后所得的余数为最高位，依次从后向前排即为转换后对应的二进制数。二、计数制【例7-1】将十进制数78转换为二进制数，即（78）10

=

（）2？解 (78)10

=

(1

001

110)2

二、计数制 8421BCD码6．BCD码十进制数8421BCD码十进制数8421BCD码000005010110001601102001070111300118100040100910017.1.2逻辑门电路一、基本逻辑门电路二、复合逻辑门电路1．逻辑与和与门电路逻辑“与”电路一、基本逻辑门电路2．逻辑或和或门电路逻辑“或”电路 “或”运算状态表输入输出ABY0000111011113．逻辑非和非门电路逻辑“非”电路 “非”运算状态表输入输出AY0110二、复合逻辑门电路1．与非门电路与非门电路和逻辑符号与非门的逻辑表达式为。 “与非”运算状态表输入输出ABY0010111011102．或非门电路或非门电路和逻辑符号或非门的逻辑表达式为。

“或非”运算状态表输入输出ABY0010101001103．异或门异或门的逻辑表达式为Y=A

B

异或门逻辑符号输入输出ABY000011101110异或逻辑真值表3．异或门项目实施任务7.1.1分析汽车散热器水箱水位报警电路一、任务目的进一步掌握基本门电路在汽车上的应用分析方法。二、任务内容图示为汽车散热器水箱水位报警电路。该报警电路由铜棒探测器、6个非门电路、压电陶瓷片（HTD）、LED1、LED2和蓄电池等组成。试分析汽车散热器水箱水位报警电路的工作原理。汽车散热器水箱水位报警电路（1）当水箱水位处于最低水位以下时，探测器与水箱体之间呈开路状态，结果使反相器IC1-1的输入端为

，输出端为

，由此可知IC1-2的输出端为

，IC1-3的输出端为

，LED2

，LED1

。这样就指示水箱水位已处于最低水位以下，发出警告信息，提醒驾驶员及时加水，避免事故发生。IC1-5和IC1-6组成的振荡器工作，其输出信号促使HTD发出声响报警。三、分析与计算过程（2）当水箱水位正常（最低水位以上）时，探测器与水箱体之间因为导通，使IC1-1的输入端为

，相应IC1-2的输出端为

，IC1-3输出端为

，LED1

，LED2

，指示水位正常。同时IC1-4输出低电平使VD1导通，相应IC1-5和IC1-6组成的振荡器停止工作，电路不发生报警。任务7.1.2分析3人表决组合逻辑电路一、任务目的1．掌握组合逻辑电路设计的步骤。2．能够根据输入信号与输出信号之间的关系推导出函数。二、任务内容设计3人表决组合逻辑电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。有三人表决说明有3个“输入变量”，分别用A、B、C表示；3人表决一位选手是否通过，故有1个“输出变量”，用L表示；三、设计步骤1.根据逻辑要求，确定逻辑变量，并进行赋值。3个输入变量A、B、C分别表示3人的表决情况，即同意为“1”，不同意为“0”；输出变量L对应表决结果，即通过为“1”，淘汰为“0”。2.根据逻辑要求列出真值表ABCL00

0

000

1

0

01

0

0011

1100

010

1

1110

1

111

13．根据真值表写出逻辑表达式，并化简。

表达式化简

4.用与非门设计逻辑电路。项目7.2集成触发器及其应用7.2.1集成触发器7.2.2基本数字部件知识学习7.2.1集成触发器一、基本RS触发器二、可控RS触发器三、JK触发器四、D触发器一、基本RS触发器1．电路构成基本RS触发器2．工作原理

基本RS触发器状态表二、可控RS触发器1．电路组成可控RS触发器逻辑电路和逻辑符号2．工作原理

可控RS触发器状态表RSQnQn+1说明0000触发器保持

原状态不变110101触发器置1111000触发器置01011××触发器状态不

稳定，不允许××三、JK触发器1．电路构成图7-12JK触发器逻辑电路和逻辑符号2．工作原理 JK触发器的真值表设主JK触发器的初始状态为0，已知输入（J、K）的波形图如图7-13所示，画出输出（Q）的波形图。解

波形图四、D触发器1．电路构成D触发器逻辑符号2．工作原理 D触发器的真值表DQnQn+1功能说明001输出状态与D状态相同1010111项目7.2.2基本数字部件一、寄存器二、计数器三、七段译码器和数码显示器四、555定时器应用一、寄存器1．数码寄存器T4175的内部逻辑电路图（1）清零功能（2）寄存数码（3）保持T4175的外部引线排列图改进后的寄存器逻辑电路图二、计数器1．预置并行数据输入2．清零3．计数控制4．进位74HC163构成的六进制计数器三、七段译码器和数码显示器七段数码显示器发光段组合图74LS48输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，如图7-20所示，以增强器件的功能。74LS48的引脚图及逻辑符号四、555定时器应用1．电路组成集成555定时器的内部结构及管脚排列图2．应用（1）555时基电路构成的单稳态触发器用555定时器构成的单稳态触发器及其工作波形图用555定时器构成的多谐振荡器及其工作波形图（2）555时基电路构成的多谐振荡器（3）555时基电路构成的施密特触发器用555定时器构成的施密特触发器及其工作波形图项目实施任务7.2.1

分析触发器波形一、任务目的1.掌握JK触发器、D触发器的逻辑功能及分析方法。2.能够分析JK触发器、D触发器的输出波形。二、任务内容根据输入信号分析JK触发器、D触发器的输出波形。三、分析过程JKQnQn+1000

11

1010

01

0100

11

1110

11

1分析JK触发器真值表分析D触发器真值表DQnQn+10

0

0

1

01

0

1

1

1四、分析与讨论1.分析JK触发器的逻辑功能：（1）J=K=1，触发器

翻转

；（2）J=1，K=0，触发器

置1；（3）J=0，K=0，触发器

保持原状态不变

；（4）J=0，K=1，触发器

置1

。2.JK触发器CP

从1变为0时，触发器输出Q状态发生转移。3.D触发器只有一个触发输入端D，通常为

边沿触发器

。任务7.2.2分析译码器与显示器电路一、任务目的掌握译码器与显示器电路的分析方法。二、任务条件直流稳压电源、数字实验板、万用表。三、任务内容分析译码器与显示器电路。根据译码器输入信号，验证显示器输出状态。真值表数字

功能输入输出A3A2A1A0abcdefg01100001111111011×00011011000021×00101110110131×00111111100141×01001011001151×01011101101161×01101001111171×01111111000081×10001111111191×100111110011真值表数字

功能输入输出A3A2A1A0abcdefg101×101010001101111×101110011001121×110010100011131×110111001011141×111010001111151×111110000000××××××00000000100000000000000×××××11111111五、分析与讨论

1.74LS47译码器的供电电压是5V，电源引脚是16/8，输入引脚是1/7/2/6/3/4/5，输出引脚13/12/11/10/9/15/14

。2.BS212LED显示器采用

共阳极低电平有效

接法。当译码器输出高电平时，LED灯不亮；当译码器输出低电平时，LED灯点亮。任务7.2.3

分析汽车转向灯控制电路一、任务目的1．掌握555定时器在汽车转向灯控制电路中的应用。2．掌握分析汽车转向灯控制电路的方法。二、任务内容由555定时器构成的汽车转向灯闪光电路如图所示，试分析其电路的工作原理。转向灯闪光电路555构成的汽车转向灯闪光电路利用555定时器的输出端3接

继电器J的线圈

，使继电器按多谐振荡频率进行工作，继电器的触点

接到转向灯的电源回路中

，控制转向灯电源的

通断

，使转向灯按一定频率闪烁。如果驾驶员拨下左转向灯开关，此时左转向灯与

电源

以及

搭铁

构成一回路。但由于继电器的常开触点与之串联，所以只有当555定时器的引脚3

输出高电平

继电器才得电吸合，这样左转向灯就被点亮，当C1充电结束时，引脚3

输出低电平，继电器断电使触点断开，这样左转向灯由于不能形成闭合回路而熄灭。如此重复进行转向灯的灯亮、灯灭控制，只要选择合适的继电器得电、断电频率，就能够感觉转向灯在闪烁。三、分析与讨论闪光器的灯亮时间由C1的充电时间常数决定。闪光器的灯灭时间由C1的放电时间常数决定。闪光器的灯亮、灯灭周期即多谐振荡器的振荡周期T。信号灯的闪烁频率为f＝1/T×60（次/min）。通过适当选择RA、RB和C1值，即可取得一定的闪烁频率。习题一、简答题1．数字电路的特点是什么？2．说明计数器在汽车中的应用。3．说明555定时器的工作原理。4．说明图7-44的转向灯控制原理。5．简述D触发器的工作原理。5．由二极管组成的逻辑门电路及输入信号波形图如图所示，试画出相应的输出波形。二、应用逻辑代数运算法则化简下列各式由二极管组成的逻辑门电路及输入信号波形图6.异或门电路及输入信号波形图如图所示，试画出相应的输出波形。异或门电路及输入信号波形图7.如图（a）所示为门电路输入电路图，其波形图如图（b）所示，试画出G端与F端的波形。门电路输入电路图及波形图主从结构JK触发器各输入端的电压波形如图所示，试分别画出JK触发器输出端（Q和）的波形。主从结构JK触发器输出电压图自测题一、填空题

1．将下列二进制数转换成十进制数。

(1001)2

=

()10 (11001)2

=

()10 (110010)2

=

()102．将下列十进制转换成二进制。

(11)10

=

()2 (25)10

=

()2 (108)10

=

()23．将下列8421BCD码转换成十进制数。(001010000111)8421BCD

=

()10 (100100011011)8421BCD

=

()10(110011100100)8421BCD

=

()10 (101100010011)8421BCD

=

()104．将下列十进制数转换成8421BCD码。(314)10=()8421BCD (684)10=()8421BCD5．数字显示电路通常由

、

、

和

等部分组成。6．数字电路最基本的逻辑关系有

、

、

3种。7．在数字电路中，正逻辑是指电路中的高电平用

表示，低电平用

表示。8．“与非”门的逻辑功能是有0出

，全1出

。9．触发器有两个互补的输出端Q、，定义触发器的1状态为

，0状态为

，可见触发器的状态指的是

端的状态。1．与模拟电路相比，数字电路主要的优点有（）。A．容易设计 B．通用性强 C．保密性好 D．抗干扰能力强

2．一位十六进制数可以用（）位二进制数来表示。A．1 B．2 C．4 D．163．若输入变量A、B全为1时，输出F=0，则其输入与输出的关系是（）。A．异或 B．与 C．与非 D．或非二、选择题4