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)用項目7.1邏輯門電路分析項目7.2集成觸發(fā)器及其應(yīng)用項目7.1邏輯門電路分析7.1.1數(shù)字電路基本知識7.1.2邏輯門電路知識學習7.1.1數(shù)字電路基本知識一、數(shù)字電路的特點及應(yīng)用二、計數(shù)制一、數(shù)字電路的特點及應(yīng)用1.數(shù)字信號和數(shù)字電路①數(shù)字信號只有兩種狀態(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)字電路重點研究輸入信號和輸出信號之間的邏輯關(guān)系。一、數(shù)字電路的特點及應(yīng)用①工作穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強。②數(shù)字電路具有算術(shù)運算和邏輯運算功能。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)字電路的特點汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測電路一、數(shù)字電路的特點及應(yīng)用3．數(shù)字電路在汽車中的應(yīng)用二、計數(shù)制1．十進制①采用0，1，2，…，9共10個不同的數(shù)字符號，按照一定的規(guī)律排列起來表示數(shù)的大小。②

“逢十進一”、“借一作十”。2．二進制在數(shù)字電路中選擇易于用電氣元件狀態(tài)表示的二進位計數(shù)制，簡稱二進制（Binary）。3．八進制八進制數(shù)（Octal）。八進制數(shù)的基數(shù)為8，有0～7共8個數(shù)，逢八進一。4．十六進制十六進制（Hexadecimal）的基數(shù)為16，用0～9，A，B，C，D，E，F(xiàn)共16個數(shù)碼分別表示一個十六進制數(shù)，其進位規(guī)則是“逢十六進一”、“借一作十六”，通常用一個十六進制數(shù)表示4個二進制數(shù)。二、計數(shù)制5．計數(shù)制轉(zhuǎn)換（1）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)（2）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制的常用方法是除二取余法，即將十進制數(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)的二進制數(shù)。二、計數(shù)制【例7-1】將十進制數(shù)78轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，即（78）10

=

（）2？解 (78)10

=

(1

001

110)2

二、計數(shù)制 8421BCD碼6．BCD碼十進制數(shù)8421BCD碼十進制數(shù)8421BCD碼000005010110001601102001070111300118100040100910017.1.2邏輯門電路一、基本邏輯門電路二、復合邏輯門電路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”運算狀態(tài)表輸入輸出AY0110二、復合邏輯門電路1．與非門電路與非門電路和邏輯符號與非門的邏輯表達式為。 “與非”運算狀態(tài)表輸入輸出ABY0010111011102．或非門電路或非門電路和邏輯符號或非門的邏輯表達式為。

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

B

異或門邏輯符號輸入輸出ABY000011101110異或邏輯真值表3．異或門項目實施任務(wù)7.1.1分析汽車散熱器水箱水位報警電路一、任務(wù)目的進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警電路。該報警電路由銅棒探測器、6個非門電路、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警電路的工作原理。汽車散熱器水箱水位報警電路（1）當水箱水位處于最低水位以下時，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，其輸出信號促使HTD發(fā)出聲響報警。三、分析與計算過程（2）當水箱水位正常（最低水位以上）時，探測器與水箱體之間因為導通，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IC1-4輸出低電平使VD1導通，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)計的步驟。2．能夠根據(jù)輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系推導出函數(shù)。二、任務(wù)內(nèi)容設(shè)計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“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“輸出變量”，用L表示；三、設(shè)計步驟1.根據(jù)邏輯要求，確定邏輯變量，并進行賦值。3個輸入變量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式，并化簡。

表達式化簡

4.用與非門設(shè)計邏輯電路。項目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)字部件知識學習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項目7.2.2基本數(shù)字部件一、寄存器二、計數(shù)器三、七段譯碼器和數(shù)碼顯示器四、555定時器應(yīng)用一、寄存器1．數(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后的寄存器邏輯電路圖二、計數(shù)器1．預置并行數(shù)據(jù)輸入2．清零3．計數(shù)控制4．進位74HC163構(gòu)成的六進制計數(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)動共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個輔助控制端，如圖7-20所示，以增強器件的功能。74LS48的引腳圖及邏輯符號四、555定時器應(yīng)用1．電路組成集成555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳排列圖2．應(yīng)用（1）555時基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其工作波形圖用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器及其工作波形圖（2）555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器（3）555時基電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器用555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器及其工作波形圖項目實施任務(wù)7.2.1

分析觸發(fā)器波形一、任務(wù)目的1.掌握JK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，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)字實驗板、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，驗證顯示器輸出狀態(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。當譯碼器輸出高電平時，LED燈不亮；當譯碼器輸出低電平時，LED燈點亮。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行工作，繼電器的觸點

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與之串聯(lián)，所以只有當555定時器的引腳3

輸出高電平

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

輸出低電平，繼電器斷電使觸點斷開，這樣左轉(zhuǎn)向燈由于不能形成閉合回路而熄滅。如此重復進行轉(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時間由C1的充電時間常數(shù)決定。閃光器的燈滅時間由C1的放電時間常數(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。信號燈的閃爍頻率為f＝1/T×60（次/min）。通過適當選擇RA、RB和C1值，即可取得一定的閃爍頻率。習題一、簡答題1．數(shù)字電路的特點是什么？2．說明計數(shù)器在汽車中的應(yīng)用。3．說明555定時器的工作原理。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波形圖6.異或門電路及輸入信號波形圖如圖所示，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．將下列二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。

(1001)2

=

()10 (11001)2

=

()10 (110010)2

=

()102．將下列十進制轉(zhuǎn)換成二進制。

(11)10

=

()2 (25)10

=

()2 (108)10

=

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

=

()10 (100100011011)8421BCD

=

()10(110011100100)8421BCD

=

()10 (101100010011)8421BCD

=

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

、

、

和

等部分組成。6．數(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)器有兩個互補的輸出端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)點有（）。A．容易設(shè)計 B．通用性強 C．保密性好 D．抗干擾能力強

2．一位十六進制數(shù)可以用（）位二進制數(shù)來表示。A．1 B．2 C．4 D．163．若輸入變量A、B全為1時，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