《城市轨道交通电工电子技术及应用单元10数字电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市轨道交通电工电子技术及应用单元10数字电路（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,城市轨道交通 电工电子技术及应用 （20学时）,单元10 数字电路,单元10.数字电路,单元学习目标 了解数字电路的基本概念； 了解常用的几种数制和码制； 掌握常用的门电路； 掌握逻辑代数的基本公式和法则； 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法； 掌握编码器和译码器的逻辑功能； 掌握常见的触发器； 掌握时序逻辑电路的特点和分析方法； 掌握计数器和寄存器的逻辑功能； 掌握555定时器； 了解数模和模数变换器、ROM和RAM存储器。,用于存储、传递和处理数字信号的电子电路称为数字电路。 数字电路的主要逻辑单元是逻辑门电路和触发器。 由于数字电路具有稳定性好、抗干扰能力强、便于集成和存储等特点，它广泛
2、应用于电子计算机、数字通信、数字式家用电器、数字仪表、数字控制装置及工业逻辑系统等领域。,1、数字电路,一概述,数字电路中的工作信号通常都是持续时间短暂的跃变信号，称为脉冲信号。,2、脉冲信号,一概述,实际矩形波及矩形脉冲波形参数,十进制：由0、19十个数码组成，进位规则是逢十进一，计数基数为10。 二进制：由0、1两个数码组成，进位规则是逢二进一，计数基数为2。 BCD码 ：,3、几种常用数制与码制,一概述,（1）与逻辑（与门）,与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为：,开关A，B串联控制灯泡Y,1、分立元件门电路,二门电路,两个
3、开关必须同时接通，灯才亮。逻辑表达式为：,A、B都断开，灯不亮。,A断开、B接通，灯不亮。,A接通、B断开，灯不亮。,A、B都接通，灯亮。,这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做真值表。,将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：,功能表,真值表,逻辑符号,二极管与门,（2）或逻辑（或门）,或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B，C，)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达式为：,开关A，B并联控制灯泡Y,两个开关只要有一个接通，灯就会亮。逻辑表达式为：,+,A、B都断开，灯不亮。,A断开、B接通，灯亮
4、。,A接通、B断开，灯亮。,A、B都接通，灯亮。,Y=A+B,真值表,功能表,逻辑符号,二极管或门,（3）非逻辑（非门）,非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：,开关A控制灯泡Y,A断开，灯亮。,A接通，灯灭。,真值表,功能表,逻辑符号,晶体管非门,（4）常用复合门电路,按所使用的基本开关元件的不同，可分为双极型（以晶体管-晶体管TTL门电路为代表）和单极型（互补式金属-氧化层-半导体CMOS门电路为代表）两大类。,2、集成门电路,二门电路,74LS00和CD4069引脚图,1、逻辑代数,三组合逻辑电路的分析与设计,2、
5、组合逻辑电路的分析方法,三组合逻辑电路的分析与设计,其分析步骤为：根据已知的逻辑图写出逻辑表达式用逻辑代数对表达式进行化简列逻辑状态表分析逻辑功能。 例10-1 试分析图的逻辑功能。 解：根据逻辑图写出逻辑表达式并化简,列出逻辑状态表，分析此表可知：当电路输入端A和B同为1或同为0时，输出端F为1；否则F为0。这种电路称为同或门电路。,3、组合逻辑电路的设计方法,三组合逻辑电路的分析与设计,其步骤为：根据实际问题的逻辑关系列出逻辑状态表写出逻辑表达式并进行化简画出逻辑图。 半加器,3、组合逻辑电路的设计方法,三组合逻辑电路的分析与设计,全加器,3、组合逻辑电路的设计方法,三组合逻辑电路的分析与
6、设计,全加器,1、编码器,四编码器和译码器,二进制编码器 二进制编码器是用位二进制代码来表示个一般信号的数字电路。根据编码器输出二进制代码的位数，二进制编码器可分为2位二进制编码器、3位二进制编码器等等。,1、编码器,四编码器和译码器,二一十进制编码器 二一十进制编码器是将十进制的十个数码0、1、2、9编成二进制代码的逻辑电路。最常用的二一十进制编码器就是8421BCD码编码器。,1、编码器,四编码器和译码器,优先编码器与集成编码器 优先编码器是编码时允许多个信号同时输入，但电路只对其中级别最高的信号优先进行编码，级别低的信号不起作用的特殊编码器。 使用方便，包括编码器在内一些常用的组合电路都
7、已被制成了通用型中、小规模集成电路产品。常用的集成8421BCD编码器产品有CT340、CT1147、CT4147等 。,2、译码器,四编码器和译码器,译码器是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。 二进制译码器 二进制译码器是把二进制代码翻译成对应输出信号的电路，又称变量译码器。它若有n个输入线，则对应2n个输出线。常见的芯片有2线-4线译码器、3线-8线译码器、4线-16线译码器等。,CT4138外引脚排列图,2、译码器,四编码器和译码器,二-十进制译码器 二-十进制译码器是将二-十进制代码（BCD码）翻译成对应的10个二进制数字信号的电路，又叫做4线
8、-10线译码器。,集成4线-10线译码器CT4042,3、显示译码器,四编码器和译码器,七段发光二极管（LED）数码管,3、显示译码器,四编码器和译码器,集成显示译码器 CT4248是一种功能比较齐全的显示译码器，与共阴极七段数码管配合使用。CT4248外引脚排列图如图所示 。,1、RS触发器,五双稳态触发器,基本RS触发器,1、RS触发器,五双稳态触发器,同步RS触发器,2、JK触发器,五双稳态触发器,3、D触发器,五双稳态触发器,4、T触发器和T触发器,五双稳态触发器,五双稳态触发器,1、二进制加法计数器 异步二进制加法计数器 举例：三位异步二进制加法计数器,六计数器,1、二进制加法计数器
9、 同步二进制加法计数器 举例：三位同步二进制加法计数器,六计数器,2、十进制加法计数器 举例：同步十进制加法计数器,六计数器,2、十进制加法计数器 举例：同步十进制加法计数器,六计数器,中规模集成同步十进制加法计数器CT4160的管脚排列图如图所示,1、数码寄存 由四个D触发器组成的四位并入并出数码寄存器如图10-37所示。使用前，直接在复位端 加负脉冲将触发器清零。数码加在输入端 d3、d2 、d1 、d0 上，当时钟CP上升沿过后，,七寄存器,2、移位寄存 单向移位寄存器,七寄存器,2、移位寄存 双向移位寄存器 CT4194是一种典型的TTL集成双向移位寄存器，它的功能比较齐全，有清零、保
10、持、左移位、右移位、并、串行输入和并、串行输出等功能。,七寄存器,2、移位寄存 双向移位寄存器 CT4194是一种典型的TTL集成双向移位寄存器，由CT4194构成环形计数器 。,七寄存器,1、集成555定时器的组成和逻辑功能,八集成555定时器,1、集成555定时器的组成和逻辑功能,八集成555定时器,2、集成555定时器的应用 单稳态触发器,八集成555定时器,2、集成555定时器的应用 多谐振荡器,八集成555定时器,2、集成555定时器的应用 施密特触发器,八集成555定时器,1、数模转换器（D/A转换器） D/A转换器的工作原理 D/A转换器的任务就是实现上述转换：将输入数字信号的每
11、一位二进制数码的1按照它的“权”值转换为相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加。最后将与输入数字量成正比的模拟量输出，完成数模转换功能。,九数模和模数转换,1、数模转换器（D/A转换器） D/A转换器输出模拟电压与输入数字量之间的关系 若D/A转换器输入的数字量是N位二进制数码，输出的是确定大小的模拟电压(或电流)。当输入的N位二进制数码全是0时，输出的模拟电压应是0 V。当输入的N位二进制数码全是1时，输出的模拟电压应是最大值(又称满刻度值，用UFSR表示)。其中N位二进制数码一共有2N个组态，每一个组态与确定大小的模拟电压相对应。,九数模和模数转换,1、数模转换器（D/A转换器） D/
12、A转换器的主要技术指标 （1）分辨率 分辨率用D/A转换器能够分辨出的最小输出电压与最大输出电压之比表示。 （2）转换误差 表示D/A转换器输出电压的实际值与理论值之差。 （3）转换时间 指从数字量输入到模拟量能够稳定输出之间所需要的时间。它表示的是D/A转换器的工作速度，转换时间越小，工作速度越高。,九数模和模数转换,1、数模转换器（D/A转换器） 集成D/A转换器举例 DAC0832是CMOS单片直流输出型8位数/模转换器，它由两个8位输入寄存器和一个8位D/A转换器三部分组成。它能与多种微处理器芯片配合使用，且接口电路简单，转换控制容易 。,九数模和模数转换,2、模数转换器（A/D转换器
13、） A/D转换器的主要技术指标 （1）分辨率 通常用A/D转换器输出的二进制码的位数N表示。 （2）相对精度 表示A/D转换器实际输出的数字量与理论输出的数字量之间的差值，通常用最低有效位LSB的倍数表示。 （3）转换速度 A/D转换器从接收到转换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量为止，即完成一次A/D转换所需要的时间。,九数模和模数转换,2、模数转换器（A/D转换器） 集成A/D转换器举例 ADC0804是应用较多的逐次逼近型集成A/D转换器，是CMOS集成电路。其分辨率是8位，相对精度1 LSB，转换速度约为100s。,九数模和模数转换,1、只读存储器ROM 常用的ROM有可编程只读存储器（Programmable Rom，简称PROM）和可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Rom，简称EPROM）等类型。 ROM的基本结构 能存储四个4位二进制码的 只读存储器(ROM)的原理电路 如图所示,十 ROM和RAM存储器,1、只读存储器ROM ROM的工作原理 44 ROM,十 ROM和RAM存储器,2、随机存储器RAM RAM在工作时可随时对任意选中的存储单元进行信息的存入（写入）或取出（读出）操作。 RAM的基本结构,十 ROM和RAM存储器,2、随机存储器RAM 静态MOS RAM存储单元的工作原理,十 ROM和RAM存储器,
