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1、数字电子技术项目教程,绪论,1数字信号和数字电路 模拟信号是在时间和数值上连续变化的信号。 传输、处理模拟信号的电路称为模拟电路。 数字信号是在时间和数值上都是离散(不连续)的信号。 矩形波、方波信号就是典型的数字信号。 传输、处理数字信号的电路称为数字电路。因此数字电路又称为数字逻辑电路。,模拟信号和数字信号的波形 2数字电路的特点 （1）数字电路的信号只有两种状态 （2）数字电路工作可靠性高，抗干扰能力强。,（3）数字电路的基本单元电路比较简单，便于集成制造和系列化生产。 （4）由数字逻辑电路构成的数字系统工作速度快、精度高、功能强、可靠性好。 （5）数字电路不仅能完成算术运算，还可以完成
2、逻辑运算，具有逻辑推理和逻辑判断的能力。 数字电路广泛的应用在计算机、数字通信、数字仪表、数控装置等领域。,3数字电路的分类,（1）按电路组成结构分类 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）按集成电路规模分类 集成电路按集成度的不同可分为小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)和超大规模集成(VLSI)电路。 (3)按使用的半导体类型分类 按电路使用半导体类型不同可分为双极型电路和单极型电路。 （4)按电路的逻辑功能分类 按电路的逻辑功能的不同可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。,4数字电路的应用,（1）数字通信。 数字通信系统适于多
3、路远程传输，还能应用于计算机进行信息处理和控制，实现以计算机为中心的自动交换通信网。 （2）电子计算机。 以数字电路构成的数字计算机处理信息能力强、运算速度快、工作温度可靠，便于参与过程控制。 （3）自动控制。 数字电路构成的自动控制系统具有快速灵敏精确等特点。 （4）电子测量仪。 用数字电路构成的测量仪器测量精度高、测试功能强，便于进行数据处理，实现测量自动化、智能化。,项目1 逻辑状态测试笔的制作,1.1 项目描述 本项目制作的逻辑状态测试笔，由集成门电路芯片74HC00、发光二极管、电阻等元器件组成，项目相关知识点有：基本逻辑运算、基本门电路、集成逻辑门电路等；技能训练有：集成逻辑 项目
4、要求 用集成门电路74HC00制作简易逻辑状态测试笔。要求测试逻辑高电平时，红色发光二极管亮，测试逻辑低电平时绿色发光二极管亮。,1.2 项目资讯,1.基本逻辑运算 在逻辑代数中，基本逻辑运算有与运算、或运算和非运算三种。 1）与运算 当决定某一事件的所有条件都满足，该事件才发生，这种因果关系叫与逻辑关系，也称与运算或者称逻辑乘。 与运算对应的逻辑电路可以用两个串联开关A、B控制电灯Y的亮和灭来示意，,与运算对应的逻辑电路可以用两个串联开关A、B控制电灯Y的亮和灭来示意，如图所示。若用1代表开关闭合和灯亮。用0代表开关断开和灯灭 由真值表可以将与门电路的逻辑功能归纳为：“有0出0，全l出1”。
5、 Y和A、B间的关系可以用下式表示,2）或运算,决定某一事件的所有条件中，只要满足一个条件，则该事件就发生，这种因果关系称为或逻辑关系，也称或运算或者称为逻辑加。 或运算对应的逻辑电路可以用两个并联开关A、B控制电灯Y的亮和灭来示意。 若仍用1代表开关闭合和灯亮，用0代表开关断开和灯灭，电路的功能可以描述为：只要A、B两个开关中至少有一个闭合时，电灯Y就亮；否则，灯就灭。,或运算的逻辑表达式为 Y=A+B 逻辑符号 对于多变量的或运算可用下式表示,或门的逻辑功能：“有1出l，全0出0”。,3）非运算,非运算表示这样的逻辑关系，当某一条件具备了，事件便不会发生，而当此条件不具备时，事件一定发生。
6、 逻辑关系示意图 Y和A之间的关系可用下式表示 逻辑功能：“有0出1，全1出0”,2. 几种常用的复合逻辑运算,与非运算 与非运算是与运算和非运算的复合运算。先进行与运算再进行非运算，其表达式为,与非门的逻辑功能为：“有0出1，全1出0”,2）或非运算,或非运算是或运算和非运算的复合运算。先进行或运算，后进行非运算，其表达式为 逻辑符号 或非门的逻辑功能可归纳为：“有l出0，全0出l”。 实际应用的或非门的输入端可以有多个。,3）与或非运算 与或非运算是与、或、非三种基本逻辑的复合运算。先进行与运算，再进行或运算，最后进行非运算，其表达式为 逻辑符号,4）异或运算及同或运算,若两个输入变量A、
7、B的取值相异，则输出变量Y为1，若A、B的取值相同，则Y为0，这种逻辑关系称为异或逻辑关系。 逻辑表达式 若两个输入变量A、B的取值相同，则输出变量Y为1。若A、B取值相异，则Y为0,这种逻辑关系称为同或逻辑关系。 逻辑表达式,1.2.2分立元件门电路,1 二极管门电路 1）二极管的开关特性 由于二极管具有单向导电性，即外加正向电压时导通，外加反向电压时截止，所以它在电路中相当于一个受外加电压极性控制的开关。 （1）开启时间 二极管由反向截止转换为正向导通所需要的时间称为开启时间。 （2）关断时间 二极管由正向导通转换为反向截止所需要的时间称为关断时间。,2）二极管门电路,（1）二极管与门 (
8、2)二极管或门,2.三极管门电路,1）三极管的开关特性 三极管在截止与饱和导通两种状态间迅速转换时，二极管PN结的结电容使得内部电荷的建立和消散都需要一定的时间。 当输入信号电压由低电平跳变到高电平时，三极管由截止到饱和导通所需要时间，为开启时间，用ton表示； 当输入信号电压由高电平跳变到低电平时，三极管由饱和导通到截止所需要时间，为关断时间，用toff表示。,2 三极管反相器 3与非门 4或非门,1.2.3 集成门电路,TTL与非门 1）电路结构,TTL与非门电路是TTL门电路的基本单元，它通常由输入级、中间级和输出级三部分组成。,2.集电极开路的门电路（OC门）,1）电路结构,2）集电极
9、开路门（OC门）的应用,（1）实现线与逻辑 （2）组成的电平转换电路,3.三态输出门(TSL),1）三态输出门 a)图中，EN高电平有效，当EN=1时，；当EN=0时，Y呈高阻态。 b)图中，EN低电平有效，当EN=0时，；当EN=1时，Y呈高阻态。,2）三态输出门的应用,（1）用三态输出门构成单向总线 （2）用三态输出门构成双向总线,4.CMOS逻辑门电路,1）CMOS非门电路 2）CMOS与非门,3)CMOS或非门 4)COMS传输门,1.2.4 集成门电路的使用,1.集成门电路的种类及命名方法 集成门电路按其内部有源器件的不同可分为两类，一类是双极型晶体管TTL集成门电路，另一类是单极型
10、CMOS器件构成的逻辑电路。 CMOS、TTL器件的命名方法,2.集成门电路引脚排列,将集成门电路（IC芯片）引脚朝下，由顶部俯视，从缺口或标记下面的引脚开始逆时针方向计数，依次为1,2,3，n。 一般情况下，74系列芯片，缺口下面的最后一个引脚接地引脚，缺口上面的引脚为连接电源引脚。在标准型TTL集成电路中，电源端VCC一般排在左上端，接地端GND一般排在右下端。 若集成芯片引脚上的功能标号为NC，则表示该引脚为空脚，与内部电路不连接。,4集成逻辑门电路的使用,1)电源要求 电源电压有两个：额定电源电压和极限电源电压。 额定电源电压指正常工作时电源电压的允许大小： 极限工作电源电压指超过该电源电压器件将永久损坏。,4集成逻辑门电路的使用,对于与门和与非门的多余输入端可直接或通过电阻接到电源Vcc上，或将多余的输入端与正常使用的输入端并联使用。 TTL与门和与非门的多余输入端虽然理论上可以悬空，但一般不要悬空，以免受干扰造成电路错误动作； 对于CMOS集成电路输入端不能悬空，否则会由于感应静电或各种脉冲信号造成干扰，甚至损坏集成电路。,
