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1、单元十 数字电路基础,汽车工程学院,知识目标 1、掌握数字电路的基本概念 2、掌握数字器件的逻辑表达式、真值表、输入、 输出波形图 能力目标 1、会分析数字电路 2、能够查阅有关数字电路手册,目录,10.1 概述 10.2 门电路 10.3 触发器 10.4 数字电路在汽车电子电路中的应用 10.5 汽车常用集成电路,10.1 概述,模拟电路与数字电路,模拟信号,幅值随时间连续变化的信号,10.1 概述,数字信号,与电平高、低变化有关，而与电平的大小关系不大,用0、1数字表示两种离散状态。,电流“无”，电压“低”,“0”,低电平,“1”,电流“有”，电压“高”,高电平,半导体元件工作在开关状态
2、，分别时应“0、1”数码。,二极管,导通 截止,i=1 、 u=0 i=0 、 u=1,三极管,饱和 截止,i=1 、 u=0 i=0 、 u=1,数字电路点,10.1 概述,部分汽车传感器输出信号类型列表如下：,10.1 概述,模拟电路 实现模拟信号的产生、放大和变换，主要单元电路是放大器。典型信号正弦波 数字电路 用来存储、传递和处理数字信号的电子电路。,10.1 概述,数制 数码：数制中允许使用的数值 基数：数制的基值 系数：每个位上的数码 权 ：R进制数的第i位数对应的权为Ri 加权系数 系数权,举例：1234567890,10.1 概述,两种计数方法： 1、位置记数法 (N)R=an
3、-1an-2a1a0 . a-1a-2a-m 2、多项式记数法,2006.312,2103+0102+0101+6100+310-1+110-2+210-3,10.1 概述,10进制 (Decimal Number System) 计数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8和9 基 数 ： R=10 计数规则：逢10进1 ，借1当10 。如：3+7=10 数N的表示：(N)10=(N)D=ai10i。,例如： （ 125.68）101102 21015100610-1810-2,各数位的权是10的幂,10.1 概述,2进制(Binary Number System) 计数数码： 0和1 基
4、数 ： R=2 计数规则：逢2进1，借1当2。如：11+111=1010。 数N的表示：(N)2=(N)B=ai2i,例如：(101.01)2 122 0211200211 22 (5.25)10,各数位的权是的幂,10.1 概述,运算 规则,加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10 减法规则：0-0=0，10-1=1，1-0=1，1-1=0 乘法规则：00=0，01=0 ，10=0，11=1,二进制,10.1 概述,8进制(Octal Number System) 计数数码： 0、1、2、3、4、5、6和7 基 数：R=8 计数规则：逢8进1，借1当8。如：3+7=12 数
5、N表示：(N)8=(N)O=ai8i 。 8=23，一位8进制数要用3位2进制数来表示。,例如：(207.04)8 282 0817800814 82(135.0625)10,各数位的权是8的幂,10.1 概述,16进制(Hexadecimal Number System) 计数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(=10)、B(=11)、 C(=12)、D(=13)、E(=14)、F(=15) 基 数 ：R=16 计数规则：逢16进1，借1当16。如：3+7=A 数N的表示：(N)16=(N)H=ai16i 16=24， 一位16进制数 要用4位2进制数表示,例如：(D8.A)2
6、 13161 816010 161(216.625)10,各数位的权是16的幂,10.1 概述,数制转换,1.非十进制,十进制,方法：将数码按权展开，得出其相加的结果便为对应的十进制数。,例如：(1001.01)2=123+120+12-2=(9.25)10 (32.7)8=381+280+78-1=(26.875)10 (ED.3)16=14161+13160+316-1=(237.1875)10,10.1 概述,2.十进制,二进制,整数部分：除2取余，最后得到的余数为二进制最高位 小数部分：乘2取整，最先得到的整数为二进制最高位。,方法：,10.1 概述,例：将(44.375)10化为二进
7、制数。,整数部分：,小数部分：,所以：(44.375)10(101100.011)2,10.1 概述,八进制、十六进制,3.二进制,将二进制整数 从右向左 3或4 位分为一组,整数,将每组按二进 制数向十进制 数转换的方法 进行转换,将二进制小数 从左向右 3或4 位分为一组,将每组按二进 制数向十进制 数转换的方法 进行转换,小数,注：整数左补零，小数右补零,10.1 概述,1 1 0 1 0 1 0 . 0 1,0 0,0,例,1 1 0 1 0 1 0 . 0 1,0,0 0, (152.2)8, (6A.4)16,10.1 概述,4.八进制、十六进制,二进制,方法：将每位八进制数(十六
8、进制数)用3位(4位)二进制数表示。,(374.26)8,例：,(AF4.76)16,= (1010 1111 0100 . 0111 0110)2,= (011 111 100 . 010 110)2,10.1 概述,10.1 概述,编码 定义：数字或某种文字和符号来表示某一对象或信号的过程 数字电路中一般采用二进制数，常用的编码方法为BCD码 BCD码：用四位二进制数中的前十个码(00001001)来 表示十进制数(09 )，去掉10101111。各位的 权值依次为8、4、2、1。,10.1 概述,表10-3 8421BCD码,10.2 门电路,门电路是最基本的逻辑单元。 基本的逻辑门电路
9、有： 与门 或门 非门,10.2 门电路,与门 与逻辑关系：当决定一件事情的各个条件全部具备之后，这件 事情才会发生的因果关系,功能表,接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0,10.2 门电路,与逻辑真值表,真值表特点: 任0 则0, 全1则1,10.2 门电路,函数式：Y=AB =AB 逻辑符号： 波 形 图： 运算规则：,0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1,10.2 门电路,二极管与门电路,高低电平值分别为0V,5V A,B输入端有四种输入组合,10.2 门电路,例：已知输入与门的输入信号VA、VB的波形如图所示，求输出F 的信号波形 解： 当B=1V(VB为高电平)时
10、，,F=AB=A,输出波形与A相同,当B=0时，,F=AB=AB=0,与门关闭，F恒为0,10.2 门电路,或门 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，这件事情就发生的因果关系,功能表,10.2 门电路,真值表,特点：有1出1,全0出0,10.2 门电路,函数式：Y=A+B 逻辑符号： 波 形 图： 运算规则:,0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1,10.2 门电路,二极管或门电路,高低电平值分别为0V,5V A,B输入端有四种输入组合,10.2 门电路,例 某厂生产设备的报警电路，将各种故障的报警信号汇集在一起，进行集中控制。只要有一路故障，即可发
11、出声、光信号，使值班员能及时进行处理。试用逻辑电路实现。 解：电路如下：,10.2 门电路,非门 非逻辑关系：决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时事 件发生（成立），条件具备时事件不发生的关系,10.2 门电路,真值表,有1出0,有0出1,10.2 门电路,逻辑符号： 波形图：,函数式：,运算规则：,10.2 门电路,三极管非门,利用二极管的压降为0.7V，保证输入电压在1V以下时，开关电路可靠地截止。,10.2 门电路,复合门 将与门、或门和非门组合起来，可构成与非门、或非门、与或非门，常称为复合门电路 1、与非门 逻辑表达式为,特点：有0出1,全1出0,10.2 门电路,2、或非门 逻
12、辑表达式为：,有1出0,全0出1,10.2 门电路,3.与或非门 逻辑表达式：,逻辑规律: 各组均有0出1, 某组全1出0,10.3 触发器,触发器起到信息的接收、存储、传输的作用。 触发器按其稳定工作状态可分为双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器（多谐振荡器）等； 按照其功能可分为 RS 触发器、JK 触发器和D 触发器等。在汽车电路中应用较多的主要有RS触发器、 D 触发器等。,10.3 触发器,一、RS触发器,1.基本RS触发器,两个与非门，两个输入输出端，两个输出状态,复位端,置位端,与非门,低电平触发,10.3 触发器,（1）SD=0、RD=1,=0 。触发器处于置位状态（1态）
13、。,（2）SD=1、RD=0,Q=0。触发器处于复位状态（0 态）。,（3）SD =RD =l,记忆状态,（4）SD=RD=0,不稳定状态,10.3 触发器,10.3 触发器,2.可控RS触发器,为了能有效地控制触发器的翻转时刻，在基本 RS 触发器的基础上增加由两个与非门 C和D 构成的引导电路，就组成了可控RS触发器,10.3 触发器,其缺点是在时钟脉冲CP=1的期间，R、S 输入端状态的变化都将引起触发器状态的相应改变，甚至发生多次翻转。这时如果有干扰信号出现在输入端，也可能作出反应，使触发器出现不正常的逻辑状态。此外当R=S=1 时，仍存在不定状态，应避免出现。,10.3 触发器,二、JK 触发器,1）结构上：两个可控RS触发器 构成。,接受信号,输出信号,2）工作过程,CP=1 时,=0。主触发器,工作，接受信号，从触发器 被封锁,CP=0，,=1 时，主触发器被封锁,10.3 触发器,10.3 触发器,三、 D 触发器,D触发器只有一个信息输入端D，故只需要一个控制信号,用一只非门将J、K两个输入端连接起来，并从J端引出作为D输入端,10.3 触发器,10.4数字电路应用,汽车水箱水位过低报警器,10.3 数字电路应用,汽车中央门锁控制电路,
