汽车电工电子基础电子课件单元十.ppt

1、l知识目标知识目标 1、掌握数字电路的基本概念、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、掌握数字器件的逻辑表达式、真值表、输入、输出波形图输出波形图 l能力目标能力目标 1、会分析数字电路、会分析数字电路 2、能够查阅有关数字电路手册、能够查阅有关数字电路手册目录目录 10.1 概述概述 10.2 门电路门电路 10.3 触发器触发器 10.4 数字电路在汽车电子电路中的应用数字电路在汽车电子电路中的应用 10.5 汽车常用集成电路汽车常用集成电路10.1 概述概述u 模拟电路与数字电路模拟电路与数字电路u 模拟信号模拟信号10.1 概述概述tt数字信号数字信号与电

2、平高、低变化有关，而与电平的大小关系不大与电平高、低变化有关，而与电平的大小关系不大 用用0、1数字表示两种离散状态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，分别时半导体元件工作在开关状态，分别时应“0、1”数码。数码。二极管导通截止i=1、u=0i=0、u=1三极管饱和截止i=1、u=0i=0、u=1数字电路点数字电路点10.1 概述概述 部分汽车传感器输出信号类型列表部分汽车传感器输出信号类型列表如下：如下：输出模拟信号的传感器输出模拟信号的传感器输出数字信号的传感器输出数字信号的传感器叶片式空气流量传感器叶片式空

3、气流量传感器卡门涡旋式空气流量传卡门涡旋式空气流量传感器感器热丝式空气流量传感器热丝式空气流量传感器曲轴位置传感器曲轴位置传感器水温传感器水温传感器光电式传感器光电式传感器压力传感器压力传感器霍尔式传感器霍尔式传感器节气门位置传感器节气门位置传感器舌簧开关式传感器舌簧开关式传感器浮子可变电阻式液位传感器浮子可变电阻式液位传感器各种报警电路的传感器各种报警电路的传感器10.1 概述概述l 模拟电路模拟电路 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。典型信号正弦波型信号正弦波l 数字电路数字电路 用来存储、传递和处理数字信号的电子

4、电路。用来存储、传递和处理数字信号的电子电路。10.1 概述概述数制数制l数码：数制中允许使用的数值数码：数制中允许使用的数值l基数：数制的基值基数：数制的基值l系数：每个位上的数码系数：每个位上的数码l权权 ：R进制数的第进制数的第i位数对应的权为位数对应的权为Ril加权系数加权系数 系数系数权权举例：举例：123456789010.1 概述概述 两种计数方法：两种计数方法：1、位置记数法、位置记数法 (N)R=an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m 2、多项式记数法、多项式记数法 mm1100111n1nR)(RaRaRaRaRaN1nmiiiRa2019.3122103+0102+

5、0101+6100+310-1+110-2+210-310.1 概述概述10进制进制(Decimal Number System)计数数码：计数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8和和9 基基 数数 ：R=10 计数规则：逢计数规则：逢10进进1，借，借1当当10。如：。如：3+7=10 数数N的表示：的表示：(N)10=(N)D=ai10i。：（125.68）101102 21015100610-1810-2各数位的权是各数位的权是10的幂的幂10.1 概述概述2进制进制(Binary Number System)计数数码：计数数码：0和和1 基基 数数 ：R=2 计数规则：逢计数规则：

6、逢2进进1，借，借1当当2。如：。如：11+111=1010。数数N的表示：的表示：(N)2=(N)B=ai2i：(101.01)2 122 0211200211 22(5.25)10各数位的权是的幂各数位的权是的幂10.1 概述概述运算运算规则规则加法规则：加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10减法规则：减法规则：0-0=0，10-1=1，1-0=1，1-1=0乘法规则：乘法规则：0 0=0，0 1=0，1 0=0，1 1=1二进制二进制10.1 概述概述 8进制进制(Octal Number System)计数数码：计数数码：0、1、2、3、4、5、6和和7 基基 数：

7、数：R=8 计数规则：逢计数规则：逢8进进1，借，借1当当8。如：。如：3+7=12 数数N表示：表示：(N)8=(N)O=ai8i 。8=23，一位一位8进制数要用进制数要用3位位2进制数来表示。进制数来表示。：(207.04)8 282 0817800814 82(135.0625)10各数位的权是各数位的权是8的幂的幂10.1 概述概述 16进制进制(Hexadecimal Number System)计数数码：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)基基 数数：R=16 计数规则：逢计数规则：逢

8、16进进1，借，借1当当16。如：。如：3+7=A 数数N的表示：的表示：(N)16=(N)H=ai16i 16=24，一位一位16进制数进制数 要用要用4位位2进制数表示进制数表示：(D8.A)2 13161 816010 161(216.625)10各数位的权是各数位的权是16的幂的幂10.1 概述概述数制转换数制转换 1.非十进制非十进制十进制十进制方法：将数码按权展开，得出其相加的结果便为对应的十进制数。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。：(1001.01)2=123+120+12-2=(9.25)10 (32.7)8=381+280+78-1=(26.875)

9、10 (ED.3)16=14161+13160+316-1=(237.1875)1010.1 概述概述2.十进制十进制二进制二进制整数部分：除整数部分：除2取余，最后得到的余数为二进制最高位取余，最后得到的余数为二进制最高位小数部分：乘小数部分：乘2取整，最先得到的整数为二进制最高位。取整，最先得到的整数为二进制最高位。方法方法：10.1 概述概述 例：将例：将(44.375)10化为二进制数。化为二进制数。2 44 余数 低位 2 22 0=K0 2 11 0=K1 2 5 1=K2 2 2 1=K3 2 1 0=K4 0 1=K5 高位 0.375 2 整数 高位 0.750 0=K1 0

10、.750 2 1.500 1=K2 0.500 2 1.000 1=K3 低位整数部分：整数部分：小数部分：小数部分：所以：所以：(44.375)10(101100.011)210.1 概述概述八进制、十六进制八进制、十六进制3.二进制二进制将二进制整数将二进制整数从右向左从右向左 3或或位分为一组位分为一组将每组按二进将每组按二进制数向十进制制数向十进制数转换的方法数转换的方法进行转换进行转换将二进制小数将二进制小数从左向右从左向右 3或或位分为一组位分为一组将每组按二进将每组按二进制数向十进制制数向十进制数转换的方法数转换的方法进行转换进行转换 注：整数左补零，小数右补零注：整数左补零，小

11、数右补零10.1 概述概述1 1 0 1 0 1 0.0 10 00 1 1 0 1 0 1 0.0 100 0(152.2)8(6A.4)1610.1 概述概述4.八进制、十六进制八进制、十六进制二进制二进制方法：将每位八进制数方法：将每位八进制数(十六进制数十六进制数)用用3位位(4位位)二进制数表示二进制数表示。(374.26)8：(AF4.76)16=(1010 1111 0100.0111 0110)2=(011 111 100.010 110)210.1 概述概述10.1 概述概述编码编码 定义：数字或某种文字和符号来表示某一对象或信号的定义：数字或某种文字和符号来表示某一对象或信

12、号的过程过程 数字电路中一般采用二进制数，常用的编码方法为数字电路中一般采用二进制数，常用的编码方法为BCD码码 BCD码：用四位二进制数中的前十个码码：用四位二进制数中的前十个码(00001001)来来 表示十进制数表示十进制数(09)，去掉，去掉10101111。各位的。各位的 权值依次为权值依次为8、4、2、1。10.1 概述概述表表10-3 8421BCD码码十进制数十进制数8421BCD8421BCD码码十进制数十进制数8421BCD8421BCD码码0 0000000005 5010101011 1000100016 6011001102 2001000107 7011101113

13、 3001100118 8100010004 4010001009 91001100110.2 门电路门电路 门电路是最基本的逻辑单元。门电路是最基本的逻辑单元。基本的逻辑门电路有：基本的逻辑门电路有：l与门与门l或门或门l非门非门10.2 门电路门电路与门与门 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事情才会发生的因果关系 电路图 L=AB E A B Z 功能表功能表接通记作接通记作1，断开记作，断开记作0；灯亮记作；灯亮记作1，灯灭记作，灯灭记作010.2 门电路门电路与逻辑真值表与逻辑真值表 真

14、值表特点真值表特点:任任0 则则0,全全1则则110.2 门电路门电路l 函数式：函数式：Y=AB=ABl 逻辑符号：逻辑符号：l 波波 形形 图：图：l 运算规则：运算规则：A BY&0 0=0 0 1=01 0=0 1 1=1 ABY 10.2 门电路门电路l 二极管与门电路二极管与门电路+VCC(+5V)R Y VD1 A VD2 B 高低电平值高低电平值分别为分别为0V,5V A,B输入端有四种输入组合输入端有四种输入组合10.2 门电路门电路 例：已知输入与门的输入信号例：已知输入与门的输入信号VA、VB的波形如图所示，求输出的波形如图所示，求输出F 的信号波形的信号波形 解：解：当

15、当B=1V(VB为高电平为高电平)时，时，F=AB=A输出波形与输出波形与A相同相同当当B=0时，时，F=AB=AB=0与门关闭，与门关闭，F恒为恒为010.2 门电路门电路或门或门 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个以上条件具备，这件事情就发生的因果关系 电路图 L=AB E A B Z 功能表功能表10.2 门电路门电路真值表真值表特点：有特点：有1出出1,全全0出出010.2 门电路门电路 函数式：函数式：Y=A+B 逻辑符号：逻辑符号：波波 形形 图：图：运算规则运算规

16、则:A B Y 1 A B Y 0+0=0 0+1=11+0=1 1+1=110.2 门电路门电路二极管或门电路二极管或门电路 A VD1 B VD2 Y R 高低电平值高低电平值分别为分别为0V,5V A,B输入端有四种输入组合输入端有四种输入组合10.2 门电路门电路 例例 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，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，即可发出声、光信号，使值班进行集中控制。只要有一路故障，即可发出声、光信号，使值班员能及时进行处理。试用逻辑电路实现。员能及时进行处理。试用逻辑电路实现。解：电路如下：解：电路如

17、下：10.2 门电路门电路非门非门 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件发生（成立），条件具备时事件不发生的关系 电路图 E A Z R 10.2 门电路门电路真值表真值表有有1出出0,有有0出出110.2 门电路门电路AY l逻辑符号：逻辑符号：l波形图：波形图：l函数式：函数式：Y 1 AAY l运算规则运算规则：10,0110.2 门电路门电路三极管非门三极管非门利用二极管的压降为利用二极管的压降为0.7V，保证输入电压在，保证输入电压在1V以下以下时，开关电路可靠地截止

18、。时，开关电路可靠地截止。10.2 门电路门电路复合门复合门 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，常称为复合门电路合门电路 1、与非门、与非门 逻辑表达式为逻辑表达式为 Z A B 与非门的逻辑符号 L=A+B&特点：有特点：有0出出1,全全1出出010.2 门电路门电路 2、或非门、或非门 逻辑表达式为：逻辑表达式为：A B Z 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 真值表 Z A B 或非门的逻辑符号 L=A+B 1 有有1出出0,全全0出出110.2 门电路门电路 3.与或非门与或非门

19、逻辑表达式：逻辑表达式：Z 1&A B C D 与或非门的逻辑符号 逻辑规律逻辑规律:各组均有各组均有0出出1,某组全某组全1出出010.3 触发器触发器触发器起到信息的触发器起到信息的接收接收、存储存储、传输传输的作用。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、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；无稳态触发器（多谐振荡器）等；按照其功能可分为按照其功能可分为 RS RS 触发器触发器、JK JK 触发器触发器和和D D 触发器触发器等。在汽等。在汽车电路中应用较多的主要有车电路中应用较多的主要有RSRS触发器、触发器、D

20、 D 触发器等。触发器等。10.3 触发器触发器一、一、RS触发器触发器1.基本基本RS触发器触发器两个与非门，两个输入输出端，两个输出状态两个与非门，两个输入输出端，两个输出状态复位端复位端置位端置位端与非门与非门低电平触发低电平触发10.3 触发器触发器（1）SD=0、RD=1 Q=0。触发器处于置位状态（。触发器处于置位状态（1态）。态）。（2）SD=1、RD=0 Q=0Q=0。触发器处于复位状态（。触发器处于复位状态（0 0 态）。态）。（3）SD=RD=l 记忆状态记忆状态（4）SD=RD=0 不稳定状态不稳定状态10.3 触发器触发器R RD DS SD DQ Q说明说明1 10

21、01 1置位置位0 01 10 0复位复位1 11 1不变不变记忆、复位记忆、复位0 00 0不定不定不允许不允许10.3 触发器触发器2.可控可控RS触发器触发器为了能有效地控制触发器的翻转时刻，在为了能有效地控制触发器的翻转时刻，在基本基本 RS 触发器的基触发器的基础上增加由两个与非门础上增加由两个与非门 C和和D 构成的构成的引导电路引导电路，就组成了，就组成了可控可控RS触发器触发器 10.3 触发器触发器R RD DS SD DQ Q说明说明0 00 0不变不变记忆记忆复位复位1 10 00 0复位复位0 01 11 1置位置位1 11 1不定不定不允许不允许其缺点是在时钟脉冲其缺

22、点是在时钟脉冲CP=1CP=1的期间，的期间，R R、S S 输入端状态的变化都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。此外当正常的逻辑状态。此外当R=S=1 R=S=1 时，仍存在不定状态，应避免时，仍存在不定状态，应避免出现。出现。10.3 触发器触发器二、二、JK 触发器触发器 1）结构上：两个可控）结构上：两个可控RS触发器触发器构成。构成。接受信号接受信号输出信号输出信号2）工

23、作过程）工作过程CP=1 时时,CP=0。主触发器。主触发器工作，接受信号，从触发器工作，接受信号，从触发器被封锁被封锁CP=0，CP=1 时，主触发器被封锁时，主触发器被封锁 10.3 触发器触发器J JK KQ Qn+1n+1说明说明0 00 0Q Qn n 不变记忆不变记忆0 01 10 0置置0 01 10 01 1置置1 11 11 1Q Qn n翻转、计翻转、计数数10.3 触发器触发器三、三、D 触发器触发器D触发器只有一个信息输入端触发器只有一个信息输入端D，故只需要一个控制信号，故只需要一个控制信号 用一只非门将用一只非门将J、K两个输入端连接起来，并从两个输入端连接起来，并从J端引出作为端引出作为D输输入端入端 10.3 触发器触发器D Dn nQ Qn+1n+10 00 01 11 110.4数字电路应用数字电路应用 汽车水箱水位过低报警器汽车水箱水位过低报警器10.3 数字电路应用数字电路应用 汽车中央门锁控制电路汽车中央门锁控制电路