《電工電子技術(shù)及應(yīng)用》課件 情境5 數(shù)字控制電路的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試

情境5數(shù)字控制電路的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試2025/1/14情境1直流電路的等效變換及測(cè)試1電工電子技術(shù)及應(yīng)用學(xué)習(xí)情境五數(shù)字控制電路的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試參考學(xué)時(shí)12h工作情境描述

通過(guò)本情境的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)，能利用儀器測(cè)試數(shù)字集成電路；能夠按照要求設(shè)計(jì)、分析簡(jiǎn)單控制電路；能夠按照電路圖組裝、調(diào)試數(shù)字電路。學(xué)習(xí)任務(wù)1、集成門電路的邏輯功能測(cè)試；

2、簡(jiǎn)單組合邏輯電路（加法器、比較器、表決電路等）的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試；

3、集成觸發(fā)器功能測(cè)試；

4、4人搶答器電路設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試。

學(xué)習(xí)情境五介紹學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知識(shí)目標(biāo)：

●會(huì)進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換；

●能說(shuō)出各種基本門電路的邏輯功能；

●會(huì)用四種方法描述基本邏輯關(guān)系；

●能說(shuō)出各種觸發(fā)器的邏輯功能；

●能說(shuō)出組合邏輯電路設(shè)計(jì)和分析的目的及步驟。

2、能力目標(biāo)：

●能利用儀器測(cè)試數(shù)字集成電路；

●能夠按照要求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制電路；

●能對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行分析；

●能夠按照電路圖組裝、調(diào)試數(shù)字電路。

學(xué)習(xí)情境五介紹

情境5數(shù)字控制電路的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試任務(wù)5-1集成門電路的邏輯功能測(cè)試2025/1/14情境1直流電路的等效變換及測(cè)試4電工電子技術(shù)及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)能力目標(biāo)1、能運(yùn)用基本門電路解決實(shí)際問(wèn)題。知識(shí)目標(biāo)1、能說(shuō)出基本門電路的邏輯功能；

2、會(huì)用四種方法描述基本邏輯關(guān)系。態(tài)度目標(biāo)1、培養(yǎng)學(xué)生探索知識(shí)的精神；

2、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的習(xí)慣。任務(wù)5-1集成門電路的邏輯功能測(cè)試學(xué)習(xí)重點(diǎn)1、基本門電路的四種描述方法及應(yīng)用；學(xué)習(xí)難點(diǎn)1、基本門電路的電路實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。任務(wù)5-1：集成門電路邏輯功能測(cè)試任務(wù)引入1、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別：

諸如溫度、壓力、速度、聲音等量的轉(zhuǎn)換信號(hào)，數(shù)值上具有隨時(shí)間連續(xù)變化的特點(diǎn)，習(xí)慣上人們把這類信號(hào)稱為模擬信號(hào)。tu0

對(duì)模擬信號(hào)接收、處理和傳遞的電子電路稱模擬電路。如放大電路、濾波器、信號(hào)發(fā)生器等。模擬電路是實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的產(chǎn)生、放大、處理、控制等功能的電路，模擬電路注重的是電路輸出、輸入信號(hào)間的大小和相位關(guān)系。任務(wù)引入1、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別：

在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間作階躍式變化的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)在時(shí)間上和數(shù)值上都是離散的。例如生產(chǎn)線中的產(chǎn)品，只能在一些離散的瞬間完成，而且產(chǎn)品的個(gè)數(shù)也只能逐個(gè)增減，它們的轉(zhuǎn)換信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。tu05V2、數(shù)字電路的概念：

處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路。日常生活中我們會(huì)遇到很多結(jié)果完全對(duì)立而又相互依存的事件，如開(kāi)關(guān)的通斷、電位的高低、燈的亮滅、信號(hào)的有無(wú)、工作和休息等，顯然這些都可以表示為二值變量的“邏輯”關(guān)系。

事件發(fā)生的條件與結(jié)果之間應(yīng)遵循的規(guī)律稱為邏輯。一般來(lái)講，事件的發(fā)生條件與產(chǎn)生的結(jié)果均為有限個(gè)狀態(tài)，每一個(gè)和結(jié)果有關(guān)的條件都有滿足或不滿足的可能，在邏輯中可以用“1”或“0”表示。顯然，邏輯關(guān)系中的1和0并不是體現(xiàn)的數(shù)值大小，而是體現(xiàn)的某種邏輯狀態(tài)。

如果我們?cè)谶壿嬯P(guān)系中用“1”表示高電平，“0”表示低電平，就是正邏輯；如果用“1”表示低電平，“0”表示高電平則為負(fù)邏輯。本教材不加特殊說(shuō)明均采用正邏輯。

3、數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字電路的工作信號(hào)是二進(jìn)制信息。因此，其優(yōu)點(diǎn)明顯：

1、對(duì)組成電路元器件的精度要求不高，只要能夠可靠區(qū)分0和1兩種狀態(tài)即可，所以數(shù)字電路設(shè)計(jì)方便。

2、對(duì)數(shù)字電路而言，干擾往往只影響脈沖的幅度，在一定范圍內(nèi)不會(huì)混淆0和1兩個(gè)數(shù)字信息，因此抗干擾能力強(qiáng)。

3、數(shù)字電路的模塊化開(kāi)放性結(jié)構(gòu)使其功率損耗低。數(shù)字電路廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、電子測(cè)量?jī)x器儀表、電視、雷達(dá)、通信及航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。一、脈沖信號(hào)數(shù)字信號(hào)通常以脈沖的形式出現(xiàn)，矩形波和尖頂波用的比較多。

電路中沒(méi)有脈沖信號(hào)時(shí)的狀態(tài)稱為靜態(tài)，靜態(tài)時(shí)的電壓值可以為正、負(fù)或等于零。脈沖出現(xiàn)后電壓幅度大于靜態(tài)電壓值為正脈沖，電壓幅度小于靜態(tài)電壓值為負(fù)脈沖，對(duì)于正脈沖，脈沖前沿是上升沿，脈沖后沿是下降沿。因?yàn)榫匦尾}沖電路只有高、低電平兩種信號(hào)狀態(tài)，所以在分析數(shù)字電路時(shí)只要用1、0兩個(gè)數(shù)碼就可分別代表脈沖的兩種狀態(tài)，數(shù)字電路對(duì)脈沖信號(hào)的電壓幅度值要求不嚴(yán)格，因而抗干擾能力較強(qiáng)，準(zhǔn)確度較高。圖5-1-2理想矩形波和尖頂波

數(shù)字電路中用到的主要元件是開(kāi)關(guān)元件，如二極管、雙極型三極管和單極型MOS管等。S3V0VS3V0VRDRR導(dǎo)通截止相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)二極管的開(kāi)關(guān)作用二極管正向?qū)〞r(shí)，管子的電阻近似為零，可視為接通的電子開(kāi)關(guān)；二極管反向阻斷時(shí)，管子電阻近似無(wú)窮大，可看作是斷開(kāi)的電子開(kāi)關(guān)。二、開(kāi)關(guān)元件1、二極管的開(kāi)關(guān)作用3V0VuO

0uO

UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V飽和截止相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)2、三極管的開(kāi)關(guān)作用二、開(kāi)關(guān)元件

數(shù)字電路正是利用了二極管、三極管和MOS管的上述開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)了各種邏輯關(guān)系。顯然，由這些晶體管子構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件上只有通、斷兩種狀態(tài)，若把“通”態(tài)用數(shù)字“1”表示，把“斷”態(tài)用數(shù)字“0”表示時(shí)，則這些開(kāi)關(guān)元件僅有“0”和“1”兩種取值，這種二值變量也稱為邏輯變量，因此，由開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的數(shù)字電路又稱之為邏輯電路。1.晶體管用于模擬電路時(shí)工作在哪個(gè)區(qū)？若用于數(shù)字電路時(shí)，又工作于什么區(qū)？2.為什么在晶體管用于數(shù)字電路時(shí)可等效為一個(gè)電子開(kāi)關(guān)？晶體管用于數(shù)字電路時(shí)，工作在飽和區(qū)或截止區(qū)；用于模擬電路時(shí)，應(yīng)工作在放大區(qū)。

根據(jù)晶體管的開(kāi)關(guān)特性，工作在飽和區(qū)時(shí)，其電阻相當(dāng)為零，可視為電子開(kāi)關(guān)被接通；工作在截止區(qū)時(shí)，其電阻無(wú)窮大，可視為電子開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)。學(xué)習(xí)與討論二、開(kāi)關(guān)元件

由晶體管開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的邏輯電路，工作時(shí)的狀態(tài)像門一樣按照一定的條件和規(guī)律打開(kāi)或關(guān)閉，所以也被稱為門電路。門開(kāi)——電路接通；門關(guān)——電路斷開(kāi)。何謂與門電路？

邏輯門電路是數(shù)字電路中最基本的邏輯元件。

顯然我們所說(shuō)的邏輯門實(shí)際上就是前面講到的電子開(kāi)關(guān)，這種電子開(kāi)關(guān)能按照一定的條件去控制信號(hào)的通過(guò)或不通過(guò)。門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系)，所以門電路又稱為邏輯門電路。

基本邏輯關(guān)系有“與”、“或”、“非”三種，下面通過(guò)例子說(shuō)明邏輯電路的概念及“與”、“或”、“非”的意義。三、基本邏輯關(guān)系

思考：燈F與開(kāi)關(guān)A、B的關(guān)系？1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：+－USR0AB“與”邏輯電路F（一）與邏輯

只有當(dāng)決定某事件的全部條件同時(shí)具備時(shí)，結(jié)果才會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做“與”邏輯，也稱為邏輯乘。+－USR0AB“與”邏輯電路F（一）與邏輯1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：

邏輯表達(dá)式中符號(hào)“

·

”表示邏輯“與”(或邏輯“乘”)，在不發(fā)生混淆時(shí)，此符號(hào)可略寫(xiě)。F=A·B這種關(guān)系可用邏輯函數(shù)式表示為：1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：（一）與邏輯F=A·B這種關(guān)系可用邏輯函數(shù)式表示為：

A、B兩個(gè)開(kāi)關(guān)是電路的輸入變量，是邏輯關(guān)系中的條件，燈F是輸出變量，是邏輯關(guān)系中的結(jié)果。設(shè)定：開(kāi)關(guān)AB的狀態(tài)：1-閉合；0-斷開(kāi)燈F的狀態(tài)：1-亮；0-滅1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：“與”門邏輯電路圖符號(hào)F

&AB1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：（一）與邏輯ABF000010100111真值表：

設(shè)定：開(kāi)關(guān)AB的狀態(tài)：1-閉合；0-斷開(kāi)燈F的狀態(tài)：1-亮；0-滅1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：ABF000010100111

觀察“與”邏輯真值表，可以把輸入與輸出一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系總結(jié)為“有0出0，全1出1”，這就是“與”邏輯實(shí)現(xiàn)的功能。真值表：1、“與”邏輯關(guān)系的概念及描述方法：練習(xí)：

完成以下真值表ABCF00000010010001101000101011001111思考：與門電路的應(yīng)用？F

&AB如：設(shè)計(jì)走廊燈的自動(dòng)控制電路？2.“與”門電路的應(yīng)用（一）與邏輯3V“與”門電路①輸入中只要有一個(gè)為低電平0時(shí)，該低電平二極管就會(huì)迅速導(dǎo)通，輸出F將被鉗位至低電平0；其余為高電平的輸入端，其端子上串接的二極管呈截止態(tài)。②輸入全部為高電平3V時(shí)，輸入端上串接的二極管同時(shí)導(dǎo)通，輸出F被鉗位在高電平“1”?！芭c”門邏輯電路圖符號(hào)F

&AB注意：分析過(guò)程中與門電路輸入端上串接的二極管，都是按理想二極管處理的，即導(dǎo)通后管壓降為0V(實(shí)際硅管0.7V，鍺管0.3V)。0VD1AD2BRF0V3V反偏截止！0V3V3V3.“與”門電路的實(shí)現(xiàn)（一）與邏輯3V

一個(gè)“與”門的輸入端至少為兩個(gè)，輸出端只有一個(gè)。F

&ABF

&ABCD1AD2BRF0V3V3V3V3V3.“與”門電路的實(shí)現(xiàn)（一）與邏輯F

&ABC（一）與邏輯如：C=0，F(xiàn)=?

C=1，F(xiàn)=?

C=0，F(xiàn)=0

C=1，F(xiàn)=AB觀察C端的控制功能：思考：其它端子呢？1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)：（一）與邏輯1、畫(huà)出與邏輯門電路電路圖，寫(xiě)表達(dá)式及真值表。2、預(yù)習(xí)“或”邏輯門電路相關(guān)知識(shí)。

作業(yè)1.“或”邏輯關(guān)系的概念及描述方法（二）或邏輯

思考：燈F與開(kāi)關(guān)A、B的關(guān)系？+－USR0FAB

A、B兩個(gè)開(kāi)關(guān)是電路的輸入變量，是邏輯關(guān)系中的條件，燈F是輸出變量，是邏輯關(guān)系中的結(jié)果。顯然燈亮的條件是A和B只要一個(gè)閉合，燈就會(huì)亮，全部不閉合時(shí)燈不會(huì)亮。+－USR0“或”邏輯電路FAB1.“或”邏輯關(guān)系的概念及描述方法（二）或邏輯

當(dāng)決定某事件的全部條件都不具備時(shí)，結(jié)果不會(huì)發(fā)生，但只要一個(gè)條件具備，結(jié)果就會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做“或”邏輯，也稱為邏輯加。F=A+B+－USR0FAB“或”門邏輯電路圖符號(hào)F

≥1AB1.“或”邏輯關(guān)系的概念及描述方法（二）或邏輯用邏輯函數(shù)式表示這種關(guān)系：式中“+

”表示邏輯“或”(或邏輯“加”)，運(yùn)算符級(jí)別比與低。

“或”邏輯中輸入與輸出一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，不但可用邏輯加公式F=A+B+C表示，也可以用真值表表達(dá)為：ABCF00000011010101111001101111011111

觀察“或”邏輯真值表，可以把輸入與輸出的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系總結(jié)為“有1出1，全0出0”。F=A+B“或”門邏輯電路圖符號(hào)F

≥1AB2.或門電路的應(yīng)用如：自動(dòng)關(guān)窗控制？下雨、刮大風(fēng)。3.或門電路的控制功能如：C=0，F(xiàn)=?

C=1，F(xiàn)=?F

≥1ABC

C=0，F(xiàn)=A+B

C=1，F(xiàn)=1觀察C端的控制功能：思考：其它端子呢？D1AD2B－UCCRF“或”門電路①輸入中只要有一個(gè)為高電平3V時(shí)，串接其上的二極管則迅速導(dǎo)通，輸出F將被鉗位到高電平1；其余為低電平的輸入端，其端子上串接的二極管呈截止態(tài)。②輸入全部為低電平0時(shí)，輸入端上串接的二極管同時(shí)導(dǎo)通，輸出F被鉗位在低電平“0”。“或”門邏輯電路圖符號(hào)F

≥1AB注意：所有管子都是按照理想二極管處理的。注意電路中二極管的極性畫(huà)法和與門電路的區(qū)別。3V0V3V反偏截止！0V0V0V4.或門電路的實(shí)現(xiàn)1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)：1、畫(huà)出或邏輯門電路電路圖，寫(xiě)表達(dá)式及真值表。

作業(yè)1.“非”邏輯關(guān)系的概念及描述方法+－USR0“非”邏輯電路FA(三)非邏輯

思考：燈F與開(kāi)關(guān)A的關(guān)系？

當(dāng)某事件相關(guān)條件不具備時(shí)，結(jié)果必然發(fā)生；但條件具備時(shí)，結(jié)果不會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做“非”邏輯，也稱為邏輯非。

變量頭上的橫杠“－

”表示邏輯“非”，0非是1；1非是0。+－USR0“非”邏輯電路F開(kāi)關(guān)A是電路的輸入變量，是事件的條件，燈F是輸出變量，是事件的結(jié)果。條件不具備時(shí)開(kāi)關(guān)A斷開(kāi)，電源和燈構(gòu)成通路，燈F點(diǎn)亮。A

條件具備時(shí)開(kāi)關(guān)A閉合，電源被開(kāi)關(guān)短路，電燈不會(huì)亮。這種關(guān)系用邏輯函數(shù)式表示為：F=A1.“非”邏輯關(guān)系的概念及描述方法(三)非邏輯“非”門邏輯路圖符號(hào)F

1A非符號(hào)邏輯“非”的真值表AF0110可見(jiàn)非門功能為：見(jiàn)0出1，見(jiàn)1出01.“非”邏輯關(guān)系的概念及描述方法(三)非邏輯TRC－UBB+UCCRB1RB2AF“非”門電路

輸入變量A為高電平3V時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，ICRC≈+UCC，因此輸出F為低電平0.3V；

當(dāng)輸入變量A為低電平0V時(shí)，三極管截止，輸出F≈+UCC，顯然為高電平+UCC。3V0.3V飽和導(dǎo)通0V+UCC截止不通

由圖可看出，一個(gè)“非”門的輸入端只有一個(gè)，輸出端也只有一個(gè)。2.非門電路的實(shí)現(xiàn)(四)復(fù)合邏輯門電路

為提高二極管和晶體管的應(yīng)用范圍，常把與門、或門和非門按照一定形式組合起來(lái)，構(gòu)成各種復(fù)合門電路。1.“與非”門、“與非”門顯然，與非門電路的邏輯功能為：有0出1；全1出0與非門真值表F

&AB

1F一個(gè)與門和一個(gè)非門構(gòu)成與非門與門非門F

&AB與非門的邏輯電路圖符號(hào)BAF001101011110與非門的邏輯函數(shù)式為顯然，或非門電路的邏輯功能為：有1出0；全0出1或非門真值表F

≥1AB

1F一個(gè)或門和一個(gè)非門構(gòu)成或非門或門非門F

≥1AB或非門的邏輯電路圖符號(hào)BAF001100010110或非門的邏輯函數(shù)式為：1.“與非”門、“或非”門2.“與或非”門邏輯功能：與門中只要有1個(gè)輸出為1，F(xiàn)即為0；兩個(gè)與門輸出均為0時(shí)，F(xiàn)全為1。F1

& AB兩個(gè)與門、一個(gè)或門和一個(gè)非門構(gòu)成與或非門與門非門與或非門的邏輯電路圖符號(hào)F2

& CD與門或門

& ABF

≥1

& CDF3

≥1

1F或非門的邏輯函數(shù)式為：3.“異或”門F

=1AB異或門圖符號(hào)

異或門是一個(gè)只有兩輸入、一輸出的邏輯門電路。

由異或門真值表可看出，其邏輯功能可描述為：相同出0，相異出1。異或門真值表BAF000101011110異或門邏輯式4.“同或”門F

=1AB同或門圖符號(hào)

顯然，同或門是異或門的非。其邏輯功能：相同出1，相異出0。同或門真值表BAF001100010111A

☉

B1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)1、畫(huà)出基本邏輯門電路電路圖，寫(xiě)表達(dá)式及真值表。

作業(yè)四、集成門電路簡(jiǎn)介

分立元件構(gòu)成的門電路，不但元件多體積大，而且連線和焊點(diǎn)也太多，因而造成電路的可靠性較差。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展及集成工藝的規(guī)?；a(chǎn)，目前分立元件門電路已經(jīng)被集成門電路所替代。

采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路，這種特殊的工藝稱為集成。集成門電路與分立元件的門電路相比，不但體積小、重量輕、功耗小、速度快、可靠性高、而且成本較低、價(jià)格便宜，十分方便于安裝和調(diào)試。

按導(dǎo)電類型和開(kāi)關(guān)元件的不同，集成門電路可分為雙極型集成邏輯門和單極型集成邏輯門兩大類。(一)TTL與非門

邏輯電路的輸入端和輸出端都采用了半導(dǎo)體晶體管，稱之為Transistor-Transistor-Logic(晶體管-晶體管-邏輯電路)，簡(jiǎn)稱為TTL，TTL集成邏輯門是目前應(yīng)用最廣泛的集成電路。3.6V0.3VR4R3R5R2R1ABC3KΩ+UCC750Ω100Ω300Ω3KΩ5VFT1T2T3T4T5(U0)(Ui)輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)TTL與非門內(nèi)部電路組成結(jié)構(gòu)圖R4R3R5R2R1ABC3KΩ+UCC750Ω100Ω300Ω3KΩ5VFT1T2T3T4T5(U0)(Ui)

輸入級(jí)由多發(fā)射極晶體管T1和電阻R1組成。所謂多發(fā)射極晶體管，可看作由多個(gè)晶體管的集電極和基極分別并接在一起，而發(fā)射極作為邏輯門的輸入端。實(shí)現(xiàn)“與”邏輯作用。(一)TTL與非門R4R3R5R2R1ABC3KΩ+UCC750Ω100Ω300Ω3KΩ5VFT1T2T3T4T5(U0)(Ui)

中間級(jí)由電阻R2，R3和三極管T2組成。作用：1、輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管T3和T5；2、控制T4、T5管工作在截然相反的兩個(gè)狀態(tài)；3、前級(jí)電流放大以供給T5足夠的基極電流。(一)TTL與非門R4R3R5R2R1ABC3KΩ+UCC750Ω100Ω300Ω3KΩ5VFT1T2T3T4T5(U0)(Ui)

輸出級(jí)由晶體管T3、T4和T5及電阻R4和R5組成。T5導(dǎo)通時(shí)T4截止，T5截止時(shí)T4導(dǎo)通。(一)TTL與非門1.TTL與非門的電壓傳輸特性

非門的電壓傳輸特性曲線是指輸出電壓與輸入電壓之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，它反映了電路的靜態(tài)特性（如圖（b）所示）。測(cè)試電路如圖（a）所示，將TTL與非門的一個(gè)輸入端的電位由零逐漸增大，而將其它輸入端接高電平（電源正極），測(cè)出其輸出電壓。

（a）傳輸特性的測(cè)試方法（b）傳輸特性1.TTL與非門的電壓傳輸特性

從電壓傳輸特性上可以看到，TTL與非門的標(biāo)準(zhǔn)低電平是0.3V，這時(shí)的輸出為高電平3.6V，當(dāng)輸入信號(hào)偏離標(biāo)準(zhǔn)低電平而增大時(shí)，輸出的高電平并沒(méi)立即下降，大約當(dāng)輸入接近1.4V時(shí)，輸出信號(hào)開(kāi)始迅速下降；TTL與非門的標(biāo)準(zhǔn)高電平是3.6V，這時(shí)的輸出為低電平0.3V，同樣當(dāng)輸入信號(hào)偏離標(biāo)準(zhǔn)高電平3.6V而減小時(shí)，輸出的高電平也不立即上升。

U0HUILU0LUIHABCDEu0/Vui/V1231234TTL與非門電壓傳輸特性輸出高電平UON輸出低電平UOFF關(guān)門電平開(kāi)門電平1.TTL與非門的電壓傳輸特性U0HUILU0LUIHABCDEu0/Vui/V1231234TTL與非門參數(shù)的測(cè)試要在一定條件下進(jìn)行，一般要遵守的原則有：不用的輸入端應(yīng)懸空(懸空端子為高電平“1”)；輸出高電平時(shí)不帶負(fù)載；輸出低電平時(shí)輸出端應(yīng)接規(guī)定的灌電流負(fù)載；輸出高電平時(shí)輸出端應(yīng)接規(guī)定的拉電流負(fù)載。TTL與非門電壓傳輸特性輸出高電平UON輸出低電平UOFF關(guān)門電平開(kāi)門電平②UOL是被測(cè)與非門一輸入端接1.8伏、其余輸入端開(kāi)路、負(fù)載接380歐的等效電阻時(shí)，輸出端的電壓值。典型值0.3V2.TTL與非門的主要參數(shù)①U0H是被測(cè)TTL與非門一個(gè)輸入端接地、其余輸入端開(kāi)路時(shí)的輸出端電壓值，典型值3.6V。③關(guān)門電平UOFF：輸出為0.9UOH時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓稱為關(guān)門電平UOFF。典型值為1V④開(kāi)門電平UON：輸出為0.35V時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓稱為開(kāi)門電平UON。典型值為1.4V

。其余參看課本。1.集電極開(kāi)路的TTL與非門(OC門)

去掉普通TTL與非門中的T3、T4管，讓T5管的集電極開(kāi)路，即構(gòu)成集電極開(kāi)路的“與非”門。R5T3T4R4R1ABCR2+5VT1T2R3T5F(U0)(Ui)RC+UCOC門在使用時(shí)要外接一個(gè)電源UC和一個(gè)電阻RCOC門的特點(diǎn)是輸出門T5的集電極開(kāi)路。(二)其它類型的門電路R1ABR2+5VT1T2R3T5FRC+UC當(dāng)OC門輸入全為高時(shí)，T2和T5導(dǎo)通飽和，輸出F為低電平0.3V0.3VOC門輸入有一個(gè)為低時(shí)，T2、T5截止，輸出F為高電平UC

UC

OC門同樣可實(shí)現(xiàn)與非功能OC門的邏輯電路圖符號(hào)ABF&OC門可實(shí)現(xiàn)“線與”邏輯ABF1&CDF2&F“線與”邏輯功能RC＋UC可實(shí)現(xiàn)“與或非”邏輯運(yùn)算左圖所示即利用OC門使輸出轉(zhuǎn)換為12V的電路

上述分析可知，OC門具有“線與”功能，并且在線與的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了輸出對(duì)輸入的與或非邏輯運(yùn)算。OC門還可用于數(shù)字系統(tǒng)接口部分的電平轉(zhuǎn)換。ABF&RC＋12VOC門還可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)指示燈、繼電器等，如左圖所示電路。ABF&＋UC2.三態(tài)輸出門

三態(tài)門控制端EN=1時(shí)，相當(dāng)于控制端放棄控制權(quán)，此時(shí)三態(tài)門相當(dāng)于一個(gè)普通與非門，輸出由輸入端A、B決定。

三態(tài)門控制端EN=0(有效態(tài))時(shí)，控制端行使控制權(quán)，此時(shí)由于電路在EN=1時(shí)輸出有高、低電平兩種狀態(tài)；在EN=0時(shí)輸出為高阻態(tài)，共呈三種狀態(tài)，因此稱為三態(tài)門。ABE/DFEN&三態(tài)門真值表BAF011101011110EN1110×高阻態(tài)0×三態(tài)門邏輯圖符號(hào)ABE/DFEN&利用三態(tài)門可以實(shí)現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)圖示為三態(tài)門總線結(jié)構(gòu)圖。用一根總線輪流傳送幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)時(shí)，讓連接在總線上的所有三態(tài)門控制端輪流處于高電平，任何時(shí)間只能有一個(gè)三態(tài)門處工作狀態(tài)，其余三態(tài)門均為高阻狀態(tài)。這樣，總線將輪流接受來(lái)自各個(gè)三態(tài)門的輸出信號(hào)。這種利用總線來(lái)傳送數(shù)據(jù)或信號(hào)的方法廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)中。總線（BUS）D1&EN……&EN&END2DnE/DnE/D1E/D2L1L2Ln兩種常用的TTL與非門集成電路芯片管腳排列圖(a)74LS00與非門芯片管腳排列圖

電源

1234567

&

&

&

&

1413

12

11

10

9

8

地

&

&

1234567

14

13

12

11

10

9

8

電源

地(b)74LS20與非門芯片管腳排列圖

型號(hào)中74是指標(biāo)準(zhǔn)型系列TTL芯片；L指低功耗；S表示肖特基。其中74LS00中包含四個(gè)2輸入的與非門；74LS20包括兩個(gè)4輸入的與非門。芯片中的電源線和“地”線均為公用。4、非OC門結(jié)構(gòu)的與非門輸出端不能并聯(lián)；使用TTL與非門芯片時(shí)需注意事項(xiàng)1、不用的管腳可以懸空，不可以接地；2、不用的管腳可以接高電平，不可以接低電平；5、輸出端接容性負(fù)載時(shí)，應(yīng)接大電阻(≥2.7K)限流；3、幾個(gè)輸入端引腳可以并聯(lián)連接；6、TTL集成電路的電源電壓應(yīng)滿足±5V要求，輸入信號(hào)電平應(yīng)在0~5V之間。注意7、用45W以下電鉻鐵焊接，最好用中性焊劑，設(shè)備應(yīng)良好接地。3.CMOS門電路CMOS門電路也是應(yīng)用極廣的一種邏輯門電路，它具有靜態(tài)功耗極小、工作電源范圍寬、扇出系數(shù)大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它的傳輸特性曲線與TTL門電路類似，主要區(qū)別：（1）CMOS門電路的輸入電阻極高。（2）CMOS電路的輸出高電平約為電源電壓，一般為+5V；低電平為0V左右。因此其抗干擾能力強(qiáng)。使用時(shí)，一般CMOS門電路不與TTL門電路一起用，在需要同時(shí)用CMOS門電路和TTL門電路時(shí)，要注意它們的連接問(wèn)題。

五、集成電路符號(hào)及管腳排列圖

1、常用組合邏輯門電路符號(hào)

五、集成電路符號(hào)及管腳排列圖2、各種集成電路芯片管腳排列圖

五、集成電路符號(hào)及管腳排列圖2、各種集成電路芯片管腳排列圖

五、集成電路符號(hào)及管腳排列圖2、各種集成電路芯片管腳排列圖

五、集成電路符號(hào)及管腳排列圖2、各種集成電路芯片管腳排列圖

六、測(cè)試注意事項(xiàng)及知識(shí)要點(diǎn)1、TTL、CMOS集成電路外引線排列：

如前所述，TTL集成門電路外引腳分別對(duì)應(yīng)邏輯符號(hào)圖中的輸入、輸出端，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式的TTL集成電路中，7腳為電源地（GND），14腳為電源正極（＋5V），其余管腳為輸入和輸出，若集成芯片引腳上的功能標(biāo)號(hào)為NC，則表示該引腳為空腳，與內(nèi)部電路不連接。

六、測(cè)試注意事項(xiàng)及知識(shí)要點(diǎn)2、外引腳的識(shí)別方法：

將集成塊正面對(duì)準(zhǔn)使用者，以凹口側(cè)小標(biāo)志點(diǎn)“·”為起始腳1，逆時(shí)針?lè)较驍?shù)1，2，3，…，N腳，使用時(shí)根據(jù)功能查找IC手冊(cè)，即可知各管腳功能，如圖5-1-18。

六、測(cè)試注意事項(xiàng)及知識(shí)要點(diǎn)3、TTL電路（OC門和三態(tài)門除外）的輸出端不允許并聯(lián)使用，也不允許直接與＋5V電源或地線相連，否則將會(huì)使電路的邏輯混亂并損害器件。

4、TTL電路輸入端外接電阻要慎重，針對(duì)不同的邏輯門對(duì)外電阻阻值有不同要求，要考慮輸入端負(fù)載特性，否則會(huì)影響電路的正常工作。

六、測(cè)試注意事項(xiàng)及知識(shí)要點(diǎn)5、多余輸入端的處理：

輸入端可以串入一個(gè)1K～10K的電阻或直接接在大于＋2.4V和小于＋4.5V電源上，以獲得高電平輸入，直接接“地”為低電平輸入?；蜷T及或非門等TTL電路的多余輸入端不能懸空，只能接“地”。與門、與非門等TTL電路的多余輸入端可以懸空（相當(dāng)于高電平），但懸空時(shí)對(duì)地呈現(xiàn)阻抗很高，容易受到外界干擾，因此，可將它們接電源或與其他輸入并聯(lián)使用，但并聯(lián)時(shí)對(duì)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電流的要求增加了。

六、測(cè)試注意事項(xiàng)及知識(shí)要點(diǎn)6、嚴(yán)禁帶電操作，應(yīng)該在電路切斷電源的時(shí)候，拔插集成電路，否則容易引起集成電路的損壞。

7、CMOS集成電路的正電源端VDD接電源正極，VSS接電源負(fù)極（通常接地），不允許反接。同樣在裝接電路，拔插集成電路時(shí)，必須切斷電源，嚴(yán)禁帶電操作。

六、測(cè)試注意事項(xiàng)及知識(shí)要點(diǎn)

8、CMOS集成電路多余的輸入端不允許懸空，應(yīng)按邏輯要求處理接電源或地，否則將會(huì)使電路的邏輯混亂并損害器件。

9、CMOS集成電路器件的輸入信號(hào)不允許超出電源電壓范圍，或者說(shuō)輸入端的電流不得超過(guò)10mA。若不能保證這一點(diǎn)，必須在輸入端串聯(lián)電阻，CMOS電路的電源電壓應(yīng)先接通，再接入信號(hào)，否則會(huì)破壞輸入端的結(jié)構(gòu)，關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)先斷輸入信號(hào)再切斷電源。F=ABC是三輸入的與門；G是非門(略)。

TTL門的邏輯高電平約為3.6V；低電平約為0.3V。CMOS門的邏輯高電平約為5~10V,低電平約為0~0.4V.使用時(shí)特別要注意CMOS門芯片不用的輸入端不能懸空！其他注意事項(xiàng)可參看課本。TTL門和CMOS門的邏輯高電平和邏輯低電平大約為多少？使用時(shí)兩類門各要注意些什么？?jī)蓚€(gè)TTL與非門的輸出端可以直接連接嗎？為什么？三態(tài)門與普通TTL與非門相比有什么不同？三態(tài)門主要應(yīng)用于什么場(chǎng)合？

普通與非門只有高電平和低電平兩種狀態(tài)，三態(tài)門除了這兩種狀態(tài)還有高阻態(tài)。三態(tài)門主要應(yīng)用于總線傳送，它可進(jìn)行單向數(shù)據(jù)傳送，也可以進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送。

不能直接相連！因?yàn)楫?dāng)輸出端連在一起時(shí)，若各門的輸出電平不同，則會(huì)有一個(gè)很大的電流由輸出為高電平的門流向輸出為低電平的門，從而將門電路燒毀。邏輯函數(shù)F=ABC和G=A各為何門？畫(huà)出它們的邏輯圖符號(hào)和寫(xiě)出其真值表.問(wèn)題與討論

基本的邏輯運(yùn)算有哪些？同或門和異或門的功能是什么？二者的聯(lián)系？如何用電路實(shí)現(xiàn)與、或、非運(yùn)算？你能說(shuō)出課本中復(fù)合門的種類和功能嗎？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果你會(huì)做嗎？1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)1、在時(shí)間上和數(shù)值上均作連續(xù)變化的電信號(hào)稱為

信號(hào)；在時(shí)間上和數(shù)值上離散的信號(hào)叫做

信號(hào)。2、在正邏輯的約定下，“1”表示

電平，“0”表示

電平。3、數(shù)字電路中，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)系是邏輯關(guān)系，所以數(shù)字電路也稱為

電路。在

關(guān)系中，最基本的關(guān)系是

、

和

關(guān)系，對(duì)應(yīng)的電路稱為

門、

門和

門。4、功能為有1出1、全0出0門電路稱為

門；

功能的門電路是異或門；實(shí)際中

門應(yīng)用的最為普遍。練習(xí)1、畫(huà)出各種常用邏輯門電路電路圖，寫(xiě)表達(dá)式及真值表。

作業(yè)

情境5數(shù)字控制電路的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試任務(wù)5-2

組合邏輯電路的分析、設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試2025/1/14情境1直流電路的等效變換及測(cè)試83電工電子技術(shù)及應(yīng)用學(xué)習(xí)內(nèi)容及目標(biāo):2025/1/14情境1直流電路的等效變換及測(cè)試84任務(wù)5-2組合邏輯電路的分析、設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試能力目標(biāo)1、能對(duì)數(shù)字邏輯電路分析其功能和適宜性；2、能根據(jù)要求設(shè)計(jì)組合邏輯電路。知識(shí)目標(biāo)1、能說(shuō)出組合邏輯電路的分析方法；2、能說(shuō)出組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。2025/1/14情境1直流電路的等效變換及測(cè)試85一、組合邏輯電路的化簡(jiǎn)與分析

在實(shí)際應(yīng)用中可以將基本邏輯電路組合起來(lái)，構(gòu)成組合邏輯電路，以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯功能。在設(shè)計(jì)邏輯電路時(shí)，完成同一個(gè)邏輯功能的電路可以有很多，要結(jié)合器件的特點(diǎn)，盡可能簡(jiǎn)化邏輯電路，使用盡可能少的集成電路。為使組合邏輯電路盡可能合理，我們先討論邏輯代數(shù)的基本規(guī)律，用它來(lái)簡(jiǎn)化邏輯電路。（一）邏輯代數(shù)的基本定律與運(yùn)算或運(yùn)算非運(yùn)算1.基本運(yùn)算法則:交換律：結(jié)合律：分配律：反演律：2.基本代數(shù)規(guī)律:

邏輯代數(shù)在運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循先括號(hào)內(nèi)后括號(hào)外、先“與”運(yùn)算后“或”運(yùn)算的規(guī)則，也可利用分配律或反演律變換后再運(yùn)算。3.邏輯代數(shù)的常用公式邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)練習(xí)1例化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)解…提取公因子A…應(yīng)用反演律將非與變換為或非…消去互非變量后，保留公因子A，實(shí)現(xiàn)并項(xiàng)。例化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)解…應(yīng)用或運(yùn)算規(guī)律，括號(hào)內(nèi)為1…提取公因子AC邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)練習(xí)2例化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)解…提取公因子C…應(yīng)用反演律將非或變換為與非…消去多余因子AB，實(shí)現(xiàn)化簡(jiǎn)。邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)練習(xí)3

用代數(shù)法化簡(jiǎn)下列邏輯函數(shù)式AC1.F=ABCDE+ABC+AC2.F=AB+ABD+AC+ACE3.F=ABC+ABC+ABC+ABC4.F=ABC+AB+ACAB+ACAC+ABA5.F=(A+B)(A+C)A+BC6.F=AB+C+ACD+BCDAB+C+D1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)1、復(fù)習(xí)熟記邏輯代數(shù)化簡(jiǎn)公式；2、練習(xí)：

作業(yè)1.F=ABCDE+ABC+AC2.F=AB+ABD+AC+ACE3.F=ABC+ABC+ABC+ABC4.F=ABC+AB+AC5.F=(A+B)(A+C)（二）組合邏輯電路的分析

數(shù)字電路的邏輯關(guān)系可以用真值表、邏輯表達(dá)式及邏輯圖來(lái)表示。真值表直觀，可以清楚表明在各種輸入情況下的輸出，但當(dāng)輸入變量較多時(shí)，比較繁瑣；邏輯表達(dá)式簡(jiǎn)單，且可依據(jù)邏輯代數(shù)的基本定律進(jìn)行化簡(jiǎn)，達(dá)到最簡(jiǎn)形式；邏輯圖則與硬件直接相關(guān)，根據(jù)邏輯圖可以方便地接線，組成實(shí)際電路。分析電路時(shí)也是從實(shí)際邏輯電路圖出發(fā)，故在實(shí)際應(yīng)用中，要求能熟練地對(duì)這三種表達(dá)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

組合邏輯電路的分析，就是根據(jù)給定的邏輯電路，找出其輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，從而確定電路的邏輯功能并進(jìn)行簡(jiǎn)化，這直接關(guān)系到數(shù)字電路的復(fù)雜程度和性能指標(biāo)。（二）組合邏輯電路的分析

組合邏輯電路的分析步驟為：已知邏輯圖→寫(xiě)邏輯表達(dá)式→運(yùn)用邏輯代數(shù)化簡(jiǎn)或變換→畫(huà)出新邏輯圖或列真值表→分析邏輯功能。已知邏輯圖寫(xiě)出邏輯式運(yùn)用邏輯代數(shù)化簡(jiǎn)或變換列出邏輯真值表指出邏輯功能畫(huà)出新邏輯圖分析下圖所示組合電路的功能。例FAB&&&&

1.寫(xiě)出邏輯表達(dá)式

根據(jù)邏輯圖寫(xiě)出相應(yīng)邏輯式組合邏輯電路的分析示例1

3.化簡(jiǎn)邏輯式應(yīng)用代數(shù)法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)式…應(yīng)用了反演律…還是應(yīng)用了反演律…應(yīng)用了分配律…應(yīng)用了吸收律，得到最簡(jiǎn)形式。組合邏輯電路的分析示例1BAF000101011110

4.列出真值表

由真值表可看出：輸入AB相同時(shí)，輸出為0；輸入AB相異時(shí)，輸出為1。顯然，這是一個(gè)異或門電路，具有異或功能。

5.指出邏輯功能組合邏輯電路的分析示例1組合邏輯電路的分析示例2分析下圖所示組合電路的功能。例

已知邏輯電路圖AB1&

F≥11&1.

根據(jù)邏輯圖寫(xiě)出相應(yīng)邏輯式：2.根據(jù)表達(dá)式畫(huà)出新的電路圖：F

=1AB組合邏輯電路的分析示例2BAF0001010111104.

根據(jù)表達(dá)式列出相應(yīng)真值表

由真值表可看出：輸入AB相同時(shí)，輸出為0；輸入AB相異時(shí)，輸出為1。顯然，這是一個(gè)異或門電路，具有異或功能。5.指出邏輯功能組合邏輯電路的分析示例21.分析下圖所示邏輯電路的功能：2.分析下圖所示邏輯電路的功能：1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)1、分析下圖所示邏輯電路的功能。作業(yè)ABF≥1≥1≥1≥1

回顧：

1、

2、

3、二、組合邏輯電路設(shè)計(jì)二、組合邏輯電路設(shè)計(jì)（一）組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟1、分析題目要求，找出條件與結(jié)果，分別賦以變量，并規(guī)定0、1

代表的狀態(tài)含義；2、根據(jù)要求列真值表（唯一）；3、根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯表達(dá)式并化成最簡(jiǎn)形式；4、根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出電路圖。（二）組合邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例

加法器是用來(lái)進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)加法運(yùn)算的組合邏輯電路，是數(shù)字計(jì)算機(jī)中不可缺少的基本部件之一。在加法運(yùn)算中，只考慮兩個(gè)加數(shù)本身相加，不考慮從低位來(lái)的進(jìn)位，這種加法器稱為半加器，即只完成二進(jìn)制數(shù)最低位的運(yùn)算。1.半加器的設(shè)計(jì)思考：

兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算在電路中是如何實(shí)現(xiàn)的？1.半加器的設(shè)計(jì)舉例：A=1101,B=1001,計(jì)算A+B。11011001+0110100111.半加器的設(shè)計(jì)加法運(yùn)算的基本規(guī)則：（1）逢二進(jìn)一。（2）最低位是兩個(gè)數(shù)最低位的疊加，不需考慮進(jìn)位。（3）其余各位都是三個(gè)數(shù)相加，包括加數(shù)、被加數(shù)和低位來(lái)的進(jìn)位。（4）任何位相加都產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果：本位和、向高位的進(jìn)位。1.半加器的設(shè)計(jì)條件：A---加數(shù)；B---被加數(shù)；結(jié)果：S---本位和；C---進(jìn)位。1）分析要求，找出條件、結(jié)果，賦變量，設(shè)定狀態(tài)含義：1.半加器的設(shè)計(jì)真值表2）列真值表：1.半加器的設(shè)計(jì)真值表3）寫(xiě)表達(dá)式并化簡(jiǎn)：1.半加器的設(shè)計(jì)=1&ABSC邏輯圖半加器ABCS邏輯符號(hào)4）畫(huà)電路圖：1.半加器的設(shè)計(jì)2.三人表決電路的設(shè)計(jì)要求：

3個(gè)評(píng)委進(jìn)行表決，多數(shù)同意視為通過(guò)。設(shè)計(jì)設(shè)三評(píng)委分別用輸入變量A、B、C表示，燈亮?xí)r為決議通過(guò)，其值為“1”，燈滅時(shí)為決議未通過(guò)，其值為“0”；輸出報(bào)警信號(hào)用F表示。

1

確定邏輯函數(shù)與變量關(guān)系2.三人表決電路的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述假設(shè)，我們可根據(jù)題目要求，首先把電路的功能真值表列寫(xiě)出來(lái)。2列出相應(yīng)真值表2.三人表決電路的設(shè)計(jì)

3

列出邏輯函數(shù)式

4

得出最簡(jiǎn)式2.三人表決電路的設(shè)計(jì)

5

畫(huà)出邏輯電路圖2.三人表決電路的設(shè)計(jì)要求：對(duì)溫度、煙霧、紅外線進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)滿足2個(gè)以上條件時(shí)視為發(fā)生了火災(zāi)。

1.設(shè)計(jì)一個(gè)火災(zāi)報(bào)警電路1、2、3、

學(xué)習(xí)小結(jié)要求：對(duì)兩個(gè)二進(jìn)制一位數(shù)進(jìn)行大小比較，輸出結(jié)果。

1、設(shè)計(jì)一個(gè)大小比較電路作業(yè)

把若干個(gè)0和1按一定規(guī)律編排起來(lái)的過(guò)程稱為編碼。通過(guò)編碼獲得的不同二進(jìn)制數(shù)的組合稱為代碼。

能實(shí)現(xiàn)把某種特定信息轉(zhuǎn)換為機(jī)器識(shí)別的二進(jìn)制代碼的組合邏輯電路稱為編碼器。三、常見(jiàn)組合邏輯電路1.8線-3線編碼器

當(dāng)I0

-I7輸入都為0時(shí)，輸出為二進(jìn)制000，當(dāng)某個(gè)輸入端變?yōu)?時(shí)，如I5=1，則對(duì)應(yīng)輸出端結(jié)果變?yōu)?01，可見(jiàn)，該電路能夠把一位8進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)變成三位2進(jìn)制數(shù)輸出，叫8線—3線編碼器。

1.8線-3線編碼器&&&11111111111110101100011010001000

譯碼和編碼的過(guò)程相反。通過(guò)譯碼可將輸入的二進(jìn)制代碼按編碼時(shí)的原意譯成對(duì)應(yīng)的特定信息或十進(jìn)制數(shù)碼輸出。譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把機(jī)器識(shí)別的、給定的二進(jìn)制代碼“翻譯”成為人們識(shí)別的特定信息，使其輸出端具有某種特定的狀態(tài)，并且在輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。

譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配、存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。2.顯示譯碼器

用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種顯示器件，把用二進(jìn)制代碼表示的數(shù)字、文字、符號(hào)翻譯成人們習(xí)慣的形式直觀顯示出來(lái)的電路稱為顯示譯碼器。數(shù)碼顯示管是常用的顯示器件之一。數(shù)碼管產(chǎn)品外形圖常用的數(shù)碼顯示管有半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的LED和液晶數(shù)碼管LCD兩類。數(shù)碼管是用某些特殊的半導(dǎo)體材料分段式封裝而成的顯示譯碼器常見(jiàn)器件。半導(dǎo)體LED數(shù)碼管的基本單元是PN結(jié)，目前較多采用磷砷化鎵做成的PN結(jié)，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，就能發(fā)出清晰的光。2.顯示譯碼器

單個(gè)PN結(jié)可以封裝成發(fā)光二極管，多個(gè)PN結(jié)可以按分段式封裝成半導(dǎo)體LED數(shù)碼管，其管腳排列如圖所示。管腳排列圖

abcd

a

efgh

gedcbf2.顯示譯碼器

LED數(shù)碼管將十進(jìn)制數(shù)碼分成七段，每一段都是一個(gè)發(fā)光二極管，七個(gè)發(fā)光二極管有共陰極和共陽(yáng)極兩種接法。前者某一段接高電平時(shí)發(fā)光，后者某一段接低電平時(shí)發(fā)光。共陰極七段LED管a

b

c

d

e

f

g

h

+UCC

a

b

c

d

e

f

g

h

共陽(yáng)極七段LED管2.顯示譯碼器

半導(dǎo)體數(shù)碼管在使用時(shí)每個(gè)管要串聯(lián)約100Ω的限流電阻。常用的共陰極數(shù)碼顯示器真值表如下：2.顯示譯碼器七段顯示譯碼器

七段顯示譯碼器是用來(lái)與數(shù)碼管相配合、把二進(jìn)制BCD碼表示的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管所需的輸入信號(hào)。常用的七段顯示譯碼器型號(hào)有：74LS47、74LS48、CC4511等。CC451112345678161514131211109BI2.顯示譯碼器七段顯示譯碼器CC451112345678161514131211109BI

圖示為集成顯示譯碼器CC4511的管腳排列圖。其中A2~A0為輸入端；a~g為輸出端，還有電源端和“地”端；其余為控制端。2.顯示譯碼器CC451112345678161514131211109BI

正常工作狀態(tài)下，LT、BI需接高電平，LE鎖定端應(yīng)始終接低電平，均處無(wú)效態(tài)，在數(shù)據(jù)輸入端A3、A2、A1、A0輸入一組8421BCD碼，在輸出即可得到一組7位的二進(jìn)制代碼，代碼組送入數(shù)碼管，就可以顯示與輸入相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。2.顯示譯碼器CC4511功能真值表輸入輸出LEA3A2A1A0abcdefg顯示字形010××××11111118100××××0000000消隱110000011111100110000101100001110001011011012110001111110013110010001100114110010110110115110011000111116110011111100007110100011111118110100111100119

在多路數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，能夠根據(jù)需要將其中任意一路挑選出來(lái)的電路，稱為數(shù)據(jù)選擇器。

數(shù)據(jù)選擇器可實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)源傳來(lái)的數(shù)據(jù)分配到不同通道上，因此它類似于一個(gè)單刀多擲開(kāi)關(guān)，如圖所示。

數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)地址選擇信號(hào)，從而將輸入數(shù)據(jù)分配到相應(yīng)的通道上。兩個(gè)74LS153芯片可構(gòu)成八位數(shù)值比較器時(shí)，可將低位的輸出端和高位的比較輸入端對(duì)應(yīng)相連，高位芯片的輸出端作為整個(gè)八位比較器的比較結(jié)果輸出端。A1A0D3D2D1D0Y3.數(shù)據(jù)選擇器

集成數(shù)據(jù)選擇器的規(guī)格很多，常用的型號(hào)有74LS151、CT4138八選一選擇器，74LS153、CT1153雙四選一等。

集成數(shù)據(jù)選擇器74LS153中，D0~D3是輸入的四路信號(hào)；A0、A1是地址選擇控制端；S是選通控制端；Y是輸出端。輸出端Y可以是四路輸入數(shù)據(jù)中的任意一路。3.數(shù)據(jù)選擇器A0A1D3D2D1D0Y

在選通狀態(tài)下：地址控制端A1A0=01時(shí)，D1被選通，Y=D1地址控制端A1A0=10時(shí)，D2被選通，Y=D2地址控制端A1A0=11時(shí)，D3被選通，Y=D3

集成數(shù)據(jù)選擇器的管腳排列圖及功能真值表均可在電子手冊(cè)上查到，關(guān)鍵是要看懂功能真值表，理解其邏輯功能，正確選用型號(hào)。地址控制端A1A0=00時(shí)，D0被選通，Y=D03.數(shù)據(jù)選擇器編碼器在數(shù)字電路中的作用是什么？編碼器的輸入是二進(jìn)制數(shù)還是特定信息？3線-8線編碼器的輸入有幾個(gè)？數(shù)據(jù)選擇器的輸出端Y由電路中的什么信號(hào)來(lái)控制？何謂譯碼器？譯碼器的輸入和輸出哪個(gè)是二進(jìn)制數(shù)？哪個(gè)是特定信息？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果本部分內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束。Goodbye!

情境5數(shù)字控制電路的設(shè)計(jì)及組裝調(diào)試任務(wù)5-3集成觸發(fā)器功能測(cè)試2025/1/14情境1直流電路的等效變換及測(cè)試141電工電子技術(shù)及應(yīng)用學(xué)習(xí)目的與要求能力目標(biāo)1、能識(shí)別、測(cè)試集成觸發(fā)器功能；2、能正確選擇、使用集成觸發(fā)器。知識(shí)目標(biāo)1、能寫(xiě)出各常用觸發(fā)器的邏輯符號(hào)及特性表；2、能畫(huà)出各種觸發(fā)器波形圖。

在組合邏輯電路中，任一時(shí)刻的輸出信號(hào)，僅由當(dāng)前的輸入信號(hào)決定，當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，輸出信號(hào)就相應(yīng)地發(fā)生變化。而在時(shí)序邏輯電路（簡(jiǎn)稱時(shí)序電路）中，任一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)，也可以說(shuō)時(shí)序邏輯電路具有記憶功能。時(shí)序邏輯電路的組成不光包括各種邏輯門電路，還包括各種不同類型的觸發(fā)器。本任務(wù)主要學(xué)習(xí)常用觸發(fā)器的邏輯功能及應(yīng)用。任務(wù)5-3：觸發(fā)器原理及應(yīng)用

觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序電路的基本器件，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，在外加觸發(fā)信號(hào)的作用下，電路狀態(tài)會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即輸出端由一種穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為另一種狀態(tài)，然后保持不變；如果再來(lái)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，再翻轉(zhuǎn)，稱為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)器的種類很多，按邏輯功能分類，可分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器等等；按觸發(fā)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類，有基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和維持阻塞型觸發(fā)器等。我們主要學(xué)習(xí)各種觸發(fā)器的邏輯功能和應(yīng)用方法，掌握各種時(shí)序邏輯電路的基本設(shè)計(jì)方法和分析方法。任務(wù)5-3：觸發(fā)器原理及應(yīng)用

基本RS觸發(fā)器是任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的觸發(fā)器必須包含的一個(gè)最基礎(chǔ)的組成單元，它可以由兩個(gè)與非門或兩個(gè)或非門交叉連接構(gòu)成。例如由兩個(gè)與非門構(gòu)成的RS觸發(fā)器：&QRSQ門1&門2正常情況下，兩個(gè)輸出端子應(yīng)保持互非狀態(tài)。一對(duì)互非的輸入端子字母上面橫杠表示低電平有效觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：輸出端Q=1時(shí)，觸發(fā)器為1態(tài)；輸出端Q=0時(shí)，觸發(fā)器處0態(tài)。一、基本RS觸發(fā)器1.基本RS觸發(fā)器的電路構(gòu)成&QRSQ門1&門20次態(tài)Qn+1=0,Qn+1=1

11110觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，R=0,S=1有0出1全1出00觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=0,S=1次態(tài)Qn+1=0,Qn+1=1

觸發(fā)器狀態(tài)由1變?yōu)?，置0功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置0功能！1歸納：基本的RS觸發(fā)器的兩個(gè)與非門通過(guò)反饋線交叉組合在一起。只要兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同且輸入端R=0，無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)總是為0，因此通常把R稱作清零端。2.基本RS觸發(fā)器的邏輯功能&QRSQ門1&門21次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=0

00011觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=1,S=0有0出1全1出01觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，R=1,S=0次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=0

觸發(fā)器狀態(tài)由0變?yōu)?，置1功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置1功能！2歸納：只要基本RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同且輸入端S=0處低電平有效態(tài)，無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)總是為1，因此通常把S稱作置1端。2.基本RS觸發(fā)器的邏輯功能&QRSQ門1&門21次態(tài)Qn+1=0,Qn+1=1

10100觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=1,S=1全1出0有0出11觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，R=1,S=1次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=0

觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！3歸納：當(dāng)基本RS觸發(fā)器的兩輸入端狀態(tài)相同均為1時(shí)，都處無(wú)效狀態(tài)。輸出不會(huì)發(fā)生改變，繼續(xù)保持原來(lái)的狀態(tài)。因此在兩個(gè)輸入端同時(shí)為高電平時(shí)觸發(fā)器起保持功能。111全1出000有0出12.基本RS觸發(fā)器的邏輯功能&QRSQ門1&門20次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=1

0011觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=0,S=0有0出1

觸發(fā)器的兩個(gè)互非輸出端出現(xiàn)相同的邏輯混亂情況，顯然這是觸發(fā)器正常工作條件下不允許發(fā)生的，因此必須加以防范。4歸納：當(dāng)基本RS觸發(fā)器的兩輸入狀態(tài)相同均為0時(shí)，都處有效狀態(tài)，（但當(dāng)R、S由00狀態(tài)變?yōu)?1狀態(tài)時(shí)，Q輸出不確定，因?yàn)镽S不可能絕對(duì)同時(shí)變化）此時(shí)互非輸出無(wú)法正確選擇指令而發(fā)生邏輯混亂。我們把兩輸入同時(shí)為0的狀態(tài)稱為禁止態(tài)，電路正常工作時(shí)不允許此情況發(fā)生。有0出12.基本RS觸發(fā)器的邏輯功能

功能真值表以表格的形式反映了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Qn向次態(tài)Qn+1轉(zhuǎn)移的規(guī)律。這種方法很適合在時(shí)序邏輯電路的分析中使用。Qn+1000禁止態(tài)001禁止態(tài)0100

“置0”0110

“置0”1001

“置1”1011

“置1”1100

保持1111

保持3.基本RS觸發(fā)器的特性表

反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的線段圖形稱為時(shí)序波形圖。置0置1置1禁止保持置1置1QQ不定

具有時(shí)鐘脈沖控制端的RS觸發(fā)器稱為鐘控RS觸發(fā)器，也稱同步RS觸發(fā)器。鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)變化不僅取決于輸入信號(hào)的變化，還受時(shí)鐘脈沖CP的控制。二、可控RS觸發(fā)器&&門2門1門1和門2構(gòu)成基本的RS觸發(fā)器SDRD&門3&門4直接置“0”端直接置“1”端門3和門4構(gòu)成RS引導(dǎo)觸發(fā)器RS置“0”輸入端高電平有效置“1”輸入端高電平有效CPQQCP端子稱為時(shí)鐘脈沖控制端。CP=0時(shí)無(wú)論RS何態(tài)，觸發(fā)器均保持原態(tài)；CP=1時(shí)觸發(fā)器輸出狀態(tài)由R和S狀態(tài)決定。1.可控RS觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)CP當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=0時(shí)的情況：1

設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1。正常情況下，直接置0、置1端懸空為“1”。&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ001門3和門4因CP=0而有0出111110門1有0出1101門2全1出0觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！2.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=0時(shí)的情況：1CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ0若觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0時(shí)：1010門3和門4仍因CP=0而有0出11111門1全1出0010門2有0出1觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！歸納：當(dāng)鐘控RS觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖控制端狀態(tài)為低電平“0”時(shí)，無(wú)論兩輸入狀態(tài)或輸出現(xiàn)態(tài)如何，觸發(fā)器均保持原來(lái)的狀態(tài)不變！換句話說(shuō)：在CP=0期間鐘控RS觸發(fā)器不能被觸發(fā)，因此狀態(tài)無(wú)法改變，為保持功能。12.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ10101此時(shí)門3有0出11110門1全1出001門2有0出1觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)由0翻轉(zhuǎn)為1，置1功能！歸納：當(dāng)時(shí)鐘脈沖控制端狀態(tài)為高電平“1”時(shí)，電路被觸發(fā)，輸出次態(tài)隨著兩輸入狀態(tài)及輸出現(xiàn)態(tài)發(fā)生改變。此時(shí)只要輸入R=0、S=1，無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，鐘控RS觸發(fā)器均為置1功能。為此把S稱為置1端，高電平有效。101門4全1出01)當(dāng)輸入R=0，S=1時(shí)設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=12.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ11010此時(shí)門4有0出11101門2全1出010觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)由1改變?yōu)?，置0功能！110門3全1出02)當(dāng)輸入R=1，S=0時(shí)設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0門1有0出12.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2歸納：當(dāng)時(shí)鐘脈沖控制端狀態(tài)為高電平“1”時(shí)，電路被觸發(fā)，輸出次態(tài)隨著兩輸入狀態(tài)及輸出現(xiàn)態(tài)發(fā)生改變。此時(shí)只要輸入R=1、S=0，無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，鐘控RS觸發(fā)器均為置0功能。為此把R稱為置0端，高電平有效。CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ10101此時(shí)門4有0出11101門2全1出010觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置0功能！110門3全1出02)當(dāng)輸入R=1，S=0時(shí)設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1門1有0出12.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ11010此時(shí)門4有0出11111門2有0出101觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！000門3也是有0出13)當(dāng)輸入R=0，S=0時(shí)設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0門1全1出012.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ10101此時(shí)門4有0出11111門2全1出010觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！100門3也是有0出13)當(dāng)輸入R=0，S=0時(shí)設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1門1有0出10歸納：當(dāng)時(shí)鐘脈沖控制端狀態(tài)為“1”時(shí)，電路被觸發(fā)。但是，當(dāng)R和S均等于0為無(wú)效態(tài)時(shí)，則無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，輸出次態(tài)均不發(fā)生改變，此時(shí)稱觸發(fā)器為保持功能。2.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2CP&&門2門1SDRD&門3&門4RSQQ11010此時(shí)門4全1出01100門2有0出111觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=1

本該互非的兩個(gè)輸出端狀態(tài)相同，出現(xiàn)了邏輯混亂，這顯然在正常工作中視為禁止態(tài)！11門3也是全1出03)當(dāng)輸入R=1，S=1時(shí)設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0門1也有0出1歸納：鐘控RS觸發(fā)器輸入狀態(tài)均為1時(shí)，都處有效狀態(tài)，此時(shí)互非輸出無(wú)法正確選擇指令而發(fā)生邏輯混亂。我們把兩輸入同時(shí)為1的狀態(tài)稱為禁止態(tài)。2.可控RS觸發(fā)器的邏輯功能分析

RSQnQn+10000

保持0011

保持0101“置1”0111“置1”1000“置0”1010“置0”110禁止態(tài)111禁止態(tài)3.可控RS觸發(fā)器的特性表CPRSQ在時(shí)鐘脈沖CP=1期間，設(shè)Qn=0CP=1期間引導(dǎo)門打開(kāi)置1置0狀態(tài)不變置1

輸出隨輸入發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為空翻。空翻易造成觸發(fā)器的可靠性降低，甚至無(wú)法判定觸發(fā)器工作狀態(tài)。置0狀態(tài)不變置0保持置1狀態(tài)不變其中CP=0期間引導(dǎo)門關(guān)閉4.可控RS觸發(fā)器的波形圖

可控觸發(fā)器的邏輯功能比較多一些，它不但可以實(shí)現(xiàn)記憶和存儲(chǔ)，而且具有計(jì)數(shù)功能。如果將可控RS觸發(fā)器的端聯(lián)到S端，Q端聯(lián)到R端，在時(shí)鐘脈沖端CP上加一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，如圖所示。這樣的觸發(fā)器具有計(jì)數(shù)的功能，來(lái)一個(gè)脈沖它能翻轉(zhuǎn)一次，翻轉(zhuǎn)的數(shù)目等于脈沖的數(shù)目（要求CP脈沖寬度小