《电工电子技术与技能》第4版 教案 第13章 数字电子技术基础.docx

*课13.1数字电路基础知识.课型新课授课班e授修时数2e教学目标1. 了解模拟伯号与数字信号的特点2. 了解荒川数制及数制之间的转换方法3. 了解8421BCD码的表示形式&教学点1 .了解常用数制及数制之间的转换方法2 .了解842IBCD码的表示形式被学难点了解常用数制及数制之间的转换方法守铁学方法读书指导法、分析法、演示法、练习法。学情分析配WSiaA.话j8引入餐.近年来.随行大规模、超大规模集成电路技术的发展.数字电子技术的应用范围越来越广，数字产品体积越来越小，功能越来越强，旦更加可取。图13T所示为一手机电路板，相比过去的大哥大，体枳小了很多，但功能和性能却远远超过了大哥大,本节我们就从数字电子技术的基础知识开始，认识数字电路，图13-1手机电路板B.新投豫13.1.1 模拟信号与数字信号【模拟信号】：如图13-2a所示，在数值上和时间上都是连续变化的信号，林为模拟信号.用来处理模拟信号的电路称为模拟电路.【数字伯号】：如图32b所示,在数位和时间上均离散（也就是不连续）的信号，称为数字伯号.对数字信号进行传递、处埋、运舞和存储的电路称为数字电路.<b）数字信号图13-2数字信号和模拟信号生活中哪些信号是模拟信号,哪些信号是数字信号，13.1.2 *M1 .常用数制【十进制】十进制是日常生活和工作中最常使用的进位计数制,在十进制数中，有0、1、2、3、4、5、6,7、8和9卜个数码，通常把数码的个数称为基数，所以卜逝制数的基数是10.超过9的数必须用多位表示，其中低位和相邻高位之间的关系是“逢十进一”.故称之为十进制数.十进制数中不同位议上的数的单位数ffl,称为权值，例如，123.123,从小数点开始，左起笫一位（个位）的权为10°,第二位（卜位）的权为10'.从小数点开始，右起第一位（十分位）的权为10第二位（仃分位）的权为10故123.123可按权展开成多项式形式：(123.123)l.=l×102+2×10,+3×10o+l×10',+2×10-2+3×101所以,任意一个十进制数可表示为：<D)l0=XAjXlO-式中k,是第j位的系数,它可以是0-9卜个数码中的任意一个。如果以N取代上式中的10则可得到任意进制数按权展开的形式：D=EkN式中，E为第i位的系数，、为第i位的权.【二进制】二进制数在数字电路中使用,其只有二个数即。和1.遵循“逢二进一”的进位规律,比如二进制数1101Il的权展开式为：(1101.ll)1=l×2,+l×22+0×2,+l×2*+l×2",+l×2,所以，任意一个二进制数Ur表示为：(D)2kt×2i(«-»为什么在数字电路中不使用卜进制数城其它进制的数网？2 .二进制与十进制数的相互转换【二进制转换为十进制】二进制数转换为十进制数的换算方法是：“按权展开相加法”，即将：进制数按权的形式展开，然后按十进制数求和.所得结果即为对应的卜进制数，例如：(1101.101)1=l×2,n×22*0×2,*l×2cH×2,40×21×2,=8+4+1+0.5+0.125=(13.625).【卜进制转换为二进制】I进制数游换为二进制数UJ采用“除2取余法”.即用二进制的基数2不阍去除待找换十进制数直到商为0,符每次除基数所得余数从后往前按顺序排列，也就是先得到的余数为低位.后得到的余数为高位.得到的结果就是对应的：进制数.例如将(35)“忖换成二进制数，Kti1.十进制制842IBCD嫔码0oo即(35)io=(10001Oi1OOOl2001014.1.3BCD码3OeHl40100在数字系统中，时十诳制数的运算处理通常都是将其50101转换成二进制效,再迸行运算。这种用二进制代码表示的60110十进制数的方法,称为二一十进制编码.简称BCD眄.7Olll8tCCCBCD编码的方式有很多,其中设常用的是8421BCD码.IuUU91001这种方法是用4位二进制码表示十进制数的O,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数码，这四位二进制数各位的权值从左至七依次为8、4、2、1,每组代码加权系数之和,就是它代表的十进制数,例如代码OI01,即代表十进制数OM2+1=5.故称8421码.表13I为十进制数和8421BeI)编码的对应关系我.【提示】4位：进制数码有16种组合，原则上可仟选其中的10种作为代码,分别代表十进制中的0.1.2,3.4,5.6,7.8,9这十个数符.8421码只是其中种.除8421码外还有2421码和5-121码等BCD码，542IBCD眄的编码对应衰应该怎么写.练习将二迸制效I(HioKH、MnOjK)I转换成十进制数,将十进制数35,25.318转换成二进制数，/.I花量作业思考与练习13-1、13-2、13-3,13-4,13-5SA.上节目，<fllB.本节话Jl引入在数字电路中,数字信号的高、低电平可以看成是逻辑关系上的“真”与“假”或:进制数当中的“1”和“Q”,因此数字电路可以方便的实现逻辑运算。在数字电路中，用以实现基本遗轮运算和史合龙辑运尊的单元电路称为门电路，这些电路就像“门”一样.依一定的条件“开”或“关”,所以称为门电路.常用的门电路有与门、或门、非门、与非门和或非门等几种.C.新授课13.2.1基本观,门1、与门电路【，逻辑关套】与逻辑关系是指，只有当决定某一事件的全部条件都具备之后，该理件才发生，否则就不发生的一种设轮关系。例如图13-3a所示电路中,只有当开关A与B全都闭合时，灯泡Y才亮：若开关A或B其中有一个不闭合,灯泡丫就不亮.在数字电路中,这种逻辑关系表示为Y=AB或Y=AB,读作-A与B”.如果设开关的接通状态为I,断开状态为0,指示灯亮为I,指示灯灭为0,则可掰与逻辑关系的运算规则为：0.0=0,0.1=0,1.0=0,11=1,【提小】边川运算中的。和】代表种逻辑状态，无效图13-3与逻辑运算关系a）与茂耨举例b）电路符号C）JX值表【与门电路】与门指能够实现与逻辑关系运算的电路,其电路符号如图133b所示.一个与门有两个或两个以上的输入端.只有一个输出端5,输入、输出之间的逻辑函数,即逻辑关系为：Y=AB与门的逻轼功能可以用口值衣来描述，见图13-3c所示.由其值表可以看出与门电路的逻辑功能为：当输入只要有一端为0时,输舟就为0：只有当给人全为1时,谕出才为1.2、或近辑及或门【或逻辑关系】或选辑是指：在决定某事件的诸条件中，只要有一个或一个以上的条件具符.该事件就会发生：当所有条件都不具备时.该事件才不发生的一种逻辑关系.例如图137a所示电路中,只要开关A或B其中任一个闭合,灯泡丫就亮：只有A、B都不闭合时，灯泡丫才不亮.在数字电路中，这种逻辑关系衣示为Y=A+B,读作“A或B”逻辑关系的运算规则为:0+0=0,0+l=1.1+0=1.1+1=U图14-4或逻轼运算关系M或送轼举例b）电路符号C）JX值表【或门电路】或门指能峥实现或逻辑关系运算的电路,其电路符号如图134b所示.一个或门有两个或两个以上的输入盗，只布一个怆出端,输入、输出之间的逻辑函数为:Y=A+B或门电路的逻轼功能如口值衣13-4c所示。出JX值表可知或门电路的龙辑功能为：当输入只要有一端为1时,输出就为1：只有当输入全为。时，输出才为0，3、非现辑及非门【非逻辑关系】茸逻辑是指：决定某事件的唯一条件不满足时，该事件就发生：而条件满足时，该事件反而不发生的一种因果关系.如图13-5a所示电路，当开关A闭合时，灯泡丫不光：当开关A断开时，灯泡Y才亮。这种因果关系就是非送辑关系。在数字电路中，这种逻辩关系表示为Y=A,读作"A非”或“非A”,在逻辑代数中.非逻辑称为“求反”.”非设物关系的运算规则为；0=1.T=O.图14-5非逻轼运算关系a）非逻辑举例b）电路符号c）其值表【非门电路】非门是指能师实现非逻辑关系的门电路.它有一个输入端.一个蚪出端.其电路符号如图l3-5b所示.逻辑函数为:非门电路的真值发如表13-5C所示.由表可见,非门电路的逻辑功能就是取反.【提小】电路符号中EE的小留圈表示非的意思生活中有哪些与、或、非的逻辑关系.14.2.2复合更辑门电路1.、与非门与非门电跖符号如图13-6b所示,实际就相当于是将一个与门和一个非门按图ll-6a所示连接.它的逻辑的数式为：Y=X=Afi与非门电路的真值表见我13-6C所示.由此可知，与非门的逻辑功能为：当输入全为高电平时，输出为低电平:当输入有低电平时，输出为高电平。或逻辑式依次r-1-1t-1BYB=11O-,=1.H000I10111110a）b）c）图13-6与非逻辑运算关系a）与非龙卷电路结构1）电路符号C）瓦值表2、把一个或门和一个非门连接起来就Ur以构成一个或柞门，如图13-7a所示。或非门也可有多个询入端和一个输出端.或非门的电路符号如图147b所示.它的逻辑表达式为：Y=A+8或非门真值表如表137c所示.田表可知,或非门的逻辑功能为：当输入全为低电平时，输出为岛电平：当输入有高电平时，输出为低电平，或逻辑真值我BYb=EHFy；=O-¥000110I11000a）b）c）图13-7或逻辑运算关系a）或逻辑举例b）电路符号C）应值表【提示】实际的逻辑向题往往要比与、或、柞辑r杂，不过它们都可以用与.或，非逻辑的组合来实现.14.2.3集成门电路1.TT1.集成电路简介TT1.集成门电路有许多不同的系列,总体可分为54系列和74系列,54系列为满足军用衢要设计，工作温僮范围为-5O+I25C:74系列为满足民用要求设计，工作温度范困为。+70*C,而每一大系列中可分为（为便于书写，以74为例）以下几个子系列；【74系列】又称标准TT1.系列，属中速TT1.器件。【741.系列】为低功耗TT1.系列,乂称1.TT1.系列.【7仙系列】为高速TT1.系列,又称HTn.系列.【74S系列】为肖特携Tr1.系列，乂称Sn1.系列。7,I1.S系列】为低功耗肖特基系列，又称1.STT1.系列.【74AS系列】为先进肖特基系列,又称ASrn.系列.【,1A1.S系列】为先进低功耗肖特基系列,又称MSrr1.系列，是741.S系列的后继产品。