項目一1信號燈的控制電路

1、電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 項目一：信號燈的控制電路項目一：信號燈的控制電路數(shù)制與碼制數(shù)制與碼制 由信號燈建立邏輯事件與實際由信號燈建立邏輯事件與實際電路的直觀認識電路的直觀認識邏輯函數(shù)的化簡邏輯函數(shù)的化簡電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作【任務目標：任務目標：】 熟練掌握各種數(shù)制間相互轉(zhuǎn)換的方法熟練掌握各種數(shù)制間相互轉(zhuǎn)換的方法任務一任務一 數(shù)字與數(shù)碼數(shù)字與數(shù)碼理解各種數(shù)制的含義。理解各種數(shù)制的含義。掌握各種常用碼制。掌握各種常用碼制。電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作模擬電路模擬電路電子電路分類電子電路分類數(shù)字電路數(shù)字電路 傳遞、處理模擬傳遞、處理模擬 信號的電子電路信號的電子電路 傳遞、處理數(shù)字傳遞、處理

2、數(shù)字信號的電子電路信號的電子電路 模擬信號模擬信號時間上和幅度上都時間上和幅度上都連續(xù)連續(xù)變化的信號變化的信號一、一、 數(shù)字信號和數(shù)字電路數(shù)字信號和數(shù)字電路 任務任務1.1 1.1 概述概述電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作數(shù)字信號數(shù)字信號 時間上和幅度上都時間上和幅度上都 斷續(xù)斷續(xù)變化離散的信號變化離散的信號 其離散值有兩個，用其離散值有兩個，用0 0和和1 1表示。這里的表示。這里的0 0和和1 1不僅可以表不僅可以表示數(shù)量的大小，還可以表示一個事物相反的兩種狀態(tài)。示數(shù)量的大小，還可以表示一個事物相反的兩種狀態(tài)。 數(shù)字信號可以進行兩種運算：數(shù)字信號可以進行兩種運算：算術運算：算術運算：當數(shù)字信號當

3、數(shù)字信號0和和1用來表示數(shù)量的大小時。用來表示數(shù)量的大小時。邏輯運算：邏輯運算：當數(shù)字信號當數(shù)字信號0和和1用來表示兩種不同的狀態(tài)時。用來表示兩種不同的狀態(tài)時。電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作輸出信號與輸入信號之間的對應邏輯關系輸出信號與輸入信號之間的對應邏輯關系邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)只有高電平和低電平兩個取值只有高電平和低電平兩個取值導通導通( (開開) )、截止、截止( (關關) )便于高度集成化、工作可靠性高、便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強和保密性好等抗干擾能力強和保密性好等研究對象研究對象分析工具分析工具信信 號號電子器件電子器件工作狀態(tài)工作狀態(tài)主要優(yōu)點主要優(yōu)點二、二、 數(shù)字電路特點和

4、分類數(shù)字電路特點和分類1.數(shù)字電路的特點數(shù)字電路的特點電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作將晶體管、電阻、電將晶體管、電阻、電容等元器件用導線在線路容等元器件用導線在線路板上連接起來的電路。板上連接起來的電路。將上述元器件和導線通過半將上述元器件和導線通過半導體制造工藝做在一塊硅片上而導體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個不可分割的整體電路。成為一個不可分割的整體電路。根據(jù)電路結構不同分根據(jù)電路結構不同分分立元件電路分立元件電路集集 成成 電電 路路根據(jù)半導體的導電類型不同分根據(jù)半導體的導電類型不同分 雙極型數(shù)字集成電路雙極型數(shù)字集成電路單極型數(shù)字集成電路單極型數(shù)字集成電路以雙極型晶體管以雙極型晶體管作為

5、基本器件作為基本器件以單極型晶體管以單極型晶體管作為基本器件作為基本器件例如例如 CMOS例如例如 TTL、ECL2.數(shù)字電路的分類數(shù)字電路的分類電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作集成電路集成電路分分 類類集集 成成 度度電路規(guī)模與范圍電路規(guī)模與范圍小規(guī)模集成小規(guī)模集成電路電路 SSI1 10 門門/片或片或10 100 個元件個元件/片片邏輯單元電路邏輯單元電路包括：邏輯門電路、集成觸發(fā)器包括：邏輯門電路、集成觸發(fā)器中規(guī)模集成中規(guī)模集成電路電路 MSI10 100 門門/片或片或 100 1000 個元件個元件/片片邏輯部件邏輯部件 包括：計數(shù)器、包括：計數(shù)器、 譯碼器、編碼器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)

6、選擇器、寄存器、算術運算器、比較器、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、算術運算器、比較器、轉(zhuǎn)換電路等轉(zhuǎn)換電路等 大規(guī)模集成電大規(guī)模集成電路路 LSI100 10000 門門/片片或或 1000 100000 個個元件元件/片片數(shù)字邏輯系統(tǒng)數(shù)字邏輯系統(tǒng)包括：中央控制器、存儲器、各種接口電路包括：中央控制器、存儲器、各種接口電路等等超大規(guī)模集超大規(guī)模集 成成電路電路 VLSI大于大于 10000 門門/片片或大于或大于 10 萬個元萬個元件件/片以上片以上高集成度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)高集成度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)例如：各種型號的單片機，即在一片硅片上例如：各種型號的單片機，即在一片硅片上集成一個完整的微型計算機集成一個完整的

7、微型計算機根據(jù)集成密度不同分根據(jù)集成密度不同分電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作按照電路的工作原理的不同分按照電路的工作原理的不同分：組合邏輯電路組合邏輯電路 電路的輸出信號只與當時的輸入信號有關，而電路的輸出信號只與當時的輸入信號有關，而與電路原來的狀態(tài)無關。與電路原來的狀態(tài)無關。時序邏輯電路時序邏輯電路 電路的輸出信號不僅與當時的輸入信號有關，電路的輸出信號不僅與當時的輸入信號有關，而且還與電路原來的狀態(tài)有關。而且還與電路原來的狀態(tài)有關。電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作3.數(shù)字信號的主要參數(shù)數(shù)字信號的主要參數(shù) 一個理想的周期性數(shù)字信號，可用以下幾個參數(shù)來描繪：一個理想的周期性數(shù)字信號，可用以下幾個參數(shù)來

8、描繪： V Vm m信號幅度。信號幅度。 T T信號的重復周期。信號的重復周期。 t tW W脈沖寬度。脈沖寬度。 q q占空比。其定義為：占空比。其定義為：%100(%)WTtqVt (ms)0VmwtT一、加法計算器的設計與調(diào)試一、加法計算器的設計與調(diào)試電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 數(shù)制是一種計數(shù)的方法，它是進位計數(shù)制度數(shù)制是一種計數(shù)的方法，它是進位計數(shù)制度的簡稱的簡稱 任務任務1.21.2二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器幾個概念幾個概念在某數(shù)制中，允許使用的數(shù)字符號的個數(shù)，在某數(shù)制中，允許使用的數(shù)字符號的個數(shù)，稱為這種數(shù)制的基數(shù)。稱為這種數(shù)制的基數(shù)。基數(shù)基數(shù) 任一種任一種N進制中，第進制中，第i位

9、的數(shù)字符號位的數(shù)字符號Ki，稱為，稱為第第i位的系數(shù)。位的系數(shù)。系數(shù)系數(shù) 權權 任一種任一種N進制中，進制中，N i稱為第稱為第i位的權。位的權。電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 一、一、十進制十進制 ( (Decimal) ) (xxx)10 或或 (xxx)D 例如例如( (385.64) )10 或或( (385.64) )D 數(shù)碼：數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510- -1 110- -2權權 權權 權權 權權 數(shù)碼所處位置不同時，所代表的數(shù)值不同數(shù)碼所處位置不同時，所代表的數(shù)值不同 ( (11.51) )10 進位規(guī)律：逢十進一進位規(guī)律：逢十進一10i

10、稱十進制的權稱十進制的權 10 稱為基數(shù)稱為基數(shù) 0 9 十個數(shù)碼稱系數(shù)十個數(shù)碼稱系數(shù)數(shù)碼與權的乘積，稱為加權系數(shù)數(shù)碼與權的乘積，稱為加權系數(shù)十進制數(shù)可表示為各位加權系數(shù)之和，稱為按權展開式十進制數(shù)可表示為各位加權系數(shù)之和，稱為按權展開式 (385.64)10 = 3102 + 8101 + 5100 + 610- -1 + 410- -2幾種常用的數(shù)制幾種常用的數(shù)制 計數(shù)進制的簡稱計數(shù)進制的簡稱電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 例如例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 二、二進制二、二進制 ( (Binary) ) (xxx)2 或或 (xxx)B 例如例如 (

11、1011.11)2 或或 (1011.11)B 數(shù)碼：數(shù)碼：0、1 進位規(guī)律：逢二進一進位規(guī)律：逢二進一權：權：2i 基數(shù)：基數(shù)：2按權展開式表示按權展開式表示 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2 將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數(shù)將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數(shù)。= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 (1011.101)2 = (11.75)10 = 11.75 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2電子產(chǎn)品

12、數(shù)字電路分析與制作 三、八進制三、八進制 ( (Octal) ) (xxx)8 或或 (xxx)O 例如例如 (573.46)8 或或 (573.46)O 數(shù)碼：數(shù)碼：0、1 、2 、3 、4 、5 、6 、7進位規(guī)律：逢八進一進位規(guī)律：逢八進一權：權：8i 基數(shù)：基數(shù)：8按權展開式表示按權展開式表示 (573.46)8 = 582 + 781 + 380 + 48- -1 + 68- -2 將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數(shù)將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數(shù)。(573.46)8 = 582 + 781 + 380 + 48- -1 + 68- -2= 320 +

13、56 + 3 + 0.5 + 0.09375 (573.46)8 = (379.59375)10 = 379.59375 例如例如 7 + 1 = 10電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 四、十六進制四、十六進制 ( (Hexadecimal) ) (xxx)16 或或 (xxx)H 例如例如 (5EC.D4)16 或或 (5EC.D4)H 數(shù)碼：數(shù)碼：0、1 、2 、3 、4 、5 、6 、 7、 8、9 、 A(10) 、B(11) 、C(12) 、D(13) 、E(14) 、F(15)進位規(guī)律：逢十六進一進位規(guī)律：逢十六進一權：權：16i 基數(shù)：基數(shù)：16按權展開式表示按權展開式表示 (5EC.

14、D4)16 = 5162 + 14161 + 12160 + 1316- -1 + 416- -2 將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數(shù)將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數(shù)。= 1280 + 224 + 12 + 0.8125 + 0.015625 (5EC.D4)16 = (1516.828125)10 = 1516.828125 (5EC.D4)16 = 5162 + 14161 + 12160 + 1316- -1 + 416- -2 即即 F + 1 = 10 電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 一一、二進制、八進制和十六進制轉(zhuǎn)換為十進制、二進制、八進制和十六進制轉(zhuǎn)換為

15、十進制 方法：按權展開求和方法：按權展開求和例例 將將(101110.011)2 、 ( 637.34)8、 (8ED.C7)16轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。為二進制數(shù)。 解解: (101110.011)2 = 125 + 024 + 123 + 122 + 121 + 020 + 02- -1 + 12- -2 + 12-3 = ( 46.375 )10 (637.34)8 = 682 + 381 + 780 + 38- -1 + 48- -2 = ( 415.4375 )10 (8ED.C7)16 = 8162 + 14161 + 13160 + 1216- -1 + 716- -2 = (228

16、5.7773)10 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作1.500 1 整數(shù)整數(shù)0.750 0 二、二、十進制轉(zhuǎn)換為二進制、八進制和十六進制十進制轉(zhuǎn)換為二進制、八進制和十六進制例例 將十進制數(shù)將十進制數(shù) (26.375)10 轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù) 26 6 1 3 01 10 12(26 )10 = (11010 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2一直除到商為一直除到商為 0 為止為止 余數(shù)余數(shù) 13 0方法：方法：整數(shù)部分采用整數(shù)部分采用“除基取余法除基取余法” 小數(shù)部分采用小數(shù)部分采用“乘基取整法乘基取整法”讀讀數(shù)數(shù)順順序序讀讀數(shù)數(shù)順順

17、序序 .011電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 每位八進制數(shù)用三位二進每位八進制數(shù)用三位二進制數(shù)代替，再按原順序排列。制數(shù)代替，再按原順序排列。八進制八進制二進制二進制 二進制二進制八進制八進制(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 補補0(11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 345726 從小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左從小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左 ( (小數(shù)部分向右小數(shù)部分向右) ) 三位一組三位一組，最后，最后不不足三位的加足三位的加 0

18、補足補足三位，再按順序三位，再按順序?qū)懗龈鹘M對應的八進制數(shù)寫出各組對應的八進制數(shù) 。補補011100101 11101011三、三、二進制與八進制、十六進制相互轉(zhuǎn)換二進制與八進制、十六進制相互轉(zhuǎn)換1. 二進制和八進制間的相互轉(zhuǎn)換二進制和八進制間的相互轉(zhuǎn)換 電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作二進制二進制十六進制十六進制 : 從小數(shù)點開始，整數(shù)部分從小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左向左( (小數(shù)部分向右小數(shù)部分向右) ) 四位一組四位一組，最后，最后不足四位的加不足四位的加 0 補足補足四位，再按順四位，再按順序?qū)懗龈鹘M對應的十六進制數(shù)序?qū)懗龈鹘M對應的十六進制數(shù) 。 一位十六進制數(shù)對應四位二進制數(shù)，因此二進制數(shù)一

19、位十六進制數(shù)對應四位二進制數(shù)，因此二進制數(shù)四位為一組。四位為一組。2. 二二進制和十六進制間的相互轉(zhuǎn)換進制和十六進制間的相互轉(zhuǎn)換 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 補補 0(10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101100 4FBEC0 十六進制十六進制二進制二進制 :每位十六進制數(shù)用四位二進每位十六進制數(shù)用四位二進制數(shù)代替，再按原順序排列。制數(shù)代替，再按原順序排列。補補 010011111011 111011電子產(chǎn)

20、品數(shù)字電路分析與制作例如例如 ：用四位二進制數(shù)碼表示十進制數(shù)：用四位二進制數(shù)碼表示十進制數(shù) 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9將若干個二進制數(shù)碼將若干個二進制數(shù)碼 0 和和 1 按一定規(guī)則排按一定規(guī)則排列起來表示某種特定含義的代碼稱為二進制代列起來表示某種特定含義的代碼稱為二進制代碼，簡稱二進制碼碼，簡稱二進制碼。用數(shù)碼的特定組合表示特定信息的過程稱編碼用數(shù)碼的特定組合表示特定信息的過程稱編碼 任務任務1.3 二進制代碼二進制代碼 常用二進制代碼常用二進制代碼 自然二進制碼自然二進制碼

21、二二 - - 十進制碼十進制碼 格雷碼格雷碼 奇偶檢驗碼奇偶檢驗碼 電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作常用的二常用的二- -十進制十進制 BCD 碼有：碼有：(1) 8421BCD碼碼(2) 2421BCD 碼和碼和 5421BCD碼碼(3) 余余 3 BCD碼碼 一、一、二二- -十進制代碼十進制代碼 將一位十進制數(shù)將一位十進制數(shù) 0 9 十個數(shù)十個數(shù)字用四位二進制數(shù)表示的代碼字用四位二進制數(shù)表示的代碼 ( (又稱又稱 BCD 碼碼 即即 Binary Coded Decimal) ) 4 位二進制碼有位二進制碼有 16 種組合，表示種組合，表示 0 9十個數(shù)十個數(shù)可有多種方案，所以可有多種方案，所

22、以 BCD 碼有多種碼有多種。 恒權碼恒權碼, ,取取4 4位自然二進位自然二進制數(shù)的前制數(shù)的前1010種組合。種組合。 無權碼，比無權碼，比8421BCD 碼多余碼多余3(0011)。恒權碼恒權碼,從高位到低位從高位到低位的權值分別為的權值分別為2、4、2、1和和5、4、2、1。電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作常用二常用二 - - 十進制代碼表十進制代碼表 11111111110011101110101111010111101011000110100110110101100001000100010000110011001100100010001000010001000100000000000098

23、76543210 十十 進進 制制 數(shù)數(shù)1100101110101001100001110110010101000011余余 3 碼碼2421( (B) )2421( (A) ) 5421 碼碼 8421 碼碼無權碼無權碼 有有 權權 碼碼1001100001110110010101000011001000010000權為權為 8、4、2、1比比 8421BCD 碼多余碼多余 3取四位自然二進制數(shù)的前取四位自然二進制數(shù)的前 10 種組合，種組合，去掉后去掉后 6 種組合種組合 1010 1111。電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作用用 BCD 碼表示十進制數(shù)舉例碼表示十進制數(shù)舉例： (36)10 =

24、( )8421BCD (4.79)10 = ( )8421BCD (01010000)8421BCD = ( )10 注意區(qū)別注意區(qū)別 BCD 碼與數(shù)制：碼與數(shù)制： (150)10 = (000101010000)8421BCD = (10010110)2 = (226)8 = (96)16 6 0110 3 0011 4. 0100.7 01119 10010101 50000 0電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作1. 格雷碼格雷碼(Gray 碼，又稱循環(huán)碼碼，又稱循環(huán)碼) 0110最低位最低位( (最右邊一位最右邊一位) )以以 0110 為循環(huán)節(jié)為循環(huán)節(jié)次低位以次低位以 00111100 為循環(huán)

25、節(jié)為循環(huán)節(jié)第三位以第三位以 0000111111110000 為循環(huán)節(jié)為循環(huán)節(jié).011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特點特點: :相鄰項或?qū)ΨQ項只有相鄰項或?qū)ΨQ項只有一位一位不同不同典型格雷碼構成規(guī)則典型格雷碼構成規(guī)則 ： 二、二、可靠性代碼可靠性代碼 電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作2. 奇偶校驗碼奇偶校驗碼 組成組成 信信 息息 碼碼 ： 需要傳送的信息本身。需要傳送的信息本身。 1 位校驗位：取值為位校驗位：取值為 0 或或 1，以使整個代碼，以使整個代碼 中中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。 使

26、使“1”的個數(shù)為奇數(shù)的稱奇校驗，為偶數(shù)的的個數(shù)為奇數(shù)的稱奇校驗，為偶數(shù)的稱偶校驗。稱偶校驗。 電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作 8421 奇偶校驗碼奇偶校驗碼 01 0 0 111 0 0 1911 0 0 001 0 0 0810 1 1 100 1 1 1700 1 1 010 1 1 0600 1 0 110 1 0 1510 1 0 000 1 0 0400 0 1 110 0 1 1310 0 1 000 0 1 0210 0 0 100 0 0 1100 0 0 010 0 0 00校校 驗驗 碼碼信信 息息 碼碼校校 驗驗 碼碼信信 息息 碼碼8421 偶偶 校校 驗驗 碼碼8421 奇奇 校校 驗驗 碼碼十進制數(shù)十進制數(shù)電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作小結小結 數(shù)字電路數(shù)字電路是傳遞和處理數(shù)字信號的電子電路。是傳遞和處理數(shù)字信號的電子電路。它有分立元件電路和集成電路兩大類，數(shù)字它有分立元件電路和集成電路兩大類，數(shù)字集成電路發(fā)展很快，目前多采用中大規(guī)模以集成電路發(fā)展很快，目前多采用中大規(guī)模以上的集成電路。上的集成電路。數(shù)字電路的主要優(yōu)點數(shù)字電路的主要優(yōu)點是便于高度集成化、工是便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強和保密性好等。作可靠性高、抗干擾能力強和保密性好等。 電子產(chǎn)品數(shù)字電路分析與制作數(shù)字電路中的數(shù)字電路中的信號