电工电子技术--数电部分PPT.ppt

*,电工电子技术数电部分PPTppt课件,*,模块三 数字电路技术,任务,1,基本逻辑电路设计与装调,任务,2,集成组合逻辑电路装调与检修,任务,3,数字时序逻辑电路装调与检测,任务,4,集成时序逻辑电路的装调与检测,任务,5 555,逻辑电路的装调与检测,任务,6 A/D,与,D/A,转换逻辑电路装调与检测,电工电子技术数电部分PPTppt课件,1.,掌握基本逻辑集成电路的识别与检测,2,.,简单逻辑电路的连接、调试与检修,3,.,用逻辑门电路设计简单实用电路,任务,1,基本逻辑电路设计与装调,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务提出,基本逻辑电路是数字电路的基础，数字电路中常遇到开关的通断、电压的高低、脉冲的有无、灯亮或灯灭、事件的发生或不发生等一些相互对立的现像，这些往往可以运用数字电路中“,1”“0”,来表示，在数字电路中，“,1”,和“,0”,并不表示数值的大小，而表示相对对立的两种逻辑状态。而基本逻辑门电路是数字电路的基本电路，能实现上述的电路。,本任务用基本逻辑门集成块,74LS00,和,74LS20,设计一个三人表决器电路并验证电路的逻辑功能。设计要求：其中三个输入端,A,、,B,、,C,为三人的表决，用“,1”,表示同意，用“,0”,表示不同意。输出端用,Y,表示通过或不通过。若输入端同意人数大于等于二人，则表示通过。即,Y=1,。若输入端同意人数少于二人则表示不通过，即,Y=0,。本设计的输出用发光二极管来指示，表决通过，输出高电平，发光二极管点亮。同理：表决不通过，输出低电平，发光二极管灭。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务分析,本项目的三人表决器，用到三个二输入端与非门，,74LS00,芯片就是一块内含四个二输入端与非门的芯片，这样只要用一块,74LS00,集成块就可完成上述三人表决器的电路。根据本任务设计三人表决器的真值表，根据真值表进行化简。因为给定的器件是集成与非门，所以化简后设计的电路要求以与非门作为电路单元。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,相关知识,一、数制和码制,在日常生活中，人们习惯用十进制，而数字系统中多采用二进制，但二进制有时表示起来不太方便，位数太多，所以也经常采用十六进制和八进制。本节介绍几种常见的数制表示方法、相互的转换和几种常见的码制,（,1,）十进制,1,）由,0,，,1,，,2,，,，,9,十个数码组成，基数是,10,。,2,）进位规则,“,逢十进一”。,3,）各位的权是“,10”,的幂。,【,例,1-1】,1,数制,电工电子技术数电部分PPTppt课件,（,2,）二进制,1,）由,0,、,1,两个数码组成，基数是,2,。,2,）进位规则,“,逢二进一”。,3,）各位的权是“,2”,的幂。,【,例,1-2】,（,3,）八进制,1,）由,0,，,1,，,2,，,，,7,八个数码组成，基数是,8,。,2,）进位规则,“,逢八进一”。,3,）各位的权是“,8”,的幂。,【,例,1-3】,电工电子技术数电部分PPTppt课件,（,4,）十六进制,1,）由,0,9,，,A(10),，,B(11),，,C(12),，,D(13),，,E(14),，,F(15),十六个数码 组成，基数是,16,。,2,）进位规则,“,逢十六进一”。,3,）各位的权是“,16”,的幂。,【,例,1-4】,（,5,）数制相互间转换,1,）二进制整数转换成十进制数,二进制数转换成十进制数是“按权展开求和”，将二进制数中所有数码,1,的位权值相加即转换成十进制数。,【,例,1-5】101,2,=4+1=5,10,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,）十进制整数转换成二进制数,十进制整数转换成二进制数要用“,除,2,取余法,”。,【,例,1-6】,将,175,转换为二进制数。,解：应用除,2,取余法得到余数：,所以,175,10,=1010 1111,2,对例题结果进行验证：,1010 1111,2,=128+32+8+4+2+1,=175,10,电工电子技术数电部分PPTppt课件,3,）二进制整数与十六进制整数的相互转换,由于十六进制的,16,个数码正好对应于,4,位二进制数的,16,种不同组合，所以,二进制数码与十六进制数码之间有简单的对应关系。,二进制整数转换成十六进制数,二进制整数转换成十六进制数，从低位至高位每,4,位二进制数对应,1,位十六进制数码。,【,例,1-7】11 1010 1111 0111,2,=3AF7,16,十六进制整数转换成二进制数,十六进制整数转换成二进制数，每位十六进制数对应,4,位二进制数。,【,例,1-8】9CB016=1001 1100 1011 0000 2,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,码制,在数字系统中，由,1,和,0,组成的二进制数不仅可以表示数值的大小，还可以用来表示特定的信息。用二进制数来表示一些具有特定含义信息的方法称为编码，用不同表示形式可以得到多种不同的编码，这就是码制。如用,4,位二进制数表示,1,位十进制数，称为二,-,十进制代码。常用的编码有二,-,十进制,BCD,码、格雷码和,ASCII,码等。,二,十进制代码。用,4,位二进制数组成一组代码，可用来表示,0-9,十个数字。,4,位二进制代码有,24=16,种状态组成，从中取出十种组合表示,0-9,个数字可以有多种方式，因此十进制代码有多种，下面介绍常用的,8421BCD,码,电工电子技术数电部分PPTppt课件,（,1,）,8421BCD,码。,BCD,码是用,4,位二进制数来表示,1,位十进制数。,8421BCD,码各位的权分别是,8,，,4,，,2,，,1,。,表,3-1-1,十进制数,0-9,对应的,8421,码,十进制数,8421BCD,码,十进制数,8421BCD,码,0,0000,8,1000,1,0001,9,1001,2,0010,在,8421BCD,码,中,1010,1111,称为无效码,1010,3,0011,1011,4,0100,1100,5,0101,1101,6,0110,1110,7,0111,1111,【,例,1-9】,写出十进制数,256,的,8421BCD,码。,2.,将十进制数,256,转换为二进制数,解：,(1)256,的,8421BCD,码,(2)256,10,=0001 0000 0000,2,电工电子技术数电部分PPTppt课件,二、逻辑电路与逻辑函数,1,逻辑门电路,在数字电路中，我们常用,0,与,1,来表示电路的开与关、电平的高与低、脉冲的有与无等现象。这里的,0,与,1,并不表示具体的数量大小，而是表示相互对立的两种逻辑状态，反映了某一事物的是与非、真与伪、有与无等。,逻辑关系是反映事物的某种因果关系，它也是一种条件与结果的关系。在数字电路中，用输入信号来反映条件，用输出信号来反映结果，这样电路的输入与输出之间就建立了因果关系，即逻辑关系。因此，数字电路又称逻辑电路。,在数字电路中，门电路是最基本的逻辑单元。所谓门电路就是一种开关电。它有若干输入端和一个输出端，输入与输出之间存在一定的逻辑关系，条件满足时信号能允许通过，条件不满足时信号不能通过。它象一扇门一样，满足一定的逻辑条件时门打开，否则门关闭，故称为逻辑门电路,也可以称为逻辑开关电路。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,逻辑函数与逻辑变量,(1),逻辑函数及表示方法,Y=f(A,，,B,，,C,，,),（,3-1-1,）,(2),正逻辑与负逻辑,(3),高电平与低电平,如用,1,表示高电平、用,0,表示低电平时，这称为正逻辑体制（简称正逻辑）；用,0,表示高电平，用,1,表示低电平，这称为负逻辑体制（简称负逻辑）,为了描述事物相互对立的两个逻辑状态，常采用仅有两个取值的变量来表示，这种二值变量称为逻辑变量。在逻辑分析中用大写字母表示逻辑变量，如用,A,、,B,、,C,等表示事件发生的条件，用,Y,、,L,、,F,等表示事件的结果。将条件具备和事件发生用逻辑,1,表示，条件不具备和事件不发生用逻辑,0,表示。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,三、逻辑门电路基础,1,基本逻辑门,(1),与逻辑和与门符号,Y=AB,（,3-1-2,）,“有,0,出,0,全,1,出,1”,电工电子技术数电部分PPTppt课件,(2),或逻辑和或门符号,Y=A,B,（,3-1-3,）,表,3-1-3,或逻辑真值表,“见,1,出,1,全,0,出,0”,电工电子技术数电部分PPTppt课件,(3),非逻辑与非门符号,（,3-1-4,）,A,0 Y,1,A,1 Y,0,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,复合逻辑门,(1),与非门,（,3-1-5,）,“有,0,出,1,，全,1,出,0”,表,3-1-4,与非门真值表,电工电子技术数电部分PPTppt课件,(2),或非门,（,3-1-6,）,表,3-1-5,或非门真值表,“有,1,出,0,，全,0,出,1”,电工电子技术数电部分PPTppt课件,(3),与或非门,（,3-1-7,）,与或非门的真值表学生可自行列出,电工电子技术数电部分PPTppt课件,(4),异或门,（,3-1-8,）,表,3-1-6,异或门真值表,电工电子技术数电部分PPTppt课件,四、逻辑代数和逻辑函数化简,1,逻辑代数的基本公式,2,逻辑代数的基本定律,电工电子技术数电部分PPTppt课件,3,逻辑代数的基本规则,（,1,）代入规则,（,2,）反演规则,4,逻辑函数的化简,（,1,）化简的意义,(a),化简前的逻辑电路,(b),化简后的逻辑电路,（,2,）逻辑函数的最简形式,（,3,）公式法化简,电工电子技术数电部分PPTppt课件,五、常用逻辑集成电路的识别及检测,1,集成电路引脚识别,表,3-1-7,集成电路列表,方法,1 74,系列集成电路一侧有一个缺口，将其引脚向下，有字面向上，缺口在观察者的左边，从上往下看集成电路，左下脚为,1,脚，逆时针依次为,2,、,3,、,4,、,电工电子技术数电部分PPTppt课件,方法,2,若集成电路无缺口、凹坑或色点对应的引脚为,1,脚，逆时针依次为,2,、,3,、,4,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,集成电路功能检测,（,1,）,74LS08,和,74LS32,的检测图,电工电子技术数电部分PPTppt课件,（,2,）操作步骤,1,）关闭稳压电源开关，将,74LS08,插入面包板。,2,）将,+5V,电源接到,IC,管脚,14,，将接地点接到,IC,管脚,7,。,3,）将逻辑门的输入端脚,1,、脚,2,用插接线接到逻辑电位上，高电平为逻辑,1,（,2-5V,），低电平为逻辑,0,（,0.8V,）。,4,）将电压表接入逻辑门的输出端脚,3,。将电阻与,LED,串联接入逻辑门的输出端脚,3,。,5,）检查无误后接通电源。,6,）用插接线改变输入端的电位，并将测试结果记入表,3-1-7,中。,7,）检查测试结果是否符合与门逻辑写于小结中,8,）,74LS32,同上，测试数据记入表,3-1-8,中,电工电子技术数电部分PPTppt课件,（,3,）,74LS08,与门和,74LS32,或门逻辑测功能测试表,输入,输出,输入,输出,1,脚,2,脚,3,脚,LED,灯,1,脚,2,脚,3,脚,LED,灯,0,0,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,4,脚,5,脚,6,脚,4,脚,5,脚,6,脚,0,0,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,8,脚,9,脚,10,脚,8,脚,9,脚,10,脚,0,0,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,11,脚,12,脚,13,脚,11,脚,12,脚,13,脚,0,0,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,小结,小结,电工电子技术数电部分PPTppt课件,3,本任务所用集成块结构简介,（,1,）,74LS00-4-,二输入与非门，它内部有四个与非门，每个与非门有两个输入端、一个输出端。内部结构如图,3-1-13,（,2,）,74LS20-2-,四输入与非门，它内部有两个与非门，每个与非门有四个输入端、一个输出端。内部结构如图,3-1-13,图,3-1-15 74LS00,和,74LS20,内部结构图,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务实施,一、设备准备,1,测试仪器准备,直流稳压电源（有单独,+5V,电压和,+3V,电压输出），数字式万用表一块，面包板,15cm*25cm,和连接导线。低电平,0V,。,2,器件准备,发光二极管和,1K,电阻若干，集成电路,74LS00,和,74LS20,，,DIP14,双插直列式集成电路插座，带自锁小按钮（或拨动小开关）。,3,集成电路器件检测,（,1,）连接。集成元件相连，接上相应接地和电源，打开电源。,（,2,）检测。根据表,3-1-9,和表,3-1-10,的数据输入电平，用万用表测量输出。输出电压大于等于,2.5V,认为高电平“,1”,，如果电压小于,1V,为低电平，记为“,0”,。,74LS00,有四个二输入与非门，可以一个模块一个模块测试，只有四个模块全测试才能判断些芯片是否好。,74LS20,有二个四输入与非门，测试方法相同。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,二、电路设计,用,74LS00,和,74LS20,集成块设计一个三人表决器电路,1,三人表决器的真值表如下,A,B,C,Y,A,B,C,Y,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,2,写出由与非门构成的输出化简表达式,Y=A,3,根据化简表达式构建电路,电工电子技术数电部分PPTppt课件,三、电路装调,1,电路连接：根据所设计三人表决器电路在面包板上搭建电路。搭好电路，接上电源,+5V,。如果输出,Y,端接发光二极管和限流电阻，则灯亮表明表决通过，相反灯不亮表明表决不通过。输入三个端口分别接三个开关，开关分别有二个位置，开关置,1,表明接高电平，开关置,2,表明接低电平输入三个开关按真值表接不同位置，观察输出灯亮情况，说明表决器设计是否成功。,2,电路故障分析,（,1,）如果出现输出和输入不符真值表，则首先检查电路是否连接正确。,（,2,）如果电路连接正确，出现输出与输入不符，仔细看看化简表是否正确。,（,3,）如果化简正确而输出与输入不符，则检查集成电路。,（,4,）如果集成电路检查好的。检测发光二极管好坏或是否接反。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,表,3-1-11,三人表决器电路功能检测记录,（,5,）如果电路功能不正确，应从以下几个方面检查排除故障：,1,）检查电路连接是否有误。应对照电路原理图，根据信号的流程输入到输出逐级检查，找出故障原因,2,）重新检测所使用的与非门是否有损坏。有时在操作中集成电路引脚插错上电会引起集成电路损坏，有时集成电路在插拨过程中引脚,插断等。,3,）有时集成块由于装接时折弯而使引脚隐藏在里面。相当于没有连接。可用万用表电阻档测试集成块引脚所对应的焊盘，集成块引脚的正面和底座反面是否导通,电工电子技术数电部分PPTppt课件,4,）另外就是测试仪器的插孔是否有松动。指示灯是否损坏。,5,）指示灯不亮可以用万用表直流电压档测输出端,Y,，如果没有高电平，输出就查电路，如果有高电平输出但指示灯不亮就查指示灯和指示灯电路。指示灯的检查也可用万用表的电阻档来测。,返回,电工电子技术数电部分PPTppt课件,1,.,组合逻辑集成电路的识别与常用芯片,2,.,组合逻辑电路的装调与检修,3,.,认识和检测,LED,显示器件,任务,2,集成组合逻辑电路装调与检修,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务提出,数码显示电路在实际生活中随处可见。如红绿灯的剩余时间显示电路，可以用数字倒计时显示出红绿灯的持续时间；医院病房的呼叫系统也有数码显示电路，显示呼叫发出者的房间、床号信息等。,在数字系统中，往往要求把测量和运算数据用十进制数码显示，以便人们观察。本任务用集成组合逻辑器构成的一位十进制数码显示器电路的组装的原理分析及电路检测。掌握电路集成器件的选配。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务分析,实际电路设计是把特定的含义信号通过编码器转换成相应的二进制代码。然后通过译码器将特定的含义“翻译”出相应的显示码，通过七段数码管显示相应十进制数。由于十进制编码器输出信号为反码形式，所以要通过反相器将,8421BCD,码的反码形式变换为,8421BCD,码。七段字形译码器的作用是译码和驱动，将输入信号,8421BCD,码译为七段字形显示码，并驱动数码管显示相应字形。数码管在显示码的控制下显示相应字形。,本任务用一块,8421BCD,编码器,74LS147,、一块,8421BCD,集成译码器,74LS47,、一个共阳极七段,LED,显示器,BS204,，再加上一块,74LS04,（六反向器），实现一位十进制数的显示。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,相关知识,一、组合逻辑电路的分析与设计,1,组合逻辑电路的分析方法,分析组合电路的目的就是为了确定电路的逻辑功能，即根据已知的逻辑电路图，找出输入与输出的逻辑关系，写出其逻辑函数表达式。,（,1,）分析步骤,1,）写出逻辑表达式,2,）化简逻辑函数,3,）列出真值表,4,）确定电路功能,（,2,）分析举例,电工电子技术数电部分PPTppt课件,【,例,2-1】,分析图,2-1,所示电路功能,表,3-2-1,例,2-1,电路真值表,A,B,C,Y,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,图,3-2-1,例,2-1,图,解：写出表达式。根据已知逻辑电路图，可写出逻辑函数的表达式：,列出真值表如表,2-1,+,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,组合逻辑电路的设计方法,组合逻辑电路的设计就是根据给出的实际逻辑问题，设计出能实际该功能的最简逻辑电路。,（,1,）设计步骤,1,）分析设计要求。确定输入变量。分析的目的就是将给出的实际问题抽象为一个逻辑问题，并建立逻辑关系。按功能要求，确定输入输出变量，并进行变量赋值。,2,）列出真值表,3,）写出表达式,4,）画出逻辑电路图,确定功能。从真值表看出，当输入变量取值为,000,或,111,时，输出,Y=0,，其余,6,种取值组合下，,Y=1,。同此归纳该电路是一种输入不一致鉴别器。当输入信号,A,、,B,、,C,相同时，电路正常工作，而输入信号不同时，发出报警信号。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,（,2,）设计举例,【,例,2-2】,用与非门设计一个在,3,个地方均可控制同一盏灯的电路。要求灯亮时，任何一地都可使灯点亮；反之，要求灯灭时，任何一地都可使灯熄灭。,解：根据要求，设,A,、,B,、,C,为,3,个地方的开关，作为输入变量，并设开关闭合为,1,，打开为,0,；,Y,为输出量，灯亮为,1,，灯灭为,0,。,根据上述逻辑关系列出真值表如表,2-2,表,3-2-2,例,2-2,电路真值表,A,B,C,Y,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,图,3-2-2,例,2,图,电工电子技术数电部分PPTppt课件,二、集成组合逻辑器件,1,十进制优先编码器,图,3-2-3 74LS147,是十进制优先编码器引脚图,电工电子技术数电部分PPTppt课件,74LS147,是十进制优先编码器。是,9,个信号输入端，低电平输入有效；,是,4,位,8421BCD,码的反码输出端。,表,3-2-4,十进制优先编码器,74LS147,真值表,输入,输出,10,5,4,3,2,1,13,12,11,14,16,7,9,I,9,I,8,I,7,I,6,I,5,I,4,I,3,I,2,I,1,Y,3,Y,2,Y,1,Y,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,LED,数码管,电工电子技术数电部分PPTppt课件,3,译码器（七段字形译码器）,74LS47,字型数码管要显示出数字,必须将输入的,BCD,码经译码器译成七段码信号,然后送到数码管显示,译码器的输入为,4,位二进制代码,输出为七段码,由根输出线连到相应的数码管管脚,数码管有共阴极和共阳极数码管,则译码器也有相应的驱动共阴的译码器和驱动共阳的译码器,常用的驱动共阴数码管的译码器有,74LS48,和,CD4511,常用的驱动共阳数码管的译码器有,74LS47,和,CD4543.,下面列出典型驱动共阴和共阳数码管的译码器的真值表。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,表,3-2-5,驱动共阴数码管的,74LS48,译码器真值表,控制端,输入端,段码输出,显示,数字,3,4,5,7,1,2,6,13,12,11,10,9,15,14,LT,BI,RBI,A,B,C,D,a,b,c,d,e,f,g,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,0,1,2,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,1,3,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1,4,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,5,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,6,1,1,0,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,7,1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,8,1,1,1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,9,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,灭灯,1,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,灭零,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,试灯,控制端,输入端,段码输出,显示数字,3,4,5,7,1,2,6,13,12,11,10,9,15,14,LT,BI,RBI,A,B,C,D,a,b,c,d,e,f,g,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,2,1,1,0,0,1,1,0,0,0,0,1,1,0,3,1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,0,4,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,0,5,1,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,6,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,7,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,8,1,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,9,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,灭灯,1,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,灭零,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,试灯,表,3-2-6,驱动共阳数码管的,74LS47,译码器真值表,电工电子技术数电部分PPTppt课件,4,电路工作原理,以显示字符“,9”,为例。当十进制数码显示电路的输入端接地时，十进制编码器,74LS147,输出“,9”,的,8421BCD,反码“,0110”,。反相器,4LS04,将,8421BCD,反码转换为,421BCD,码“,1001”,。,七段译码器,74LS47,将,8421BCD,码“,1001”,译为七段显示码“,0001100”,，输出到共阳极数码管,BS204,的,图,3-2-5,数码显示电路,a,g,端，驱动,a,、,b,、,c,、,f,、,g,段发光，,d,、,e,段不发光，于是显示字符,9”,。同理可显示其他字符。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务实施,一、设备准备,1,直流稳压电源（输出,+5V,）,1,台，数字式万用表,1,只，集成起拨器,1,个，单踪示波器或双踪示波器,1,台,2,器件：面包电路板（,15cm*25cm,）、,74LS147,一块、,74LS47,一块、共阳极数码管（,BS204,）一只、非门,74LS04,一块,3,熟悉器件：查集成手册，初步了解,74LS147,、,74LS47,、,74LS04,和数码管的功能。确定各集成电路的引脚排列，了解各引脚的功能。,二、连接电路：,按图,3-2-5,在实验电路板上安装好实验电路。将,4,位低电平有效电平信号，接到编码器,74LS147,的,4,个输入端（,11,、,12,、,13,、,1,脚）。检查电路连接，确定无误后再接电源。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,1,关闭稳压电源开关，将,3,块集成块底座插入面包板。再插上集成块。,2,连接,+5V,电源。,3,用插接线连接,74LS47,的控制端。,4,按照信号流向从后级向前级逐级连接信号线，,74LS147,的输入端悬空。,5,用插接线将,LED,数码管的公共端接地。,6,由于信号输入端悬空，相当于输入十进制数码,0,，所以接通稳压电源,+5V,后，数码管应显示“,0”,，如有异常，应立即断电检查线路。,7,用一根插接线分别将每个信号输入端接地，数码管显示相应数码字形。,8,用两根插接线将两个信号输入端接地，数码管显示优先级高的数码字形。,三、电路操作,电工电子技术数电部分PPTppt课件,四、电路逻辑关系检测,1,当电路四个输入信号,1,、,2,、,3,、,4(11,、,12,、,13,、,1),脚分别为低电平时，用示波器测试,74LS147,的四个输出信号,A,、,B,、,C,、,D,（,9,、,7,、,6,、,14,脚）的电平记录于表,2-7,，表中“,1”,表示高电平，“,0”,表示低电平。,2,用同样的方法测试译码器,74LS47,的七个输出端,a-g,的电平并记录于表,2-8,中，观察数码管七个输入端,a-g,电平的高低与数码管相应各段的亮灭有什么关系写在小结里。,返回,电工电子技术数电部分PPTppt课件,1,.,时序逻辑电路的基本概念,2,.,触发器的结构、功能及特点,3,.,触发器电路的功能表示方法,任务,3,数字时序逻辑电路装调与检测,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务提出,组合逻辑电路的的输出变量状态仅由输入变量的组合状态来决定，与原来状态无关。时序逻辑电路是指任意时刻电路的输出状态不仅取决于该时刻的输入信号，还与电路原来的状态有关触发器就是一种时序逻辑电路，它是由基本逻辑门电路按照一定方式连接而成的，它有输入与输出端。在智力竞赛等许多场合，经常需要判别是哪一个人（或哪支队，组）先给出信号，这就是要判别第一个出现的信号，并给出指示，其他的信号将被阻止，直至裁判员给出复位信号，再转入下一个工作过程。,本任务要求用触发器和附加必要的门电路设计一款,4,路抢答器电路。电路中用,4,个按钮作为,4,路抢答的输入，用,4,个,LED,发光二极管作为输出指示。要求：工作之前，,4,路输出均为,0,，对应的输出发光二极管指示灯都不亮。开始工作（抢答开始）时，哪个开关按下，对应的输出就为,1,，点亮相应的指示灯，同时有锁定功能，确保一个按钮按下后其他按钮不再起作用，这样很容易从灯亮的情况判断是哪一路最先抢答。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务分析,本任务用,D,触发器,74LS175,集成电路附加必要的门电路构成,4,路抢答器电路。,4,个按钮按下为高电平，分别控制,74LS175,的,4,个输入端。,4,个输出端分别与发光二极管相连，保证按键按下对应,LED,灯亮。于此同时,4,个输出反向端通过逻辑组合门与,74LS175,的使输出锁定为只有一路的输出起作用。其设计思路：只要输入有,1,个按钮按下为高电平，输出就对应为高电平，则输出反向端为低电平，该低电平去控制使能端，使按键按下对应输出为高电平，其输出反向端为低电平，输出反向端与,CP,一起作为,74LS175,的使能端。保证有一路按下时起锁定作用。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,相关知识,在数字电路中，凡在某一时刻电路的输出状态不仅取决于当时的输入状态，并且还与电路原来的状态有关的电路，称为时序逻辑电路。,触发器是构成各种时序逻辑电路的记忆单元，撤消输入信号后，触发器仍保持原有信号的状态，除非再输入新信号触发器的状态才有可能改变。触发器按照逻辑功能可分为,RS,、,JK,、,D,、,T,和,T,触发器。,一、触发器特性,触发器具有两个基本特性：,1,有两个能自行保持的稳定状态，即“,1”,状态或“,0”,状态。,2,在输入信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳,定状态。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,二、基本,RS,触发器,1.,电路组成,2,真值表,表,3-3-1 RS,触发器真值表,电工电子技术数电部分PPTppt课件,【,例,3-1】,若基本,RS,触发器的输入信号波形如下图所示，试绘出输出端与之对应的波形，假定触发器的初始状态,Q=0,。,3,集成,RS,触发器,表,3-3-2 RS,触发器的真值表,电工电子技术数电部分PPTppt课件,三、集成,JK,触发器,1,集成电路外型,图,3-3-4 JK,触发器,74LS112,结构图,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,真值表,表,3-3-3 JK,触发器,74LS112,真值表,输 入,输 出,功 能,CP,J,K,Q,n,Q,n+1,0,0,0,0,保持,0,0,1,1,0,1,0,0,置,0,0,1,1,0,1,0,0,1,置,1,1,0,1,1,1,1,0,1,翻转,1,1,1,0,电工电子技术数电部分PPTppt课件,【,例,3-2】,已知加到,CP,脉冲下降沿触发的,JK,触发器上的信号波形，试绘出,Q,端与之对应的波形，假定触发器的初始状态,Q=0,。,图,3-3-5,【,例,3-2,】,题波形图,四、,D,触发器,1,集成,D,触发器,图,3-3-6,集成,D,触发器,74LS175,逻辑符号图,和引脚图,1,）,CLR,是清零端，且低电平有效。,2,）,CLK,是,时钟脉冲,，且,下降沿,触发。,74ALS175N,为一四路的锁存器，当,CLK,引脚输入,上升沿,时，,1D-4D,被锁存到输出端（,1Q-4Q,）。在,CLK,其他状态时，输出与输入无关。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,D,触发器功能分析,1-,置,0,维持线,2-,置,1,阻塞线,3-,置,0,阻塞线,4-,置,1,维持线,图,3-3-7 D,触发器内部结构和逻辑符号,功能分析,在,CP=0,时，,N3,，,N4,门被封锁，其输出端,R,、,S,均为,1,，,D,触发器的输出状态保持不变。,当,CP,脉冲信号由,0,变为,1,时，,N3,，,N4,门打开，它们的输出由,N5,、,N6,门决定。,1,）,D=0,时，,N5,门的输出,A=1,，,N6,门的输出,B=0,，则,R=0,，,S=1,，使,D,触发器的输出信号,Q=0,，,D,触发器置,0,。此时,R=0,反馈到,N5,门，即使输入信号,D,在此期间发生变化，也,不会影响触发器置,0,，故将该反馈线称为置,0,维持线。与此同时，,N5,门的输出端,A=1,反馈到,N6,门，保证,N4,门输出,S=1,，防止出现触发器输出信号,Q=1,的情况，故将该反馈线称为置,1,阻塞线。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,2,）,D=1,时，,N5,门的输出,A=0,，,N6,门的输出,B=1,，则,R=1,，,S=0,，使,D,触发器的输出信号,Q=1,，,D,触发器置,1,。此时,S=0,反馈到,N3,门，保证了,N3,门的输出,R=1,，防止出现触发器输出信号,Q=0,的情况，故将该反馈线称为置,0,阻塞线。与此同时，,S=0,反馈到,N6,门，保证,N6,门输出,B=1,，因此，即使输入信号,D,在此期间发生变化，也不会影响,N6,门的状态，故将该反馈线称为置,1,维持线。,上述分析表明，无论触发器的原来状态如何，维持阻塞,D,触发器的输出随着输入,D,的变化而变化，且只在时钟脉冲上升沿到来时触发。,3,真值表,表,3-3-4,上升沿触发的,D,触发器,74LS175,真值表,电工电子技术数电部分PPTppt课件,【,例,3-3】,设,CP,脉冲上升沿触发的,D,触发器的初态为,0,，根据图示,CP,，,D,端的波形，绘出与之对应的,Q,端的波形。,任务实施,一、工具、材料准备,1,20MHz,双踪示波器、直流稳压电源（输出,+5V,和输出,0-5V,可调）、数字式万用表。,2,器件准备：电路设计用面包板（,15cm*25cm,）、,74LS175,、,74LS00,、,74LS05 74LS20,各一块，轻触按钮,4,只，发光二极管红色,4,只，,4,只电阻,1K,。,3,熟悉器件：查集成手册，初步了解,74LS175,、,74LS20,、,74LS00,、,74LS05,。确定各集成电路的引脚排列，了解各引脚的功能。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,二、电路设计：,取,D,触发器,4,个反向输出作为,4,输入与非门,74LS20,的一个与非门的输入端。上述输出作为,74LS05,的输入端，,74LS05,的输出和,CP,作为,74LS00,的输出端。,4,个按钮作为触发器的输入端，注意输入端要有电阻接地。参与电路如图,图,3-3-9 4,路抢答器电路图,图,3-3-9 4,路抢答器电路图,三、连接电路：,在面包电路板上安装好设计的,4,路抢答器电路。将自行设计的,4,位低电平有效抢答器的输出接指示信号，检查电路连接，确定无误后再接电源。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,四、操作步骤,1,关闭直流稳压电源开关，将两片,IC,插入面包板。,2,将,+5V,电压接到,IC,的管脚,UCC,，将电源负极接到,IC,的管脚,NND,。,3,用插接线将,74LS175,的输出端,Q,接电阻与,LED,串联电路。,4,用插接线将,74LS175,的输入端,D,和直接复位端接地。,5,用插接线连接,74LS32,或门电路，将输出端接入,CP,脉冲端。,6,检查无误后接通电源。集成电路复位键用接插件方式连接,7,拔出,74LS175,的清零端（,1,脚）插接线，使直接复位端为高电平，模拟抢答开始过程。,8,模拟,1,号选手抢答。拔出插接线，使,1D,为高电平，观察输出端,1Q,相应的,LED,亮。,9,模拟,2,号选手抢答。拔出插接线，使,2D,为高电平，观察相应的,LED,不亮，但,1Q,相应的,LED,仍保持亮，说明后抢答者的动作无效。,10,模拟主持人动作，接入主持人插接线，使直接复位端清,0,，观察输出端,1Q,相应的,LED,灭。,电工电子技术数电部分PPTppt课件,五、电路功能显示及测试记录,1,电路功能测试,2,按下清零端，所有指示灯灭。,3,按下,S0-S3,中的任何一个开关（如,S1,），与之对应的指示灯（,LED1,）应被点亮，按其他开关均无效,4,复复步骤,2,，依次检查各指示灯是否被点亮。,5,将测试结果记录表,3-5,中。,清零,S0 S1 S2 S3,LED0 LED1 LED2 LED3,0 0 0 0 0,0 0 0 0 1,0 0 0 1 0,0 0 1 0 0,0 1 0 0 0,1 0 0 0 0,1 0 0 0 1,1 0 0 1 0,1 0 1 0 0,1 1 0 0 0,表,3-3-5,抢答器测试表,返回,电工电子技术数电部分PPTppt课件,任务,4,集成时序