数字电子技术与实践.ppt

概述
1、数字电路中的信号处理
信号一般可分为两类:一类是在时间上是连续变化的信号,称为模拟信号。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。另一类是在时间上和幅度大小都是不连续变化的信号,称为数字信号。对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。
下图是模拟信号波形和数字信号波形。
数字电路被广泛应用于家用电器、数码产品、电脑、通信系统、仪器仪表、控制装置及工业控制系统等领域。数字电路大致包括信号的产生、传送、控制、处理、存储、计数、运算等组成部分。
数字电路比模拟电路有许多优点。如电路便于集成化、系列化生产,成本低廉,使用方便;抗干扰性强,可靠性高,精度高;处理功能强,不仅能实现数值运算,还可以实现逻辑运算和判断;可编程数字电路可容易地实现各种算法,具有很大的灵活性;数字信号更易于存储、加密、压缩、传输和再现。
2、数字频率计和数字温度计电路
图1-2是用来测量周期信号频率的数字频率计的逻辑框图,测量的结果用十进制数字显示出来。由于被测信号一般是模拟信号,所以首先要将被测信号放大、整形,使被测信号变换为相同频率的矩形脉冲信号。为了测量频率,还要有个时间标准,如以秒为单位,把1秒内通过的脉冲个数记录下来,就得出了被测信号的频率。用秒脉冲去控制门电路,把门打开1秒钟。在这段时间内,来自整形电路的矩形脉冲可以经过门电路进入计数器。计数器累计的脉冲个数就是被测信号在1秒内重复的次数,也就是被测信号的频率。最后通过数字显示电路和显示器将测量结果直接显示出来。
图1-3是数字温度计的逻辑框图。数字温度计的工作原理是:将温度传感器产生的模拟电信号,通过模数转换器后,转换成不连续的数字信号,经过数字电路的处理,以数字的形式将温度直接显示出来。
放大与整形
门电路
计数与显示
秒脉冲发生器
输入信号
图1-2 数字频率计的逻辑框图
数字电路的工作信号是不连续的,反映在电路上只有高电平和低电平两种状态,所以在数字电路中工作的二极管和三极管一般都工作在开关状态。开关的接通与断开两种状态,用二极管或者三极管的导通与截止来实现。在实际数字电路中,高电平通常为+,低电平通常为+。为了分析的方便,而且由于数字电路采用二进制数来进行信息的传输和处理,因此在数字电路中分别用1和0来表示高电平和低电平。这种高电平对应1,低电平对应0的关系称为正逻辑关系。
被测物体
温度
传感器
模数(A/D)
转换器
数字
显示
图1-3 数字温度计的逻辑框图
数字电路研究的主要问题是输出信号与输入信号之间的逻辑关系。这种逻辑关系是一种因果关系。所以,在数字电路中不能采用模拟电路的分析方法,而是以逻辑代数作为主要工具,利用逻辑电路图、真值表、逻辑函数表示式、卡诺图、波形图等来表示电路的逻辑功能。
(1)按集成度不同分类,可将数字电路分为小规模、中规模、大规模和超大规模数字集成电路。
(2)按所用器件制作工艺的不同,可将数字电路分为双极型(TTL型)和单极型(MOS型)两类。
(3)按照电路的结构和工作原理的不同,可将数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。
项目一组合逻辑电路的分析与制作
任务一简单数字门电路的测试
知识要求:
熟悉二进制数、十进制数等数制、编码、基本逻辑关系、逻辑函数、逻辑门电路;掌握逻辑代数与逻辑函数的化简、TTL集成门电路、CMOS集成门电路及二进制加法运算;掌握集成门电路74LS00、74LS30、CD4069的功能。
技能要求:
学会使用万用表、稳压电源、电烙铁;学会万能板的使用和焊接、电阻和发光二极管的使用;学会认识和连接电路图;学会74LS00、74LS30、CD4069的使用。
十进制数
十进制数有10个数码,即0、1、2、…、9。计数规则是“逢十进一”。
二进制数
二进制数有2个数码,即0、1。计数规则是“逢二进一”。
采用二进制的优点是:
(1)二进制的基数为2,只有0和1二个数码,容易用电路来实现。
(2)二进制运算规则简单,其进位规则是“逢二进一”,便于进行运算。
二进制数算术运算的规则为:
加法规则:0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
乘法规则:0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1
可以将任何一个二进制数转换为十进制数。例如:
八进制数
二进制数当位数很多时不便于书写和记忆。因此,在数字电路中通常采用二进制的缩写形式:八进制。
八进制的基数为8,采用的8个数码为0、1、…、7,进位规则为“逢八进一”。
3位二进制数可以用一位八进制数来表示。
将任何一个八进制数都可以转换为二进制数。
如:

十六进制的基数为16,采用的16个数字符号为0、1、…、9、A、B、C、D、E、F,其中字母A、B