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电工电子基础知识电工电子基础知识第一章第一章 电工基础知识电工基础知识1.11.1 电路的基本概念电路的基本概念1.21.2 正弦交流电的基本知识正弦交流电的基本知识第二章第二章 电子技术的基础知识电子技术的基础知识2.1 2.1 直流稳压电源的基础知识直流稳压电源的基础知识2.2 2.2 基本逻辑器件的基础知识基本逻辑器件的基础知识2.32.3组合逻辑的基础知识组合逻辑的基础知识 2.42.4模模/数、数数、数/模转换的基础知识。模转换的基础知识。1.1.1电路电路的基本组成的基本组成 电路：电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。组成：组成：电源、负载和中间环节。电源、负载和中间环节。手电筒电路电源是将其他形式的能量转化为电能的装置电源是将其他形式的能量转化为电能的装置负载是取用电能的装置，通常也称为用电器。负载是取用电能的装置，通常也称为用电器。中间环节是传输、控制电能的装置。中间环节是传输、控制电能的装置。二、电路的作用二、电路的作用实现电能的传输、分配和转换。完成信号的处理和传递。1.1.电力系统中：电力系统中：2.2.电子技术中：电子技术中：1.1.2 1.2 电路的电路的基本物理量基本物理量1 电流电流2 电压电压3 电动势电动势4 电功率电功率一、电流定义一、电流定义 带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成电流形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为单位时间内流过导体截面的电荷量定义为电流强度。电流强度。二、电流的单位二、电流的单位A（安培）、（安培）、mA(毫安）、毫安）、A（微安（微安)1 电流电流三、电流的分类三、电流的分类 1、直流：当电流的量值和方向都不随时间变化时,称为直流电流,简称直流。三、电流的实际方向三、电流的实际方向 正电荷运动的方向。正电荷运动的方向。(客观存在）客观存在）电流的方向可用箭头表示电流的方向可用箭头表示,也可用字母顺序表示也可用字母顺序表示()Riab 2、交流：量值和方向随着时间按周期性变化的电流,称为交流电流,简称交流。常用英文小写字母常用英文小写字母i表示。表示。直流电流常用英文大写字母直流电流常用英文大写字母I表示。表示。2 电压电压一、一、电压电压电场力把单位正电荷从一点移到另一点所电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。做的功。（二）单位：（二）单位：（一）定义：（一）定义：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）（三）实际方向：（三）实际方向：由高电位端指向低电位端由高电位端指向低电位端二、电位二、电位（一）定义：（一）定义：把电路中任一点与参考点（规定电位能为零把电路中任一点与参考点（规定电位能为零的点）之间的电压，称为该点的电位。也即该点对参考点所的点）之间的电压，称为该点的电位。也即该点对参考点所具有的电位能。具有的电位能。（电路中电位参考点：接地点，（电路中电位参考点：接地点，Vo=0）（二）单位：（二）单位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）电压的方向可用箭头表示电压的方向可用箭头表示,也可用字也可用字母顺序表示母顺序表示()，也可用，也可用+，-号表示号表示+u -Ruab参考点的电位为零可用符号参考点的电位为零可用符号“”表示。表示。电路中两点之间的电压也可用两点间的电位差表示：注意注意电路中两点之间的电压是不变的，电位随参电路中两点之间的电压是不变的，电位随参考点考点(零电位点零电位点)的选择不同而不同。的选择不同而不同。如果如果A、B的实际电位为：的实际电位为：ABUAB=4 V3 3 电动势电动势图图 手电筒电路原理图手电筒电路原理图 一、一、定义：定义：电源力把单位正电荷从电源力把单位正电荷从“-”极板经电源极板经电源内部移到内部移到“+”极板所做的功。极板所做的功。二、二、单位：单位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）三、实际方向：三、实际方向：由低电位端指向高电位端由低电位端指向高电位端电动势的方向用电动势的方向用+，-号号表示，表示，也可用箭头表示。也可用箭头表示。U=E用字母用字母e（E）表示。）表示。R+IEU+-电动势电动势描述的是电源内部电源内部电源力克服电场力把正电荷从低电位推到高电位的正极所做的功，是其他形式能量转换为电能的过程其他形式能量转换为电能的过程。电压电压描述的是电源外部电源外部的负载电路中（外电路）电场力推动正电荷从高电位移到低电位，同时克服负载中的阻力所做的功，是电能转电能转换为其他形式能量的过程换为其他形式能量的过程。物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E (电位升高的方向电位升高的方向)电压电压 U(电位降低的方向电位降低的方向)高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向例：1、一个电路的基本组成包括（）导线B、电源 C、开关D、负载 2.不论电路如何复杂，总可归纳为由电源、_、中间环节三部分组成。A电阻 B电容 C电感 D负载1.2 正弦交流电的基本知识正弦交流电的基本知识1.2.1 正弦量正弦量的三要素的三要素1 频率与周期频率与周期2 振幅和有效值振幅和有效值3 相位、初相、相位差相位、初相、相位差 随时间按正弦规律变化的交流电压、电流称为随时间按正弦规律变化的交流电压、电流称为正正弦电压、电流。弦电压、电流。正弦量：正弦量：正弦量：正弦量：正弦电压、电流等物理量统称为正弦量。正弦电压、电流等物理量统称为正弦量。Riab规定电流参考方向如图规定电流参考方向如图i t0引言引言正半周：正半周：电流实际方向与参考方向相同电流实际方向与参考方向相同负半周：负半周：电流实际方向与参考方向相反电流实际方向与参考方向相反+振幅振幅角频率角频率初相角初相角正弦量的三要素正弦量的三要素正弦量的三要素正弦量的三要素1 频率与周期频率与周期描述正弦量变化快慢的参数：描述正弦量变化快慢的参数：周期周期(T):变化一个循环所需要变化一个循环所需要 的时间，的时间，单位单位单位单位(s)(s)。频率频率(f):单位时间内的周期数单位时间内的周期数 单位单位单位单位(Hz)(Hz)。角频率角频率():每秒钟变化的弧度数，每秒钟变化的弧度数，单位单位单位单位(rad/s)(rad/s)。三者间的关系示为：三者间的关系示为：=2 /T=2 f f=1/TT t2 t i0T/2 我我国国和和大大多多数数国国家家采采用用50Hz50Hz作作为为电电力力工工业业标标准准频率频率(简称工频简称工频简称工频简称工频)，少数国家采用，少数国家采用60Hz。瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值:正弦量任意瞬间的值正弦量任意瞬间的值 称为瞬时值，用称为瞬时值，用小字母小字母表示表示:i、u、e振幅振幅振幅振幅:正弦量在一个周期内的正弦量在一个周期内的最大值，用带有最大值，用带有下标下标m的大写字母的大写字母表示表示:Im、Um、Em 有效值：有效值：有效值：有效值：一个交流电流的做功能力相当于某一数值的一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流的流电流的有效值有效值有效值有效值。用。用大写字母大写字母表示：表示：I、U、E 2 2 振幅和有效值振幅和有效值描述正弦量数值大小的参数：描述正弦量数值大小的参数：t i0振幅振幅 Im幅值必须大写幅值必须大写幅值必须大写幅值必须大写,下标加下标加下标加下标加 mm。有效值必有效值必有效值必有效值必须大写须大写须大写须大写 瞬时值必须小瞬时值必须小瞬时值必须小瞬时值必须小写。写。写。写。用用仪表测得仪表测得的的交流电压、电流值交流电压、电流值，就是被，就是被 测物理量的测物理量的有效值有效值。标准电压。标准电压220V，也是也是 指供电电压的有效值。指供电电压的有效值。交流设备名牌交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值标注的电压、电流均为有效值注意注意1.2.2 三相电三相电源源1 三相交流发电机三相交流发电机2 三相电源三相电源三相交流发电机主要组成部分：三相交流发电机主要组成部分：三相交流发电机主要组成部分：三相交流发电机主要组成部分：磁极磁极磁极磁极三相绕组三相绕组n单相绕组单相绕组（是转动的，亦称（是转动的，亦称转子转子转子转子）三相绕组的三相电动势幅三相绕组的三相电动势幅值相等值相等,频率相同频率相同,彼此之彼此之间相位相差间相位相差120。+SN铁心铁心绕组绕组+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN1 三相交流发电机三相交流发电机电枢电枢电枢电枢（是固定的，亦称（是固定的，亦称定子定子定子定子）：定子铁心内圆周表面）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。有槽，放入三相电枢绕组。2 三相电源三相电源 三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差值相等、相位互差120的三相对称正弦电压。的三相对称正弦电压。UmUm t02 u1u3u2也可用相量表示：也可用相量表示：120U1U3U2120120三相电压相量图三相电压相量图对称正弦量对称正弦量对称正弦量对称正弦量特点为：特点为：频率相同、幅值相等、相频率相同、幅值相等、相位互差位互差120的三相电压称为的三相电压称为对称正弦电压对称正弦电压对称正弦电压对称正弦电压。三相交流电压出现正幅值（或相应零值三相交流电压出现正幅值（或相应零值)的顺序称为的顺序称为 相序相序相序相序。在此相序为在此相序为1-2-3-1称为称为顺相序顺相序顺相序顺相序。在电力系统中一般用在电力系统中一般用黄、绿、黄、绿、黄、绿、黄、绿、红红红红区别区别1、2、3三相。三相。相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。2.1 直流稳压电源的基本知识直流稳压电源的基本知识滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交流交流交流交流电源电源电源电源负负载载OtuOtuOtuOtuOtu220 V单向脉动单向脉动直流电压直流电压合适的合适的交流电压交流电压滤波滤波稳压稳压1 1 1 1、直流稳压电源的组成框图、直流稳压电源的组成框图、直流稳压电源的组成框图、直流稳压电源的组成框图功能功能功能功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。的直流电压。例题：判断：1、只要示波器或晶体管图示仪正常，电源电压也正常，则通电后可立即投入使用。()2.2 基本逻辑器件的基本知识基本逻辑器件的基本知识 2.2.1 数制与编码数制与编码 2.2.2 逻辑代数及应用逻辑代数及应用 2.2.3 基本逻辑门电路基本逻辑门电路2.2.1 数制与编码数制与编码1 数制数制2 编码编码1 数制：数制：（1）十进制（）十进制（Decimal number）-逢十进一逢十进一数码：数码：0 9位权：位权：10 i(123.45)10=(123.45)D（2）二进制（）二进制（Binary number）-逢二进一逢二进一数码：数码：0，1位权：位权：2 i二进制数转换为十进制数：二进制数转换为十进制数：二进制数转换为十进制数：二进制数转换为十进制数：整数的转换整数的转换整数的转换整数的转换-连除法连除法连除法连除法26213余数余数206213202 1101除基数除基数得余数得余数作系数作系数从低位从低位到高位到高位十进制数转换为二进制数：十进制数转换为二进制数：十进制数转换为二进制数：十进制数转换为二进制数：（4 4）十六进制（）十六进制（）十六进制（）十六进制（Hexadecimal numberHexadecimal number）-逢十六进一逢十六进一逢十六进一逢十六进一数码：数码：数码：数码：0 9,A,B,C,D,E,F0 9,A,B,C,D,E,F位权：位权：位权：位权：任意（任意（任意（任意（N N N N）进制数展开式的普遍形式：）进制数展开式的普遍形式：）进制数展开式的普遍形式：）进制数展开式的普遍形式：第第i位的系数位的系数,第第i位的权位的权十进制数转换为二进制数：十进制数转换为二进制数：十进制数转换为二进制数：十进制数转换为二进制数：先将十进制转换成二进制，再由二进制转换成十六进制数。先将十进制转换成二进制，再由二进制转换成十六进制数。先将十进制转换成二进制，再由二进制转换成十六进制数。先将十进制转换成二进制，再由二进制转换成十六进制数。每一个十六进制数码都可以用每一个十六进制数码都可以用每一个十六进制数码都可以用每一个十六进制数码都可以用4 4位二进制数来表示。可将位二进制数来表示。可将位二进制数来表示。可将位二进制数来表示。可将二二二二进制数从低位开始，每进制数从低位开始，每进制数从低位开始，每进制数从低位开始，每4 4位为一组写出其值，从高位到低位位为一组写出其值，从高位到低位位为一组写出其值，从高位到低位位为一组写出其值，从高位到低位读写，就是十六进制数。读写，就是十六进制数。读写，就是十六进制数。读写，就是十六进制数。二、十、十六进制的数码比较：二、十、十六进制的数码比较：十进制十进制 二进制二进制 十六进制十六进制十进制十进制 二进制二进制 十六进制十六进制0000010011201023011341004510156110671117810008101010910019A111011B121100C131101D141110E151111F2 编码：编码：编码：编码：用二进制数表示文字、符号等信息的过程。用二进制数表示文字、符号等信息的过程。用二进制数表示文字、符号等信息的过程。用二进制数表示文字、符号等信息的过程。几种常见的几种常见的BCD代码：代码：8421码码2421码码5421码码0000 0001 0010 0011 01000 1 2 3 48421码与十进制码的对应关系：码与十进制码的对应关系：十进制数码：十进制数码：8421码：码：十进制数码：十进制数码：8421码：码：5 6 7 8 90101 0110 0111 1000 1001二二十进制编码，或十进制编码，或BCD码：码：用二进制数表示十进制数的用二进制数表示十进制数的编码方法编码方法1 逻辑代数及基本运算逻辑代数及基本运算2 逻辑代数的运算法则逻辑代数的运算法则2.2.2 逻辑代数及应用逻辑代数及应用1 逻辑代数及基本运算逻辑代数及基本运算一、逻辑代数（布尔代数一、逻辑代数（布尔代数Boole AlgebraBoole Algebra）用来描述）用来描述数字电路和数字系统的结构和特性。数字电路和数字系统的结构和特性。逻辑函数逻辑函数逻辑函数逻辑函数:输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系逻辑变量取值逻辑变量取值：0 1 分别代表两种对立的状态分别代表两种对立的状态分别代表两种对立的状态分别代表两种对立的状态一种状态一种状态另一状态另一状态高电平高电平低电平低电平真真假假是是非非有有无无1001正逻辑正逻辑 负逻辑负逻辑二、三种基本逻辑运算二、三种基本逻辑运算二、三种基本逻辑运算二、三种基本逻辑运算（与、或、非）（与、或、非）（与、或、非）（与、或、非）（1 1）与逻辑）与逻辑（逻辑乘）（逻辑乘）决定一事件的所有条件都具备时事件才发生的逻辑关系决定一事件的所有条件都具备时事件才发生的逻辑关系真值表真值表ABF000110110001逻辑函数式逻辑函数式F=AB（2 2）或逻辑）或逻辑（逻辑加）（逻辑加）决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个以上具备时，事件就会发生的逻辑关系。以上具备时，事件就会发生的逻辑关系。ABF0 00 11 01 10111逻辑函数式逻辑函数式真值表真值表（3 3）非逻辑）非逻辑（逻辑反）（逻辑反）只要条件具备了，事件便不会发生；条件不具备，只要条件具备了，事件便不会发生；条件不具备，事件一定发生的逻辑关系。事件一定发生的逻辑关系。真值表真值表AF0 110逻辑函数式逻辑函数式1 1 1 1、常量之间的关系（常量：常量之间的关系（常量：常量之间的关系（常量：常量之间的关系（常量：0 0 0 0和和和和1 1 1 1）加：加：0+0=00+1=11+1=1 乘：乘：0 0=00 1=01 1=1 非：非：2 2 2 2、变量和常量的关系（变量：、变量和常量的关系（变量：、变量和常量的关系（变量：、变量和常量的关系（变量：A A A A、B B B B、C C C C）加：加：A+0=AA+1=1A+A=A乘乘:A 0=0A 1=AA A=A 非：非：3 3 3 3、与普通代数相似的定理、与普通代数相似的定理、与普通代数相似的定理、与普通代数相似的定理交换律交换律交换律交换律14.2.2 逻辑代数的运算法则逻辑代数的运算法则4 4 4 4、吸收律、吸收律、吸收律、吸收律5 5 5 5、摩根定律摩根定律摩根定律摩根定律(反演律反演律反演律反演律)结合律结合律分配律分配律2.2.3 基本逻辑基本逻辑门电路门电路1 二极管门电路二极管门电路2 三极管门电路三极管门电路1 二极管门电路二极管门电路 +VCCABFR1 1、二极管与门二极管与门 在输入在输入在输入在输入A A A A、B B B B 中，只要有中，只要有中，只要有中，只要有一个（或一个以上）为低电一个（或一个以上）为低电一个（或一个以上）为低电一个（或一个以上）为低电平平平平，则输出，则输出，则输出，则输出F F F F 为低电平；只为低电平；只为低电平；只为低电平；只有输入有输入有输入有输入A A A A、B B B B 全为高电平全为高电平全为高电平全为高电平时，时，时，时，输出输出输出输出F F F F 才为高电平。可见输才为高电平。可见输才为高电平。可见输才为高电平。可见输入与输出呈现与逻辑关系：入与输出呈现与逻辑关系：入与输出呈现与逻辑关系：入与输出呈现与逻辑关系：与逻辑关系表达式与逻辑关系表达式F=ABF=ABABF0 00 11 01 10001与逻辑关系真值表：与逻辑关系真值表：与逻辑关系真值表：与逻辑关系真值表：ABF&与逻辑关系逻辑符号：与逻辑关系逻辑符号：与逻辑关系逻辑符号：与逻辑关系逻辑符号：2 2、二极管或门二极管或门ABR-VCCF 只要输入只要输入A A、B B中一个中一个为为高电平高电平，则输出，则输出F F 为为高高电平；电平；只有输入只有输入A A、B B同时为低同时为低电平电平时，输出时，输出F F才为才为低低电平。可见电平。可见输入与输出呈现输入与输出呈现或或逻辑关系。逻辑关系。或逻辑关系式或逻辑关系式或逻辑关系式或逻辑关系式:F=A+BF=A+BABF1或逻辑关系逻辑符号：或逻辑关系逻辑符号：或逻辑关系逻辑符号：或逻辑关系逻辑符号：ABF0 00 11 0011或逻辑关系真值表：或逻辑关系真值表：或逻辑关系真值表：或逻辑关系真值表：1 112 三极管门电路三极管门电路1 1 1 1、晶体管非门晶体管非门晶体管非门晶体管非门+VCCRCVSSR2R1AF 当当当当A A A A为为为为低低低低电平时，输出电平时，输出电平时，输出电平时，输出端为端为端为端为高高高高电平。当电平。当电平。当电平。当A A A A为为为为高高高高电电电电平时，输出端为平时，输出端为平时，输出端为平时，输出端为低低低低电平，电平，电平，电平，实现实现实现实现非非非非运算。运算。运算。运算。A1F非逻辑真值表非逻辑真值表AF0011逻辑关系式逻辑关系式逻辑关系式逻辑关系式逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号2 2、三极管与非门三极管与非门三极管与非门三极管与非门+VCCRCVSSR2R1FRAB与非逻辑式：与非逻辑式：与非逻辑式：与非逻辑式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：AB&与非逻辑真值表：与非逻辑真值表：与非逻辑真值表：与非逻辑真值表：11100 00 11 01 1ABF3 3、三极管或非门三极管或非门三极管或非门三极管或非门+VCCRCVSSR2R1AFB或非逻辑式：或非逻辑式：或非逻辑式：或非逻辑式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：或非逻辑真值表：或非逻辑真值表：或非逻辑真值表：或非逻辑真值表：10000 00 11 01 1ABFAB12.3 组合逻辑的基本知识组合逻辑的基本知识译码器（译码器（DecoderDecoder）译码：译码：编码的逆过程，将二进制代码翻译为原来编码的逆过程，将二进制代码翻译为原来的含义，完成这种功能的电路为译码器的含义，完成这种功能的电路为译码器分为分为通用译码器通用译码器和和显示译码器显示译码器两大类两大类1.1.译码的含义译码的含义2.2.译码器的种类译码器的种类（1）通用译码器）通用译码器通用译码器包括通用译码器包括变量译码器变量译码器和和变换译码变换译码器器(a)变量译码器变量译码器变量译码器是变量译码器是n线线2n线线译码器译码器A0Y0A1An-1Y1Ym-1二进制二进制译码器译码器3 3 线线 8 8 线译码器线译码器 74LS13874LS1384 4 线线 16 16 线译码器线译码器 74LS154 74LS154 (b)变换译码器变换译码器代码变换译码器是代码变换译码器是4 4线线1010线译码器。线译码器。这种译码器驱动能力弱。如这种译码器驱动能力弱。如:CT5442 CC54HC42(2)(2)显示译码器显示译码器 与几种显示器配套使用的译码器，分为与几种显示器配套使用的译码器，分为共阴、共阴、共阳、共阳、CMOS显示器显示器三种。三种。(a)TTL共阴显示译码器共阴显示译码器，以，以TTL标准的高电平点燃标准的高电平点燃共阴显示器，常用的型号有：共阴显示器，常用的型号有：74LS48 CT54LS48。(b)TTL共阳显示译码器共阳显示译码器，以，以TTL标准的低电平点燃标准的低电平点燃共阳显示器，使用时外接共阳显示器，使用时外接400欧左右的限流电阻，常用的欧左右的限流电阻，常用的型号有：型号有：CT5449 CT54461 CT54V。(c)CMOS显示译码器显示译码器(无共阴、阳之分），常用的有无共阴、阳之分），常用的有CC4055 C306 CC14543 CC14544等。等。（2 2）中规模通用译码器）中规模通用译码器1.1.3 3 位二进制位二进制3 3线线-8-8线译码器线译码器000工作原理：工作原理：11111101&Y7&Y6&Y5&Y4&Y3&Y2&Y1&Y0A2A2A1A1A0A0111111A2A1A000111110111010101111110111110111110011111011101111111101101101111111101111111A0 A1 A2 Y7 Y7 功能示意图功能示意图74LS138Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A0 A1 A2 STB STC STA 输入选通控制端：输入选通控制端：芯片芯片禁止禁止工作工作芯片芯片正常正常工作工作译码器的功能表（真值表）略译码器的功能表（真值表）略 利用利用74LS138实现三变实现三变量或者二变量的逻辑函数。量或者二变量的逻辑函数。已知逻辑函数已知逻辑函数,试用译码器试用译码器74LS138实现。实现。5v A B C4.BCD 4.BCD 七段显示译码器七段显示译码器 功能：功能：将机器中运行的二将机器中运行的二-十进制十进制BCDBCD码直接译成能码直接译成能显示十进制数的代码，并通过显示器显示出来。显示十进制数的代码，并通过显示器显示出来。aebcfgdhabcdefgcom共共阳阳极极abcdefgcom共共阴阴极极YaA3A2A1A0+VCC+VCC显示显示译码器译码器共阳共阳YbYcYdYeYfYg000000000010001001010011110010010001101000101011000001101001100010010001000000111000111110000000000100100001002.4 时序逻辑的基础知识时序逻辑的基础知识1 触发器触发器2 计数器计数器3 寄存器寄存器4 定时器定时器 电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于当时当时的输入信号，的输入信号，而且与电路而且与电路原来的状态有关，当输入信号消失后，原来的状态有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变电路状态仍维持不变。这种。这种具有存贮记忆功能具有存贮记忆功能的的电路称为时序逻辑电路。电路称为时序逻辑电路。时序逻辑电路的特点：时序逻辑电路的特点：门电路是组合逻辑电路的基本单元，时序逻辑门电路是组合逻辑电路的基本单元，时序逻辑电路的基本单元则是我们本章要重点介绍的电路的基本单元则是我们本章要重点介绍的触发器。触发器。触发器具有触发器具有记忆记忆功能功能，可用来保存二进制信息。，可用来保存二进制信息。触发器是触发器是可以记忆可以记忆1 1位二值信号位二值信号的逻辑电路的逻辑电路部件。根据逻辑功能的不同，触发器可以分为部件。根据逻辑功能的不同，触发器可以分为RSRS触发器、触发器、JKJK触发器、触发器、D D触发器。触发器。基本基本RSRS触发器是任何结构复杂的触发器必须触发器是任何结构复杂的触发器必须包含的一个最基础的组成单元，它可以由两个与包含的一个最基础的组成单元，它可以由两个与非门或两个或非门交叉连接构成。例如由两个与非门或两个或非门交叉连接构成。例如由两个与非门构成的非门构成的RSRS触发器：触发器：1.1 基本基本RSRS触发器触发器基本基本基本基本 R RS S 触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表逻辑符号逻辑符号R RD D(Reset Direct)-(Reset Direct)-直接置直接置直接置直接置“0”“0”端端端端(复位复位复位复位端端端端)S SD D(Set Direct)-(Set Direct)-直接置直接置直接置直接置“1”“1”端端端端(置位端置位端置位端置位端)QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 同时变同时变 1后不确定后不确定功能功能低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效 在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。常用的集成RS触发器芯片有74LS279和CC4044等。下图为它们的管脚排列图：16 15 14 13 12 11 10 974LS279 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q1R 1 SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND 16 15 14 13 12 11 10 9CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4S 4R 1Q 2R 2S 3Q 2Q4Q NC 1S 1R EN 1R 1S VSS可控可控RS状态表状态表0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQn时钟到来前触发器的状态时钟到来前触发器的状态Qn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态逻辑符号逻辑符号QQSR CSDRDC高电平时触发器状态由高电平时触发器状态由R、S确定确定 显然，可控的显然，可控的RS触发器只有在时钟脉冲触发器只有在时钟脉冲CP=1期期间才能触发而使状态发生改变。可控间才能触发而使状态发生改变。可控RS触发器的触发器的电路图符号如下图所示：电路图符号如下图所示：可控可控RS触发器存在触发器存在“空翻空翻”问题。问题。为确保数字系统的可靠为确保数字系统的可靠工作，要求触发器在一个工作，要求触发器在一个CPCP脉冲期间至多翻转一次，即不脉冲期间至多翻转一次，即不允许空翻现象的出现。允许空翻现象的出现。为此，人们研制出了边沿触发方式为此，人们研制出了边沿触发方式的主从型的主从型JKJK触发器和维持阻塞型的触发器和维持阻塞型的D D触发器等等。这些触触发器等等。这些触发器由于只在时钟脉冲边沿到来时发生翻转，从而有效地发器由于只在时钟脉冲边沿到来时发生翻转，从而有效地抑制了空翻现象。抑制了空翻现象。S C1 RS C1 RQQ小圆圈表示小圆圈表示低低低低电平有效电平有效S、R两输入端两输入端无小圆圈说明无小圆圈说明高高高高电平有效电平有效1.2 JK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能Qn10 0 1 1 1 0 0Qn0 0 0 1 0 01 0 1 1Q Qn+1n+1Q Qn nS R R 0 1C高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。C下降沿下降沿()触发器触发器翻转（翻转（F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。J J K K Q Qn n Q Qn+1 n+1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 JK触发器状态表触发器状态表0 1 0 1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK JK触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表(保持功能保持功能保持功能保持功能)(置置置置“0”0”功能功能功能功能)(置置置置“1”1”功能功能功能功能)(计数功能计数功能计数功能计数功能)C下降沿触发翻转下降沿触发翻转S SD D 、R RD D为直接置为直接置为直接置为直接置 1 1、置、置、置、置 0 0 端端端端，不受时钟控制，不受时钟控制，不受时钟控制，不受时钟控制，低电平有效，低电平有效，低电平有效，低电平有效，触发器工作时触发器工作时SD、RD应接应接高电平高电平。逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号 CQJKSDRDQD D触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表D Qn+1 0101上升沿触上升沿触上升沿触上升沿触发翻转发翻转发翻转发翻转逻辑符号逻辑符号D CQQRDSDC上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿时触发器翻转，上升沿时触发器翻转，上升沿时触发器翻转，上升沿时触发器翻转，（其（其（其（其QQ的状态与的状态与的状态与的状态与D D状态状态状态状态一致；但一致；但一致；但一致；但QQ的状态总的状态总的状态总的状态总比比比比D D的状态变化晚一的状态变化晚一的状态变化晚一的状态变化晚一步，即步，即步，即步，即Qn+1=Dn；上上上上升沿后输入升沿后输入升沿后输入升沿后输入D D不再起不再起不再起不再起作用，触发器状态保作用，触发器状态保作用，触发器状态保作用，触发器状态保持。持。持。持。即即即即(不会空翻不会空翻不会空翻不会空翻)结论：结论：1.3 D触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能2 2 十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器：十进制计数器：十进制计数器：十进制计数器：计数规律：计数规律：计数规律：计数规律：“逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一”。它是用。它是用。它是用。它是用四位二进四位二进四位二进四位二进制数制数制数制数表示对应的表示对应的表示对应的表示对应的十进制数十进制数十进制数十进制数，所以又称为二，所以又称为二，所以又称为二，所以又称为二-十进十进十进十进制计数器。制计数器。制计数器。制计数器。四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用使用使用使用 84218421编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。3 寄存器寄存器 寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放发器只能存放一位二进制数，存放发器只能存放一位二进制数，存放发器只能存放一位二进制数，存放 n n 位二进制时，位二进制时，位二进制时，位二进制时，要要要要 n n个触发器。个触发器。个触发器。个触发器。按功能分按功能分数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(C)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表4.555定时器及其应用定时器及其应用 555 555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成定时器是一种将模拟电路和数字电路集成定时器是一种将模拟电路和数字电路集成定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。555555定定定定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。泛应用。泛应用。泛应用。21.4.1 55521.4.1 555定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理1.1.分压器：分压器：分压器：分压器：由三个等值电阻构成由三个等值电阻构成由三个等值电阻构成由三个等值电阻构成2.2.比较器：比较器：比较器：比较器：由电压比较器由电压比较器由电压比较器由电压比较器C1C1和和和和C2C2构成构成构成构成3.3.R-SR-S触发器触发器触发器触发器4.4.放电开关管放电开关管放电开关管放电开关管T TVAVB输出端输出端输出端输出端 电压电压电压电压控制端控制端控制端控制端 高电平高电平高电平高电平触发端触发端触发端触发端低电平低电平低电平低电平触发端触发端触发端触发端放电端放电端放电端放电端复位端复位端复位端复位端UCC分压器分压器分压器分压器比较器比较器比较器比较器R R-S S触发器触发器触发器触发器放电管放电管放电管放电管地地+C1+C2QQRDSD5K5K5KT2 24 456 67 78 83 31 12.5 模模/数、数数、数/模转换的基础知识。模转换的基础知识。1 DAC2 ADC概概 述述 为了能用数字技术来处理模拟信号，必须把模拟信号转换成数字信号，才能送入数字系统进行处理。同时，往往还需把处理后的数字信号转换成模拟信号，作为最后的输出。我们把前一种从模拟信号到数字信号的转换称为模数转换，或称为A/D（Analog to Digital）转换，把后一种从数字信号到模拟信号的转换称为D