数电基础知识学习笔记

文章目录：

一：逻辑门

1.逻辑门电路的分类

1.1 按逻辑（逻辑门）

1.1.1 逻辑定义 

1.1.2 常见数字电路相关符号 

1.1.3 电路图表示 

1.1.4 逻辑门电路图像符号

1.2 按电路结构

1.3 按功能特点

2.高低电平的含义

3.常见的门

3.1 逻辑门 

3.2 OC门

3.3 OD门

3.4 三态输出门

3.5 CMOS传输门

4.闲置输出端的处理

5.集成逻辑门电路的选用

二：组合逻辑门电路

三：编码器、译码器

1.编码器 

1.1 二进制编码器

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1.2 二~十进制编码器 CT74LS147

1.3 优先编码器 74LS148

2.译码器（编码的逆过程）

2.1 二进制编码器

2.2 二~十进制编码器 CT74LS148

2.3 数码显示译码器

四：触发器（基本元件 存储数据）

1.基本RS触发器

2.时钟控制R-S触发器

3.JK触发器

4.T型触发器

JK触发器转T型触发器

5.D型触发器

 JK触发器转D型触发器

五：计数器（高级元件 统计脉冲信号）

1.同步计数器和异步计数器的区别

2.同步二进制计数器(74LS161) 

3.十进制计数器(74LS192)  

利用74LS192实现100进制计数器

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4.任意进制计数器

用74LS160反馈法构成6进制计数器 （ 反馈置0法、直接清零法）

六：数电电路设计

1.简易秒表设计        

2.简易密码锁

 3.简易测频仪                              

4.抢答器设计

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一：逻辑门

1.逻辑门电路的分类

1.1 按逻辑（逻辑门）

1.1.1 逻辑定义 

与门 &：只有当输入全为‘1’时,输出才为‘1’，否则为‘0’
        表达式:Y=AB

或门 ||：只要一个输入为1，输出为1，全0输出为0
        表达式:Y=A+B

非门 ！：0和1对换，输入输出相反
        表达式：ā




异或门 ⊕：输入相异,输出为1

同或门 ▯：输入相同,输出为1





与非门：有“0”出“1”,全“1”出“O”

或非门：有“1”出“0”,全“0”出“1”



与或非门：相互组合

1.1.2 常见数字电路相关符号 

1.1.3 电路图表示 

 

 

 

1.1.4 逻辑门电路图像符号

1.2 按电路结构

TTL集成门电路：输入端和输出端都用三极管的逻辑门电路
    对于一般情况下，TTL门比COMS门电平翻转快一些



CMOS集成门电路：用互补对称MOS管构成的逻辑门电路
    功耗极低、抗干扰能力强、电源电压范围宽、输出信号摆幅大、扇出系数大（带负载能力强)

1.3 按功能特点

普通门(推拉式输出)

输出开路门

三态门

CMOS传输门

2.高低电平的含义

高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值


正逻辑：看1（0011=3）
        一般高电平为3.5~5V，低电平为0~0.3V
负逻辑：看0（0011=12）
        一般高电平为0~0.3V，低电平为3.5~5V

3.常见的门

3.1 逻辑门 

3.2 OC门

介绍:：集电极开路的门电路

OC作用
    1、自己加上拉电阻和电源，可增加驱动能力(但注意灌电流，即流入芯片所能承受的最大电流)
    2、实现“线与逻辑”

3.3 OD门

介绍：为漏极开路的门电路，功能和OC门差不多

区别
    OC门：对应TTL电路 
    OC门：对应MOS电路

3.4 三态输出门

介绍:具有三种状态的门电路,分别为高电平，低电平高阻态

3.5 CMOS传输门

MOS管的漏极和源极结构对称，可互换使用，因此CMOS传输门的输出端和输入端也可互换
C、ˉC为互补控制信号


工作原理：
    开通：当C=V_DD，u=0~V_DD时，V_N、V_P中至少有一管导通，输出与输入u_0=u_1，称传输门开通
    断开：当C= 0V，u,=0~V_DD时，V_N、V_P均截止，输出与输入之间呈现高电阻，相当于开关断开
                u_1不能传输到输出端，称传输门关闭

    C=1，ˉC=0时，传输门开通，u_0=u_1
    C-0，ˉC=1时，传输门关闭，信号不能传输

4.闲置输出端的处理

与门和与非门：多余输入端接正电源，或与有用输入端并接
或门和或非门：多余输入端接地，或与有用输入端并接


TTL电路：输入端悬空时相当于输入高电平
CMOS电路：多余输入端不允许悬空

5.集成逻辑门电路的选用

1、工作频率要求（高低电平翻转所需时间)

2、输入电源电压要求

3、功耗问题

4、电平翻转对输入电压的要求

5、注意灌申流和村申流

二：组合逻辑门电路

定义：它就是有一些逻辑门电路搭建，为实现某种功能而组合的电路

特点:在任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关




根据图分析组合逻辑的方法:
    第一步:组合逻辑电路图（在右边 逻辑转换器XLCI）
    第二步:逻辑表达式
    第三步:最简表达式
    第四步:真值表
    第五步:确切电路功能


根据题目要求设计逻辑电路：
    第一步:问题的提出
    第二步:真值表
    第三步:逻辑表达式
    第四步:最简表达式
    第五步:逻辑电路（点击自动生成，之后添加上相应组件就是）

三：编码器、译码器

1.编码器 

1.1 二进制编码器

用n位二进制数码对2^n个输入信号进行编码的电路

1.2 二~十进制编码器 CT74LS147

将0~9十个十进制数转换为二进制代码的电路。又称十进制编码器

1.3 优先编码器 74LS148

允许同时输入数个编码信号，并只对其中优先权最高的信号进行编码输出的电路

2.译码器（编码的逆过程）

2.1 二进制编码器

定义：将输入二进制代码译成相应输出信号的电路

2.2 二~十进制编码器 CT74LS148

将BCD码的十组代码译成0~9十个对应输出信号的电路，又称4线-10线译码器

2.3 数码显示译码器

四：触发器（基本元件 存储数据）

数字电路
    组合逻辑电路：基本单元是门电路
    时序逻辑电路：基本单元是触发器

    触发器与门电路的区别
        门电路：某一时刻的输出信号完全取决于该时刻的输入信号，无记忆功能
        触发器：具有记忆功能,能够在无信号的情况下，保持上一次的信号



触发器的现态和次态
    现态O^n———触发器接收输入信号之前的状态
    次态O^(n+l)———触发器接收输入信号之后的状态



触发器的分类
    从电路结构不同分
        基本触发器：输入信号直接加到输入端,是触发器的基本电路结构，是构成其他类型触发器的基础
        同步触发器：输入信号经过控制门输入，控制门受时钟信号CP控制
        边沿触发器：只在时钟信号CP的上升沿或下降沿时刻，输入信号才能被接收

    从逻辑功能不同分
        RS触发器
        JK触发器
        D触发器
        T触发器  
        T'触发器

1.基本RS触发器

2.时钟控制R-S触发器

3.JK触发器

4.T型触发器

JK触发器转T型触发器

对比公式进行替换 

5.D型触发器

 JK触发器转D型触发器

五：计数器（高级元件 统计脉冲信号）

定义：用以统计输入计数脉冲(CP)个数的电路


原理：计数器内部由触发器构成，触发器具有记忆功能,1个触发器单元能存储1位二进制数


应用：计数、定时和分频


分类
    CP脉冲引入的方式:同步、异步计数器
    计数值的增减趋势:加法、减法、循环计数器
    计数容量：二进制、十进制、任意进制计数器

1.同步计数器和异步计数器的区别

1、同步计数器的外部时钟端都连在一起,而异步计数器没有

2、同步计数器在外部信号到来时触发器同时翻转,而异步计数器的触发器为串行连接。工作频率较低

3、异步计数器输出状态的建立,要比CP慢一个传输时间，容易存在竞争冒险

2.同步二进制计数器(74LS161) 

3.十进制计数器(74LS192)  

逻辑分析仪XLAI    

利用74LS192实现100进制计数器

利用两个相连：通关进位，实现0~99计数

4.任意进制计数器

(1）直接选用已有的计数器。
    例如，欲构成十进制计数器，可直接选用十进制异步计数器74LS192。


(2）用两个计数器串接
    可以构成模为两者之积的计数器。例如，用模6和模10计数器串接起来，可以构成模60计数器。


(3）利用反馈法改变原有计数长度
    这种方法是，当计数器计数到某一数值时，由电路产生的置位脉冲或复位脉冲
    加到计数器预置数控制端或各个触发器清零端，使计数器恢复到起始状态，从而达到改变计数器模的目的

用74LS160反馈法构成6进制计数器 （ 反馈置0法、直接清零法）

六：数电电路设计

1.简易秒表设计        

要求:
    1、具有时钟源产生1S的信号
    2、能够通过数码管显示，显示最大值为59,具有时间暂停功能
    3、能够通过按键清除上次计数时间值

2.简易密码锁

要求
    1、设定三位密码锁
    2、能够通过数码管显示当前所输入的密码
    3、密码正确时，用LED灯点亮指示

 3.简易测频仪                              

要求：用数字电路搭建一个简易测频仪,能够测出范围为10HZ~9KHZ的频率

4.抢答器设计

要求:
    1、抢答器同时提供6名选手或6个代表队赛,分别用6个按钮S1~S6表示
    2、设置一个系统清除开关,该开关由主持人控制
    3、抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示
       选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止