单片机系统电路基础讲义

单片机系统电路基础
3、 非门
“－”非逻辑运算符
非运算表达式
Y= A
非门逻辑符号
A1
Y
A
Y
非运算真值表
A
Y
0
1
1
0
单片机系统电路基础
4、恒等门
运算表达式
Y= A
恒等门逻辑符号
A1
Y
A
Y
恒等门运算真值表
A
Y
0
0
1
1
单片机系统电路基础
5、 与非门
与非逻辑表达式
YA B
与非门逻辑符号
A B
&
Y
A B
Y
4-2编码器真值表
B 0A 2A 0A 3 A 1
B 1A 1A 0A 3 A 2
A3
A2
A1
A0
B1
B0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0 0 单片机系统电路基础
1
1
2）优先编码器
在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上的信号。不过在设 计优先编码器时将所有的输入信号按优先顺序排队，当几个输入 信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。
逻辑代数中的逻辑运算
7、 异或门
异或逻辑表达式
异或门逻辑符号
YA B A B A B
A B
=1
Y
异或逻辑真值表
AB
Y
A B
Y
A B
⊕
Y
00
0
01
1
10
1
11
0
异或逻辑功能口诀： 同为“0”； 异为“1”。
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2.2.2 集电极开路门输出电路
TTL门电路中，因为输出级采用了推拉式电路，无论输出 高电平还是低电平，它的输出电阻都很低，从而有效地降 低了输出级的静态功耗并提高了驱动负载的能力。
0. 6
× 16
9. 6
取整数9
转换结果，可得 (0.7875)10单=片机(0系.统C电9路9基)础16
2. 十六进制转换成十进制数
十六进制数转换成等值的十进制数时，可用按权相加的方法进行。
例： (1C4.68)16 = 1×162+C×161十4×160+6×16-1+8×16-2
= 256+192+4+0.375+0.03125 =(452.40625)10
2. 二进制计数制
二进制的基为2，它所使用的数码为0、1，共2个数字。 计数规律：逢2进1。 任意一个二进制数 ( S )2可以表示成 ( S )2 = k n-12n-1 + kn-22n-2 +…+ k020 + k-12-1 + k-22-2 +…+k-m-12-m-1
例： (1101.101)2 =
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2.2 单片机系统常用数字集成电路
2.2.1 常用的逻辑门电路 2.2.2 集电极开路门输出电路 2.2.3 常用组合逻辑电路 2.2.4 常用时序逻辑电路
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2.2.1 常用的逻辑门电路
1、与门
与运算表达式
与运算真值表
Y = A·B = AB
AB
Y
与运算符，也有用 “∧”、 “∩”、“&”表示
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OC门的主要作用： 1、线与
应用时输出端要接一单上片机系拉统电路负基础载电阻RL
2、作为驱动器。
利用OC门可以控制一些较大电流的执行机构，如控制电动机。
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OC与非门驱动发光二极管
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2.2.3 常用组合逻辑电路
1. 编码器（ENC）
1）普通编码器
与非逻辑真值表
AB
Y
00
1
01
1
10
1
11
0
与非逻辑功能口诀： 有“0”出“1”； 全“1”出“0”。
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6、 或非门
或非逻辑表达式
YAB
或非门逻辑符号
A ≥1 B
Y
A B
Y
或非逻辑真值表
AB
Y
00
1
01
0
10
0
11
0
或非逻辑功能口诀： 有“1”出“0”； 全“0”出“1”。
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l×23 + 1 × 22 + 0 × 21 + 1 × 20 + 1 × 2-1 + 0 × 2-2 + 1 × 2-3
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2.1.1 进位计数制
3. 十六进制计数制
十六进制的基为16，其使用的数码为0～9、A～F，共16个数字 用A～F表示10～15 计数规律：逢16进1 任意一个十六进制数 ( S )16可以表示成 ( S )16 = kn-116n-1+kn-216n-2+…+k0160+k-116-1+k-216-2+…+k-m-116-m-1 例： (8AE6)16 = 8×163+A×162+E×161+6×160
在普通编码器中，任何时刻 只允许输入一个编码信号， 否则输出将发生混乱。
普通编码器是多输入、多输出 的组合逻辑电路：有多个输入 端N，1为有信号，0为无信号 （或相反）；多个输出端n。 两者关系满足2n = N。某一输 入与它的编码输出是唯一对应 关系。
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4-2编码器看作计算机配 有的4个外部设备：声卡 （A0）、硬盘驱动器 （A1）、鼠标（A2）、 网卡（A3）作为输入信 号，B0、B1作为编码输 出。逻辑表达式为：
详细见主教材第12页页表21两种4位二进制编码二三二十进制码bcd码bcd码用二进制代码对十进制数进行编码它既具有二进制码的形式用二进制代码对十进制数进行编码它既具有二进制码的形式4位二进制码又有十进制数的特点每位二进制码又有十进制数的特点每4位二进制码是1位十进制数
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2.1 数制与编码 2.2 单片机系统常用数字集成电路 2.3 单片机系统中的常用存储器电路 2.4 电源电路 2.5 时钟与复位电路 本章小结
说明
10 - 4优先编码器 74HC147
十进制-二进制编码器
8 - 3优先编码器 74HC148
八进制-二进制编码器
3状态8 - 3优先编码器 74LS348
八进制-二进制编码器，三态输 出，可接单片机数据总线
优先编码器74HC148演示
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2. 译码器（DEC）
译码器是编码器的逆过程，编码器和译码器成对存在，译
(8AE6)16也可表示为8AE6H
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2.1.2 进位计数制的相互转换
1. 十进制转换成十六进制
一个十进制整数转换成十六进制数时，按除16取余的方法进行。
例：
(725)10 = ( ? )16
725)10 = ( ? )16
16 7 2 5
16 4 5
16 2
余数 5 余数 13，即 16 进制数 D 余数 2
与门逻辑符号
00
0
01
0
10
0
11
1
A B
&
Y
A B
Y
与逻辑功能口诀： 有“0”出“0”； 全“1”出“1”。
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2、 或门
或运算表达式
Y = A+B
或运算符，也可用 “∨”、“∪”表示
或门逻辑符号
A B
≥1
Y
A B
Y
或运算真值表
AB
Y
00
0
01
1
10
1
11
1
或逻辑功能口诀： 有“1”出“1”； 全“0”出“0”。
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3. 十六进制与二进制数的转换
一位十六进制数表示的数值恰好相当于4位二进制数能表示的 数值。因此彼此之间的转换极为方便，只要从小数点开始分 别向左右展开即可。
(3AB4)16 ＝(0011 1010 1011 0100)2 (1111 1101.0100 1111)2＝(FD.4F)16
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2.1 数制与编码
2.1.1 进位计数制 2.1.2 进位计数制的相互转换 2.1.3 数码和字符的代码表示
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2.1.1 进位计数制
1. 十进制计数制
十进制的基为10，它所使用的数码为0～9，共10个数字。 计数规律：逢10进1 任意一个十进制数 ( S )10，可以表示为
例： (6840)10 = (0110 1000 0100 0000)BCD
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四、 字母与字符的编码
由于计算机中采用二进制数码表示。要在计算机中表示字 母、字符等都要用特定的二进制数码表示。字母与字符用 二进制码表示的方法很多，目前在计算机中普遍采用的是 ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换码）。它采用8位二进制编 码，故可以表示256个字符。其中包括数码0～9、英文字母 以及打印和不可打印的字符。详细见主教材第23页 表2.2 ASCII码字符表
转换结果，得到 (725)10 = (2D5)16。
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1. 十进制转换成十六进制
一个十进制小数转换成十六进制小数时，可按乘16取整的方法进行。
例： (0.7875)10 = ( ? )16
0. 7 8 7 5
×
16
1 2. 6
取整数12，即16进制数C
0. 6
×
16
9. 6
取整数9
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2.1.3 数码和字符的代码表示
一、 三个术语 数码：代表一个确切的数字 代码：特定的二进制数码组，是不同信号
的代号，不一定有数的意义 编码 ：n位二进制数可以组合成2n个不同
的信息，给每个信息规定一个具 体码组，这个过程叫作编码。
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二、 二进制码：
自然码：有权码，每位代码都有固定权值， 结构形式与二进制数完全相同
( S )10 = kn-110n-1+kn-210n-2+…+k0100+k-110-1+k-210-2+…+k-m-110-m-1 例： (2001.9)10 = 2 × 103 + 0 × 102 + 0 × 101 + 1 × 100 + 9 × 10-1
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2.1.1 进位计数制
循环码 ：无权码，每位代码无固定权值，任何 相邻的两个码组中，仅有一位代码不 同。
详细见主教材第22页 表2.1 两种4位二进制编码
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三、 二 - 十进制码（BCD码） BCD码用二进制代码对十进制数进行编码， 它既具有二进制码的形式（4位二进制码）， 又有十进制数的特点（每4位二进制码是1位 十进制数）。
型号 74HC139 74HC138 74HC154
74LS145 74LS48
说明 双重
OC门输出 二-十进制
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3. 数据选择器和数据分配器
1）4选1数据选择器
在数字系统的传输过程中，有时需要从多路输入数据 中选中某一路输出，这时就要用到称为数据选择器 （MUX）的逻辑电路。
B3A0A1
当编码输入A0 = 0, A1 = 0时, B0 = 0（有译码输出）， B1 = B2 = B3 = 1（无译码输出）
2-4线译码器真值表
A0 A1 B0 B1 B2 B3 000111 011011 101101 111110
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2）3 -8线译码器（74HC138）
使能输入逻辑表达式为： ENG1G2G3
当EN = 1时译码器工作， 3-8线译码器有输出 （0 表示有译码输出，1表示 无译码输出）
74HC138译码器演示
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单片机系统中常用的译码（驱动）器电路
功能 2-4译码器 3-8译码器
4-16译码器 BCD十进制译码驱
动器 7段显示译码驱动器
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2）数据分配器
数据分配器也称多路分配器，是一路输入、多路输出 的组合逻辑器件。
但推拉式输出结构有其局限性： 1）它们的输出端不能并联使用， 2）无法满足对不同输出高低电平的需要； 3）不能满足驱动较大电流、较高电压的负载的要求。
克服上述局限的方法就是，门电路的输出级采用集电极开 路的三极管结构，制成集电极开路门电路（OC门, Open Collector Gate）。
OC与非门逻辑符号
4路输入信号是D0、D1、D2和D3， 地址选择端是A和B，输出端是Y
Y A B D 0 A B D 1 A B D 2 A B D 3
输入信号中的哪一路送到输出端， 决定于A和B的状态： AB = 00, Y = D0，信号D0到输出端； AB = 10, Y = D1，信号D1送到输出端； AB = 01, Y = D2，信号D2送到输出端； AB = 11, Y = D3，信号D3送到输出端。
3个地址输入端： A1、A2、A3； 3个使能输入端： G1、G2、G3； 8个输出端： Y0～Y7
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74HC138译码器输出逻辑表达式为：
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Y0ENA0A1A2
Y1ENA0A1 A2
Y2ENA0A1A2 Y3ENA0A1A2 Y4ENA0 A1A2
Y5ENA0A1A2 Y6ENA0A1A2
A3优先权最高，A0优先权 最低。优先排队电路的逻 辑表达式为：
AA 0A 1 A 2 A 3
BA1 A2A3
CA2 A3
DA3
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4-2优先编码器真值表
A3
A2
A1
A0
B1
B0
0
0
0
1
0Байду номын сангаас
0
0
0
1
x
0
1
0
1
x
x
1
0
1
x
x
x
1
1
单片机系统电路基础
单片机系统中常用的优先编码器电路
功能
型号
码器也是多输入、多输出的组合逻辑电路，多个输入端数
为N，则输出端数为n = 2N。
对于任意组输入编码，仅有与
1）2 -4线译码器
该编码相对应的一个输出端输
出为0，称为译中；其余所有
输出都为1，称为未译中。
逻辑表达式为：
B0 A0 A1 B1 A0A1
B2 A0A1
B3A0A1
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B0 A0 A1 B1 A0A1 B2 A0A1