数字电路中元器件的应用
第一部分：硬件知识
一、数字信号
1、TTL和带缓冲的TTL信号
2、RS232和定义
3、RS485/422（平衡信号）
4、干接点信号
二、模拟信号视频
1、非平衡信号
2、平衡信号
三、芯片
1、封装
2、7407
3、7404
4、7400
5、74LS573
6、ULN2003
7、74LS244
8、74LS240
9、74LS245
10、74LS138/238
11、CPLD(EPM7128)
12、1161
13、max691
14、max485/75176
15、mc1489
16、mc1488
17、ICL232/max232
18、89C51
四、分立器件
1、封装
2、电阻：功耗和容值
3、电容
1) 独石电容
2) 瓷片电容
3) 电解电容
4、电感
5、电源转换模块
6、接线端子
7、LED发光管
8、8字（共阳和共阴）
9、三极管2N5551
10、蜂鸣器
五、单片机最小系统
1、单片机
2、看门狗和上电复位电路
3、晶振和瓷片电容
六、串行接口芯片
1、eeprom
2、串行I/O接口芯片
3、串行AD、DA
4、串行LED驱动、max7129
七、电源设计
1、开关电源：器件的选择
2、线性电源：
1) 变压器
2) 桥
3) 电解电容
3、电源的保护
1) 桥的保护
2) 单二极管保护
八、维修
1、电源
2、看门狗
3、信号
九、设计思路
1、电源：电压和电流
2、接口：串口、开关量输入、开关量输出
3、开关量信号输出调理
1) TTL―>继电器
2) TTL―>继电器（反向逻辑）
3) TTL―>固态继电器
4) TTL―>LED（8字）
5) 继电器―>继电器
6) 继电器―>固态继电器
4、开关量信号输入调理
1) 干接点―>光耦
2) TTL―>光耦
5、CPU处理能力的考虑
6、成为产品的考虑：
1) 电路板外形：大小尺寸、异形、连接器、空间体积
2) 电路板模块化设计
3) 成本分析
4) 器件的冗余度
1. 电阻的功耗
2. 电容的耐压值等
5) 机箱
6) 电源的选择
7) 模块化设计
8) 成本核算
1. 如何计算电路板的成本？
2. 如何降低成本？选用功能满足价格便宜的器件
十、思考题
1、如何检测和指示RS422信号
2、如何检测和指示RS232信号
3、设计一个4位8字的显示板
1) 电源：DC12
2) 接口：RS232
3) 4位3”8字（连在一起）
4) 亮度检测
5) 二级调光
4、设计一个33位1”8字的显示板
1) 电源：DC5V
2) 接口：RS232
3) 3排11位8字，分4个、3个、4个3组，带行与行之间带间隔
4) 单片机最小系统
5) 译码逻辑
6) 显示驱动和驱动器件
5、设计一个PCL725和MOXA C168P的接口板
1) 电源：DC5V
2) 接口：PCL725/MOXA 8个RS232
1. PCL725，直立DB37，孔
2. MOXA C168P，DB62弯
3) 开关量输出信号调理：6个固态继电器和8个继电器，可以被任何一路信号控制和驱动，接口：固态继电器5.08直立，继电器3.81直立
4) 开关量输入调理：干接点闭合为1或0可选，接口：3.81直立
5) RS232调理：
1. LED指示
2. 前4路RS232全信号，后4路只需要TX、RX、0
3. 无需光电隔离
4. 接口形式：DB9（针）直立
第二部分：软件知识
一、汇编语言
二、C51
该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到，至于第一部分，需要人来带吧。为什么要掌握这些知识？
实际上，电子工程师就是将一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原来的这些器件分离时无法完成的功能，做成一个成品。所需要的技能越高、功能越复杂、成本越低、市场上对相应的东东的需求越大，就越成功。这就是电子工程师的自身的价值。从成本到产品售出，之间的差价就是企业的追求。作为企业的老板，是在市场上去寻找这样的应用；对电子工程师而言，是将老板提出的需求或者应用按照一定的构思原则（成本最低、可靠性最高、电路板最小、功能最强大等）在最短的时间内完成。最短的时间，跟电子工程师的熟练程度、工作效率和工作时间直接有关。这就是电子工程师的价值。
将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：
1) 输入
2) 处理核心
3) 输出
输入基本上有以下的可能：
1) 键盘
2) 串行接口（RS232/485/can bus/以太网/USB）
3) 开关量（TTL，电流环路，干接点）
4) 模拟量（4~20ma、0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信号））
输出基本上有以下组成：
1) 串行接口（RS232/485/can bus/以太网/USB）
2) 开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动）
3) 模拟量（4~20ma，0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信号））
4) LED显示：发光管、八字
5) 液晶显示器
6) 蜂鸣器
处理核心主要有：
1) 8位单片机，主要就是51系列
2) 32位arm单片机，主要有atmel和三星系列
51系列单片机现在看来，只能做一些简单的应用，说白了，这个芯片也就是做单一
的一件事情，做多了，不如使用arm来做；还可以在arm上加一个操作系统，程序既可靠又容易编写。
最近三星的arm受到追捧，价格便宜，以太网和USB的接口也有，周立功的开发系统也便宜，作为学习ARM的产品来说，应该是最好的；作为工业级的控制，是不是合适，在网友中有不同的看法和争议。本公司使用atmel ARM91系列开发的1个室外使用的产品，在北京室外使用，没有任何的通风和加热的措施，从去年的5月份到现在，运行情况良好。已经有个成功应用的案例。
但对于初学者来说，应该从51着手，一方面，51还是入门级的芯片，作为初学者练
手还是比较好的，可以将以上的概念走一遍；很多特殊的单片机也是在51的核的基
础上增加了一些I/O和A/D、D/A；也为今后学习更高一级的单片机和ARM打下基础。再说了，哪个老板会将ARM级别的开发放在连51也没有学过的新手手中？
在51上面去做复杂的并行扩展是没有必要的，比如，扩展I/O口和A/D、D/A等等，可以直接买带有A/D、D/A的单片机；或者直接使用ARM，它的I/O口线口多。可以使用I2C接口的芯片，扩展I/O口和A/D、D/A，以及SPI接口扩展LED显示，例如：MAX7219等芯片。
市面上一些比较古老的书籍中还有一些并行扩展的例子，如：RAM、EPROM、A/D、D/A等，我觉得已经没有必要去看了，知道历史上有这些一回事就行了；
这些知识，是所有产品都具备的要素。所以要学，再具体应用。
说一个小的故事：野人献曝。
从前，有一个农民，冬天干了活后，休息晒太阳。好舒服呀。
他想，这么舒服的享受，我要献给国王，让他也能得到享受。
于是他兴冲冲地到了王宫，将他的宝贵经验献给了国王。
我现在就象这个农民，把自己认为很宝贵的经验献给大家。希望大家多提宝贵意见
；拍板砖也可以，骂我也无所谓，呵呵，随便。
第一课：51单片机最小系统
实际上，51单片机核心外围电路是很简单的，一个单片机＋一个看门狗＋一个晶振
＋2个磁片电容；
1. 单片机：atmel的89C51系列、winbond的78E52系列，还有philips的系列，都差不多；现在有一些有ISP（在线下载的），就更好用了；
2. 看门狗：种类很多，我常用的有max691/ca1161和DS1832等，具体看个人习惯、芯片工作电压、封装等。Max系列和DS系列，还有IMP公司的，种类很多，一般只需要有最基本的功能就可以了；原来我使用max691，但是max691比较贵，因为它有电池切换功能，后来新设计电路板，就都采用ca1161了。
很早以前的电路设计中，现在可能还有人使用，使用一个电阻和一个电容达成的上
电复位电路；但是，这样的复位电路一个是不可靠，为什么不可靠，网络上能找得
到专门论述复位电路的文章；更重要的是，51系列的单片机比较容易受到干扰；没
有看门狗电路是不行的，当程序跑飞时，回不来了，死在那里。
常规的做法是买一个专门的看门狗电路，完成复位电路和看门狗电路的功能。
这些芯片的资料很容易在网络上找到，通常使用百度搜索就可以了；看见有PDF的
字样，就点击下载；使用网际快车flashget下载也是最好的；
这些资料通常是pdf格式的文件，所以，还需要一个pdf的阅读器。
实际上，有了百度和其它的搜索引擎，很方便下载到这些芯片的资料，比光盘还方
便，不需要去到处找。
单片机和单片机抗干扰能力是不一样的。如果你的产品是工作在干扰比较大的环境
，可以试试选用不同品牌的单片机；原来我在一个光电所，做YAG激光治疗机的控
制部分，脉冲激光机的电源放电的时候，能量是很大的，在采取了所有能够想到的
光电隔离等措施之后，还是不行；后来，选用了intel的8031，就可以了。小声的
说：当时的philips的单片机抗干扰性能是最差的，可能跟Philips主要是用在民用
领域有关。现在不知道怎么样了，有人知道的话告诉我。
单片机的输入输出口线是最容易引进干扰的地方；在严重干扰的情况下，需要将所
有的口线光电隔离。
3. 晶振：一般选用11.0592M，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率；也可以使用36.864M，这个频率是1.8432M的20倍，看别人的电路板上用过，我也没有用到。这2种晶振很容易买到，价钱跟12M的一样。书上说，12M的晶振也能得到9600的波特率，但是，实际用的时候，会每隔一段时间就出错一次，好像累积误差
一样，比较奇怪。
即使你的单片机系统不使用RS232接口，也可以做一个Rs232，留着做测试，或者预留等等，没有坏处。除非你的单片机系统的口线不够用了。
4. 磁片电容：22pf～30pf，可以在有些书上找到什么晶振频率对应什么容量的磁
片电容，但是，我都是随便拿来使用，反正在11.0592M下，都没有问题；如果你用
到了更高的频率，最好还是找找资料看看。
参见以下电路图：
如果你的单片机系统没有工作，检查步骤如下：
1. 查看门狗的复位输出，可能的话在电路板上加一个LED，下拉，这样看起来就更
方便；要是看门狗复位信号有，往下；
2. 查单片机，看看管脚有没有问题；一般编程器能够将程序写入，说明单片机是
好的；最好手头上准备一个验证过的单片机，内部有一个简单的程序，比如，在某
个口线上输出1个1秒占空比的方波等，可以使用万用表测量。
加一句：设计产品时，要在关键的地方：电源、串口、看门狗的输出和输入、I/O
口等加不同颜色的LED指示，便于调试；作为批量大的产品，可以去掉部分LED，一方面是降低成本、一方面是流程保密；
3. 再查磁片电容，有些瓷片电容质量不行，干脆换了；顺便说一下，换器件最好
使用吸锡带，将焊盘内的锡吸干净，再将器件拔出，这样不会损伤焊盘内的过孔；
再将新的瓷片电容焊接上去的时候，用万用表量量是好的再焊；
4. 最后只有换晶振了；切记要买好的晶振，有些品牌质量比较好。
5. 以上按照以上步骤检测时，将无关的外围芯片去掉；因为有一些是外围器件的
故障导致单片机最小系统没有工作。
第二课基本的芯片和分立器件
2.1 简述
2.2 74系列
2.3 CD4000系列
2.4 光耦与光电管
2.5 三极管
2.6 电容电阻
2.7 固态继电器
2.8 继电器
2.9 变压器和三端稳压器
2.10 开关电源芯片
2.11 封装知识、芯片批号等
2.12 接插件
2.13 器件选购的知识
第三课数字量的输入输出
第四课单片机的通讯接口
第五课单片机系统设计的硬件构思
第六课单片机程序的框架（汇编版本）
第七课模拟量的输入输出
……
各位多提宝贵意见。
保证实用。如果程序里面有一些例程，也是已经经过测试可以拿来就用的；实际上
是我早年的一些产品的程序的一部分；不好意思，都是汇编的。
写的时间只有周末会多一些，可以保证做到一周一课；尽量能够提前，但是这要看
看工作忙不忙了。
坊间有一些参考书，准备今天上午到北京中发市场转了一圈，我记得以下参考书目
较好：
1. 周航慈：《单片机程序设计》
2. 徐涵芳：《MCS-51单片机结构与设计》
3. 何立民：《......》
有了这些就基本够用了；其它的很多都是资料的翻译；如果英文不好，可以看看；英文好的话，可以不必了，省电钱买开发系统和编程器、开发板什么的，需要什么
资料直接下载PDF文件好了。
要想成为电子工程师，需要宽带，在家里安装包月的adsl或者长宽，绝对值得。实际上，网络上什么都有了，就是一个网络数据库，要好好利用。
网上自有黄金屋，网上自有颜如玉……
第二课基本的芯片和分立器件
2.1 简述
有必要对以下系列的芯片和分立器件进行介绍。
除了单片机作为控制器的核心外，作为一个产品，由很多东西构成；所以，在讲系
统之前，先将这些零零碎碎的东西一并交待。就好像一栋房子，有各种各样的构件
组成，下面的这些东东就像砖瓦一样，没有不行。
2.2 74系列芯片
74系列的芯片的下载地址：
74系列的芯片是古老的一族，大部分的芯片现在均已不用了，但是，实际上，在目前的系统中，还能看到一些芯片，有些芯片现在还在系统中使用，例如：
1、7404 – 6个反相门
下载地址：
将输入的TTL逻辑反相，如：0->1，1->0
2、7407 – 6个集电极开路门
下载地址：
由于集电极开路门可以外接高电压，可以最高到DC30V，电流最大到39mA，通常我用它驱动8字数码管和继电器等大电流的负载；开路门内部结构是达林顿管的，输
出的逻辑是正的；
与其类似的芯片是7406，只不过是反相开路门。
3、74LS573与74LS373 – 8 数据锁存器
74LS373下载地址：
74LS573下载地址：
引入几个概念：
1. 真值表
参见74LS373的PDF的第2页：
Dn LE OE On
H H L H
L H L L
X L L Qo
X X H Z
这个就是真值表，表示这个芯片在输入和其它的情况下的输出情况。
每个芯片的数据手册（datasheet）中都有真值表。
布尔逻辑比较简单，在此不赘述；
2. 高阻态
就是输出既不是高电平，也不是低电平，而是高阻抗的状态；在这种状态下，可以多个芯片并联输出；但是，这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态，否则会将芯
片烧毁；
高阻态的概念在RS232和RS422通讯中还可以用到。
3. 数据锁存
当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；
这个概念在并行数据扩展中经常使用到。
4. 数据缓冲
加强驱动能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具备数据缓冲的能力。
OE：output_enable，输出使能；
LE：latch_enable，数据锁存使能，latch是锁存的意思；
Dn：第n路输入数据；
On：第n路输出数据；
再看这个真值表，意思如下：
第四行：当OE＝1是，无论Dn、LE为何，输出端为高阻态；
第三行：当OE＝0、LE＝0时，输出端保持不变；
第二行第一行：当OE＝0、LE＝1时，输出端数据等于输入端数据；
结合下面的波形图，在实际应用的时候是这样做的：
a．OE＝0；
b．先将数据从单片机的口线上输出到Dn；
c．再将LE从0->1->0
d．这时，你所需要输出的数据就锁存在On上了，输入的数据在变化也影响不到输
出的数据了；实际上，单片机现在在忙着干别的事情，串行通信、扫描键盘……单
片机的资源有限啊。
在单片机按照RAM方式进行并行数据的扩展时，使用movx @dptr, A这条指令时，这
些时序是由单片机来实现的。
后面的表格中还有需要时间的参数，你不需要去管它，因为这些参数都是几十ns级
别的，对于单片机在12M下的每个指令周期最小是1us的情况下，完全可以实现；如果是你自己来实现这个逻辑，类似的指令如下：
mov P0,A ;将数据输出到并行数据端口
clr LE
setb LE
clr LE ;上面三条指令完成LE的波形从0->1->0的变化
74ls573跟74LS373逻辑上完全一样，只不过是管脚定义不一样，数据输入和输出端各在一侧，PCB容易走线；所以大家都喜欢使用这个芯片。
4、74LS244 –数据缓冲器
下载地址：
数据输出能力比较强，输出电流可以到40mA以上；
4个缓冲器分成2组，具有高阻态控制端口
5、74LS245 –总线缓冲器
双向数据接口，通常在ISA板卡上可以看到；
早期的51系统中，为了扩展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等经常可以看到这个片子
；
为了增强驱动能力，有时是为了隔离输入和输出，主要是布线方便，象74LS573一
样，输入、输出在一侧，经常用到这个片子
6、74LS138 –三－八译码器
在早期的51系统的扩展中，作为地址选通的片子，可以经常看到。
另外一个类似的芯片是74LS154，是4-16译码器，现在更是少见了。
有兴趣的可以研究一下何立民的经典著作中的有关章节。
知道有这么一个芯片就可以了。
2.3 CD4000系列
CD4000系列的芯片，除了跟74系列的电气特性有所区别外，例如：
1) 电压范围宽，应该可以工作在3V～15V，输入阻抗高，驱动能力差外，跟74系列
的功能基本没有区别；
2) 输入时，1/2工作电压以下为0，1/2工作电压以上为1；
3) 输出时，1=工作电压；0=0V
4) 驱动能力奇差，在设计时最多只能带1个TTL负载；
5) 如果加上拉电阻的话，至少要100K电阻；
6) 唯一现在使用的可能就是计数器，CD4060的计数器可以到14级二进制串行计数/
分频器，这个74系列的做不到这么高；
下载地址：
2.4 ULN2003/ULN2008
它的内部结构也是达林顿的，专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一
个消线圈反电动势的二极管。ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)
等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡。
经常在工控的板卡中见到这个芯片。
有个完全一样的型号：MC1413，不过现在好像不怎么见到这个型号了，但是管脚与2003完全兼容。
ULN2003可以驱动7个继电器；ULN2008驱动8个继电器。
ULN2003下载地址：
ULN2008下载地址：
没有找到。奇怪啊。
2.5 光耦
光耦是做什么用的？光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。
在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器，如果直接将这
些信号接到单片机的I/O上，有以下的问题：
1) 信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；
2) 比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可靠
所以，需要光耦进行隔离，接入单片机系统。
常见的光耦有：
1) TLP521-1/ TLP521-2/ TLP521-4，分别是1个光耦、2个光耦和4个光耦，HP公司和***的东芝公司生产。
下载地址：
,4.PDF
发光管的工作电流要在10mA时，具有较高的转换速率；
在5V工作时，上拉电阻不小于5K，一般是10K；太小容易损坏光耦；
2) 4N25/4N35，motorola公司生产
下载地址：
,35-7,H11A1-5.PDF
隔离电压高达5000V；
3) 6N136，HP公司生产
下载地址：
要想打开6N136，需要比较大的电流，大概在15~20mA左右，才能发挥高速传输数据
的作用。
如果对速率要求不高，其实TLP521－1也可以用，实际传输速率可以到19200波特率。
选择光耦看使用场合，tlp521-1是最常用的，也便宜，大概0.7~1元；
要求隔离电压高的，选用4N25/4N35，大概在3元左右；
要求在通讯中高速传输数据的，选用6N136，大概在4元左右。
光耦应用的原理框图如下所示：
1. 输入干接点隔离
2. 输入TTL电平隔离
3. 输入交流信号隔离
4. 输出RS232信号隔离
5. 输出RS422信号隔离
光耦除了隔离数字量外，还可以用来隔离模拟量。将在今后的章节中描述。
2.6 三极管
2.7 光电管
2.8 电容
2.9 电阻
2.10 固态继电器
2.11 继电器
2.12 变压器与整流桥
2.13 三端稳压器
2.14 开关电源芯片
2.15 封装知识、芯片批号等
2.16 接插件
2.17 器件选购的知识
2.6 三极管
2.6.1 三极管的4种工作状态
1) 饱和导通状态
饱和导通=0
2) 截止状态
饱和导通=1
3) 线性放大状态
作为低频放大器时使用，具体的可参见有关电子线路的书籍；
4) 非线性工作状态
在无线电通信系统中，作为混频器等使用。具体的可参见有关电子线路的书籍；
愚记得南京工学院也就是现在的东南大学在80年代初期有一套《电子线路》5本，是电子专业的书籍，比较难懂；现在，即使是在电子专业的学生中，也应该降低了对三极管的哪些复杂的参数的要求了吧；在实际使用时，即使是模拟电路、非线性电路，也都是集成电路了，谁还使用三极管自己做呢？如果万一需要，现学也来得及。这套书很强的。编写人在那个年代肯定都是牛人。
学三极管这些参数很繁琐的，要是现在的非电子类的大学生或者大专生们还学这些
玩意，我只能说是学校在误人子弟了。
好多学校都在扩招，很多学生念了4年下来，学了一堆过时的理论，跟实际的东西一点没有接轨，不知道7407是干什么用得，不知道三极管的几个状态；我只能无话可说。
所以，念了4年下来，跟企业的需求还有一段距离，还需要从头来过；聪明的学生赶紧抓住机会去学习，去实习，这样，还可以赶紧补上实际应用的这一课。
言归正传。
参见下图：
当单片机的口线输出电平为1时，三极管的be结导通，ce结导通，输出的电压值为
0V；
当单片机的口线输出电平为0时，三极管的be结不导通，ce结截止，输出的电压值为5V；
在这种数字电路的应用中，相当于三极管是一个反相开路门。
计算是否导通，公式如下：
I＝B（放大倍数，希腊字母的贝塔）×Ibe
当Ice 相差越大，饱和程度越深，Vce越小，三极管的输出内阻越小； 这个概念要用到光电管中。 设计使用时大概算算，心里有个数；在电路板上试试，行的通，那就是它了。可以测量Vce值，至少要小于0.1V就可以了。 常用的PNP三极管是2N5551，驱动40mA的LED（电压在24V）、蜂鸣器等均没有问题。 2.6.2 三极管的具体应用 实际上，已经有象7407、ULN2003可以取代三极管在数字电路中的作用；但是，有 时是受到PCB面积的制约，有时是为了降低成本，有时是因为布局方便，在1~2个输 出点时，还是可以使用三极管来做驱动的。 例如：驱动一个蜂鸣器；往往系统中的蜂鸣器跟其它驱动设备，继电器等，距离较 远；这时，没有必要使用一片7407，或者ULN2003来驱动；驱动的接口如下： Re:从51初学者到电子工程师（转帖） 2.7 光电管 我这里所谓的光电管有2种： 1) 反射型光电管 2) 对射型光电管 这2种产品在市场上又可分为调理好的和没有调理好的； 这2种光电管在电子产品世界和电子技术应用杂志上都有大量的广告。随便找一本 都有。 我所说的调理好的指的是内部已经加了限流电阻和输出的放大驱动电路了。它的特 点是只有3根线，电源2根，输出信号一根，TTL电平的；但是，有时受到某种限制 ，需要使用没有调理好的，怎么办呢？ 参见下图：光电管原理框图 这种没有调理好的光电管在使用时，需要做一块小的电路板，在发光管加限流电 数字电路及其应用(一) 编者的话当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。本报将 在“电路与制作”栏里，刊登系列文章介绍数字电路的基本知识和应用实例。 在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS 两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。介绍应用时，以实 用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。这样可使刚入门的 电子爱好者尽快学会和使用数字电路。一、基本逻辑电路 1.数字电路 的特点 在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模 拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者 涉及数字信号，即断续变化的物理量，如图1所示。当把图1的开关K快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲(电压)，这就是数字信号。人们把用来 传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。数字电路工作 时通常只有两种状态：高电位(又称高电平)或低电位(又称低电平)。通常把高电 位用代码“1”表示，称为逻辑“1”；低电位用代码“0”表示，称为逻辑“0”(按正逻 辑定义的)。注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。实际的数字 电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由具体的数字电 路来定。例如一些TTL数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻 辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”(即电路技术指标)。CMOS数字 电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。讨论数字电路问 题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代 表“0”状态、接通代表“1”状态。 2.三种基本逻辑电路 74系列芯片数据手册大全 74系列集成电路名称与功能常用74系列标准数字电路的中文名称资料7400 TTL四2输入端四与非门 7401 TTL 集电极开路2输入端四与非门 7402 TTL 2输入端四或非门 7403 TTL 集电极开路2输入端四与非门 7404 TTL 六反相器 7405 TTL 集电极开路六反相器 7406 TTL 集电极开路六反相高压驱动器 7407 TTL 集电极开路六正相高压缓冲驱动器 7408 TTL 2输入端四与门 7409 TTL 集电极开路2输入端四与门 7410 TTL 3输入端3与非门 74107 TTL 带清除主从双J-K触发器 74109 TTL 带预置清除正触发双J-K触发器 7411 TTL 3输入端3与门 74112 TTL 带预置清除负触发双J-K触发器 7412 TTL 开路输出3输入端三与非门 74121 TTL 单稳态多谐振荡器 74122 TTL 可再触发单稳态多谐振荡器 74123 TTL 双可再触发单稳态多谐振荡器 74125 TTL 三态输出高有效四总线缓冲门 74126 TTL 三态输出低有效四总线缓冲门 7413 TTL 4输入端双与非施密特触发器 74132 TTL 2输入端四与非施密特触发器 74133 TTL 13输入端与非门 74136 TTL 四异或门 74138 TTL 3-8线译码器/复工器 74139 TTL 双2-4线译码器/复工器 7414 TTL 六反相施密特触发器 74145 TTL BCD—十进制译码/驱动器 7415 TTL 开路输出3输入端三与门 74150 TTL 16选1数据选择/多路开关 74151 TTL 8选1数据选择器 74153 TTL 双4选1数据选择器 74154 TTL 4线—16线译码器 74155 TTL 图腾柱输出译码器/分配器 74156 TTL 开路输出译码器/分配器 74157 TTL 同相输出四2选1数据选择器 74158 TTL 反相输出四2选1数据选择器 7416 TTL 开路输出六反相缓冲/驱动器 74160 TTL 可预置BCD异步清除计数器 74161 TTL 可予制四位二进制异步清除计数器 数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。 第四章数字电路及其应用 课程目标 1 掌握基本逻辑代数和基本逻辑门电路的逻辑功能 2 掌握常用复合门电路的逻辑功能和应用 3 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法及应用，常用组合逻辑部件的应用 4 掌握常用触发器的逻辑功能及应用 5 掌握时序逻辑电路的分析应用 6 实验技能：与非门逻辑功能测试，触发器逻辑功能测试；EWB软件的应用。 课程内容 1 逻辑代数知识 2 基本逻辑门及常用逻辑门的功能及符号 3 组合逻辑电路的分析与应用 4 常用组合逻辑部件的功能和应用 5 触发器结构、功能 6 数字逻辑电路的分析应用 7与非门逻辑功能测试 8触发器逻辑功能测试 9 555电路的应用及仿真 学习方法 从通过掌握逻辑代数、基本门电路逻辑关系出发，掌握组合逻辑电路的分析和应用及常用组合逻辑部件的应用，掌握触发器的功能应用及时序逻辑电路的分析应用，从而掌握数字电路分析应用的方法，通过数字电路的实验实训仿真，掌握常用数字部件的应用，故障诊断与排除。 课后思考 1 二进制、十进制以及十六进制之间相互转换的方法？ 2 BCD码的含义和种类？ 3 用与非门与其他逻辑门之间的转换方法？ 4 组合逻辑电路分析应用的方法是什么？ 5 编码器与译码器的含义及之间的区别？ 6 JK触发器的功能以及与D触发器之间转换的方法？ 7 时序逻辑电路的特点？ 逻辑代数知识 一、数制 所谓数制就是计数的方法。在日常生活中最常用的是十进制，它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，用来组成不同的数。在数字电路中采用二进制，还有八进制、十六进制。下面介绍常用的二进制和十六进制。 1．二进制 二进制有两个数码0和1，它们与电路的两个状态(开和关、高电平和低电平等)直接对应，使用比较方便。 二进制与十进制的进位规则不同。十进制是“逢十进一”，即9+1=10，可写成10=1*101+0*100，10为基数。如325可写成： 325=3*102+2*101+5*100 二进制是“逢二进一”，即1+1=10，可写成10=1*21+0*20，也就是说，二进制以2为基数，如： (11011)2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20=(27)10 这样可把任意一个二进制数转换为十进制数。若要将十进制数转换为二进制数怎么办呢？ 由上式可见： (27)10=d4*24+d3*23+d2*22+d1*21+d0*20=( d4d3d2d1d0)2 式中d4~ d0分别为相就的二进制数码1或0。它们可用下法求得：27除2的余数是1，其商除2的余数为1，这样除下去，直到商为0为止： 2|27……余1（d0） 2|13……余1（d1） 2|6……..余0(d2) 2|3……..余1(d3) 2|1……..余1(d4) 所以 （27）10＝（d4d3d2d1d0）2＝（11011）2 2．十六进制 十六进制有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码，其中A~F分别代表十进制的10~15。为与十进制区别，规定十六进制数注有下标16或H。十六进制是“逢十六进一”，即F+1=10，可写成10=1*161+0*160，其基数为16，如： (4E6)16=(4E6)11=4*162+14*161+6*160=(1254)10 这就是十六进制数转换为十进制数的方法。反过来，要将十进制数转换为十六进制数，可先转换为二进制数，再由二进制数转换为十六进制数。因为每一个十六进制数码都可以用4位二进制数来表示，如(1011)2表示十六进制的B；(0101)2表示十六进制的5等。故可将二进制数从低位开始，每4位为一组写出其值，从高位到低位，就是十六进制数。如： （27）10=（0011011）2=（1B）16 下面比较一下上面三种数制的数码： 十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制 0 000 0 8 1000 8 1 001 1 9 1001 9 2 010 2 10 1010 A 3 011 3 11 1011 B 4 100 4 12 1100 C 5 101 5 13 1101 D 6 110 6 14 1110 E 7 111 7 15 1111 F 二、编码 芯片大全 -- 74系列芯片资料（还算可以）！ 74系列芯片资料 反相器驱动器 LS04 LS05 LS06 LS07 LS125 LS240 LS244 LS245 与门与非门 LS00 LS08 LS10 LS11 LS20 LS21 LS27 LS30 LS38 或门或非门与或非门 LS02 LS32 LS51 LS64 LS65 异或门比较器 LS86 译码器 LS138 LS139 寄存器 LS74 LS175 LS373 反相器: Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 六非门74LS04 ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐六非门(OC门) 74LS05 _ │1413 12 11 10 9 8│六非门(OC高压输出) 74LS06 Y = A ）│ │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 驱动器: Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ │1413 12 11 10 9 8│ Y = A ）│六驱动器(OC高压输出) 74LS07 │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND Vcc -4C 4A 4Y -3C 3A 3Y ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ _ │1413 12 11 10 9 8│ Y =A+C ）│四总线三态门 74LS125 │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ -1C 1A 1Y -2C 2A 2Y GND Vcc -G B1 B2 B3 B4 B8 B6 B7 B8 ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐8位总线驱动器 74LS245 │20 19 18 17 16 15 14 13 12 11│ ）│DIR =1 A=>B │ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10│DIR=0 B=>A └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ DIR A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 GND 页首非门,驱动器与门,与非门或门,或非门异或门,比较器译码器寄存器 正逻辑与门,与非门: Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ │1413 12 11 10 9 8│ Y = AB ）│2输入四正与门 74LS08 │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ __ │1413 12 11 10 9 8│ Y = AB ）│2输入四正与非门 74LS00 │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ ___ │1413 12 11 10 9 8│ Y = ABC ）│3输入三正与非门 74LS10 │ 1 2 3 4 5 6 7│ └┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘ 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND Vcc H G Y 数字逻辑电路设计及应用 C程序设计报告（1） [问题]： 设计一个C程序实现任意十进制数到二进制数的转换，二进制精度为11位。 [思路]： 1.十进制数转二进制数对整数和小数的处理时不一样的。所以设计程序时，也应该对读入 的整数和小数的数据分开处理。（分开的办法可以先直接对浮点数强制类型转换，即可得到整数部分，再用浮点数减整数部分，即可得到小数部分）。 2.对于整数部分，采用的是“除2法”（不知道是不是这个名字……）。即，每次将该数除 以2，得到的余数作为该位的二进制数，商作为下一次的除数，依此类推，直到商为1或0为止。 3.对于小数部分，采用的是“乘2法”（依然不知道是不是这个名字）。即，每次将小数部 分乘2，得到的整数部分即为该位的二进制数，小数部分为下一次的乘数。依此类推，这样做下去是一个无限不循环的小数，所以一般会要求二进制数中小数的精度，本题目要求的是11位。 4.在实际程序设计过程中，我发现了这样一个问题，当小数部分二进制码采用浮点型数据 时，单独输出准确无误，但与整形的整数部分二进制码结合在一起后，最后3位总是不准确的，怀疑是在相加的过程中产生了“大数吃小数”的问题。按照一般思维，此时应提高精度，采用long double型变量，但是我采用的编译器是采用Windows C的运行库（MS C编译器）的MinGW，其对printf函数不支持long double型。无奈之下，我只能把小数部分存为一个11位长的数组，再对其输出。 [流程]： [程序]： /******************************************************************** /* this is a program to transform decimal nubers to binary nubers. /* Huang Bohao /* 将小数部分用数组形式存储，避免了整数部分与小数部分相加而出现的 /*大数吃小数的情况 ********************************************************************/ #include <> int Integer2Binary(int integer); ,Bina ryInt); for(i = 0; i < 11; i++) printf("%d",BinaryFraction[i]); printf("\n"); } /******************************************************************** /* function name: Integer2Binary /* input parameter: int integer (integer waiting to be transformed) /* output parameter: int output (transformed integer) ********************************************************************/ int Integer2Binary(int integer) { int B,Y,output,flag; //B被除数，Y为余数，output为输出数据,flag为位置标记位 数字逻辑与数字系统 （1）多路彩灯控制器的设计 一、实验目的 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。二、任务和要求 实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。 （1）彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，要求： 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换； 2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 3. 彩灯用发光二极管LED模拟； 4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。 （2）课程设计的总体要求 1．设计电路实现题目要求； 2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 三、设计方案 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示； 第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。 并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： （2）总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。这样设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且 数字电路的应用 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二进制数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。 数字电路是以二值数字逻辑为基础的，其工作信号是离散的数字信号。电路中的电子晶体管工作于开关状态，时而导通，时而截止。数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。 数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。TTL 逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展，TTL的主导地位受到了动摇，有被CMOS器件所取代的趋势。近几年来，可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。数字电路或数字集成电路是由许多的逻辑门组成的复杂电路。与模拟电路相比，它主要进行数字信号的处理（即信号以0与1 两个状态表示），因此抗干扰能力较强。数字集成电路有各种门电路、触发器以及由它们构成的各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。一个数字系统一般由控制部件和运算部件组成，在时脉的驱动下，控制部件控制运算部件完成所要执行的动作。通过模拟数字转换器、数字模拟转换器，数字电路可以和模拟电路互相连接。 分类 按功能来分： 1、组合逻辑电路 简称组合电路，它由最基本的逻辑门电路组合而成。特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。 2、时序逻辑电路 简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时 电路1简单电感量测量装置 在电子制作和设计，经常会用到不同参数的电感线圈，这些线圈的电感量不像电阻那么容易测量，有些数字万用表虽有电感测量挡，但测量范围很有限。该电路以谐振方法测量电感值，测量下限可达10nH，测量范围很宽，能满足正常情况下的电感量测量，电路结构简单，工作可靠稳定，适合于爱好者制作。 一、电路工作原理 电路原理如图1（a）所示。 图1简单电感测量装置电路图 该电路的核心器件是集成压控振荡器芯片MC1648，利用其压控特性在输出3脚产生频 值，测量精度极高。 率信号，可间接测量待测电感L X BB809是变容二极管，图中电位器VR1对+15V进行分压，调节该电位器可获得不同的电压输出，该电压通过R1加到变容二极管BB809上可获得不同的电容量。测量被测电感L X 时，只需将L X接到图中A、B两点中，然后调节电位器VR1使电路谐振，在MC1648的3脚会输出一定频率的振荡信号，用频率计测量C点的频率值，就可通过计算得出L 值。 X 电路谐振频率：f0=1/2π所以L X=1/4π2f02C LxC 式中谐振频率f0即为MC1648的3脚输出频率值，C是电位器VR1调定的变容二极管的电容值，可见要计算L X的值还需先知道C值。为此需要对电位器VR1刻度与变容二极管的对应值作出校准。 为了校准变容二极管与电位器之间的电容量，我们要再自制一个标准的方形RF（射频）电感线圈L0。如图6—7(b)所示，该标准线圈电感量为0.44μH。校准时，将RF线圈L0接在图（a）的A、B两端，调节电位器VR1至不同的刻度位置，在C点可测量出相对应的测量值，再根据上面谐振公式可算出变容二极管在电位器VR1刻度盘不同刻度的电容量。附表给出了实测取样对应关系。 附表振荡频率（MHz）98766253433834 龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7315939723.html, 数字电子技术的应用 作者：尹润翔 来源：《电子技术与软件工程》2017年第10期 数字电路中逻辑门电路是最基本的电路逻辑元件。所谓“门”就是一种开关，它能按照某些条件去控制电子信号的通过或不通过。门电路的信号输入和信号输出之间存在一定的逻辑关系（因果关系），所以门电路又称为逻辑门电路。门电路的基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。通过这三种关系，可以实现多种多样的功能。而对于传统的机械手表来说，它的功能单一。所以可以通过数字电子技术是它的功能更加丰富，更符合人们生活的需要。例如，除了传统机械手表的功能；显示时间之外，还可以增加显示日期，秒表计时，定时闹钟等功能。 【关键词】高电平低电平输入端输出端 1 数字电子技术 在2016年夏天，我去表哥家玩，在他的书桌上放着一本有关数字电子技术的书，出于好奇心，于是我就翻看了几页，然后我就喜欢上了数字电子技术这门课。以下是我对数字电子技术的认识。核心内容就是把一系列连续的信息数字化，或者说是不连续化。在电子技术中，信号可以根据是否连续分为两大类：一类信号是连续的模拟信号，这类信号的特征是，无论从时间上还是从信号的大小上都是连续变化的，用于传递、加工和处理模拟信号的技术叫做模拟技术，处理模拟信号的电路称为模拟电路。常用的有整流电路、放大电路等，而且研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系；另一类信号是不连续的数字信号，数字信号的特征是，无论从时间上或是大小上都是离散的，或者说都是不连续的，传递、加工和处理数码信号的叫做数字技术。处理数字信号的电路称为数字电路，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系而非大小和相位的关系。“门”电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓“门”就是一种开关，它能按照特点的的条件去控制电路信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系（因果关系），所以“门”电路又称为逻辑门电路。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。数字技术有以下特点： （1）在数字技术中采用二进制，因此凡元件具有的两个稳定状态都可用来表示二进制，（例如“高电平”和“低电平”），所以其基本单元电路简单，电路中各元件对精度要求不严格，允许基本参数有较大的偏差，只要能区分两种截然不同的状态即可。这一特点，降低了数字电路对元件的要求，降低了数字电路的成本，对实现数字电路集成化是十分有利的。 （2）抗干扰能力强、精度高。采用二进制的数字技术传递加工和处理的是二值信息，不易受外界的干扰，抗干扰能力强。另外它可用增加二进制数的数位提高精度。 （3）数字信号便于长期存贮，使大量可贵的信息资源得以保存。 74系列芯片数据手册大全【强烈推荐】 74系列集成电路名称与功能常用74系列标准数字电路的中文名称资料7400 TTL四2输入端四与非门 7401 TTL 集电极开路2输入端四与非门 7402 TTL 2输入端四或非门 7403 TTL 集电极开路2输入端四与非门 7404 TTL 六反相器 7405 TTL 集电极开路六反相器 7406 TTL 集电极开路六反相高压驱动器 7407 TTL 集电极开路六正相高压缓冲驱动器 7408 TTL 2输入端四与门 7409 TTL 集电极开路2输入端四与门 7410 TTL 3输入端3与非门 74107 TTL 带清除主从双J-K触发器 74109 TTL 带预置清除正触发双J-K触发器 7411 TTL 3输入端3与门 74112 TTL 带预置清除负触发双J-K触发器 7412 TTL 开路输出3输入端三与非门 74121 TTL 单稳态多谐振荡器 74122 TTL 可再触发单稳态多谐振荡器 74123 TTL 双可再触发单稳态多谐振荡器 74125 TTL 三态输出高有效四总线缓冲门 74126 TTL 三态输出低有效四总线缓冲门 7413 TTL 4输入端双与非施密特触发器 74132 TTL 2输入端四与非施密特触发器 74133 TTL 13输入端与非门 74136 TTL 四异或门 74138 TTL 3-8线译码器/复工器 74139 TTL 双2-4线译码器/复工器 7414 TTL 六反相施密特触发器 74145 TTL BCD—十进制译码/驱动器 7415 TTL 开路输出3输入端三与门 74150 TTL 16选1数据选择/多路开关 74151 TTL 8选1数据选择器 74153 TTL 双4选1数据选择器 74154 TTL 4线—16线译码器 74155 TTL 图腾柱输出译码器/分配器 74156 TTL 开路输出译码器/分配器 74157 TTL 同相输出四2选1数据选择器 74158 TTL 反相输出四2选1数据选择器 7416 TTL 开路输出六反相缓冲/驱动器 74160 TTL 可预置BCD异步清除计数器 74161 TTL 可予制四位二进制异步清除计数器 74ls138 摘要： 74LS138 为3 －8 线译码器，共有54/74S138和54/74LS138 两种线路结构型式，其中LS是指采用低功耗肖特基电路. 引脚图： 工作原理： 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。 内部电路结构： 功能表真值表： 简单应用： 74ls139： 74LS139功能: 54/74LS139为2 线－4 线译码器,也可作数据分配器。其主要电特性的典型值如下：型号 54LS139/74LS139 传递延迟时间22ns 功耗34mW 当选通端（G1）为高电平，可将地址端（A、B）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若将选通端（G1）作为数据输入端时，139 还可作数据分配器。 74ls139引脚图： 引出端符号： A、B：译码地址输入端 G1、G2 ：选通端（低电平有效） Y0～Y3：译码输出端（低电平有效74LS139内部逻辑图: 74LS139真值表： 74ls164: 164 为8 位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：54/74164 185mW 54/74LS164 80mW当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。当A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。 引脚功能： CLOCK ：时钟输入端CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）A，B ：串行数据输入端QA－QH：输出端 (图1 74LS164封装图) (图2 74LS164 内部逻辑图) 反相器驱动器LS04 LS05 LS06 LS07 LS125 LS240 LS244 LS24 5 与门与非门LS00 LS08 LS10 LS11 LS20 LS21 LS27 LS30 LS38 或门或非门与或非门LS02 LS32 LS51 LS64 LS65 异或门比较器LS86 译码器LS138 LS139 寄存器LS74 LS175 LS373 反相器: Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 六非门 74LS04 ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐六非门(OC门) 74LS05 _ │14 13 12 11 10 9 8│六非门(OC高压输出) 74LS06 Y = A ）│ │1 2 3 4 5 6 7│ └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 驱动器: Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ │14 13 12 11 10 9 8│ Y = A ）│六驱动器(OC高压输出) 74LS07 │1 2 3 4 5 6 7│ └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND Vcc -4C 4A 4Y -3C 3A 3Y ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ _ │14 13 12 11 10 9 8│ Y =A+C ）│四总线三态门74LS125 │1 2 3 4 5 6 7│ └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ -1C 1A 1Y -2C 2A 2Y GND Vcc -G B1 B2 B3 B4 B8 B6 B7 B8 ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ 8位总线驱动器74LS245 │20 19 18 17 16 15 14 13 12 11│ ）│ DIR=1 A=>B │1 2 3 4 5 6 7 8 9 10│ DIR=0 B=>A └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ DIR A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 GND 页首非门,驱动器与门,与非门或门,或非门异或门,比较器译码器寄存器 正逻辑与门,与非门: Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ │14 13 12 11 10 9 8│ Y = AB ）│ 2输入四正与门74LS08 │1 2 3 4 5 6 7│ └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ __ │14 13 12 11 10 9 8│ Y = AB ）│ 2输入四正与非门74LS00 │1 2 3 4 5 6 7│ └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ ___ │14 13 12 11 10 9 8│ Y = ABC ）│ 3输入三正与非门74LS10 │1 2 3 4 5 6 7│ └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND 数字电子技术的应用及发展趋势探析 摘要：随着电子设备的普及，数字电子技术应用到 各个领域，发展前景良好。数字电子作为一种具有高科技效力的技术，它的应用与发展对我国各个行业来说都是尤为重要的。本文主要分析数字电子技术数字电子技术的应用领域，并在此基础上探析了其未来的发展趋势。 关键词：数字电子技术；应用；发展趋势数字电子技术是当前发展最快的学科之一。近年来，数字电子技术作为电子技术领域中的一项新兴科技，越来越受到关注，尤其是数字电子技术在各行各业的广泛应用，更使它拥有了广阔的发展前景。 1、数字电子技术概述 1.1数字电子技术的概念 数字电子技术属于信息电子学科，集成电路、发光二极管等都是数字电子技术具体的物质体现，它以集成芯片、电路、逻辑门电路为研究对象，伴随信息技术的发展，其电路对于信号处理显示出了明显的优势。以处理信号为例，信号处理过程中，按照一定比例在数字电路上，把模拟信号转换成数字信号，再经数字电路将数字信号进行处理，完成处理之后，根据需要反复转化成模拟信号。 1.2电子技术的分类 电子技术包括数字电子技术和模拟电子技术两大类。这两大类技术有着相辅相成的联系，其中最明显和被广泛使用的就是数字电路信号的处理，即模拟信号（“0101”信号） 与数字信号的相互转换。但这两者之间也存在着一些不同之处。首先，与模拟信号相比，数字信号波形更简单易识，没有太多的变化，只有高电平和低电平两种，出现误差的几率很小，这无疑也给信号的接收和处理方面提供了更加便捷的条件，这一点本文将在后文进行详细的论述。其次，因为数字电子技术的诸多优点，例如稳定性强、可靠性高等，很多模拟信息被电子信息所取代，其中最明显的就是在声音和图像的存储方式上，过去声音和图像是由模拟信号组成的磁带、磁盘来储存，而现在这些都变成了光盘存储，无疑更加便捷也更易保存。 1.3数字电子技术的优势 数字电子技术作为一种具有重要作用的新兴技术，在我国电子信息化的进程中发挥着巨大的推动作用。近年来，数字电子技术以其波形简单、精确度高、抗感染能力强等多重优势，在多种方面的应用中发挥了重要的作用，为我国经济社会和信息产业的发展作出了巨大的贡献。 2、数字电子技术的应用 2.1在雷达接收机中的应用 数字电路CD4017得原理及应用电路 数字电路CD4017就是十进制计数／分频器,它得内部由计数器及译码器两部分组成,由译码输出实现对脉冲信号得分配,整个输出时序就就是Q0、Q1、Q2、…、Q9依次出现与时钟同步得高电平,宽度等于时钟周期。 CD4017有10个输出端(Q0～Q9)与1个进位输出端～Q5-9。每输入10个计数脉冲,～Q5-9就可得到1个进位正脉冲,该进位输出信号可作为下一级得时钟信号。 CD4017有3个输(MR、CP0与~CP1),MR为清零端,当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平,其余输出端(Q1～Q9)均为低电平。CP0与～CPl 就是2个时钟输入端,若要用上升沿来计数,则信号由CP0端输入;若要用下降沿来计数,则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端,级联时比较方便,可驱动更多二极管发光。由此可见,当CD4017有连续脉冲输入时,其对应得输出端依次变为高电平状态,故可直接用作顺序脉冲发生器。 CD4017有两个时钟端 CP 与 EN,若用时钟脉冲得上沿计数,则信号从 CP 端输入;若用下降沿计数,则信号从 EN 端输入。设置两个时钟端就是为了级联方便。 CD4017 与 CD4022 就是一对姊妹产品,主要区别就是 CD4022 就是八进制得,所以译码输出仅有 Y0～Y7,每输入 8 个脉冲周期,就可得到一个进位输出,它们得管脚相同,不过 CD4022 得 6、9 脚就是空脚。 cd4017方框图cd4017引脚图 一、用一个CD4017制成得彩灯电路 1、用一个CD4017制作得彩灯电路如图1 所示。 cd4017电路图 2、电路工作原理 CD4017输出高电平得顺序分别就是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨脚,故③、②、④、⑦、⑩、①脚得高电平使6串彩灯向右顺序发光,⑤、⑥、③脚得高电平使6串彩灯由中心向两边散开发光。各种发光方式可按自己得需要进行具体得组合,若要改变彩灯得闪光速度,可改变电容C1得大小。 二、用三个CD4O17彩灯电路图 CD4017得级连,如图2所示。 cd4017级联原理图 CD4017级连后可以顺序输出24个高电平,同上理可组合出各种不同得发光方式,见图3,可使6串彩灯向右流水发光,再向左流水发光,中心向两边散开后再向中心靠拢发光,1、3、5、2、4、6串间隔发光等等 CD4511就是一个用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器得 BCD 码—七段码译码器,特点:具有BCD转换、消隐与锁存控制、七段译码及驱动功能得CMOS电路能 ，7400 TTL 2输入端四与非门 7401 TTL 集电极开路2输入端四与非门7402 TTL 2输入端四或非门 7403 TTL 集电极开路2输入端四与非门7404 TTL 六反相器 7405 TTL 集电极开路六反相器 7406 TTL 集电极开路六反相高压驱动器7407 TTL 集电极开路六正相高压驱动器7408 TTL 2输入端四与门 7409 TTL 集电极开路2输入端四与门7410 TTL 3输入端3与非门 74107 TTL 带清除主从双J-K触发器74109 TTL 带预置清除正触发双J-K触发器7411 TTL 3输入端3与门 74112 TTL 带预置清除负触发双J-K触发器7412 TTL 开路输出3输入端三与非门74121 TTL 单稳态多谐振荡器 74122 TTL 可再触发单稳态多谐振荡器74123 TTL 双可再触发单稳态多谐振荡器74125 TTL 三态输出高有效四总线缓冲门74126 TTL 三态输出低有效四总线缓冲门7413 TTL 4输入端双与非施密特触发器74132 TTL 2输入端四与非施密特触发器74133 TTL 13输入端与非门 74136 TTL 四异或门 74138 TTL 3-8线译码器/复工器 74139 TTL 双2-4线译码器/复工器 7414 TTL 六反相施密特触发器 74145 TTL BCD—十进制译码/驱动器7415 TTL 开路输出3输入端三与门 74150 TTL 16选1数据选择/多路开关 74151 TTL 8选1数据选择器 74153 TTL 双4选1数据选择器 74154 TTL 4线—16线译码器 74155 TTL 图腾柱输出译码器/分配器 74156 TTL 开路输出译码器/分配器 74157 TTL 同相输出四2选1数据选择器74158 TTL 反相输出四2选1数据选择器 7416 TTL 开路输出六反相缓冲/驱动器 74160 TTL 可预置BCD异步清除计数器 74161 TTL 可予制四位二进制异步清除计数器74162 TTL 可预置BCD同步清除计数器 74163 TTL 可予制四位二进制同步清除计数器74164 TTL 八位串行入/并行输出移位寄存器74165 TTL 八位并行入/串行输出移位寄存器74166 TTL 八位并入/串出移位寄存器 74169 TTL 二进制四位加/减同步计数器 7417 TTL 开路输出六同相缓冲/驱动器 74170 TTL 开路输出4×4寄存器堆 74173 TTL 三态输出四位D型寄存器 74174 TTL 带公共时钟和复位六D触发器74175 TTL 带公共时钟和复位四D触发器74180 TTL 9位奇数/偶数发生器/校验器 74181 TTL 算术逻辑单元/函数发生器 74185 TTL 二进制—BCD代码转换器 74190 TTL BCD同步加/减计数器 74191 TTL 二进制同步可逆计数器 74192 TTL 可预置BCD双时钟可逆计数器74193 TTL 可预置四位二进制双时钟可逆计数器74194 TTL 四位双向通用移位寄存器 第一部分：硬件知识 一、数字信号 1、TTL和带缓冲的TTL信号 2、RS232和定义 3、RS485/422（平衡信号） 4、干接点信号 二、模拟信号视频 1、非平衡信号 2、平衡信号 三、芯片 1、封装 2、7407 3、7404 4、7400 5、74LS573 6、ULN2003 7、74LS244 8、74LS240 9、74LS245 10、74LS138/238 11、CPLD(EPM7128) 12、1161 13、max691 14、max485/75176 15、mc1489 16、mc1488 17、ICL232/max232 18、89C51 四、分立器件 1、封装 2、电阻：功耗和容值 3、电容 1) 独石电容 2) 瓷片电容 3) 电解电容 4、电感 5、电源转换模块 6、接线端子 7、LED发光管 8、8字（共阳和共阴） 9、三极管2N5551 10、蜂鸣器 五、单片机最小系统 1、单片机 2、看门狗和上电复位电路 3、晶振和瓷片电容 六、串行接口芯片 1、eeprom 2、串行I/O接口芯片 3、串行AD、DA 4、串行LED驱动、max7129 七、电源设计 1、开关电源：器件的选择 2、线性电源： 1) 变压器 2) 桥 3) 电解电容 3、电源的保护 1) 桥的保护 2) 单二极管保护 八、维修 1、电源 2、看门狗 3、信号 九、设计思路 1、电源：电压和电流 2、接口：串口、开关量输入、开关量输出 3、开关量信号输出调理 1) TTL―>继电器 2) TTL―>继电器（反向逻辑） 3) TTL―>固态继电器 4) TTL―>LED（8字） 5) 继电器―>继电器 6) 继电器―>固态继电器 4、开关量信号输入调理 1) 干接点―>光耦数字电路及其应用(一)
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