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模块一 数字电路基础知识
一、教学目标
1．理解数制、码制和逻辑门电路概念；
2. 简单叙述逻辑符号、逻辑表达式、真值表的含义，并说明其使用方法。
二、课时分配
本项目共4个课题，安排2课时。
三、教学重点
通过本模块的学习，让学生理解模拟信号与数字信号的基本概念及其区别；掌握数制的基本知识，掌握数制之间的转换方法；理解基本逻辑电路的知识；掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式；正确描述组合门电路；掌握组合门电路组成、逻辑符号、逻辑表达式、真值表的含义；能简单分析电路和解决一些实际问题。
四、教学难点
1．会进行常用集成门电路的逻辑功能分析，应用管脚排列、识别；
2．能简单分析、解决一些实际数字电路问题。
五、教学内容
课题一 数制与码制
以数字方式处理信号具有速度快、准确以及处理信息量大等优点。
一、模拟与数字
1．模拟信号
所谓模拟，是指某一时间范围内的连续性变化，如果信号是连续变化的信号，这类信号被称为模拟信号。
模拟信号
热敏电阻传感式水温表
2．数字信号
如果电压和电流信号在时间上和幅度上都是不连续变化的脉冲信号，这类信号被称为数字信号，数字信号则只会在高、低两种状态之间变换。
数字信号
光电式点火信号发生器示意图
二、数制
数制是指数的表示方法，常用的数制有十进制和二进制两种。
1．十进制
十进制数是在日常生活中人们最熟悉的一种数制，它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数，在数量上满9之后便归回0，且往前进一位，这就是归零与进位（10为基数）。即是“逢十进一”或“借一当十”。
十进制数的排列意义
从上图可知，十进制正整数658可表示为：　
658＝6×102＋5×101＋8×100
2．二进制
既然十进制数如此方便，为什么还要使用二进制呢？
电脑虽然拥有超强的记忆力和高速计算能力，但是它无法了解人类的语言（十进制），它使用的语言是只含有0、1两个数的演算方式的二进制数，其基数为2，计数规则是“逢二进一”或“借一当二”。
如下图所示
图416晶体管的双态操作
晶体管的双态操作
电脑为什么采用二进制计算呢？
（1）易于集成化
电路的输入、输出只有两种状态；低电平0和高电平1。
（2）运算简单且快速
因为只有0、1两个数字，不如其他进制复杂，故计算容易且快速。
二进制加法
二进制乘法
（3）便于逻辑推理
电脑不仅做加法、乘法运算，更能够依据已知条件来处理逻辑性（真假）的问题。
3．二进制与十进制的转换
二进制转换成十进制的方法：将非十进制数按展开式展开，然后相加，就可以得出结果。
接着，我们看看如何将十进制数转换成二进制数。较常用的方法是“2的连续除法”，也就是将十进制数连续除以2，然后保留每一次的余数，如此重复，直到知道商为0为止。余数所代表的数列便是二进制数。
课题二 基本逻辑门电路
所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。
一、“与”逻辑和“与”门电路
“与”逻辑电路
1．“与”逻辑
当决定某一事件的所有条件都具备时该事件才会发生，这种因果关系称为“与”逻辑关系。
2．与门电路
二极管组成的与门电路及逻辑符号有两个输入端A、B，一个输出端L。　
二极管与门电路和逻辑符号
“与门电平表”
“与门”真值表
与门逻辑关系可概括为：“有0出0，全1出1”，其逻辑表达式为：　
L＝A·B＝AB
上式读作：L等于A与B。
二、“或”逻辑和“或”门电路
1．“或”逻辑
“在决定一件事情的诸条件中，只要具备一个或一个以上的条件，这件事就会发生”这种逻辑关系称为“或”逻辑。
“或”逻辑电路
上图电路的特点：只要电路中有一个或一个以上的开关接通，灯泡就会发亮。
2．“或”门电路
具有“或”逻辑的电路，称为“或”门电路，简称“或”门，如图（a） 所示，图（b）是或门的符号。
二极管或门电路和逻辑符号
分析结果：　
或门真值表
上表只要输入端有一个是高电位1，输出L就是高电位1。
“或”门逻辑关系可概括为：“有1出1，全0出0”，其逻辑表达式为：L＝A＋B
上式读作：L等于A或B。
三、“非”逻辑和“非”门电路
1．“非”逻辑
“非”逻辑关系就是输出的状态与输入的状态永远相反，“非”在逻辑上就是否定的意思。
2．“非”门电路
具有“非”逻辑功能的电路叫做“非”门电路，简称“非”门，又称反相器。
二极管非门电路和逻辑符号
“非”门真值表
3．缓冲器
若将两个“非门”串联，可得到一个非非门，又称缓冲器。
课题三 组合逻辑电路
1．与非门
典型的“与非门”电路及符号由二极管“与”门和三极管“非”门串接而成，故输入与输出之间的关系是“与非”关系。
与非门电路和符号
其逻辑表达式为：
四个二输入“与非”门
74LS00真值表
2．或非门
“或非门”电路及其符号由一个二极管或门和一个非门组成，相当于或门和非门的组合，因此输入输出之间是“或非”关系，其特点是：　只要输入有“1”，输出就为“0”，只有输入全为“0”时，输出才为“1”。也就是说，或非门只辨认所有输入信号均为0的信号。下表为或非门真表。
其逻辑表达式为：
或非门电路和符号
或非门真值表
74LS02 管脚引脚图
常用的集成“或非”门电路有74LS02，引脚图上图所示，逻辑表达式为：　y＝
课题四 汽车上的集成电路
一、TTL集成逻辑门电路
1．类别
TTL是“晶体管—晶体管逻辑电路”的简称。TTL系列集成电路有：　
①　74
②　74H
③　74S
④　74LS
TTL与非门电路
2．TTL与非门电路结构特点
TTL与非门电路由输入级（实现“与” 功能）、中间级（倒相级）、输出级组成。
其特点：输入为低电平，输出为高电平；输入全高电平，输出为低电平。
逻辑表达式：
3．集成电路引脚识别、选用与好坏的判断
（1）外形常见有三种
圆型金属外壳封装、扁平型陶瓷或塑料外壳封装、双列直插型陶瓷或塑料封装。
部分集成电路外形
（2）引脚排列识别
扁平型或双列直插型集成块引脚的识别方法是：将集成电路水平放置，引出脚向下，标志对着自己身体一边，靠近身体右面的第一个脚即为第一引线脚，便可按逆时针方向依次编排引脚号。
集成块引脚排列图
（3）故障诊断方法
①　测量法：测量法分为电阻测量法、电压测量法。
②　波形法
③　替代法
二、CMOS逻辑门电路
1．CMOS与非门
（1）电路结构
CMOS与非门电路结构图
（2）工作原理
当A、B端有一端或两端为低电平时，V1、V2中总有一个或两个管子截止，而V3、V4中总有一个或两个管子饱和导通。
（3）真值表，下表所示。
与非门真值表
由表可知，电路满足“有0出1，全1出0”的逻辑关系，故为与非门。
（4）逻辑符号与逻辑表达式,如下：
2．　CMOS或非门
（1）电路结构
如下图所示。
CMOS或非门电路结构图
（2）工作原理
当输入端有高电平VDD时，V1、V2中总有一个或两个管子饱和导通，而V3、V4中总有一个或两个管子截止。
（3）真值表
或非门真值表
由表可知，电路满足“有1出0，全0出1”的逻辑关系，故为或非门
（4）逻辑符号与逻辑表达式，如下所示：
六、课后作业
完成所有课题的学后测评。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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