数字电子技术应用 项目教程 教学课件 ppt 作者 段有艳 等 项目1
76页1、,项目1 交通信号灯工作状态显示电路的设计,任务引入: 交通信号灯由黄、绿、红三盏灯组成,如果其中一盏灯亮,而且只有一盏灯亮时,认为工作状态正常;若出现其它情况(如两盏灯或三盏灯都亮或没有一盏灯亮),均认为交通信号灯为故障工作状态,这时应报警,提醒维修人员去维修。,任务分析:,对于交通信号灯的“亮”与“灭”,电路工作状态的“正常”与“故障”,都是截然相反的两种状态,所以,要表述每盏灯的状态和电路的状态,需要借助只有两种状态的数字信号来表示。为此需要引入数字信号的概念,用数字电路来实现本电路功能。,项目1 交通信号灯工作状态显示电路的设计,任务1 根据任务列写真值表 任务2 写出逻辑表达式 任务3 化简逻辑表达式 任务4 画逻辑电路图 任务5 相关知识扩展,任务1 根据任务列写真值表,1.根据需求分析定义输入、输出变量 首先根据题意确定输入变量、输出变量,并分别用字母表示。对于输入信号通常用变量A、B、C、表示,输出通常用变量X、Y、Z、表示。 输入变量:黄灯 A 输出变量:指示灯 Y 绿灯 B 红灯 C,任务1 根据任务列写真值表,确定输入、输出变量的取值状态: 三个交通信号灯灯亮时对
2、应的变量取值为“1”,灯灭时对应的变量取值为“0”。 电路正常时指示灯灭,对应输出变量取值为“0” ,电路故障时指示灯亮,输出变量为“1”。 注意:在这里 “0”和“1”不表示数值大小,仅表示相互对立或者相反的两个“状态”。,任务1 根据任务列写真值表,2.基本概念 数字信号:在时间和数值上都是不连续变化的离散信号称为数字信号。 数字电路:数字电路是用来产生、传输和处理数字信号的。 逻辑函数:研究数字电路的数学工具是逻辑函数,它的基本概念是由英国数学家乔治布尔(George Boole)于1947年提出的,故逻辑函数也称布尔代数。 逻辑变量 :逻辑函数与普通代数一样,也用字母表示变量,这种变量称为逻辑变量。逻辑变量取值中的“1”和“0”,不具有数量大小的意义,仅表示两种不同(相反)的工作状态。 正、负逻辑 :如果把通、闭合、高和亮等用“1”来表示,截止、断开、低和灭等用“0”表示,为“正逻辑”,反之就为“负逻辑”,在本书中如无特别说明,均采用“正逻辑”。,任务1 根据任务列写真值表,3.列写真值表 真值表是将输入变量所有可能的取值及其相应的输出排在一起组成的表格,是用表格形式来表示逻辑
3、函数的方法。 1个逻辑变量可以有两种状态(0、1),那么两个变量就有4种状态组合(00、01、10、11),三个变量就有8种状态组合(000、001、010、011、100、101、110、111),n个变量就有2n种状态组合。,任务1 根据任务列写真值表,根据任务的要求分析可以知道,只有1盏灯亮时,电路正常,指示灯灭(取值为0);其余情况,电路异常,指示灯亮(取值为1)。可以得到真值表(见表1-1)及电路对应的工作状态(见表1-2)。,表1-1 交通信号灯 表1-2 交通信号灯 工作状态真值表 工作状态表,4.相关知识介绍,数制 数制是数的计数方法,表明逢几进一。常用的有十进制、二进制和十六进制等。逢几进一,就把几称为它的基数。 1)十进制数。十进制是以“10”为计数基数的计数体制,用09十个数码和一个小数点“.”表示出任意大小的数,其计数规则是“逢十进一”。例如(128.35)10110221018100310-1510-2,这个式子称为十进制的按权(10n)展开式,式中下角标10表示括号内的数是十进制数。102、101和100分别为整数部分的百位、十位和个位的权,而10-1、10
4、-2、分别为小数部分的十分位、百分位的权。1、2、8、3、5分别为百位、十位、个位、十分位、百分位的数码。,数制,2)二进制数。二进制是以“2”为计数基数的计数体制,在二进制数中,每位仅有“0”或“1”两个可能的数码,计数规律是“逢二进一”。在二进制数中,各位的权都是2的幂。 例如:(1101.01)212312202112002-112-2(13.25)10 式中,23、22、21、20依次分别为整数部分各位的权。可见,整数部分第n位的权是2n-1,小数部分的权依次为2-1、2-2,可见,小数部分第i位的权是2-i。,数制转换,1)十进制数转换为二进制数。若一个十进制数有整数和小数部分,应分别换算。 整数部分的转换采用“除二取余法”,即将整数部分连续除以要转换的计数体制的基数(2),每次除完所得余数就作为要转换的系数。先得到的余数为转换位的低位,后得到的余数为高位,直至除得的商为零为止。 小数部分的转换采用“乘二取整法”,即将小数部分乘2,乘得结果的整数部分为二进制数的高位,取出其小数部分再乘2,所得结果的整数部分为二进制的次高位,以此类推,直至小数部分达到要求的精度为止。,【例1】
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