第七章 数字电路基础PPT讲稿.ppt

第七章 数字电路基础第1页，共58页，编辑于2022年，星期一一、什么是数字信号 在汽车电子电路中，电信号主要在传感器、ECU及执行器件之间进行传递。传感器输入ECU的信号大体上可以分两大类：一类信号是连续变化的信号，如热敏电阻式水温传感器，输出的信号是随着冷却水温度变化而连续变化的信号，这类信号被称为模拟信号，如图 7-l(a)所示；另一类信号是电压“高”、“低”间隔变化的脉冲式信号，如光电式曲轴位置传感器，输出的信号是遮光盘不断通过光电耦合器而产生的“有”或“无”(透光或遮光)的规律变化的脉冲信号，这类信号被称为数字信号，如图7-1(b)所示。第2页，共58页，编辑于2022年，星期一 在汽车电路中数字集成电路随处可见，电控单元ECU就是一个典型的数字系统。表7-1按输出信号类型划分传感器第3页，共58页，编辑于2022年，星期一二、二进制 数字电路只处理1和0两种状态，所以在数字电路中广泛采用二进制。二进制包括二进制数和二进制数码。二进制数表示电路状态和数量大小，二进制数码不仅表示数量大小，还可以表示一定的信息，称为代码。1、二进制数 概念：位权：6与8表示的数量不同是因为它们所处的位不同，不同的位具有不同的权重，这叫位权。二进制顾名思义就是“逢二进一”，位权的表示方法是2(i=l，2，3)。数字也是从右向左依次排列，如11(读作“一一”)，右边的l表示1个1，左边的1表示1个2。依此类推，数值2用10表示；4用100表示；5用101表示等。第4页，共58页，编辑于2022年，星期一 表7-28421BCD码代码表第5页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、二进制码 二进制数按照一定的规律组合在一起，表示一定的信息，这样的一组二进制数称为二进制码。最常用的二进制代码是8421BCD码。8421码的含义如表7-2所示。逻辑电路中实现最基本逻辑关系的电路称为逻辑门电路，简称为门电路。基本的门电路有与门、或门、非门、与非门和或非门。1、与门 只有决定事物结果的全部条件同时具备时，结果才发生。这种因果关系叫逻辑与，或者叫逻辑相乘。表示的逻辑关系是Y=AB。如图7-2(a)所示。第6页，共58页，编辑于2022年，星期一 当开关A与B均闭合时，灯Y才亮。用真值表表示为图7-2(b)。体现的逻辑关系是“全1为1，有0为0”。实现逻辑与关系的门电路称为与门，与门的符号如图7-3所示。第7页，共58页，编辑于2022年，星期一 常见的与门电路有四2输入与门74LS08 和CD408l。引脚如图7-4所示。第8页，共58页，编辑于2022年，星期一 操作：图7-5所示为与门实验电路。利用74LS08 连接图7-5所示电路。拨动开关A和B，记录开关位置、与门输入端电平高低和 LED亮灭之间的关系。第9页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、或门 在决定事物结果的诸条件中只要有任何一个满足，结果就会发生。这种因果关系叫逻辑或，或者叫逻辑相加。表示的逻辑关系是Y=A+B。如图7-6(a)所示。第10页，共58页，编辑于2022年，星期一 当开关A 与B只要有一个闭合，灯 Y就亮。用真值表表示为图 7-6(b)，体现的逻辑关系是“有1为1，全0为0”。实现逻辑或关系的门电路称为或门，或门的符号如图7-7所示。第11页，共58页，编辑于2022年，星期一 常见的或门电路有四2输入或门74LS32 和CD4071。引脚如图7-8所示。第12页，共58页，编辑于2022年，星期一 操作：图7-9所示为或门实验电路。利用74LS32连接图7-9所示电路。拨动开关A和B，记录开关位置、或门输入端电平高低和LED的亮灭之间的关系。第13页，共58页，编辑于2022年，星期一 3、非门 只要条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备时，结果一定发生。这种逻辑关系叫做逻辑非，也叫做逻辑求反。表示的逻辑关系是Y=A。如图7-10(a)所示。第14页，共58页，编辑于2022年，星期一 当开关A闭合，Y就不亮。用真值表表示为图7-10(b)。体现的逻辑关系是“是0则1，是1则0”。实现逻辑非关系的门电路称为非门，非门的符号如图7-11所示。第15页，共58页，编辑于2022年，星期一 常用的非门电路有六反相器74LS04和CD4069。引脚如图7-12所示。第16页，共58页，编辑于2022年，星期一 4、与非门 与非门表示逻辑关系是Y=AB，相当于在与门的基础上加了一个非门，与非门的符号如图7-14所示，真值表见表7-3。常用的与非门集成电路有四2输入与非门74LS00和CD4011，如图7-15所示。第17页，共58页，编辑于2022年，星期一第18页，共58页，编辑于2022年，星期一 5、或非门 或非门表示逻辑关系是Y=A+B，相当于在或门的基础上加了一个非门，或非门的符号如图7-16所示，真值表见表7-3。常用的或非门集成电路有四2输入或非门74LS02和CD4001，如图7-17所示。第19页，共58页，编辑于2022年，星期一 四、触发器 1、RS触发器 (1)基本RS触发器 基本RS触发器由两个与非门G1、G2交叉连接组成，如图7-18(a)所示。基本RS触发器的主要优点是：结构简单，具有置0、置 1和保持功能。存在的问题主要是：RS直接控制触发器的输出，即只要RS信号存在，触发器输出状态就会随之变化，导致电路抗干扰能力下降；R、S不能同时为1。第20页，共58页，编辑于2022年，星期一 (2)同步RS触发器 为了提高基本RS触发器的抗干扰能力，设计制作了一种工作状态不仅受输入端(R、S)控制，而且还受时钟脉冲(CP)控制的同步触发器，简称同步触发器。图7-19为同步触发器的逻辑电路和符号。第21页，共58页，编辑于2022年，星期一 (3)RS型时钟触发器 在 CP时钟脉冲作用下，输入信号R尧S取值不同时，凡具有置0、置1和保持功能的电路，都叫做RS型时钟触发器。它的特性表与基本RS触发器相同。2、JK 触发器 在 CP时钟脉冲作用下，两个输入信号J尧K取值不同时，具有保持、置0、置l、翻转功能的电路，都叫做JK型时钟触发器。如图7-20所示为JK触发器的符号和特性表。第22页，共58页，编辑于2022年，星期一 3、D 触发器 在CP时钟脉冲作用下，单一输入信号D在不同取值时，凡具有置0、置l功能的电路，都叫做D型时钟触发器。图7-21所示为D触发器的符号和特性表。第23页，共58页，编辑于2022年，星期一五、数字电路在汽车电子电路中的应用 1、非门在汽车电子电路中的应用 (1)非门构成的多谐振荡器 由非门(反相器)构成的多谐振荡器电路在电子电路中应用很广，在汽车电路中经常被用来产生振荡信号。如图7-22所示为多谐振荡器的电路图。电路由CMOS反相器和电阻、电容构成。第24页，共58页，编辑于2022年，星期一 (2)汽车水箱水位过低报警器 汽车水箱中水量的减少，不仅直接影响发动机的冷却，也影响汽车正常行驶。本报警器能在水箱水位低于最低水位时发出声光报警，提醒驾驶员加水。电路如图7-24所示。第25页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、或非门在汽车电子电路中的应用 利用集成门电路构成的数字电路具有很强的逻辑性，多用来构成汽车防盗报警电路。如图7-25所示为福特牌汽车防盗报警器电路原理图。第26页，共58页，编辑于2022年，星期一 3、门电路在汽车电子电路中的综合应用 现代轿车都装有门锁装置，为了防止驾驶员将钥匙忘在点火开关内而下车关门，专门设计了门锁控制电路。图7-26所示为门锁控制电路。第27页，共58页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 汽车常用集成电路汽车常用集成电路学习目标1、了解汽车专用集成电路的类型和型号2、掌握一些常用汽车集成电路在汽车电子电路中的具体应用实例3、掌握555集成电路的结构、原理和应用教材标准应知：汽车专用集成电路的类型和型号应会：分析汽车专用集成电路的典型应用电路。掌握 555 集成电路的结构、原理和应用。第28页，共58页，编辑于2022年，星期一一、电子调压器电路 1、线性集成调压器 L485 L485是SGS-Thomson公司生产的汽车电子调压器专用集成电路。它和达林顿管等元件配合，控制发电机励磁线圈的电流通断，调节性能良好。如图7-27所示为L485线性集成调压器原理框图。第29页，共58页，编辑于2022年，星期一 图7-28为L485线性集成调压器组成的实际调压电路。可见该电路外围元件少，连接后不用调整就可投入使用。图中达林顿管BDX53C可用其他型号代替。第30页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、汽车电子调压器专用集成电路MC3325 MC3325 是美国Motorola公司生产的汽车电子调压器专用集成电路。图7-29为MC3325 的内部原理图。第31页，共58页，编辑于2022年，星期一 图7-30为MC3325集成电路引脚图。采用双列直插14引脚封装，1脚接地，11、12、13、14不用。第32页，共58页，编辑于2022年，星期一 图7-31为MC3325集成电压调节器的典型应用电路。第33页，共58页，编辑于2022年，星期一 二、电子点火电路 1、电子点火控制器L482 L482集成电路是SGS-Thomson公司生产的，是NPN达林顿管在采用霍尔传感器和高能点火线圈的电子点火系统中的专用集成电路。该器件可控制点火线圈中储存的能量和外部达林顿管的去饱和时间，限制功率耗散。图7-32为L482的典型应用电路。第34页，共58页，编辑于2022年，星期一L482采用16引脚DIP或SO封装。1脚为导通时间信号输出端。2脚是霍尔效应输入端。3脚是驻留控制引脚。4 脚为驻留控制定位器。5脚是霍尔传感器电源。6脚为去饱和时间信号输出。7脚是基准电压端。8脚为永久导通保护定时器。9脚是永久导通重置输出。10脚为电流传感器输入引脚。1l脚是放空保护。12脚为电源引入端。13脚为公共接地端。14脚是激励器集电极连接引脚。15脚为过压限制。16脚是激励级输出。第35页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、MC3334 高能电子点火电路 MC3334 是美国Motorola公司生产的一种汽车用无触点高能电子点火专用集成电路。该电路具有工作电压范围宽(424V)，输入、输出及电源电压过压脉冲保护，点火电流外部调节，可低压低温起动，高效节能等特点。该器件的内部结构如图7-33所示。基本原理是通过使用由点火传感器传来的点火信号同引脚 3外接电容上的电压相叠加作用，产生一个输出信号直接驱动控制点火线圈的功率管，实现在不同转速下点火静态角的自动调节，使汽车发动机在最小电能消耗下产生最佳最大点火能量，节省电能。第36页，共58页，编辑于2022年，星期一 三、闪光器电路 1、汽车闪光器专用集成电路LD7208 集成电路LD7208是用来取代机电式汽车闪光器的新型专用集成电路。(1)LD7208的功能和特点 由LD7208组成的闪光器电路在汽车转弯时作闪光和报警之用。LD7208集成电路具有功能齐全、功耗低、精度高、外围元件简单、工作电压范围大(标称工作电压为12V，实际工作电压为918V)和无需调整等特点。(2)电路工作原理 LD7208集成电路采用双列8 引脚塑封结构，其内部主要由输入检测器、电压检测器、振荡器和驱动输出电路四个部分组成，其电路方框图和典型应用电路如图7-35所示。第37页，共58页，编辑于2022年，星期一第38页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、闪光控制集成电路 LM3909 在汽车闪光器中的应用 LM3909是美国国家半导体公司生产的，专用于使发光二极管或白炽灯发光的集成电路，经常被用作LED闪光器。连接一定的外围元件后，可以作为汽车闪光器使用。它由汽车蓄电池供电，使额定电流为600mA的转向信号灯以1Hz的频率闪光。图7-36所示为LM3909集成电路的内部结构示意图及其构成的闪光器电路。第39页，共58页，编辑于2022年，星期一四、仪表显示专用集成电路 1、LM3914 LM3914集成电路是美国国家半导体公司生产的能检测模拟电平、驱动 10 位发光二极管LED进行线性模拟显示的单片集成电路，10 级分压器浮动可以连接很宽的电压范围，使用者可根据需要使用柱状或点状显示选线接通或断开。还可以设计成扇形排列模拟指针式显示。这些优点应用于车用模拟仪表将能发挥良好作用。第40页，共58页，编辑于2022年，星期一 (1)LM3914的内部电路原理 LM3914的内部电路原理图如图7-37所示。第41页，共58页，编辑于2022年，星期一 (2)由LM3914构成的模拟显示仪表 图7-38所示为模拟油压表的电路原理图，图中选用MC33063A集成电路制作稳压电源，具有调压范围宽，抗冲击能力强，输出电流大等优点，而且可以为单片机供电，为将来仪表功能的扩展打下良好的基础。第42页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、LM29072917 LM29072917 为美国国家半导体公司生产的单片集成频率电压转换器，芯片中包含了一个高增益的运算放大器比较器，当输入频率达到或超过某一给定值时，输出可用于驱动开关、指示灯或其他负载。图7-39所示为LM2917的原理框图，各引脚功能如下：第43页，共58页，编辑于2022年，星期一1脚和11脚为运算放大器比较器的输入端。2脚接充电泵的定时电容。3脚连接充电泵的输出电阻和积分电容。4脚和10脚为运算放大器的输入端。5脚为输出，取自输出三极管的发射极。6、7、13、14脚未用。8脚为输出三极管的集电极，一般接电源。9脚为正电源端。12脚为负电源端，一般接地。第44页，共58页，编辑于2022年，星期一 图7-40所示为发动机转速表电路。LM2917 将分电器送来的转速脉冲信号，经过频率电压线性变换后，由电压表表头直观地指示出来。第45页，共58页，编辑于2022年，星期一 五、汽车用音乐语言芯片 用集成电路来实现语音录放的技术统称为固态录放音技术。该集成电路是一种根据需要将人的语音固化在电路内部，在需要的场合由电平触发而发出人类语言声音的集成电路。1、SR8808 SR8808是一种三秒钟语言电路。集成电路生产厂家将语音固化在电路内，使用时只需外接一个电阻、一个电容及喇叭驱动电路即可。图7-41为SR8808的内部电路框图，图7-42为典型应用电路图。第46页，共58页，编辑于2022年，星期一 操作：按照图7-42 所示电路组装倒车报警电路，组装完毕后，按下按键S，喇叭发出警报声。将按键S分别连接在SS8808的8、6、2脚上，注意声音有何不同。第47页，共58页，编辑于2022年，星期一 2、WWS-888语音倒车警报器 WWS-888专用语音集成电路的放音触发端为高电平触发，语言输出端输出信号，送至功率放大电路LM386，推动扬声器发出“嘟嘟，请注意倒车！请注意倒车！”的警告声。电路如图7-43所示。第48页，共58页，编辑于2022年，星期一 3、CW9561音乐报警电路 CW9561内部固化了救护车、消防车和警车等车辆报警声音，根据外部触点的不同触点发组合可以选取其中一种声音作为车辆报警音，所以它适用于多种特殊车辆。图7-44为CW9561语音报警电路。第49页，共58页，编辑于2022年，星期一六、555 时基电路 1、555 的基本结构 555的原始产品是NE555，后来竞相仿制的有LM555、滋A555、XR555、CA555、RM555、FX555、5G1555等等，统称为“555”，它们的等效电路、形式和内电阻值虽然略有不同，但基本结构并无根本差别，按其内部电路、功能结构都可简化为图7-45的形式。第50页，共58页，编辑于2022年，星期一 555时基电路引脚各功能的真值表，如表7-6所示，555时基电路引脚图如7-46所示。第51页，共58页，编辑于2022年，星期一 555时基电路的典型应用 (1)555构成的多谐振荡器及其在汽车上的应用 如图7-47所示，为555构成的多谐振荡器。第52页，共58页，编辑于2022年，星期一 汽车转向灯闪光器 如图7-49所示，利用555定时器的输出端3接继电器J的线圈，使继电器按多谐振荡频率进行工作，继电器的触点接到转向灯的电源回路中，控制电源的通断，使转向灯按一定频率闪烁。第53页，共58页，编辑于2022年，星期一 汽车雨刮间隙控制器 如图7-50 所示，用作雨刮间隙控制器时，由于雨刮电动机起动电流较大，因此在线路上增加电容C1与J1并联，以保护触点。第54页，共58页，编辑于2022年，星期一 (2)555构成的施密特触发器及其在汽车上的应用 施密特触发器一个最重要的特点，就是能够把变化非常缓慢的输入脉冲波形，整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲。如图7-52所示为555构成的施密特触发器。第55页，共58页，编辑于2022年，星期一 (3)555构成的单稳态触发器 单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，而暂稳状态时间的长短与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。单稳态触发器一般用于定时、整形以及延时电路。图7-55是用555电路构成的单稳态触发器。第56页，共58页，编辑于2022年，星期一课后实习课后实习 汽车密码锁电路分析与实验汽车密码锁电路分析与实验一、主要内容及目的1.掌握汽车密码锁专用集成电路5G058 的结构和基本原理。2.掌握汽车密码锁电路分析方法。二、实训器材1.蓄电池1个，万用表1个，面包板1块。2.密码锁专用集成电路5G058，防盗报警语音集成电路S8803A，电阻R1 560，R2 330k，R3360，电位器RP 1M电容Cl 10滋F，C2 51pF三极管VT13DKl06，VT29013稳压管VZ15V2CW7B，VZ23V2CWl0二极管VD2CPl0，D2 LED继电器J12V，键盘1个(可用电话键盘)，扬声器1 个第57页，共58页，编辑于2022年，星期一三、操作步骤及工作要点 图7-58所示是5G058集成电路构成的电子密码锁电路。操作步骤：1.按照图7-58所示电路图在面包板上组装电路。2.设计不同的密码键组合，实验开启密码锁过程。3.调整电位器RP 设定开锁时间。第58页，共58页，编辑于2022年，星期一