汽车电工电子技术六.pptx
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1、汽车电工电子技术,PPT模板下载: 行业PPT模板: 节日PPT模板: PPT素材下载: PPT背景图片: PPT图表下载: 优秀PPT下载: PPT教程: Word教程: Excel教程: 资料下载: PPT课件下载: 范文下载: 试卷下载: 教案下载:,一、,信息与信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,一、,信息与信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,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,如传感器输入ECU的信号与数字信号。 1.模拟信号 “模拟”由相似这一含义延伸而来,用于表示连续变化的物
2、理量。如果信号是连续变化的信号,那么这类信号被称为模拟信号。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值。例如,汽车上的热敏电阻式水温传感器,输入的信号是随着冷却水温度变化而连续变化的。 2.数字信号 “数字”用于表述另一类不连续的跳跃式的物理量。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,那么这类信号被称为数字信号。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,通常用抽象出来的0和1表示。例如,光点式曲轴位置传感器,输出的信号是遮光盘不断通过光耦合器而产生的“有”或“无”(透光或遮光)的规律变
3、化的脉冲信号,可以用0代表“无”,用1代表“有”。 数字信号与模拟信号不同,如图6-1所示。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,3.模拟电路与数字电路 (1)模拟电路。处理和传输模拟信号的电路称为模拟电路。 (2)数字电路。处理和传输数字信号的电路称为数字电路。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,4.数字电路的特点 数字电路有以下特点: (1)易于集成化。数字电路的输入、输出只有低电平0和高电平1两种状态。只要具有两个稳定状态或能区分出两个相反状态的电路都可称为数字电路。在数字电路中工作的晶体管多数处于开关状态,即工作在饱和区和截止区,而
4、放大区只是过渡状态。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,因此,构成数字电路的基本单元电路结构简单,对元件精度要求不高,允许有一定的误差,对晶体管元器件参数的要求远低于模拟电路,更易于集成化和大规模生产,且生产成本低。 (2)输入和输出之间有逻辑关系。数字电路的主要研究对象是电路的输入和输出的逻辑关系,因而又称为逻辑电路。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,(3)抗干扰能力强和保密性能好。数字电路组成的数字系统工作可靠,精度高,抗干扰能力强,在各个领域应用很广。数字电路的工作信号是脉冲信号,它是根据其脉冲的个数、宽度和频率来工作的。因此,干
5、扰信号只能影响脉冲的幅值,且干扰信号的强度只要不超出电路所能识别的范围,就不会影响电路的正常工作。,二、,模拟信号与数字信号,任务一 数制与码制的表示方法及运算,在数字通信中,数字信号可以通过编码加密后再进行传送,接收端通过译码解密还原传送的信号,所以不易泄密。 在汽车电路中,数字集成电路随处可见,电子控制单元ECU就是一个典型的数字系统。,三、,数制,任务一 半导体基础知识,1.常用数制 1)十进制 十进制数是我们日常生活中最常用的计数进制。在十进制数中有09十个数码,任何一个十进制数均可用这十个数码来表示。计数时,以十为基数,逢十进一。同一数码在不同位置所表示的数值是不同的。其中,100、
6、101、102称为十进制数各位的“权”,下标D表示十进制。,三、,数制,任务一 半导体基础知识,2)二进制 二进制数只有0和1两个数码。计数时,以2为基数,逢二进一,即1+1=10(读作“壹零”)。为了与十进制数相区别,二进制数通常在数码的下标加字母B(binary)表示。和十进制数一样,二进制数中的同一数码因在数中的位置不同而表示不同的数值。其中,20、21、22等称为二进制数各位的权。,三、,数制,任务一 半导体基础知识,3)十进制数与二进制数之间的转换 【例1】试将十进制数21表示为二进制的形式。 把21被2除,得商10和余数1,然后将其商再连续地除以2,直到最后的商等于零,即 因此,(
7、21)D=(10101)B。 把十进制的整数换算成二进制整数时,可将十进制数连续地除以2,直到商等于零为止,每次所得余数(必为0或1)就依次是二进制数由低位到高位的各位数字,,三、,数制,任务一 半导体基础知识,这种方法通常称为“除2取余法”。 二进制的整数转换成十进制数比较方便。 将二进制数的最右边一位乘以20,从右往左,第二位乘以21,第三位乘以22直到最高位乘以2n,然后将各项乘积相加即可得到十进制数。,三、,数制,任务一 半导体基础知识,2.二进制四则运算 由二进制的优点可知,其四则运算要比十进制简单得多。 加法运算法则: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10,三、,数制,
8、任务一 半导体基础知识,乘法运算法则: 00=0 01=0 10=0 11=l,四、,码制,任务一 半导体基础知识,在数字系统中最常用的是BCD码,它是用4位二进制码来表示相应的十进制的一种码制,又称二-十进制。利用这种码可以方便地将十进制数和二进制数进行互相转换。,四、,码制,任务一 半导体基础知识,BCD码是4位二进制码,4位二进制码共有24(=16)种不同组合,要用它表示09十个数字,方案很多,有8421BCD码、5421BCD码、余3码和格雷码等,本书主要介绍8421BCD码。8421BCD码是一种有权码,各位的位权分别是8、4、2、1,故由此得名。,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻
9、辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑运算,任务二 基本逻辑关系及运算法则,二、,逻辑变量和逻辑函数,任务二 基本逻辑关系及运算法则,1.逻辑变量和逻辑函数的基本概念 逻辑代数与普通代数一样,有一系列的变量,称为逻辑变量,用字母A、B、C表示
10、,字母上面无反号的称为原变量,有反号的称为反变量。逻辑变量的各种组合准确地描述着一定的逻辑关系。例如,F=A+B表明逻辑变量A、B之间是“与”逻辑关系,F是A和B的“与”函数。通常将A、B称为输入逻辑变量,F称为输出逻辑变量。,二、,逻辑变量和逻辑函数,任务二 基本逻辑关系及运算法则,在逻辑代数中,变量和函数的取值都只有两种可能,常用0和1表示。从事件发生的因果关系上看,因为决定事件是否发生的条件只有具备和不具备两种可能,所以事件也只有发生和不发生两种情况。0和1就是表示这两种可能(或两种情况)的符号,没有数量的意义。,二、,逻辑变量和逻辑函数,任务二 基本逻辑关系及运算法则,2.几个常用的逻
11、辑函数 下面介绍几个最常用的由“与”“或”“非”组成的逻辑函数。 (1)“与非”逻辑函数。“与非”逻辑是“与”运算和“非”运算的复合。先将输入逻辑变量A、B进行“与”运算,再进行“非”运算,其逻辑表达式为 ,二、,逻辑变量和逻辑函数,任务二 基本逻辑关系及运算法则,(2)“或非”逻辑函数。“或非”逻辑是“或”运算和“非”运算的复合。先将输入逻辑变量A、B进行“或”运算,再进行“非”运算,其逻辑表达式为,二、,逻辑变量和逻辑函数,任务二 基本逻辑关系及运算法则,(3)“与或非”逻辑函数。“与或非”逻辑是“与”运算和“或非”运算的复合。先将输入逻辑变量A、B进行“与”运算,再进行“或非”运算,其逻
12、辑表达式为 (4)“同或”逻辑函数和“异或”逻辑函数。“同或”逻辑函数式为,三、,逻辑代数的公理、定理和定律,任务二 基本逻辑关系及运算法则,三、,逻辑代数的公理、定理和定律,任务二 基本逻辑关系及运算法则,三、,逻辑代数的公理、定理和定律,任务二 基本逻辑关系及运算法则,三、,逻辑代数的公理、定理和定律,任务二 基本逻辑关系及运算法则,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,1.与门 实现“与”逻辑关系的电路称为与门。图6-5所示为由二极管组成的与门逻辑符号,它有两个输入端A、B,一个输出端Y。对于数字系统,输入、输出信号都是数字量,即只是高、低电位(高、低电平)。因此,A、B两个输入
13、信号都各自有高电平或低电平两种状态,而输出端信号Y的状态,,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,则需视A、B两个输入端的状态组合情况而定。通常约定:+3 V左右为高电平,用1表示,0 V左右为低电平,用0表示。 如果将输入信号A、B看作逻辑变量,输出端信号Y作为逻辑函数,那么其逻辑函数式可写为 Y=AB,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,上式读作:Y等于A与B。每个输入端信号只有0和1两种取值可能,所以输入信号的组合共有23(=8)种可能。若有n个输入变量,则有2n种组合形式。 输出与输入的逻辑关系,还可用工作波形图来表示。
14、与门逻辑关系可概括为:有0出0,全1出1。,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,2.或门 实现“或”逻辑关系的电路称为或门。图6-6所示为由二极管组成的或门逻辑符号。 其逻辑函数式可写为 Y=A+B 上式读作:Y等于A或B。 或门逻辑关系可概括为:有1出1,全0出0。,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,一、,基本逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,3.非门 实现“非”逻辑关系的电路称为非门。图6-7所示为由二极管组成的非门逻辑符号。非门就是反相器。 其逻辑函数式可写为 Y=A,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,在实际电路中,逻辑门往往需要多级相连。 1.与非门
15、电路 图6-8所示为与非门逻辑符号,它具有“全1出0,有0出1”的逻辑功能,其逻辑表达式为 ,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,2.或非门电路 图6-9所示为或非门逻辑符号,它具有“全0出1,有1出0”的逻辑功能,其逻辑表达式为 ,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,3.与或非门电路 图6-10所示为与或非门电路的逻辑符号,逻辑表达式为 ,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,二、,复合逻辑门电路,任务三 基本逻辑门电路,4.正逻辑与负逻辑 在前面所讨论的各种门电路中,采用
16、逻辑1表示高电平,逻辑0表示低电平,这种表示方法称为正逻辑。若规定逻辑0表示高电平,逻辑1表示低电平,则称为负逻辑。显然,由0和1代表电平的高或低是人为规定的,逻辑电路本身并不因为正、负逻辑的规定而有所改变。对于同一电路,从正逻辑或负逻辑的角度去分析,所得的逻辑功能是截然不同的。,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合
17、逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,三、,组合逻辑电路,任务三 基本逻辑门
18、电路,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,RS触发器按电路结构不同可分为基本RS触发器、同步(可控)RS触发器和主从RS触发器。 1)基本RS触发器 (1)电路结构。基本RS触发器的电路结构最简单,它是构成触发器的一个基本组成部分。如图6-24所示,,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,基本RS触发器是由两个与非门的输入端和输出端相互交叉连接构成的。它有两个信号输入端,称为置0输入端或复位端,称为置1输入端或置位端。上加上“”表示低电平触发有效。,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,一般规定,当Q=1,Q=0时称触发器处于1态
19、;当Q=0,Q=1时称触发器处于0态。触发信号输入前触发器所处的稳定状态称为现态,用Qn表示;触发信号输入后触发器所处的稳定状态称为次态,用Qn+1表示。,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,(2)逻辑功能分析。根据输入信号的不同组合,可以得出基本RS触发器的逻辑功能。 当R=0,S=l时,根据与非门的逻辑功能可知,无论原来Q的状态是0还是1,都有Q=0,即触发器被置为0态。,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,当R=1,S=0时,无论原来Q的状态是0还是1,都有Q=1,即触发器被置为1态。 当R=1,S=l时,根据与非门的逻辑功能可以推知,触发器保持原有状态不变,即原来的状态
20、被触发器存储起来,这体现了触发器的记忆能力。,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,当R=0,S=0时,Q=Q=1,不符合触发器的逻辑关系,并且由于与非门的延迟时间不可能完全相等,在两输入端的0同时撤除后,将不能确定触发器是处于1态还是0态,触发器的这种状态称为不定态。,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,触发器正常工作时,不允许出现这种情况,对基本RS触发器的输入信号应遵守R+S=1的约束。 根据上面的分析可以列出基本RS触发器的逻辑功能表,如课本192页表6-24所示。,四、,时序逻辑电路,任务三 基本逻辑门电路,2)同步RS触发器 (1)电路结构。同步RS触发器是在基本RS
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