第七章 数字电路基础PPT讲稿.ppt

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1、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

2、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

3、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(

4、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

5、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

6、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，

7、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

8、、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

9、，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

10、、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

11、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

12、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

13、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

14、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202

15、2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

16、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

17、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

18、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、LM290

19、72917 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

20、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

21、，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

22、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

23、。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

24、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

25、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