电子技术课件项目六编码译码显示电路的制作教学课件.pptx

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1、项目六目六编码译码显示电路的制作l知知识目目标掌握常用数制之间的转换；理解编码器、译码器、数据选择器和加法器的定义；熟悉集成编码器、译码器及数据选择器芯片的引脚、逻辑符号及功能表；掌握编码器、译码器、数据选择器的应用；熟练掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。l技能目技能目标会测试常见组合逻辑电路的引脚和逻辑功能；会应用常见组合集成电路；会组装较复杂的组合逻辑电路。01了解数制与编码的基础知识，掌握常见编码器的工作原理、逻辑功能和使用方法；通过编码器逻辑功能测试，加深对组合逻辑电路的认识，并掌握测试组合逻辑电路的方法。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能u任务目标任任务一一测试编码器的器的逻辑功

2、能功能测试编码器的逻辑功能 引入：条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条和白条排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。试讨论条形码的使用原理。知知识链接接任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能一、数制与编码 在日常生活中，人们习惯使用十进制，而在数字电路中常使用二进制，有时也使用八进制或十六进制。1.几种常用的数制1）十进制 十进制是人

3、们最熟悉、应用最广泛的一种计数方法。它由09十个不同的数字符号组成，其计数规律为“逢十进一”或“借一当十”。因此，十进制就是以10为基数的数制。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 每一个数字处在不同数位所代表的数值是不同的，如十进制数123.45可表示为 式中，位数越高，权值越大，相邻高位的权值是相邻低位权值的10倍。任意十进制数可表示为 式中，Ki为基数10的i次幂的系数，它可以为09中任意一个数字。十进制虽然是人们最习惯的计数制，却很难用电路来实现。因为要使一个电路或者一个电子器件具有能严格区分的十个状态来与十进制的十个不同的数字符号一一对应，是比较困难的。因此，在计数电路中一般不直接

4、使用十进制。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能2）二进制 二进制数只由两个数字符号0和1组成，它同十进制数一样，自左到右由高位到低位排列。其计数规律为“逢二进一”或“借一当二”。因此，二进制就是以2为基数的数制。与十进制数一样，每个数字处在不同数位代表不同数值。例如，二进制数1001.01所代表的十进制数是任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能式中相应位的权，相邻高位是相邻低位权值的2倍。同样，二进制数的表示法可扩展到小数，小数点以右的权值是基数2的负次幂。任意二进制数可表示为式中，Ki为基数2的i次幂的系数，它只能是0或者1。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能(2)二进制的基本运算规

5、则与十进制运算规则相似，但要简单得多。例如，两个一位十进数相乘，其规律要用“九九乘法表”才能表示，而两个一位二进制数相乘，只有四种组合。(1)二进制数只有两个数字符号0和1，因此很容易用电路元件的状态来表示。这种表示方法简单可靠，所用元件少，存储和传送二进制数也十分可靠。二进制与十进制相比，其优点如下。任务一 测试编码器的逻辑功能(2)同样表示一个数，二进制数要比十进制数位数多。例如，2位的十进制数87变为二进制数为1010111，需7位。(1)人们对二进制数不熟悉，使用不习惯。与十进制相比，二进制的缺点如下。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能3）十六进制与八进制 由于二进制数比十进制数位

6、数多，不便于书写和记忆，因此在计算机应用中经常用十六进制数或八进制数来表示二进制数。十六进制数有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16个数字符号，计数规律为“逢十六进一”或“借一当十六”。每一个数字处在不同数位代表不同的数值，例如，将十六进制数4DE.A8转换成十进制数为式中，162、161、160分别表示相应位的权。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能测试编码器的逻辑功能 十六进制数可表示为 式中，Ki为基数16的i次幂的系数，它可为0F中任意一个数字。同理，八进制数有0、1、2、3、4、5、6、7共8个数字符号，八进制是以8为基数的数制。八进制数可表示为 式

7、中，Ki为基数8的i次幂的系数，它可为07中任意一个数字。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能4）数制之间的转换（1）二进制、八进制、十六进制转换成十进制：按权展开相加法。（2）十进制转换为其他进制：十进制的整数部分与小数部分分别转换。整数部分采用“除基取余法”小数部分采用“乘基取整法”任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能测试编码器的逻辑功能2.常用编码 编码即用按一定规则组成的二进制码表示文字、数字等。由于数字系统是以二值数字逻辑为基础的，因此数字系统中的信息都用一定位数的二进制码表示，这个二进制码称为代码。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能测试编码器的逻辑功能用二进制代码表示有关信

8、息的过程称为二进制编码。一位二进制代码有0、1两种状态，可表示两项信息；两位二进制代码有00、01、10、11四种组合方式，可表示四项信息。因此，对N项信息进行编码时，可用公式来确定需要使用的二进制代码的位数n。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 要用二进制代码表示十进制的09十个数，至少要用4位二进制数。4位二进制数有16种组合，可从这16种组合中选择10种组合分别表示十进制的09十个数。选哪10种组合，有多种方案，这就形成了不同的BCD码。常用的BCD码如表6-1所示。表6-1常用的BCD码任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 表6-1中的8421码是从4位二进制数的00001111

9、共16种组合中选取了前10种，其余6种组合无效。在这种编码方式中，二进制数码每位的位权与自然二进制码的位权是一致的。同样，2421码和5421码也是有权码，只是b3位的权分别为2和5，其他位的权同8421码。余3码是由8421码加3（0011）得来的。余3码是一种无权码。BCD码用4位二进制码表示的只是十进制数的一位。如果是多位十进制数，应先将每一位用BCD码表示，然后组合起来。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能二、编码器1.二进制编码器 实现编码操作的数字电路称为编码器。按照编码方式不同，编码器可分为普通编码器和优先编码器；按照输出代码种类的不同，编码器可分为二进制编码器和非二进制编码器

10、。常用的编码器有二进制编码器、二-十进制编码器、优先编码器等。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能1）二进制编码器概述 若输入信号的个数N与输出变量的位数n满足N=2n，此电路称为二进制编码器。常用的二进制编码器有4线2线编码器、8线3线编码器和16线4线编码器等。如图6-1所示为8线-3线编码器的框图图6-18线-3线编码器的框图任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 图中，I0、I1、I7表示输入信号，A2、A1、A0表示输出信号。任何时刻只对其中一个输入信号进行编码，即输入的信号是互相排斥的。假设输入高电平有效，则任何时刻只允许一个端子为1，其余均为0。其真值表如表6-2所示。图中，I

11、0、I1、I7表示输入信号，A2、A1、A0表示输出信号。任何时刻只对其中一个输入信号进行编码，即输入的信号是互相排斥的。假设输入高电平有效，则任何时刻只允许一个端子为1，其余均为0。其真值表如表6-2所示。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能由真值表写出各输出的逻辑表达式为逻辑电路如图6-2所示。图6-2 8线-3线二进制编码器任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能识别与检测半导体二极管2）优先编码器74LS148 普通编码器某一时刻只允许有一个有效输入信号，若同时有两个或两个以上输入信号要求编码，输出端就会出现错误。因此，需要根据事情的轻重缓急，规定好先后顺序，约定好优先级别。任任务一一

12、测试编码器的器的逻辑功能功能 常用的集成8线-3线优先编码器的型号为54/74148、54/74LS148。如图6-3所示为74LS148优先编码器的引脚排列图和逻辑符号。I0I7是编码器输入端，Y2、Y1、Y0是编码器输出端，输入、输出都是低电平有效，输出为反码，ST是使能端，YEX、YS是用于扩展功能的输出端。图6-3 74LS148优先编码器的引脚排列图和逻辑符号任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能表6-3 所示为74LS148优先编码器的逻辑功能真值表。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 ST为使能输入端,只有当ST0时，编码器才能工作。ST1时编码器不工作，输出Y2 Y1 Y0

13、=111。8个输入信号I0 I7中，I7优先级最高，I0优先级最低，即只要I70，不管其他输入端是0还是1（表中以表示），输出只对I7编码，且对应的输出为反码有效，Y2 Y1 Y0=000。YS为使能输出端。当ST0，允许工作时，如果I0I7端有信号输入,YS1；若输入端无信号，YS0。YEX为扩展输出端，当ST0时，只要有编码信号，YEX就是低电平，表示本级工作，且有编码输入。采用两片74LS148可以实现编码功能扩展。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能2.二-十进制编码器 二-十进制编码器是指用四位二进制代码表示一位十进制数（09）的编码电路，也称10线4线编码器。它有10个信号输入端

14、和4个输出端。如图6-4所示为二-十进制编码器的框图。图6-4 二-十进制编码器的框图任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 10线-4线集成优先编码器的常见型号为54/74147、54/74LS147，现以集成8421BCD码优先编码器74LS147为例介绍。图6-5所示为74LS147的引脚排列图及逻辑符号，表6-4所示为其功能真值表。图6-5 74LS147的引脚排列图及逻辑符号任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能 由真值表可知，74LS147编码器由一组四位二进制代码表示一位十进制数。编码器有9个输入端I1I9，低电平有效，其中I9优先级最高，I1优先级最低。4个输出端Y0Y3，Y3

15、为最高位，Y0为最低位，反码输出。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能u实践操作一、目标（1）掌握74LS148编码器的引脚和逻辑功能。（2）会测试74LS148编码器的逻辑功能。（3）能用两片74LS148编码器扩展实现一个16线4线优先编码器。二、设备（1）74LS148编码器两个。（2）数字万用表。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能三、内容与步骤1.测试74LS148编码器的逻辑功能（1）按照图6-6连接测试电路。（2）仔细检查连接电路，确认无误后接通电源。图6-6 测试74LS148编码器逻辑功能任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能（3）通过逻辑开关改变输入状态（I7 I6 I

16、5 I4 I3 I2 I1 I0），观察输出端CBA的状态。（4）根据测试结果填写优先编码器的功能表，如表6-5所示。（5）将测试结果与74LS148的逻辑功能进行比较。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能2.测试16线-4线优先编码器的逻辑功能（1）如图6-7所示为用两片74LS148扩展实现的16线-4线优先编码器，按照此图连接测试电路。（2）仔细检查连接电路，确认无误后接通电源。图6-7 16线-4线优先编码器任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能（3）通过改变输入状态（I15I0），观察输出端Y3 Y2 Y1 Y0 的状态。（4）根据测试结果填写16线4线优先编码器的功能表，如表6-

17、6所示。任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能四、考核四、考核任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能1.将下列二进制数转换为等值的十六进制数和等值的十进制数。(1)(10010111)2；（2）(1101101)2；(3)(0.01011111)2；（4）(11.001)2。2.将下列十六进制数化为等值的二进制数和等值的十进制数。(1)(8C)16；(2)(3D.BE)16；(3)(8F.FF)16；(4)(10.00)16。u思考与思考与练习测试编码器的逻辑功能任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能3.将下列十进制数转换成等效的二进制数和十六进制数，要求二进制数保留小数点以后4位有效数字。(

18、1)(17)10；(2)(127)10；(3)(0.39)10；(4)(25.7)10。4.写出图6-8所示电路输出信号的逻辑表达式，并说明电路的逻辑功能。图6-8 题4图任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能5.写出图6-9所示电路输出信号的逻辑表达式，并说明电路的逻辑功能。6.在图6-10所示电路中，并行输入数据D3D2D1D0为1010，X=0，A1A0变化顺序为00、01、10、11，画出输出F的波形。图6-10 题6图图6-9 题5图任任务一一测试编码器的器的逻辑功能功能7.设计一个代码转换电路,输入为4位二进制代码,输出为4位循环码。可以采用各种逻辑功能的门电路实现。8.某高校毕业

19、班有一个学生还需修满9个学分才能毕业。在所剩的4门课程中，A为5个学分，B为4个学分，C为3个学分，D为2个学分。试用与非门设计一个逻辑电路，其输出为1时表示该学生能顺利毕业。02 掌握译码器、数据选择器、加法器等常见组合逻辑电路的工作原理、逻辑功能和使用方法；通过制作编码译码显示电路，加深对编码、译码、显示电路的认识；具备小型数字电路的开发制作能力。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路u任务目标任任务二二制作制作编码译码显示示电路路制作编码译码显示电路一、译码器 译码是编码的逆过程，是把每一组输入的二进制代码“翻译”成一个特定的输出信号的过程。实现译码功能的数字电路称为译码器。译码器分为变

20、量译码器和显示译码器。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路制作编码译码显示电路1.二进制译码器 将二进制代码“翻译”成对应的输出信号的电路，称为二进制译码器。常见的二进制译码器有2线-4线译码器、3线-8线译码器、4线-16线译码器等。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路1）2线-4线译码器 2线-4线译码器（简称2-4译码器）的逻辑图如图6-11所示，它有2个输入端和4个输出端。A、B为输入端，为二进制代码；Y3、Y2、Y1、Y0为输出端，高电平有效。2线-4线译码器的真值表如表6-7所示。图6-12 线-4线译码器的逻辑图任任务二二制作制作编码译码显示示电路路2线-4线译码器的真值表如

21、表6-7所示。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路由真值表可以写出其逻辑表达式为 2线-4线译码器的典型产品有74LS139、74LS155、74LS156。图6-12所示为74LS139的引脚图。图6-12 74LS139的引脚图任任务二二制作制作编码译码显示示电路路2）3线8线译码器3线-8线译码器的典型产品是74LS138，其引脚排列图和逻辑符号如图6-13所示。A2、A1、A0为译码器的三个输入端，Y0Y7为译码器的输出端，低电平有效。图6-13 74LS138的引脚排列图和逻辑符号任任务二二制作制作编码译码显示示电路路74LS138译码器的功能表如表6-8所示。任任务二二制作制作编

22、码译码显示示电路路 由表6-8可知，当三个使能输入端E1=1，E2A=E2B=0时，74LS138译码器才能工作，否则译码器不工作。74LS138译码器正常工作时，输出端与输入端的逻辑函数关系为任任务二二制作制作编码译码显示示电路路2.二-十进制译码器 将4位BCD码的十组代码翻译成09十个对应输出信号的电路称为二-十进制译码器。由于它有4个输入端，10个输出端，所以其又称4线-10线译码器。如图614所示为4线-10线译码器的逻辑图。A3、A2、A1、A0为输入端，是4位8421BCD码；Y0Y9为输出端，低电平有效。图6-14 4线-10线译码器的逻辑图任任务二二制作制作编码译码显示示电路

23、路4线-10线译码器的真值表如表6-9所示。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路 代码10101111没有使用，称为伪码。由真值表可以写出其逻辑表达式为 由上式可知，当输入伪码10101111时，输出Y9Y0都为高电平1，不会出现低电平0。因此，译码器不会产生错误译码。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路74LS42为常见的二十进制译码器，其引脚排列图和逻辑符号如图6-15所示。图6-15 二-十进制译码器74LS42的引脚排列图和逻辑符号任任务二二制作制作编码译码显示示电路路3.译码器的应用 由74LS138译码器的逻辑函数表达式可知，它的每个输出端都表示一个最小项，而任何函数都可以写成

24、最小项表达式的形式。利用这个特点，可以用74LS138译码器实现逻辑函数。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路制作编码译码显示电路4.显示译码器 在数字系统中，常常需要把二进制数用人们习惯的十进制数码直观地显示出来，这就需要用显示器来完成。数字显示电路一般由译码器、驱动器和显示器等部分组成。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路1）显示器数码显示器按显示方式有分段式、字形重叠式、点阵式。图6-17（a）所示为七段半导体发光二极管显示器的引脚排列图。图6-17（b）所示为发光二极管的共阴极接线图。共阳极接线图如图6-17（c）所示，是将各发光二极管的阳极相连后接+5 V电源，这样当对应阴极接低

25、电平时，二极管导通发光。图6-17 七段半导体发光二极管显示器任任务二二制作制作编码译码显示示电路路2）74LS48集成电路 图6-18所示为74LS48显示译码器的引脚排列图和逻辑符号，它可以专门用来驱动七段数码管显示器。图6-18 74LS48显示译码器的引脚排列图和逻辑符号任任务二二制作制作编码译码显示示电路路74LS48显示译码器的逻辑功能表如表6-10所示。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路 由表6-10可知，当输入A3A2A1A0为00001001时，显示数字09的字形。74LS48的三个控制端分别为LT、IBR和IB/YBR。（1）LT为试灯输入端。当LT=0，IB/YBR=

26、1时，不管其他输入状态如何，若七段均完好，会显示字形“8”。经常用此方法来检查各段发光二极管的好坏。当LT=1时，显示译码器才处于工作状态。（2）IBR为动态灭零端。当LT=1，且IBR=0时，若输入A3A2A1A0=0000，则IB/YBR=0，使各段熄灭。（3）IB/YBR为灭灯输入/灭灯输出端，低电平有效。该端既可以做输入，也可做输出。当IB=0时，七段全灭，数码管不显示数字。YBR为灭灯输出，当本位灭“0”时，用于控制下一位的IBR。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路制作编码译码显示电路二、数据选择器数据选择器是按要求从多个输入中选择一个作为输出的逻辑电路，它也称为多路开关。根据输

27、入端的个数不同，数据选择器可以分为四选一数据选择器、八选一数据选择器等。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路1.集成数据选择器74LS151是一个八选一集成数据选择器，其引脚排列图和逻辑符号如图619所示。它有三个地址端A2A1A0。有D0D7八个数据输入端可供A2A1A0选择，有两个互补的输出端W和 W。图61974LS151的引脚排列图和逻辑符号图6-18 74LS48显示译码器的引脚排列图和逻辑符号任任务二二制作制作编码译码显示示电路路74LS151数据选择器的功能表如表6-11所示。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路 由表6-11可知，当使能端E=0时，74LS151数据选择器处

28、于工作状态；当E=1时，74LS151被禁止，即此时无论地址输入端输入任何数据，输出W=0，说明数据选择器处于不工作状态。当74LS151数据选择器正常工作时，输出端与输入端的逻辑函数关系为任任务二二制作制作编码译码显示示电路路制作编码译码显示电路2.数据选择器的应用 由74LS151数据选择器的逻辑函数表达式可知，当使能端E=0时，将地址输入、数据输入代替逻辑函数中的变量来实现一个三变量的逻辑函数。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路三、加法器1.半加器 半加器是只考虑两个加数本身，而不考虑来自低位进位的逻辑电路。设计一位二进制半加器。输入变量有两个，分别为加数A和被加数B；输出变量也有两

29、个，分别为和数S和进位C。半加器的真值表如表6-12所示。表6-12半加器的真值表任任务二二制作制作编码译码显示示电路路由表6-11可以写出半加器的逻辑函数表达式为根据半加器的逻辑函数表达式，采用与非门实现其逻辑电路，如图6-21（a）所示，逻辑符号如图6-21（b）所示。图6-21 半加器任任务二二制作制作编码译码显示示电路路2.全加器全加器是不仅考虑两个一位二进制数相 加，而且考虑来自低位进位数相加的逻辑运算电路。在全加器的输入中，Ai和Bi分别是被加数和加数，Ci为低位的进位数；其输出SO表示本位的和数，CO表示本位向高位的进位数。全加器的真值表如表6-13所示。任任务二二制作制作编码译

30、码显示示电路路组装、测试整流电路由表6-13可得全加器的逻辑函数表达式为任任务二二制作制作编码译码显示示电路路 根据全加器的逻辑函数表达式，可以画出全加器的逻辑电路，如图622（a）所示，其逻辑符号如图6-22（b）所示。图6-22 全加器任任务二二制作制作编码译码显示示电路路3.多位加法器 能够实现多位二进制数相加运算的电路称为多位加法器，其按进位的方式不同可分为串行进位和超前进位两种。任意一位的加法运算必须在低一位的运算完成之后才能进行，这种方式称为串行进位。这种加法器的逻辑电路比较简单，但它的运算速度不高。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路u实践操作一、目标（1）熟悉译码显示电路的工

31、作原理。（2）掌握编码器、译码器等中、小规模集成电路的应用。二、设备集成块：74LS147、74LS138、74LS42、CC4511。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路三、内容与步骤（1）按照图6-23连接测试电路。（2）仔细检查连接电路，确认无误后接通电源。图6-23 编码译码显示电路任任务二二制作制作编码译码显示示电路路（3）通过逻辑开关改变输入（I1I9）状态，观察输出端数码管的状态。（4）根据测试结果填写编码译码显示电路功能测试表，如表6-14所示。任任务二二制作制作编码译码显示示电路路四、考核四、考核任任务二二制作制作编码译码显示示电路路1.写出图6-24中Z1、Z2、Z3的逻

32、辑函数式，并化简为最简与或表达式。2.画出用两片4线-16线译码器74LS154组成5线-32线译码器的接线图。如图6-25所示为74LS154的逻辑图，图中的SA、SB是两个控制端（片选端），译码器工作时应使SA、SB同时为低电平。u思考与思考与练习图6-24 题1图图6-25 题2图任任务二二制作制作编码译码显示示电路路3.画出用3线8线译码器74LS138和门电路产生如下多输出逻辑函数的逻辑图。4.画出用4线16线译码器74LS154和门电路产生如下多输出逻辑函数的逻辑图。u思考与思考与练习任任务二二制作制作编码译码显示示电路路5.用3线-8线译码器74LS138和门电路设计1位二进制全

33、减器电路，输入为被减数、减数和来自低位的借位，输出为两数之差和向高位的借位信号。6.用两片双4选1数据选择器74LS153和3线-8线译码器74LS138接成16选1数据选择器。7.分析图6-26所示电路，写出输出Z的逻辑函数表达式。CC4512为8选1数据选择器，其功能表如表6-15所示。图6-26 题7图任任务二二制作制作编码译码显示示电路路任任务二二制作制作编码译码显示示电路路8.图6-27所示是用两个4选1数据选择器组成的逻辑电路，试写出输出Z与输入M、N、P、Q之间的逻辑函数式。已知数据选择器的逻辑函数式为9.用4选1数据选择器产生逻辑函数图6-27 题8图任任务二二制作制作编码译码显示示电路路10.用8选1数据选择器CC4512产生逻辑函数11.用8选1数据选择器CC4512产生逻辑函数12.设计用三个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮，要求用数据选择器实现。感感谢各位的聆听各位的聆听