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电工电子技术 CAI 教学课件

电工电子技术 CAI 教学课件. 陶晋宜. 太原理工大学. 电工电子技术的主要内容. 1 、电路分析. 上册. 2 、模拟电子技术. 3 、数字电子技术. 下册. 4 、电机与控制技术. 5 、可编程控制技术. 电工电子技术 （下册）. 数字与电气 控制技术基础. 数字电子技术： 第九章 数字电路基础 第十章 组合逻辑电路 第十一章 触发器与时序逻辑电路 第十二章 脉冲波形的产生与整形 第十三章 数 / 模和模 / 数转换技术 第十四章 存储器与可编程逻辑器件. 下册. 电机与电气控制： 第十五章 电机与电气控制技术基础.

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电工电子技术 CAI 教学课件

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Presentation Transcript

  1. 电工电子技术 CAI教学课件 陶晋宜 太原理工大学

  2. 电工电子技术的主要内容 1、电路分析 上册 2、模拟电子技术 3、数字电子技术 下册 4、电机与控制技术 5、可编程控制技术

  3. 电工电子技术 （下册） 数字与电气 控制技术基础

  4. 数字电子技术： 第九章 数字电路基础 第十章 组合逻辑电路 第十一章 触发器与时序逻辑电路 第十二章 脉冲波形的产生与整形 第十三章 数/模和模/数转换技术 第十四章 存储器与可编程逻辑器件 下册 电机与电气控制： 第十五章 电机与电气控制技术基础 可编程控制技术： 第十六章 可编程控制器

  5. 第9章 数字电路基础 9.1 数制 9.2 编码 9.3 逻辑代数基础 9.4 TTL集成逻辑门 9.5 COM逻辑门

  6. 数字信号和模拟信号 模拟信号 时间连续的信号 电子电路中的信号 数字信号 时间和幅度都是离散的

  7. t t 模拟信号： 正弦波信号 u 锯齿波信号 u

  8. 研究模拟信号时，我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。研究模拟信号时，我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。 在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态。

  9. u t 数字信号 产品数量的统计。 数字表盘的读数。 数字电路信号：

  10. 研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。 在数字电路中，三极管工作在开关状态，即工作在饱和和截止状态。

  11. 9.1 数制 9.1.1几种常用的进制数制 （1）十进制： 以十为基数的记数体制 表示数的十个数码： 1、2、3、4、5、6、7、8、9、0 遵循逢十进一的规律 157 =

  12. 一个十进制数数 N可以表示成： 10i是十进制数的位权。若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。

  13. （2）二进制： 以二为基数的记数体制 表示数的两个数码： 0、1 遵循逢二进一的规律 （1001）B= 2i表示二进制数的权位

  14. 二进制与十进制相比的优缺点： （1）用电路的两个状态---开、关来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。 （2）位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。

  15. 八进制记数码： 0、1、2、3、4、5、6、7 （3）八进制和十六进制： 由于二进制书写不方便，又采用八进制和十六进制。 遵循逢八进一的规律 (46)8= 481+6 80 =(38)D

  16. 十六进制记数码： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15) 逢十六进一 (4E6)H= 4162+14 161+6 160 =(1254)D

  17. 9.1.2数制间的转换 计算机中处理的数据——二进制 数据输入、输出计算机时转换成人们熟悉的数制。需要数制间的转换。

  18. 1.十进制与二进制之间的转换： 两边除二，余数为第0位a0 商两边除二，余第1位a1

  19.            余  余  余  余  余 0 1 1 0 1 a0 a3 a4 a1 a2 25 2 2 2 2 2 12 3 1 6 0 转换过程： (25)D=(11001)B

  20. 十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是二进制数的第0位，然后依次用二除所得的商，余数依次是a1a2、……。十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是二进制数的第0位，然后依次用二除所得的商，余数依次是a1a2、……。 ——除二取余法

  21. 对于纯小数：乘2取整 两边乘二，整数部分为第-1位a-1 小数两边乘二，整数部分第-2位a-2

  22. 转换过程：

  23. 每四位2进制数对应一位16进制数 2.十六进制与二进制之间的转换： (01011001)B= [027+1 26+0 25+1 24 +1 23+0 22+0 21+1 20]D [(023+1 22+0 21+1 20) 161 +(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D = =(59)H

  24. )H ( 9 B C 4 8 从末位开始四位一组 (10011100101101001000)D= (1001 11001011 01001000)D = =(9CB48)H

  25. )O ( 4 3 2 5 5 1 0 从末位开始三位一组 3.八进制与二进制之间的转换： (10011100101101001000)B= (10 011 100 101 101 001000)B = =(2345510)O

  26. 为了表示 9.2 编码 数值 数字系统的信息 编码 文字、图形 二进制代码

  27. 9.2.1有符号二进制数的编码 算术运算中：+表示正数，-表示负数 计算机中：0表示正数，1表示负数，机器数 算术运算：X=+1010110 Y=-1011100 机器数： X=01010110 Y=11011100 机器数的表示方法：原码、反码、补码

  28. 1.原码 在数值的真值前加符号位。 例如：W=1101 X=-1011 Y=0.1001 Z=-0.1001 字长n=5。 对应的原码：W=01101 X=11011 Y= 0.1001 Z=1 .1001 计算机中，用原码实现运算时，一般是取绝对值参加运算，符号位单独处理。

  29. 2.补码 将减法化为加法。是计算机的一种编码方式。 编码方式： 正数的补码是正数本身加上用0 表示的符号位，与原码相同。 负数的补码是：用1表示符号位，数值各位按位求反后加1。

  30. 例如：W=1101 X=-1011 Y=0.1001 Z=-0.1001 字长n=5。 对应的补码：[W] 补=01101 [X] 补=10101 [Y] 补= 0.1001 [Z] 补=1 .0111

  31. 一般计算： [ 01101]补 1101 +[ 10101]补 -1011 0010 100010 溢出 例：求1101-1011=？ 用计算机计算： 结果相同

  32. 3.反码 编码规则：正数的反码是数值，加上用0 表示的符号位。 负数：用1表示符号位，真值 部分按位变反。

  33. 例如：W=1101 X=-1011 Y=0.1001 Z=-0.1001 字长n=5。 对应的反码：[W] 反=01101 [X] 反=10100 [Y] 反= 0.1001 [Z] 反=1 .0110

  34. 为了分别表示N个字符，所需的二进制数的最小位数：为了分别表示N个字符，所需的二进制数的最小位数： 4.BCD码 编码可以有多种，数字电路中所用的主要是二–十进制码（BCD码）。 BCD------Binary-Coded-Decimal

  35. 5421码 2421码 在BCD码中，用四位二进制数表示0~9十个数码。四位二进制数最多可以表示16个字符，因此0~9十个字符与这16中组合之间可以有多种情况，不同的对应便形成了一种编码。这里主要介绍： 8421码 余3码 简单介绍

  36. 在BCD码中，十进制数 (N)D与二进制编码 (a3a2a1a0)B 的关系可以表示为： (N)D= W3a3 +W2a2+W1a1+W0a0 W3~W0为二进制各位的权 所谓的8421码，就是指各位的权 重是8、4、2、1。

  37. 0000 0 0 0 0 0001 1 1 1 1 0010 2 2 2 2 0011 3 0 3 3 3 0100 4 4 4 1 4 0101 5 5 2 0110 6 6 3 0111 7 7 4 1000 8 5 5 8 9 1001 9 6 6 1010 10 7 7 1011 11 5 8 8 1100 12 9 9 6 1101 13 7 1110 14 8 1111 15 9 二进制数 自然码 8421码 2421码 5421码 余三码

  38. 例：四位二进制数0101 0110，会出现短暂误码0100。采用格雷码就可以避免。 9.2.2 可靠性编码 为了避免信息代码的错误，提高可靠性，采用可靠性编码。 1.循环码（格雷码GRAY） 特点：任意两个相邻的循环码，仅有一位不同。这样可避免出现误码。

  39. 2.奇偶校验码 由有效位和校验位组成。校验位可位于有效位之前，也可位于有效位之后。 奇校验码：当有效位中1的个数为偶数时，为1，当有效位中1的个数为奇数时，为0。 偶校验码：当有效位中1的个数为偶数时， 为0，当有效位中1的个数为奇数时，为1。 如下表，校验位位于有效位之后。

  40. 二进制数 格雷 自然码 偶校验 奇校验 0000 0 0000 00001 00000 00011 1 0001 0001 00010 0011 00101 2 0010 00100 0010 00110 00111 0011 3 0110 4 01000 01001 0100 01011 0111 5 01010 0101 0101 01101 6 0110 01100 01110 0100 01111 7 0111 8 1000 1100 10000 10001 1101 10011 10010 9 1001 10 1111 1010 1011 11 1110 12 1100 1010 13 1011 1101 14 1001 1110 1000 15 1111

  41. 9.3 逻辑代数基础 9.3.1逻辑代数的特点和基本运算 在数字电路中，研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系，所以数字电路又称逻辑电路，相应的研究工具是逻辑代数（布尔代数）。 “与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑运算，任何其它的逻辑关系都可以由它们构成。

  42. 在逻辑代数中，逻辑函数的变量只能取两个值（二值变量），即0和1，中间值没有意义，这里的0和1只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、开关的开合等。在逻辑代数中，逻辑函数的变量只能取两个值（二值变量），即0和1，中间值没有意义，这里的0和1只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、开关的开合等。

  43. A & F B C A B C F E （1）“与”逻辑 A、B、C都具备时，事件F才发生。 逻辑电路符号

  44. A B C F 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 逻辑乘法 逻辑与 逻辑式 F=A•B•C 真值表

  45. A B C F E A 1 F B C （2）“或”逻辑 A、B、C只有一个具备时，事件F就发生。 逻辑电路符号

  46. A B C F 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 逻辑加法 逻辑或 逻辑式 F=A+B+C 真值表

  47. R E F F A A （3）“非”逻辑 A具备时 ，事件F不发生；A不具备时，事件F发生。 逻辑电路符号

  48. F A 1 0 1 0 逻辑非 逻辑反 逻辑式 真值表

  49. 9.3.2 逻辑代数的基本公式和规则 从三种基本的逻辑关系，我们可以得到以下逻辑运算的基本公式： 0• 0=0 • 1=1 • 0=0 0+0=0 1 • 1=1 0+1=1+0=1+1=1

  50. 1）基本运算规则 A+0=A A+1=1 A • 0 =0 • A=0 A • 1=A

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