电气工程及其自动化专业介绍
概述：
电气工程及其自动化的触角伸向各行各业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。本专业人员能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作，是宽口径“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大。据估计，随着国外大企业的进入，在这一专业领域将出现很大缺口，那时很可能出现人才供不应求的现象。
一、专业综合介绍
电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础，电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。该专业还有一些特点，就是强弱电结合、电工电子技术相结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、计算机多学科综合，使毕业生具有较强的适应能力，是“宽口径”专业。
数字电路及其应用(一)
当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。
在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。
介绍应用时，以实用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。这样可使刚入门的电子爱好者尽快学会和使用数字电路。
一、基本逻辑电路
1.数字电路的特点在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者涉及数字信号，即断续变化的物理量。当把开关快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲(电压)，这就是数字信号。人们把用来传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。
数字电路工作时通常只有两种状态：高电位(又称高电平)或低电位(又称低电平)。通常把高电位用代码“1”表示，称为逻辑“1”；低电位用代码“0”表示，称为逻辑“0”(按正逻辑定义的)。注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。实际的数字电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由
具体的数字电路来定。例如一些TTL数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”(即电路技术指标)。CMOS数字电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。
讨论数字电路问题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代表“0”状态、接通代表“1”状态。
2.三种基本逻辑电路数字电路中的基本电路是与门、或门和非门(反相器)。与门和或门电路的基本形式有两个或两个以上的输入端、一个输出端。因输入和输出可以各自为“0”或“1”状态，具有判定的功能，所以把它们称为基本逻辑电路。三种基本逻辑电路的符号(图形)和主要表达式如附表所示。该表对初学者可能难于理解，一旦了解之后就会觉得比通常的模拟电路还简单些。
(1)与门电路。以下讨论的与门是2输入端的，它对多端输入的与门同样适用。2输入端与门的功能设计成这样：当输入端A、B同时都为逻辑“1”状态时，输出Z才是逻辑“1”状态。2输入端与门的这种逻辑关系可以用图2模式的电路描述。对图2，这里作如下规定：开关K1、K2断开时，代表输入A、B的“0”状态、接通时代表输入A、B的“1”状态；灯L灭代表输出的Z的“0”状态，灯L亮代表输出Z的“1”状态。之后将开关K1、K2“接通”和“断开”的各种组合状态，以及由此引起灯“亮”和“灭”的输出状态列成表格，该表格叫做真值表，，如附表中所示。从真值表中看出，要使灯L点亮，即输出Z必须是“1”状态，输入的A、B也必须是“1”状态。
具有图2模式电路功能(指输入、输出关系)的电路称为2输入端与门，并用附表中的逻辑符号来代表。
(2)或门和非门。或门的逻辑关系如下：各输入端只要有一个状态为“1”时，输出便是“1”。非门只有一个输入端和一个输出端，并且其输出状态总是和输入状态相反的，即求“反”。这里同样可以用图3和图4模式的电路分别描述或门和非门的功能，也可以作相应的真值表，绘出逻辑符号，如附表中所示。
3.逻辑函数的表示方法在逻辑电路的设计时，常用四种方法表示逻辑电路的函数关系(指输入、输出关系)，即逻辑图、真值表、函数表达式和卡诺图。附表中仅列出了三种表达式，实际应用中逻辑图和真值表是最常用的，应必须掌握的；函数表达式和卡诺图主要供设计人员按要求设计数字逻辑电路时使用。
数字电路及其应用(二)
现在数字集成电路产品已完全取代了早期分立元件组成的数字电路。数字电路产品的种类愈来愈多，其分类方法也有多种。若按用途来分，可分成通用型的IC（中、小规模IC）产品，微处理（MPU）产品和面向特定用途的IC产品三大类。可编程逻辑器件是特定用途产品的一个重要分支。若按逻辑功能来分，可以分成组合逻辑电路，简称组合电路，如各种门电路，各种编译码器；时序逻辑电路，简称为时序电路，如各种触发器、各种计数器、各种寄存器等。若按电路结构来分，可分成TTL型和CMOS型两大类。
常见的TTL54/74系列，有如下的共同的特性：电源电压为5.0V，逻辑“0”输出电压为≤0.2V，逻辑“1”输出电压为≥3.0V和抗扰度为1.0V。
CMOS数字集成电路比TTL型占有更多的优点，前者的工作电源电压范围宽，静态功耗低、抗干扰能力强、输入阻抗高、成本低等。所以电子钟表、电子计算器等均用了该种电路。鉴于此，以后介绍数字集成电路时，主要以CMOS型为实例。
CMOS数字集成电路品种繁多，包括了各种门电路、编译码器、触发器、计数器和存贮器等上百种器件。
二、CMOS集成电路的应用
1.常用特性（1）工作电源电压。常用的CMOS集成电路工作电压范围为3～18V（也有7～15V的，如国产的C000系列），因此使用该种器件时，电源电压灵活方便，甚至未加稳压的电源也可使用。（2）供电引脚。CMOS集成电路外加供电时其引脚如图5所示。（3）输入阻抗高。CMOS电路的输入端均有保护二极管和串联电阻构成的保护电路，在正常工作范围内，保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄漏电流。通常情况下，等效输入电阻大于108Ω，因此驱动CMOS集成电路时，所消耗的驱动功率几乎可以不计。（4）输出电流。CMOS集成电路的输出电流（指内部各独立功能的输出端）一般是10mA，所以使用时应加推动级输出，但输出端若连接CMOS电路时（即扇出能力），因CMOS电路的输入阻抗高，对于低频工作时，一个输出端可以带动50个以上输入端，实际上几
乎不需考虑扇出功能的限制。（5）抗干扰能力强。CMOS电路抗干扰能力是指电路在干扰噪声的作用下，能维持电路原来的逻辑状态并正确进行状态的转换。电路的抗干扰能力通常以噪声容限来表示，即直流电压噪声容限、交流（指脉冲）噪声容限和能量噪声（指输入端积累的噪声能量）三种。直流噪声容限可达电源电压的40％以上，所以使用的电源电压越高，抗干扰能力越强。这是工业中使用CMOS逻辑电路时，都采用较高的供电电压的原因。TTL相应的噪声容限只有0.8V（因TTL工作电压为5V）。（6）说明。目前市场上数字电路产品进口的较多，产品型号的前缀为公司代号，如MC、CD、μPD、HFE 分别代表摩托罗拉半导体（MOTA）、美国无线电（RCA）、日本电气（NEC）、菲力蒲等公司。各产品的后缀相同的型号均可互换。
为了引起初学者的兴趣，笔者以下介绍时，先从应用电路切入，同时介绍它们的使用方法，以便能快速掌握它们的应用。
数字电路及其应用(三)
2.CMOS门电路的应用门电路是一种基本逻辑部件，用它们可以构成组合逻辑和时序逻辑电路。CMOS门电路产品种类很多，均可从相应的手册上查到，但归纳起来有八类：反相器、与非门、或非门、与门、或门、缓冲/电平变换器、组合逻辑和具有三态输出的逻辑门等。熟悉门电路的特性和应用，可为学习各种数字设备（包括PC机硬件）的工作原理打下良好的基础。
（1）环形振荡器。CD4069是六反相器集成电路（IC），采用双列式塑封装（14引脚），如图6所示。该IC内含六个独立的反相器。
每个反相器均可执行逻辑的反相操作。用它还可构成振荡器、脉冲整形和小信号的电压放大等。图7是用奇数级（3）的反相器串联，并首尾相接构成的环形振荡器电路，它的输出波形如图8所示。振荡器的工作是基于电平通过每个反相器时，需要一定的传输时间τ，即每个反相器均存在电平传输的延迟而形成的方波输出。例如，当图7电路加电时，其输出端设定为“0”电平（也可设定为“1”电平），按图的环形连接法，A点也为“0”电平。根据反相器求反逻辑，反相器Ⅰ的输出为“1”电平，从Ⅰ的输入到Ⅰ的输出电平的传输延时为τ。同理电平通过反相器Ⅱ和Ⅲ时，共需传输2τ的时间。“0”电平从A的输入到Ⅲ的输出端需传输3τ的时间。按反相器求反的功能，从Ⅰ的A点“0”电平经3τ后，Ⅲ的输出端从原来的“0”电平转为“1”电平。该“1”电平又到A点，再经3τ又到Ⅲ的输出端使输出又从“1”电平转到“0”电平。结果，在Ⅲ的输出端形成图8的方波。从方波的形成过程可知，该方波的周期T=6τ。
由于τ的时间很短，所以方波的频率很高，只有用示波器才能把波形显示出来。由于该电路简单，所以工厂中批量用它时，常用图7的电路并配上示波器以检查CD4069产品的好坏，并从波形的周期上估算它们的传输特性。
图9是图7方波发生器的改进电路，特点是输出的方波频率是可调的。图9电路中，增加了附加的RC电路，使电平从反相器Ⅱ的输入端到Ⅱ的输出端，因RC的充放电时间常数远大于反相器的传输时间，电平通过反相器Ⅱ时，延时大大增加，加之R是可调电阻，结果
在Ⅲ的输出端形成的方波，其频率是可调的。输出的方波周期可根据公式T=2RC估算，按图的RC值，方波的频率下限约1Hz。
图9的电路，因电路简单，一装即成，对频率稳定度要求不高的场合是很适用的。若再配上图10的LED驱动电路，并把R值取大些，可观察到LED的发光闪动。利用该组合电路，无需配接示波器，就可批量、快速检查CD4069产品的好坏。如果将驱动级管子BG换成9018，其集电极上插入电声器件（LED、R2去掉），调整R值，使组合电路工作在音频段，就可作讯响器。过去一些电码练习器就是用了这种电路作讯响器的
数字电路及其应用(四)
（2）与非和或非门的调制型振荡器。CD4011（MC14011B）和CD4001（MC14001B）分别是一种4－2输入端与非门和或非门IC，如图11
和图12所示。它们都可以构成调制振荡器且电路形式完全相同，也极其简单，用途很广。
把CD4011或CD4001的各输入端并联在一起就成了非门，再按图13外接RC元件就组成改进型的多谐振荡器。振荡器的周期T2.2RC，RS是稳频电阻，设计时取RSR，一般取RS>3R。当RS=10R时，其振荡器的频率稳定性为5％。
利用与非门和或非门的一个输入端受控，就可组成脉冲键控多谐振荡器，根据门电路的逻辑关系，对图中的与非门，当控制端A点为高电平时，电路振荡，当A点为低电平时，电路停振。对或非门正好
相反。
因此，若输入端A点加上控制脉冲，就组成了脉冲键控振荡器，这里在A点上的控制脉冲频率必须低于多谐振荡器的频率。
如果将CD4011 4－2输入与非门，用其中的两个门组成低频多谐振荡器，另两个门组成38kHz高频振荡器，再将它们按键控方式连接就组成38kHz的调制振荡器，如图16所示。该振荡器中IC－1、IC －2组成低频振荡器，IC－3和IC－4组成38kHz的高频振荡器，输出端C点信号即为38kHz的调制波。该调制波电路再与图17的红外管发射电路组合就构成常用的单通道红外遥控器（发射）电路。若再配上红外接收解调器电路把低频脉冲解调出来，就可用作各种家电产品的遥控信号。
数字电路及其应用（五）
三、组合电路和时序电路的应用
以上介绍的各种门电路均可组成组合电路。组合电路的特点是电路的输出信号仅与该时刻的输入信号有关而与电路原来所处的状态无关，通常称他们为组合逻辑电路，简称组合电路。常见的组合电路有编码器、译码器、数字分配器和数字选择器等。时序电路是指电路的输出状态与电路输入信号时间顺序有关，所以称为时序电路，如各类数码寄存器、各种计数器和顺序脉冲发生器等。上述的两类电路均有相应的器件，用户只需学会他们的使用方法。
鉴于这两类电路的器件品种繁多，涉及的专业术语一时难于理
解，要想系统地介绍他们实为困难，所以笔者以应用实例出发介绍以上两类电路的特点和使用方法，初学者可以按照所介绍的内容再找有关书籍学习，即可深入学习数字电路了。
1.BCD码和数码显示电路数码显示在电子领域中处处需要、且制作十分容易，一装即成。图18是数码显示电路的原理框图。初学者通过制作数码显示电路还可学到数字电路很多的基本知识。
（1）编码器编码和译码是数字电路（包括工业控制、单片机和PC机）常用的一种手段。通过编译码器可以解决家电、工业和工程上的许多问题，也是初学者必须掌握的数字电路知识。
所谓“编码”是指用若干数字或文字符号按照预先的约定（又称规定或定义）表示特定对象的过程。例如电信局给某用户编制了一个电话号码3245110，实际上就是把这个用户用代码3245110表示出来，这就是编码。
日常生活中的一个数按一定的计数方式（制）写出来也叫编码，如写成十进制，就是按十进制编码；如果写成二进制，就是按二进制编码。一旦编码的规则定义后，由此派生的问题都应遵循编码的规定。例如十进制编码规定，十进制的一位数是按十个符号0、1、2 (9)
来表示十种不同的代码，若超过9的数，则用多位数表示，且低位和高位关系是“逢十进一”。在二进制中，每个数位（即二进制的1位）只能取两种不同的数码即“0”和“1”，其特点是：“逢二进一”，即当本位是1，又要再加1时，本位便成0，同时向高位进1，例如1＋1=10。为了熟悉二进制的表示和运算规则，我们用四位二进制数码
来表示十进制的一位数，并列成表，如附表所示。
该表也是一种编码方式，这种编码就称为BCD码。所谓BCD码就是用二进制的编码表示十进制数。将四位二进制码一直加1时，还有六种状态，但按BCD码的约定，其余六种状态（1010、1011、1100、1101、1110、1111）对BCD码都是非法的，即在BCD码中是不允许出现的。
（2）位、字节这里顺便说说关于计算机技术中常见的专业用语：位、字节。计算机（包括单片机）中的“位”是指二进制数的位，常用bit表示，例如BCD码中的1001是4位。单片机中常处理8位二进制数，常把它定义成一个字节，常用Byte表示。单片机中的数据存储量，处理速度都是以字节为单位的。表示存储器容量的单位是kB，称为千字节（实际是1024个字节）。在计算技术中，为了说明计数方式是二进制数，常在二进制数后面加B，以与其它计数制区别，如BCD码中的1101B。
数字电路及其应用(六)
（3）显示器件。显示器件是图18（上期连载图）框图电路的末级电路，是将输入数码还原成数字（这里是十进制）的。显示器件有多种类型，各有特点，应按使用的场所选购。液晶显示器亮度不高但耗电小；荧光数码管亮度一般，耗电亦小，但工作电压较高（阳极电压12V、20V两种）；LED数码管亮度高，售价低但耗电较高（指笔段耗电约10mA）。这里主要介绍LED数码管显示器。
市售的LED数码显示器其品种很多，以WD系列为例，其数显器的位数有一位、二位、三位和四位的；每位的外形尺寸和显示的颜色也有多种，如：红、绿、黄、橙等。这里以WD50系列为例说明其特点和用途。其外形尺寸如图19所示，主要参数如下：正向电压1.6V～2.2V；功耗≤400mW，工作电流≤10mA；发光强度IV由具体型号而定，如WD506C（橙色）的IV为4500μcd、WD508C（红色超高亮）IV为13000μcd（工作电流10mA的测试条件）。
一位的LED数码显示器，其内部结构如图20所示，显示字时其笔段是些发光二极管，它们工作时可分共阳极（连接）如图20的（b）和共阴极（连接）如图20（a）两种。WD506A是共阳连接、WD506C
是共阴极连接，其发光笔段引脚如图21所示。
引脚按顶视图的1脚起，顺时针读数，其中5脚为小数点显示位DP，若不用可不连接。由于显示器的笔段数字是7段组成的（不计小数点），所以常称他们为LED 7段数码显示器。
（4）BCD—锁存/7段译码/驱动器。数码显示器与配套的驱动器集成器件一起工作。这些驱动器常称BCD－7段译码器。不同的显示器配用相应的驱动器件，如CD4055专配液晶显示用的。CD4547是BCD －7段译码大电流驱动器，这些都属于BCD－7段译码器。图18中配LED的驱动器，是用CD4543集成器件，该器件是一种可驱动LED的，也可驱动LCD的7段译码器。用CD4543驱动LED时的配接电路如图22所示。图中R1～R7是LED的限流电阻。
数字电路及其应用(七)
（5）数码显示电路和学习数字集成电路的方法。以下继续介绍数码显示框的电路组成。在上期连载（六）的图22，已示出了数码显示电路中的BCD－7段译码/驱动器和数码管LED的一种配套电路。从图22看出，数码管LED驱动器的输入端是BCD码信号。该信号可用CD4518——二/十进制同步加计数器的输出供给，如图23（a）所示。图23（b）中还示出了已介绍过的CD4543集成电路。在这里首先对初学者谈谈使用数字集成电路的方法，它与使用分立元件电路完全不同，使用前者时，应把握以下几点。
1）学会查阅数字电路产品手册。从手册产品性能介绍中，查出数字电路的引脚功能。一般引脚功能分两大类，其一是输入与输出功能；其二是控制功能（包括被控和对外控制）。例如图23的（a）CD4518，该IC是一种同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}。该计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。此外还必须掌握其控制功能，否则无法工作。手册中给有控制功能的真值（又称功能表），即集成块的使用条件，如表2所示。从表2看出，CD4518有两个时钟输入端CP和EN，若用时钟上升沿触发，信号由CP输入，此时EN端应接高电平“1”，若用时钟下降沿触发，信号由EN端输入，此时CP端应接低电平“0”，不仅如此，清零（又称复位）端Cr也应保持低电平“0”，只有满足了这些条件时，电路才会处于计数状态，若不满足则IC不工作。计
数时，其电路的输入输出状态如表3所示。值得注意，因表3输出是二/十进制的BCD码，所以输入端的记数脉冲到第十个时，电路自动复位0000状态（参看连载五）。另外，该CD4518无进位功能的引脚，但从表3看出，电路在第十个脉冲作用下，会自动复位，同时，第6脚或第{14}脚将输出下降沿的脉冲，利用该脉冲和EN端功能，就可作为计数的电路进位脉冲和进位功能端供多位数显用。由此可见充分利用真值表的特性，才能使用好数字电路。
读者可以按照上述方法查出BCD－7段译码/驱动器的CD4543输入、输出真值表，从表中学会电路的使用方法。由于篇幅有限，这里没有列出它的真值表。图24是LED数码显示框图18的部分电路图，图中引脚连接完全根据真值表的要求连接的。
在图24电路的CD4518中，因设定CP端为时钟（计数）输入，所以EN端10脚接电源正端（高电平）；清零端Cr{15}脚通过R1接地为零电平，电容C1是开机置Cr“1”电平清零用的。开机之后，C1不再起作用，由此可见，该IC的连接均符合表2的要求。只要从9脚输入计数脉冲，CD4518就输出BCD码。在CD4543中，LD（锁存控制）端1脚接电源正端（高电平），BI（消隐）端7脚、ph（L6CD 用）6脚均接地电平，这些条件均符合CD4543真值表要求。
由此可见，学习使用数字IC是以此真值表为依据的
数字电路及其应用(八)
（6）斯密特4－2输入与非门CD4093。斯密特与非门又称斯密特触发器。该器件既可以像普通“与非”门那样工作，也可以接成斯密特
触发器来使用。在数码显示电路中将用它作脉冲整形电路。
图25是CD4093（IC）的引脚图，从IC内部的逻辑符号和“与非”门的逻辑符号相比略有不同，增加了一个类似方框的图形，该图形正是代表斯密特触发器一个重要的滞后特性。当把CD4093两个输入端并接成非门时，它们的输入、输出特性如图26所示。其中图26的上部位置代表输入信号；图26的下部位置代表输出波形。从图中看出，当输入电压V1上升到VT＋电平时，触发器翻转，输出负跳变；过了一段时间输入电压回降到VT＋电平时，输出并不回到初始状态而需输入V1继续下降到VT－电平时，输出才翻转至高电平（正跳变），这种现象称它为滞后特性，VT＋—VT－=△VT。△VT称为斯密特触发器的滞后电压。△VT与IC的电源电压有关，当电源电压提高时，△VT略有增加，一般△VT值在3V左右。因斯密特触发器具有电压的滞后特性，常用它对脉冲波形整形，使波形的上升沿或下降沿变得陡直；还可以用它作电压幅度鉴别。在数字电路中它也是很常用的器件。
图27是一种用开关K产生单脉冲的原理图。当按下按键开关K 时，我们虽然感觉不到开关触点的抖动，但是因实际存在抖动而使K 的输出端产生多个脉冲，为了消除开关的抖动，使用了图28的消除开关抖动的电路。图中注明了电路的组成和各点的输出波形。电路中R1是上拉电阻。R2是C1的泄放电阻，R3、C1为常数，决定C点波形的前沿和后沿状态。R4、D1和R5是斯密特触发电路输入、输出必需的延迟反馈元件。该电路是一种消除开关抖动的单脉冲发生器典型电路。
（7）CD4060时钟脉冲发生器。CD4060（IC）是一种带有振荡器的14级分频器电路。用作振荡器时需外接R、C元件或石英晶体和电容器。如图29所示。有关CD4060的详细资料，本报已介绍过多次，这里不再重复。
数字电路及其应用(九)
（8）数码显示中的时钟信号。图30是数码显示的完整电路图。该电路是取自工程上一种多点检测控制箱的部分电路。由图可知，数码显示不仅可用在计数上，更多的还是其它用途。在图30中，IC1是数码显示用的时钟信号发生器，IC2是人工检测（数码显示）的单脉冲发生器电路，IC3是计数器，IC4是BCD－7段译码器和LED的驱动器。
CD4060（IC1）时钟信号发生器。数码显示用的时钟信号是由使用场合决定的，如工厂中产品自动计数是由光电传感器产生时钟信号，在这里是由脉冲发生器IC1产生的时钟信号。该发生器的脉冲周期T=2.2R2C1，设置为两秒钟，即LED计数显示每两秒钟变化读数一次。
电路中，CD4093（IC2）和开关K3共同组成供自检用的单脉冲发生器。触动一次K3，IC2的1脚接地一次，便在R4端产生一个脉冲（负的），为了消除开关通断的抖动，再利用斯密特与非门IC2对1脚上的脉冲信号整形，然后由IC2的10脚输出整形后的单脉冲信号（具体工作原理见上期介绍）。将开关K2闭合，由人工不断触动K3，IC210脚输出的信号加到IC3的CP端9脚，结果LED就显示出K3的
闭合次数（0～9），达到人工检测数显示电路是否正常工作的目的。若将IC1中的电阻R2用电位器（200kΩ）代换，即可调节LED的显示速度。图31是数码显示的面板图。其中K1、K2是互锁按键开关，K3是不带锁的按键开关。工作时，按下“循测”键则自动计数显示；检测时按下“人工”键，再触动K3，LED就随K3触动而显示
数字电路及其应用（十）
四、LED数码显示的应用已介绍过的数码显示电路只需配上相应的器件，就可组成多路监示的报警装置。图32是取自工程上一种10路报警系统的原理框图。其中的LED数码显示电路具有两种功能，1.发出BCD码，供多路报警循测开关的接通信号。设定每个开关接通两秒钟，然后断开，20秒钟一个接通循环。2.LED显示0～9个数，用来指示各路报警传感器的位号，以便发出报警声时，用户可从LED上看出报警点的位置。以下分别介绍各框图的组成。有关LED数码显示电路已作过详细介绍，这里不再复述。
1.CD4067模拟开关。数字电路中模拟开关是很有用的器件，用它来切换数字信号的传输是十分方便的。模拟开关的等效电路如图33所示。该图中0～n是开关的位，A代表开关的公共端刀，它等效一个单刀多位开关。各开关的切换是由BCD码作指令，BCD码的每四位二进制码可对应一个开关的接通，其余开关都断开。各开关都可双向传输信号，即各开关允许从n线到1线的信号传送（输入/输出）或1线到n线的分离（输出/输入），以及允许信号的并/串转换。开关所需的BCD码由外部电路产生，并称BCD码为外部地址输入信号。
图34是一种集成模拟开关器件CD4067的引脚图。CD4067是单16路（单刀16位）模拟开关，各开关由外部输入二进制的地址码A、B、C、D来切换。其中脚10、{11}、{14}和{13}是地址码A、B、C、D的输入端；脚2～{11}和{16}～{23}是开关的输入/输出端（开关位）；脚1是开关的输出/输入公共端（开关刀）；脚{15}为控制端，低电平有效（选通），高电平禁止（开关开路）。CD4067的真值表如附表所示。4位二进制码A、B、C、D共有16种状态，所以可以控制16个开关的通断。从真值表上看出，CD4067的工作方式和图33
介绍的完全相同，不过实际的IC多了一个控制端口{15}INH。这种模拟开关具有低的导通电阻和高的断开电阻，被传输的数字信号幅度为3V～15V。
2.多路报警传感器和讯响器这里各路设置的报警传感器依用
户按要求设定，所以难以详细介绍，不过可以介绍其要求。不管设置何种传感器，如防盗的振动或断线传感器；防火的感烟传感器；家用或商用的燃气气敏传感器等，都要作数字化处理，即报警时，传感器的输出应输出高电平（≥12V），以保证传感器的报警信号可以远距离传送。如图35防盗的断线传感器，当A、B两点的布线一旦断开，A点就输出高电平（12V）的报警信号，再通过CD4067的输出到讯响器上。报警用的高响度讯响器，本报均有过介绍。
本10路报警装置与CD4067有关的电路如图36所示。它可用于仓库、石油液化站，当然也可以用于多居室别墅的防盗系统，不同的场所使用不同种类的传感器。各传感器设在需要的地方，报警电路安
装在一个箱内作为监测箱挂在室内（工程上称为中心控制室）。一旦出现报警声，从监测箱的LED显示中即可查到报警位置。值得注意，因CD4067的外部地址码是二/十进制的BCD码，所以控制的报警路数最多10路，余有6路空着不同。实际使用时，也可按需要设置报警路数，这种情况下，由LED数码显示电路产生的10路循测信号也无需更改，未用上的循测信号，作空位运行。
数字电路及其应用（十二）
2.三态输出与非门和集成三态R－S锁存触发器。
（1）三态输出与非门。又称三态门，它与一般的与非门不同，其输入、输出除了具有与非门的功能外，还可以出现第三种状态——高阻状态（或称禁止态）。三态门的逻辑符号如图41所示，当EN端接“0”（或“1”）电平时，三态门按照与非门逻辑工作；当EN端接“1”（或“0”）电平时，三态门截止，这时若从输出端看进去，它处于高阻状态，所以称EN端为控制端（又称使能端）。在计算机电路中，常把A、B端叫做数据输入端；还把EN端接“0”（或“1”）时叫三态门的工作状态——高阻状态。至于EN端该接“1”或“0”，才能使它成高阻状态？这由给定型号集成电路的真值表而定，读者无需硬记。
在计算机（包括单片机）中，三态电路很有用处，用它可在一根导线上轮流（输入/输出）传送多个不同的数据信号或控制信号，如图42所示。通常把图中接受三个门的AB线叫做总线（又称母线）。
若令EN1、EN2和EN3分时地接“0”（或“1”）电平时，则AB、CD、EF的三组数据就会轮流地按与非门关系送到总线AB上，达到用一根总线传输（输入/输出）三组信号目的。
（2）三态R－S锁存触发器CD4044
将三态输出的与非门接成R－S触发器，就构成了具有三态的锁存触发器，如集成电路CD4044。CD4044是16引脚的IC，内含4个三态R－S触发器，其引脚功能如图43所示。图中的EN端是各R－S 触发器共同的三态控制端（“0”电平禁止）；S、R代表各自的R－S 触发器的输入端，Q1～Q4代表各触发器的输出端，触发器的Q端均未引出。附表是CD4044的真值表。从表中看出它与上次连载中的R －S与非门触发器的真值表相比，除多了一个控制端EN外，均完全相同，只需把EN端接高电平，该IC就是含有四个R－S与非门触发器的集成电路。注意：用或非门也可以构成三态R－S锁存触发器，如集成电路CD4043。
图44是用CD4044设计的报警器电路。AB线是用户设置的防盗线（用漆包线组成）。用该线把需防盗的区域围起来。图中绘出的R －S触发器是指CD4044内部电路的原理而非实际的完整电路。图中S1端通过电阻R2高电平（“1”），但由于AB线的短路使S1处于“0”电平，R1端通过电阻R1接“0”电平，EN端（三态）接高电平使CD4044按照R－S触发器的逻辑工作。电容器C是开机时，使R1端置“1”电平的，由CD4044的真值表可知，开机加电之后R－S触发器处于“1”态，Q1输出高电平，BG1管饱和导通，BG2管截止。
数字电路与系统习题参考答案 南京邮电学院电子工程系 2003/12
习题答案 1.1将下列各式写成按权展开式： （352.6）10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 （101.101）2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 （54.6）8=5×81+54×80+6×8-1 （13A.4F）16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1.2按十进制0~17的次序，列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解：略 1.3二进制数00000000~11111111和0000000000~1111111111分别可以代表多少个数？ 解：分别代表28=256和210=1024个数。 1.4 将下列个数分别转换成十进制数：（1111101000）2，（1750）8，（3E8）16 解：（1111101000）2=（1000）10 （1750）8=（1000）10 （3E8）16=（1000）10 1.5将下列各数分别转换为二进制数：（210）8，（136）10，（88）16 解：结果都为：（10001000）2 1.6 将下列个数分别转换成八进制数：（111111）2，（63）10，（3F）16 解：结果都为（77）8 1.7 将下列个数分别转换成十六进制数：（11111111）2，（377）8，（255）10 解：结果都为（FF）16 1.8 转换下列各数，要求转换后保持原精度： 解：（1.125）10=（1.0010000000）10——小数点后至少取10位 （0010 1011 0010）2421BCD=（11111100）2 ——先将2421BCD码转换成十进制数（252）10，再转换成二进制数。 （0110.1010）余3循环BCD码=（1.1110）2 ——余3循环BCD码中的1和0没有权值意义，因此先转换成十进制数（1.9）10，得出原精度为10-1，转换的二进制的小数位k≥3.3，因此至少取4位。 1.9 用下列代码表示（123）10，（1011.01）2： 解：（1）8421BCD码： （123）10=（0001 0010 0011）8421BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0001 0001.0010 0101）8421BCD （2）余3 BCD码
. 数字电子技术基础期末考试试卷 一、填空题 1. 时序逻辑电路一般由 和 两分组成。 2. 十进制数（56）10转换为二进制数为 和十六进制数为 。 3. 串行进位加法器的缺点是 ，想速度高时应采用 加法器。 4. 多谐振荡器是一种波形 电路，它没有稳态，只有两个 。 5. 用6个D 触发器设计一个计数器，则该计数器的最大模值M= 。 二、化简、证明、分析综合题： 1．写出函数F (A,B,C,D) =A B C D E ++++的反函数。 2．证明逻辑函数式相等：()()BC D D B C AD B B D ++++=+ 3．已知逻辑函数F= ∑（3,5,8,9，10，12）+∑d(0,1,2) （1）化简该函数为最简与或式： （2）画出用两级与非门实现的最简与或式电路图： 4．555定时器构成的多谐振动器图1所示，已知R 1=1K Ω，R 2=8.2K Ω，C=0.1μF 。试求脉冲宽度 T ，振荡频率f 和占空比q 。 ………………………密……………………封…………………………装…………………订………………………线……………………… 系别 专业（班级） 姓名 学号
图1 5．某地址译码电路如图2所示，当输入地址变量A7-A0的状态分别为什么状态 时，1Y 、6Y 分别才为低电平（被译中）。 图2 6．触发器电路就输入信号的波形如图3所示，试分别写出D 触发器的Q 和Q1的表达式，并画出其波形。 图3 ………………封…………………………装…………………订………………………线………………………
D= Q n+1= Q1= 7. 已知电路如图4所示，试写出: ①驱动方程； ②状态方程； ③输出方程； ④状态表； ⑤电路功能。图4 三、设计题：（每10分，共20分） 1．设计一个三变量偶检验逻辑电路。当三变量A、B、C输入组合中的“1”的个数为偶数时F=1，否则F=0。选用8选1数选器或门电路实现该逻辑电路。要求： （1）列出该电路F(A,B,C)的真值表和表达式； （2）画出逻辑电路图。 2．试用74161、3-8译码器和少量门电路，实现图5所示波形VO1、VO2，其中CP为输入波形。要求： （1）列出计数器状态与V01、V02的真值表；
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 1.1将下列各式写成按权展开式： （352.6）10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 （101.101）2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 （54.6）8=5×81+54×80+6×8-1 （13A.4F）16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1.2按十进制0~17的次序，列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解：略 解：分别代表28=256和210=1024个数。 （1750）8=（1000）10 （3E8）16=（1000）10 1.5将下列各数分别转换为二进制数：（210）8，（136）10，（88）16 1.6将下列个数分别转换成八进制数：（111111）2，（63）10，（3F）16 解：结果都为（77）8 解：结果都为（FF）16 1.8转换下列各数，要求转换后保持原精度： （0110.1010）余3循环BCD码=（1.1110）2 1.9用下列代码表示（123）10，（1011.01）2： 解：（1）8421BCD码： （123）10=（0001 0010 0011）8421BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0001 0001.0010 0101）8421BCD （2）余3 BCD码 （123）10=（0100 0101 0110）余3BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0100 0100.0101 1000）余3BCD （1）按二进制运算规律求A+B，A-B，C×D，C÷D， （2）将A、B、C、D转换成十进制数后，求A+B，A-B，C×D，C÷D，并将结果与（1）进行比较。 A-B=（101011）2=（43）10 C÷D=（1110）2=（14）10 （2）A+B=（90）10+（47）10=（137）10 A-B=（90）10-（47）10=（43）10 C×D=（84）10×（6）10=（504）10 C÷D=（84）10÷（6）10=（14）10 两种算法结果相同。
大连理工大学网络教育学院 《数字电路与系统》课程考试模拟试卷答案 考试形式：闭卷试卷类型：A 一、单项选择题（本大题共6小题，每小题3分，共18分） 1．B 2．C 3．C 4．B 5．A 6．C 二、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分） 1．(1) 213 (2) 12.04 (3) 40D (4) 10101001.1100 2． 三、化简题（本大题共3小题，每小题6分，共18分） =++ 1．答：F XYZ XY XY Z =+（3分） XY XY =（3分） Y 2．答：填卡诺图，圈1，得到最简与或表达式。
（3分） Y B AD ACD ∴ =++ （3分） 3．证明：0A ⊕ 00A A =+ （3分） A = （3分） 四、简答题（本大题共3小题，第1、2小题各7分，第3小题10分，共24分） 1．答： Q Q O O t t S R O O t t （错1处扣1分，图都正确7分满分） 2．答： ln( )DD T T DD T T V V V T RC V V V -+ +- -=- （3分）
3812 2.7 6.3 201010ln()s 12 6.3 2.7 --=????- （2分） 0.267ms 267μs == （2分） 3．答：（1）3 ref f 322821016V 210 V FSR R R ???===? （2分） （2）当123011X X X =时，333 166V 28o V FSR =-=-?=- （2分） 当123110X X X =时，366 1612V 28 o V FSR =-=-?=- （2分） （3）,min 311 162V 28 o V FSR =-=-?= （2分） （4）3,max 3217 1614V 28 o V FSR -=-=-?=- （2分） 五、计算题（本大题1小题，共20分） 1．答：（1）分析。分别用变量A 、B 、C 代表三人的表决选择，变量取值可以为1和0，分别代表同意和反对，最后的表决结果为变量Y ，其取值0表示提议未通过，1表示提议通过。 （3分） （2）列出真值表，如下表所示。 五．1题真值表 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 （真值表3分） （3）化简逻辑函数，如下图（a ）所示，得到 Y AB BC AC =++ （3分） （4）画出逻辑图，如下图（b ）所示。 如果要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非-与非表达式： Y AB BC AC ABBC AC =++= （3分）
数字电子技术基础考题 一、填空题：（每空3分，共15分） 1．逻辑函数有四种表示方法，它们分别是（真值表）、（逻辑图）、（逻辑表达式）和（卡诺图）。 2．将2004个“1”异或起来得到的结果是（0 ）。 3．由555定时器构成的三种电路中，（）和（）是脉冲的整形电路。4．TTL器件输入脚悬空相当于输入（高）电平。 5．基本逻辑运算有: （and ）、（not ）和（or ）运算。 6．采用四位比较器对两个四位数比较时，先比较（最高）位。 7．触发器按动作特点可分为基本型、（同步型）、（主从型）和边沿型；8．如果要把一宽脉冲变换为窄脉冲应采用（积分型单稳态）触发器 9．目前我们所学的双极型集成电路和单极型集成电路的典型电路分别是（TTL ）电路和（CMOS ）电路。 10．施密特触发器有（2）个稳定状态.，多谐振荡器有（0 ）个稳定状态。 11．数字系统按组成方式可分为功能扩展电路、功能综合电路两种；12．两二进制数相加时，不考虑低位的进位信号是（半）加器。 13．不仅考虑两个_______本位_____相加，而且还考虑来自___低位进位____相加的运算电路，称为全加器。 14．时序逻辑电路的输出不仅和___该时刻输入变量的取值______有关，而且还与_电路原来的状态_______有关。 15．计数器按CP脉冲的输入方式可分为__同步计数器和____异步计数器_。 16．触发器根据逻辑功能的不同，可分为_____rs______、______jk_____、___t________、___d________、___________等。 17．根据不同需要，在集成计数器芯片的基础上，通过采用__反馈归零法_________、__预置数法_________、__进位输出置最小数法__等方法可以实现任意进制的技术器。 18．4. 一个JK 触发器有 2 个稳态，它可存储 1 位二进制数。 19．若将一个正弦波电压信号转换成同一频率的矩形波，应采用多谐振荡器电路。20．把JK触发器改成T触发器的方法是 j=k=t 。 21．N个触发器组成的计数器最多可以组成2n 进制的计数器。 22．基本RS触发器的约束条件是rs=0 。
习题目录 9.1 (2) 9.2 (2) 9.3 (2) 9.4 (3) 9.5 (4) 9.6 (6) 9.7 (6) 9.8 (6) 9.9 (6) 9.10 (7) 9.11 (7)
9.1在ROM中，什么是“字数”，什么是“位数”？如何标注存储器的容量？ 解：地址译码器的输出线称作字线，字数表示字线的个数；存储矩阵的输出线称作位线(数据线)。位数表示位线的个数。字线和位线的每个交叉占处有—个存储单元。因此存储容量用“字数×位数”表示。 9.2固定ROM、PROM、EPROM、E2PROM之间有何异同？ 解：固定ROM、PROM、EPROM、E2PROM都是只读存储器，它们的工作原理和结构相同，都是由地址译码器、存储矩阵和输出电路构成，当地址译码器选中某一个字后，该字的若干位同时由输出电路输出，存储矩阵由M个字、每个字N位的存储单元构成。 它们的不同之处在于存储单元的写入和擦除方式不同。固定ROM出厂时结构数据已经固定，用户不能更改，适于存储大批量生产的程序和数据，常被集成到微控制器中作为程序存储器；PROM可由用户写入数据，但只能一次性写入，之后不能更改。适于存储中、小批量生产的程序和数据；EPROM数据可通过紫外线擦除，重新写入。可擦除数百次，写入一个字节需50ms。适用于开发研制阶段存储数据和程序，并可经常修改；E2PROM数据可通过电擦除，因此在工作时间可随时擦写。可擦除数10~1000万次，写入一个字节需20ms。适合于信息量不大，经常要改写，掉电后仍保存的场合。 9.3 试用ROM阵列图实现下列一组多输出逻辑函数 F1(A,B,C)=?AB+A?B+BC F2(A,B,C)=∑m(3,4,5,7) F3(A,B,C)=?A?B?C+?A?BC+?ABC+AB?C+ABC 解：将F1 ,F2 ,F3都用最小项表达式表示： F1(A,B,C)=?AB+A?B+BC=∑m(2,3,4,5,7) F2(A,B,C)=∑m(3,4,5,7) F3(A,B,C)=?A?B?C+?A?BC+?ABC+AB?C+ABC=∑m(0,1,3,6,7) ROM的阵列图如下图：
A .电路的原有状态 B. 此时刻前的输入 C. 此时刻前的输出 D .此时刻的输入 A .二进制译码器 B .十进制译码器 C .码制变换译码器 6、由与非门构成的基本 RS 触发器中，当两个输入端都为 1 A .具有保持功能 B .置1 C .置0 D .是不确定状态 7、74LS1 75 是（ ）位集成寄存器。 A .四 B .三 大工 15 秋《数字电路与系统》开卷考试期末复习资料 、单项选择题 1、 各种格雷码的共同特点是任意两个相邻码之间有几位不同？ A ． B ． C ． D .四 2、 实现与运算后再进行非运算的复合逻辑门电路称为（ A .异或门 B .同或门 C .或非门 D ?与非门 3、变量每增加一个，其函数卡诺图的小格数就增加（ A . 0.5 B . 1 C . 1.5 D . 2 4、下列哪项可以影响组合逻辑电路某一时刻的输出？（ 5、（ ）的功能是将一种码制的代码转换成另一种码制的代码 D .显示译码器 ，触发器（ ）
c . 8、 555定时器的电压范围为（ ）V 。 A . 0-3 B . 3-5 C . 0-18 D . 3-18 9、 使用双极性码时，其满刻度值是单极性码满刻度值的（ : A . 0.5 B . 1 C . 1.5 D . 2 10、 下列选项中，哪项不是半导体存储器按照信息存取方式划分的？（ A .顺序存储器 B .随机存储器 D. 双极型存储器 11、有关单稳态触发器哪种说法是错误的？（ ） A .两个工作状态，一个是稳态，一个是暂稳态； B .没有外加触发信号时，电路处于稳定状态； C .在外加信号作用下，由稳态反转到暂稳态； D .稳态持续一段时间以后，会会自动过渡到暂稳态； 14、N AB AC BC 是否存在竞争冒险，如果存在，是什么型？（ C .只读存储器 12、下面哪个内容不是逐次逼近型 A. 电压比较器 C .串行数字输出 〔3、F=（A+B ）（C+D ） （B+C ）（A+C ） A . F A B C D BC AC C . ADC 的组成部分？（ ） B. 逻辑控制电路 D .逐次逼近寄存器 的对偶式是（ ）0 B . F AB CD A C D . F =AB + AB +BC +AC BC
数字电子技术基础期末考试试卷 1. 时序逻辑电路一般由 和 两分组成。 2. 十进制数（56）10转换为二进制数为 和十六进制数为 。 3. 串行进位加法器的缺点是 ，想速度高时应采用 加法器。 4. 多谐振荡器是一种波形 电路，它没有稳态，只有两个 。 5. 用6个D 触发器设计一个计数器，则该计数器的最大模值M= 。 1．写出函数F (A,B,C,D) =A B C D E ++++的反函数。 =F 2．证明逻辑函数式相等：()()BC D D B C AD B B D ++++=+ 3．已知逻辑函数F= ∑（3,5,8,9，10，12）+∑d(0,1,2) （1）化简该函数为最简与或式： （2）画出用两级与非门实现的最简与或式电路图： 4．555定时器构成的多谐振动器图1所示，已知R 1=1K Ω，R 2=8.2K Ω，C=0.1μF 。试求脉冲宽度T ，振荡频率f 和占空比q 。 图1 5．某地址译码电路如图2所示，当输入地址变量A7-A0的状态分别为什么状态 时，1Y 、6Y 分别才为低电平（被译中）。 …… …… … … …… …密 … … …… … … … … 封 …… … … … … … … … … 装 … … … … … … … 订 … … … … … … … … … 线 … … … … … … … … … 学院 专业 （班级） 姓名 学号 …… … … … … 线 …
6．触发器电路就输入信号的波形如图3所示，试分别写出D触发器的Q和Q1的表达式，并画出其波形。 图 D= Q n+1= Q1= 7. 已知电路如图4所示，试写出: ①驱动方程； ②状态方程； ③输出方程； ④状态表； ⑤电路功能。图4 1．设计一个三变量偶检验逻辑电路。当三变量A、B、C输入组合中的“1”的个数为偶数时F=1，否则F=0。选用8选1数选器或门电路实现该逻辑电路。 要求： （1）列出该电路F(A,B,C)的真值表和表达式； （2）画出逻辑电路图。 A B C F
1.4 (1, 2, 3) 1.5 (1, 3) 1.6 1.10 (1, 3, 5) 1.12 (2, 4)1.14 1.16 1.17 (1,3) 1.19 (1, 3, 5) Homeworks (第三版): 1
Chapter 1. Number systems and codes 第一章. 数制与编码 2
Content 本章内容： 1. Number systems and their conversions 数制及其相互转换 2. BCD and Grey codes BCD和格雷码 3. Signed binaries 带符号的二进制数 Extended learning Information theory and coding 信息论与编码
Content 本章内容： 1. Number systems and their conversions 数制及其相互转换 2. BCD and Grey codes BCD 和格雷码 3. Signed binaries 带符号的二进制数 Extended learning Information theory and coding 信息论与编码 Therefore, in a general sense, information is Knowledge communicated or received concerning a particular fact or circumstance or rather, information is an answer to a question. Information cannot be predicted and resolves uncertainty.
数字电路与系统 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
大工15秋《数字电路与系统》开卷考试期末复习资料 一、单项选择题 1、各种格雷码的共同特点是任意两个相邻码之间有几位不同（） A．一B．二 C．三D．四 2、实现与运算后再进行非运算的复合逻辑门电路称为（）。 A．异或门B．同或门 C．或非门D．与非门 3、变量每增加一个，其函数卡诺图的小格数就增加（）倍。 A．B．1 C．D．2 4、下列哪项可以影响组合逻辑电路某一时刻的输出（） A．电路的原有状态B．此时刻前的输入 C．此时刻前的输出D．此时刻的输入 5、（）的功能是将一种码制的代码转换成另一种码制的代码。 A．二进制译码器B．十进制译码器C．码制变换译码器D．显示译码器 6、由与非门构成的基本RS触发器中，当两个输入端都为1时，触发器（）。A．具有保持功能B．置1 C．置0 D．是不确定状态7、74LS175是（）位集成寄存器。 A．四B．三
C ．二 D ．一 8、555定时器的电压范围为（ ）V 。 A ．0-3 B ．3-5 C ．0-18 D ．3-18 9、使用双极性码时，其满刻度值是单极性码满刻度值的（ ）倍。 A ． B ．1 C ． D ．2 10、下列选项中，哪项不是半导体存储器按照信息存取方式划分的（ ） A ．顺序存储器 B ．随机存储器 C ．只读存储器 D ．双极型存储器 11、有关单稳态触发器哪种说法是错误的（ ） A ．两个工作状态，一个是稳态，一个是暂稳态； B ．没有外加触发信号时，电路处于稳定状态； C ．在外加信号作用下，由稳态反转到暂稳态； D ．稳态持续一段时间以后，会会自动过渡到暂稳态； 12、下面哪个内容不是逐次逼近型ADC 的组成部分（ ） A ．电压比较器 B ．逻辑控制电 路 C ．串行数字输出 D ．逐次逼近寄 存器 13、F=(A+B)(C+D)(B+C)(A+C)的对偶式是（ ）。A ．F AB CD BC AC =+++ B ．F AB CD A C BC =+++
. 1.1将下列各式写成按权展开式： （352.6）10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 （101.101）2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 （54.6）8=5×81+54×80+6×8-1 （13A.4F）16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1.2按十进制0~17的次序，列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解：略 1.3二进制数00000000~11111111和0000000000~1111111111分别可以代表多少个数？解：分别代表28=256和210=1024个数。 1.4将下列个数分别转换成十进制数：（1111101000）2，（1750）8，（3E8）16 解：（1111101000）2=（1000）10 （1750）8=（1000）10 （3E8）16=（1000）10 1.5将下列各数分别转换为二进制数：（210）8，（136）10，（88）16 解：结果都为：（10001000）2 1.6将下列个数分别转换成八进制数：（111111）2，（63）10，（3F）16 解：结果都为（77）8 1.7将下列个数分别转换成十六进制数：（11111111）2，（377）8，（255）10 解：结果都为（FF）16 1.8转换下列各数，要求转换后保持原精度： 解：（1.125）10=（1.0010000000）10——小数点后至少取10位 （0010 1011 0010）2421BCD=（11111100）2 （0110.1010）余3循环BCD码=（1.1110）2 1.9用下列代码表示（123）10，（1011.01）2： 解：（1）8421BCD码： （123）10=（0001 0010 0011）8421BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0001 0001.0010 0101）8421BCD
数字电路与系统(DOC)
大工15秋《数字电路与系统》开卷考试期末复习资料 一、单项选择题 1、各种格雷码的共同特点是任意两个相邻码之间有几位不同？（） A．一B．二 C．三D．四 2、实现与运算后再进行非运算的复合逻辑门电路称为（）。 A．异或门B．同或门 C．或非门D．与非门 3、变量每增加一个，其函数卡诺图的小格数就增加（）倍。 A．0.5 B．1 C．1.5 D．2 4、下列哪项可以影响组合逻辑电路某一时刻的输出？（） A．电路的原有状态B．此时刻前的输入 C．此时刻前的输出D．此时刻的输入
5、（）的功能是将一种码制的代码转换成另一种码制的代码。 A．二进制译码器B．十进制译码器 C．码制变换译码器D．显示译码器 6、由与非门构成的基本RS触发器中，当两个输入端都为1时，触发器（）。 A．具有保持功能B．置1 C．置0 D．是不确定状态7、74LS175是（）位集成寄存器。A．四B．三 C．二D．一 8、555定时器的电压范围为（）V。A．0-3 B．3-5 C．0-18 D．3-18 9、使用双极性码时，其满刻度值是单极性码满刻度值的（）倍。 A．0.5 B．1 C．1.5 D．2 10、下列选项中，哪项不是半导体存储器按照信息存取方式划分的？（）
A．顺序存储器B．随机存储器C．只读存储器D．双极型存储器 11、有关单稳态触发器哪种说法是错误的？（） A．两个工作状态，一个是稳态，一个是暂稳态；B．没有外加触发信号时，电路处于稳定状态；C．在外加信号作用下，由稳态反转到暂稳态；D．稳态持续一段时间以后，会会自动过渡到暂稳态； 12、下面哪个内容不是逐次逼近型ADC的组成部分？（） A．电压比较器B．逻辑控制电路 C．串行数字输出D．逐次逼近寄存器 13、F=(A+B)(C+D)(B+C)(A+C)的对偶式是（）。A．F AB CD BC AC =+++ =+++B．F AB CD AC BC C．F AB CD BC AC =+++D．F =AB + AB +BC +AC 14、BC + N+ =是否存在竞争冒险，如果存在，AC A B 是什么型？（） A．存在，0型冒险
1、1将下列各式写成按权展开式: (352、6)10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 (101、101)2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 (54、6)8=5×81+54×80+6×8-1 (13A、4F)16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1、2按十进制0~17的次序,列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解:略 1、3二进制数00000000~11111111与0000000000~1111111111分别可以代表多少个数？解:分别代表28=256与210=1024个数。 1、4将下列个数分别转换成十进制数:(1111101000)2,(1750)8,(3E8)16 解:(1111101000)2=(1000)10 (1750)8=(1000)10 (3E8)16=(1000)10 1、5将下列各数分别转换为二进制数:(210)8,(136)10,(88)16 解:结果都为:(10001000)2 1、6将下列个数分别转换成八进制数:(111111)2,(63)10,(3F)16 解:结果都为(77)8 1、7将下列个数分别转换成十六进制数:(11111111)2,(377)8,(255)10 解:结果都为(FF)16 1、8转换下列各数,要求转换后保持原精度: 解:(1、125)10=(1、0010000000)10——小数点后至少取10位 (0010 1011 0010)2421BCD=(11111100)2 (0110、1010)余3循环BCD码=(1、1110)2 1、9用下列代码表示(123)10,(1011、01)2: 解:(1)8421BCD码: (123)10=(0001 0010 0011)8421BCD (1011、01)2=(11、25)10=(0001 0001、0010 0101)8421BCD (2)余3 BCD码 (123)10=(0100 0101 0110)余3BCD (1011、01)2=(11、25)10=(0100 0100、0101 1000)余3BCD 1、10已知A=(1011010)2,B=(101111)2,C=(1010100)2,D=(110)2 （1）按二进制运算规律求A+B,A-B,C×D,C÷D, （2）将A、B、C、D转换成十进制数后,求A+B,A-B,C×D,C÷D,并将结果与(1)进行比较。解:(1)A+B=(10001001)2=(137)10 A-B=(101011)2=(43)10 C×D=(111111000)2=(504)10 C÷D=(1110)2=(14)10 (2)A+B=(90)10+(47)10=(137)10 A-B=(90)10-(47)10=(43)10 C×D=(84)10×(6)10=(504)10 C÷D=(84)10÷(6)10=(14)10 两种算法结果相同。 1、11试用8421BCD码完成下列十进制数的运算。 解:(1)5+8=(0101)8421BCD+(1000)8421BCD=1101 +0110=(1 0110)8421BCD=13
本章主要介绍了四方面的内容： 1. 数字系统测试的基本原理，包括常用术语、故障模型等数字系统测试和数据域分析的基本概念、建立在通路敏化思想上的D算法和用数学方法寻求组合电路测试的布尔差分法、基于迭接阵列的时序电路测试方法和时序电路功能核实序列、随机测试和穷举测试的基本原理、数据域测试系统的组成和原理概述； 2. 逻辑分析的主要特点、类型以及它的主要技术指标；逻辑分析仪的基本结构和组成原理；触发与跟踪方式、显示方式和在软硬件测试中的应用方法。 3. 可测性设计技术，包括可测性设计的基本原理，扫描可测性设计技术，内建自测试技术和边界扫描测试技术。 4．误码率测试和嵌入式微处理器的可测性设计。 11．1 数字系统测试的基本原理 本节要求 理解数字系统测试、数据域测试和传统时域测试和频域测试相比所具有的特点；理解数字系统测试和故障诊断中常用的故障模型；理解敏化通路法、D算法的基本原理和用D算法求解无冗余组合逻辑电路单故障测试矢量的基本步骤；了解用迭接阵列方法测试时序电路的基本原理；掌握一阶布尔差分法的运用和同步序列、引导序列和区分序列三种时序电路的功能核实序列的求法；理解随机测试和穷举测试的基本思想。掌握数据域测试系统的基本和基本原理，特别是特征分析的原理和数字信号源的作用和原理。 11.1.1 数字系统测试和数据域分析的基本概念 1．数字系统测试和数据域测试的特点 与其它测试领域相比，数字系统测试和数据域测试有许多鲜明的特点，例如： 第一，数字系统的响应与激励之间不是简单的线性关系。 第二，随着数字集成电路集成度增长，常常不得不依靠少数外部测试点上所得到的有限测试结果去推断电路内部所发生的复杂过程。 第三，在微机化数字系统中，除了由于硬件故障引起外部信息错乱外，还可能由于软件问题而导致异常输出。 第四，在一个数字系统的某一点上所发生的事件，往往经过若干个内部工作循环以后，才会在另一点或输出端有所表现，甚至可能毫无表现。 第五，由于数字信息几乎都是多位传输的，且数据流往往很长，许多信号仅发生一次，而其中可能只有一位，甚至只在某一瞬时出错，造成故障和出错不易辨认和捕获。 2．几个术语 数据域测试的目的在于：首先，判断被测系统或电路中是否存在故障，此过程称为故障侦查（Fault Detection），也称作故障检测；进一步，如果有故障，则应查明其原因、性质和产生的位置，此过程称为故障定位(Fault Location)。故障侦查和故障定位合称故障诊断或简称为诊断。 被测件因构造特性的改变而产生一个缺陷(Defect)，称为物理故障。缺
大连理工大学网络教育学院 2018年秋《数字电路与系统》 期末考试复习题 ☆注意事项：本复习题满分共：400分 一、单项选择题 1、实现或运算逻辑功能的逻辑器件称为（）。 A．非门B．与门 C．或门D．与或非门 2、四变量卡诺图共有（）个小格。 A．4 B．8 C．12 D．16 3、编码器的功能是把输入信号编成（）进制代码。 A．二B．八 C．十D．十六 4、（）是算术运算的基本单元。 A．译码器B．编码器 C．加法器D．数据比较器 5、如果逻辑电路在较慢速度下工作，为了消去竞争冒险，可以如何操作？（） A．在输入端串联一个电容器B．在输入端并联一个电容器 C．在输出端串联一个电容器D．在输出端并联一个电容器 6、时钟RS触发器输入端S=R=0时，CLK=1，则触发器（）。 A．两个输出端同时变为1 B．次态为0 C．次态为1 D．保持原态 7、寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的，一个触发器可以存储（）位二进制代码。A．1 B．2 C．3 D．4
8、555定时器构成的施密特触发器上限阈值电压是Vcc 的（ ）倍。 A ．1/3 B ．1/2 C ．2/3 D ．1 9、对于某个输入数字，实测输出值与理论输出值之（ ）称为绝对误差。 A ．和 B ．差 C ．积 D ．商 10、ADC0816是一个（ ）ADC 。 A ．二位 B ．八位 C ．十二位 D ．十六位 11、有关单稳态触发器哪种说法是错误的？（ ） A ．两个工作状态，一个是稳态，一个是暂稳态； B ．没有外加触发信号时，电路处于稳定状态； C ．在外加信号作用下，由稳态反转到暂稳态； D ．稳态持续一段时间以后，会会自动过渡到暂稳态； 12、下面哪个内容不是逐次逼近型ADC 的组成部分？（ ） A ．电压比较器 B ．逻辑控制电路 C ．串行数字输出 D ．逐次逼近寄存器 13、F=(A+B)(C+D)(B+C)(A+C)的对偶式是（ ）。 A ．F AB CD B C AC =+++ B ．F AB CD AC B C =+++ C ．F AB CD BC AC =+++ D ．F =AB + AB +BC +AC 14、BC AC B A N ++=是否存在竞争冒险，如果存在，是什么型？（ ） A ．存在，0型冒险 B ．存在，1型冒险 C ．不存在竞争冒险 D ．即存在0型冒险，又存在1型冒险 15、有关存储器二进制单元的容量以下说法哪种正确？（ ） A ．1Byte=8bit B ．4096位是256字节 C ．4096bit=256B D ．212=1K
习题目录 2.1 (2) 2.2 (2) 2.3 (2) 2.4 (3) 2.5 (3) 2.6 (4) 2.7 (4) 2.8 (4) 2.9 (4) 2.10 (4) 2.11 (5) 2.12 (5) 2.13 (7) 2.14 (8)
2.1 有A 、B 、C 三个输入信号，试列出下列问题的真值表，并写出最小项表达式∑m （ ）。 （1）如果A 、B 、C 均为0或其中一个信号为1时。输出F=1，其余情况下F=0。 （2）若A 、B 、C 出现奇数个0时输出为1，其余情况输出为0。 （3）若A 、B 、C 有两个或两个以上为1时，输出为1，其余情况下，输出为0。 F 1m 4）F 2m ）3m 7） 2.2 试用真值表证明下列等式： （1）A ?B+B ?C+A ?C=ABC+?A ?B ?C （2）?A ?B+?B ?C+?A ?C=AB BC AC 证明：（1） 真值表相同，所以等式成立。 （ 真值表相同，所以等式成立。 2.3 对下列函数，说明对输入变量的哪些取值组合其输出为1？ （1）F （A,B,C ）=AB+BC+AC （2）F （A,B,C ）=(A+B+C)(?A+?B+?C) （3）F （A,B,C ）=(?AB+?BC+A ?C)AC 解：本题可用真值表、化成最小项表达式、卡诺图等多种方法求解。 （1）F 输出1的取值组合为：011、101、110、111。 （2）F 输出1的取值组合为：001、010、011、100、101、110。
（3）F输出1的取值组合为：101。 2.4试直接写出下列各式的反演式和对偶式。 (1)F(A,B,C,D,E)=[(A?B+C)·D+E]·B (2) F(A,B,C,D,E)=AB+?C?D+BC+?D+?CE+B+E (3) F(A,B,C)=?A?B+C ?AB C 解：(1) ?F=[(?A+B)·?C+?D]·?E+?B F'=[(A+?B)·C+D]·E+B (2) ?F=(?A+?B)(C+D)·(?B+?C)·D·(C+?E)·?B·?E F'=(A+B)(?C+?D)·(B+C)·?D·(?C+E)·B·E (3)?F=(A+B)·?C+ A+?B+C F'=(?A+?B)·C+?A+B+?C 2.5用公式证明下列等式： (1)?A?C+?A?B+BC+?A?C?D=?A+BC (2)AB+?AC+(?B+?C) D=AB+?AC+D (3)?BC?D+B?CD+ACD+?AB?C?D+?A?BCD+B?C?D+BCD=?BC+B?C+BD (4)A?B?C+BC+BC?D+A?BD=?A + B +?C+?D 证明： (1) ?A?C+?A?B+BC+?A?C?D ——?A?C?D被?A?C削去 =?A(?B+?C)+BC =?A BC+BC ——削去互补因子 =?A+BC (2) AB+?AC+(?B+?C) D =AB+?AC+BC D+BC ——增加冗余因子BC，为了削去BCD中的BC =AB+?AC+D (3)?BC?D+B?CD+ACD+?AB?C?D+?A?BCD+B?C?D+BCD =?BC?D+BD+ACD+?AB?C?D+?BCD+B?C?D ——B?CD与BCD合并成BD =?BC?D+BD+ACD+?AB?C?D+?BCD+B?C ——BD与B?C?D削去互补因子 =?BC?D+BD+ACD+?BCD+B?C ——?AB?C?D被B?C削去 =?BC+BD+ACD+B?C ——?BC?D与?BCD合并 =?BC+BD+CD+ACD+B?C ——增加CD，可削去ACD =?BC+B?C+BD (4)A?B?C+BC+BC?D+A?BD =A?B?C (BC+BC?D)+?A+B+?D ——BC+BC?D削去互补因子 =A?B?C (?B+?C+?D)+?A+B+?D =A?B?C +A?B?C?D+?A+B+?D
Y 1 1 Y 第一章 1.1 二进制到十六进制、十进制 (1)(10010111)2=(97)16=(151)10 (3)(0.01011111)2=(0.5F)16=(0.37109375)10 1.2 十进制到二进制、十六进制 (1)(17)10=(10001)2=(11)16 (3) (0.39)10 = (0.0110 0011 1101 0111 0000 1010) 2 = (0.63D70A)16 1.8 用公式化简逻辑函数 (1)Y=A+B (2)Y = ABC + A + B + C 解： = BC + A + B + C = C + A + B + C =（A ＋A ＝） (5)Y=0 (2)(1101101)2=(6D)16=(109)10 (4)(11.001)2=(3.2)16=(3.125)10 (2)(127)10=(1111111)2=(7F)16 (4) (25.7)10 = (11001.1011 0011) 2 = (19.B 3)16 (3)Y=1 (4)Y = AB CD + ABD + AC D 解：Y = AD (B C + B + C ) = AD (B + C + C ) = AD (7)Y=A+CD (6)Y = AC (C D + A B ) + BC (B + AD + CE ) 解：Y = BC ( B ⊕ AD + CE ) = BC ( B + AD ) ⊕ CE = ABCD (C + E ) = ABCDE （8）Y = A + ( B + )( A + B + C )( A + B + C ) 解：Y = A + ( B ⊕ C )( A + B + C )( A + B + C ) = A + ( AB C + B C )( A + B + C ) = A + B C ( A + B + C ) = A + AB C + B C = A + B C (9)Y = BC + A D + AD (10)Y = AC + AD + AEF + BDE + BDE 1.9 (a) Y = ABC + BC (b) Y = ABC + ABC (c) Y 1 = AB + AC D ,Y 2 = AB + AC D + ACD + ACD (d) Y 1 = AB + AC + BC , Y 2 = ABC + ABC + ABC + ABC 1.10 求下列函数的反函数并化简为最简与或式 (1)Y = AC + BC (3)Y = ( A + B )( A + C )AC + BC (2) Y = A + C + D 解： = ( A + B )( A + C )AC + BC = [( A + B )( A + C ) + AC ] ⊕ BC = ( AB + AC + BC + AC )( B + C ) = B + C (5)Y = AD + AC + BCD + C 解：Y = ( A + D )( A + C )(B + C + D )C = AC ( A + D )(B + C + D ) = ACD (B + C + D ) = ABCD (4)Y = A + B + C (6)Y = 0 1.11 将函数化简为最小项之和的形式 (1)Y = A BC + AC + B C 解：Y = A BC + AC + B C = A BC + A (B + B )C + ( A + A )B C = A BC + ABC + AB C + AB C + ABC = A BC + ABC + AB C + ABC （2）Y = ABC D + A BCD + ABCD + AB CD + AB CD + A BC D
数字电子技术基础期末考试试卷 一、填空题 1. 时序逻辑电路一般由 和 两分组成。 2. 十进制数（56）10转换为二进制数为 和十六进制数为 。 3. 串行进位加法器的缺点是 ，想速度高时应采用 加法器。 4. 多谐振荡器是一种波形 电路，它没有稳态，只有两个 。 5. 用6个D 触发器设计一个计数器，则该计数器的最大模值M= 。 二、化简、证明、分析综合题： 1．写出函数F (A,B,C,D) =A B C D E ++++的反函数。 2．证明逻辑函数式相等：()()BC D D B C AD B B D ++++=+ 3．已知逻辑函数F= ∑（3,5,8,9，10，12）+∑d(0,1,2) （1）化简该函数为最简与或式： （2）画出用两级与非门实现的最简与或式电路图： 4．555定时器构成的多谐振动器图1所示，已知R 1=1K Ω，R 2=8.2K Ω，C=0.1μF 。试求脉冲宽度T ，振荡频率f 和占空比q 。 图1 5．某地址译码电路如图2所示，当输入地址变量A7-A0的状态分别为什么状态 时，1Y 、6Y 分别才为低电平（被译中）。 图2
6．触发器电路就输入信号的波形如图3所示，试分别写出D触发器的Q和Q1的表达式，并画出其波形。 图3 D= Q n+1= Q1= 7. 已知电路如图4所示，试写出: ①驱动方程； ②状态方程； ③输出方程； ④状态表； ⑤电路功能。图4 三、设计题：（每10分，共20分） 1．设计一个三变量偶检验逻辑电路。当三变量A、B、C输入组合中的“1”的个数为偶数时F=1，否则F=0。选用8选1数选器或门电路实现该逻辑电路。 要求： （1）列出该电路F(A,B,C)的真值表和表达式； （2）画出逻辑电路图。 2．试用74161、3-8译码器和少量门电路，实现图5所示波形VO1、VO2，其中CP为输入波形。要求：