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        數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用

        2017-06-02 16:26:46尹潤翔
        電子技術(shù)與軟件工程 2017年10期

        尹潤翔

        數(shù)字電路中邏輯門電路是最基本的電路邏輯元件。所謂“門”就是一種開關(guān),它能按照某些條件去控制電子信號的通過或不通過。門電路的信號輸入和信號輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系),所以門電路又稱為邏輯門電路。門電路的基本邏輯關(guān)系為“與”、“或”、“非”三種。通過這三種關(guān)系,可以實(shí)現(xiàn)多種多樣的功能。而對于傳統(tǒng)的機(jī)械手表來說,它的功能單一。所以可以通過數(shù)字電子技術(shù)是它的功能更加豐富,更符合人們生活的需要。例如,除了傳統(tǒng)機(jī)械手表的功能;顯示時間之外,還可以增加顯示日期,秒表計(jì)時,定時鬧鐘等功能。

        【關(guān)鍵詞】高電平 低電平 輸入端 輸出端

        1 數(shù)字電子技術(shù)

        在2016年夏天,我去表哥家玩,在他的書桌上放著一本有關(guān)數(shù)字電子技術(shù)的書,出于好奇心,于是我就翻看了幾頁,然后我就喜歡上了數(shù)字電子技術(shù)這門課。以下是我對數(shù)字電子技術(shù)的認(rèn)識。核心內(nèi)容就是把一系列連續(xù)的信息數(shù)字化,或者說是不連續(xù)化。在電子技術(shù)中,信號可以根據(jù)是否連續(xù)分為兩大類:一類信號是連續(xù)的模擬信號,這類信號的特征是,無論從時間上還是從信號的大小上都是連續(xù)變化的,用于傳遞、加工和處理模擬信號的技術(shù)叫做模擬技術(shù),處理模擬信號的電路稱為模擬電路。常用的有整流電路、放大電路等,而且研究的是輸入和輸出信號間的大小及相位關(guān)系;另一類信號是不連續(xù)的數(shù)字信號,數(shù)字信號的特征是,無論從時間上或是大小上都是離散的,或者說都是不連續(xù)的,傳遞、加工和處理數(shù)碼信號的叫做數(shù)字技術(shù)。處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字電路,它注重研究的是輸入、輸出信號之間的邏輯關(guān)系而非大小和相位的關(guān)系。“門”電路是數(shù)字電路中最基本的邏輯元件。所謂“門”就是一種開關(guān),它能按照特點(diǎn)的的條件去控制電路信號的通過或不通過。門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系),所以“門”電路又稱為邏輯門電路?;具壿嬯P(guān)系為“與”、“或”、“非”三種。數(shù)字技術(shù)有以下特點(diǎn):

        (1)在數(shù)字技術(shù)中采用二進(jìn)制,因此凡元件具有的兩個穩(wěn)定狀態(tài)都可用來表示二進(jìn)制,(例如 “高電平”和“低電平”),所以其基本單元電路簡單,電路中各元件對精度要求不嚴(yán)格,允許基本參數(shù)有較大的偏差,只要能區(qū)分兩種截然不同的狀態(tài)即可。這一特點(diǎn),降低了數(shù)字電路對元件的要求,降低了數(shù)字電路的成本,對實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路集成化是十分有利的。

        (2)抗干擾能力強(qiáng)、精度高。采用二進(jìn)制的數(shù)字技術(shù)傳遞加工和處理的是二值信息,不易受外界的干擾,抗干擾能力強(qiáng)。另外它可用增加二進(jìn)制數(shù)的數(shù)位提高精度。

        (3)數(shù)字信號便于長期存貯,使大量可貴的信息資源得以保存。

        (4)保密性好,在數(shù)字技術(shù)中可以通過一些特定的邏輯運(yùn)算進(jìn)行加密處理使一些可貴信息資源不易被竊取。

        (5)通用性強(qiáng),單一元件結(jié)構(gòu)和功能簡單,可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的邏輯部件來組合構(gòu)成各種各樣的數(shù)字系統(tǒng)。

        2 電路設(shè)計(jì)

        2.1 電路分析

        邏輯功能圖如圖1所示。

        真值表如表1所示。

        邏輯表達(dá)式如圖2所示。

        傳統(tǒng)的機(jī)械手表功能單一僅有顯示時間的功能,為了使日常生活更加方便,可以在機(jī)械手表的基礎(chǔ)上增加幾個按鈕使其擁有更多的功能,例如顯示時間、計(jì)時、鬧鐘等。

        設(shè)三個按鈕為A、B、C是輸入端,Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7為輸出端顯示不同的功能規(guī)定輸入高電平為有效,輸入低電平為無效。

        (1)當(dāng)輸入端A、B、C輸入都為低電平,輸出端Y0輸出高電平, 輸出端Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6輸出低電平,此時顯示時間,然后輸入端A、B、C都輸入高電平,則可以更改日期,再次在輸入端A輸入高電平確定日期。

        (2)當(dāng)輸入端A、B都輸入低電平,輸入端C輸入高電平時,輸出端Y1輸出高電平, 輸出端Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6輸出低電平,此時顯示日期。

        (3)當(dāng)輸入端A、C都輸入低電平,輸入端B輸入高電平時,輸出端Y2輸出高電平, 輸出端Y0、Y1、Y3、Y4、Y5、Y6輸出低電平,此時顯示秒表,再次在輸入端B處輸入高電平,通過三極管使秒表開始計(jì)時,再在輸入端A輸入高電平,使計(jì)時停止,然后輸入端A輸入高電平使秒表清零。

        (4)當(dāng)輸入端A輸入為低電平,輸入端B、C輸入高電平時,輸出端Y3輸出高電平, 輸出端Y0、Y1、Y2、Y4、Y5、Y6輸出低電平,設(shè)置鬧鐘。輸入端A輸入高電平則取消鬧鐘,當(dāng)輸入端B輸入高電平, 輸入端A、C輸入為低電平時更改鬧鐘。

        (5)當(dāng)輸入端A輸入為高電平,輸入端B、C輸入低電平時,輸出端Y4輸出高電平, 輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6輸出低電平,此時熒光屏發(fā)亮。再次在輸入端A輸入高電平,輸入端B、C輸入低電平熒光屏熄滅。

        (6)當(dāng)輸入端A、C輸入為高電平,輸入端B輸入低電平時,輸出端Y5輸出高電平, 輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6輸出低電平,此時開啟照明功能,然后在輸入端A輸入高電平,輸入端B、C輸入低電平,關(guān)閉照明功能。

        (7)當(dāng)輸入端A、B輸入為高電平,輸入端C輸入低電平時,輸出端Y6輸出高電平, 輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6輸出低電平,此時開啟整點(diǎn)報時。再次在輸入端A、B輸入高電平,輸入端C輸入低電平則關(guān)閉整點(diǎn)報時。

        波形圖如圖3所示。

        2.2 分類模塊介紹

        2.2.1 “與”門介紹

        “與”邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件全部具備時,該事件才發(fā)生。如圖4所示。

        真值表如表2所示。

        規(guī)定輸入高電平為有效,規(guī)定輸入低電平為無效。

        (1)當(dāng)輸入端A、B、C輸入低電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (2)當(dāng)輸入端A、B輸入低電平,C輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (3)當(dāng)輸入端A、C輸入低電平,B輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (4)當(dāng)輸入端A輸入低電平,B、C輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (5)當(dāng)輸入端B、C輸入低電平,A輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (6)當(dāng)輸入端B輸入低電平,A、C輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (7)當(dāng)輸入端C輸入低電平,A、B輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。

        (8)當(dāng)輸入端A、B、C輸入高電平時,輸出端Y輸出高電平。

        波形圖如圖5所示。

        2.2.2 “非”門介紹

        “非”邏輯關(guān)系是否定或相反的意思。

        邏輯功能圖如圖6所示。

        真值表如表3所示。

        規(guī)定輸入高電平為有效,規(guī)定輸入低電平為無效。

        (1)輸入端A輸入低電平,輸出端輸出高電平。

        (2)輸入端A輸入高電平,輸出端輸出低電平。

        波形圖如圖7所示。

        3 總結(jié)

        這一設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步了解了數(shù)字電子技術(shù)的理論知識,并且激發(fā)了我對這門課程的興趣。在這篇文章寫作的過程中,我了解到了電子技術(shù)在我們生活中的應(yīng)用以及對人們生活的幫助,這使我對數(shù)字電子技術(shù)的未來更加有信心。但是我也發(fā)現(xiàn)自己對數(shù)電知識和電子設(shè)計(jì)軟件掌握得不夠。我認(rèn)識到設(shè)計(jì)每一步都要細(xì)心認(rèn)真,在一個龐大的邏輯關(guān)系中,任何一步出錯的話,都會導(dǎo)致后面的環(huán)節(jié)發(fā)生錯誤。初次接觸數(shù)電設(shè)計(jì)的我遇到了很多問題,在查找資料解決問題的過程中增長知識、增強(qiáng)解決問題和動手的能力,鍛煉我做事細(xì)心、用心、耐心的能力。在完成這篇論文的過程中我更加了解office的使用例如字體加粗,居中等基本操作。除此之外,我還體會到科技的進(jìn)步,通過WPS就可以實(shí)現(xiàn)許多操作,例如制作文件、圖表等,讓我們的生活更加便利。同時也讓我對科技的未來產(chǎn)生更加美好的憧憬。對于數(shù)電技術(shù),我認(rèn)為它將會有廣大的發(fā)展前景。在未來,更加復(fù)雜的電子產(chǎn)品將會居主導(dǎo)的地位,而這些電子產(chǎn)品需要各種各樣的功能與之匹配。那么數(shù)字電子技術(shù)就是必不可少的,因?yàn)橥ㄟ^數(shù)電技術(shù)可以制造出不同芯片,以實(shí)現(xiàn)多種功能。所以數(shù)字電子技術(shù)勢必會有一個廣大的發(fā)展。知識如果只停留在理論階段,那么他除了應(yīng)付考試別無它用,所以在之后的學(xué)習(xí)中,我會在學(xué)好理論知識的基礎(chǔ)上,更加注重知識的應(yīng)用實(shí)踐,把自己培養(yǎng)成一個能獨(dú)立思考,善于實(shí)踐的綜合人才。

        參考文獻(xiàn)

        [1]閻石,清華大學(xué)電子學(xué)教研組.面向二十世紀(jì)課程教材:數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第5版)[M].北京:高等教育出版社,2006(05).

        [2]廉華光.華中科技大學(xué)電子技術(shù)教研組.電子技術(shù)基礎(chǔ)(教學(xué)部分)(第5版)[M].北京:高等教育出版社,2006(01).

        [3]雷建龍.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2016(10).

        作者單位

        平頂山一中新區(qū)學(xué)校 河南省平頂山市 467000

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