数字电子技术项目教程（第2版）

本书根据高等职业教育的特点和要求编写，采用"项目导向、任务驱动”的模式，设计了6个相对独立的教学项目：三人表决器电路、数码显示电路、抢答器电路、简易数字钟电路、双音门铃电路、数字电压表电路等，涵盖了数字电子技术的主要内容。每个项目由若干个知识学习和技能训练任务组成，并配有案例讲解微课小视频，配有一定量的练习题。全书以基本理论与实际应用相结合，注重基本技能和综合应用能力的培养，重点突出、概念清楚、实用性强。

项目 1 三人表决器电路的设计 ………………………………………………………………… 1 项目介绍 ………………………………………………………………………………… 1 学习目标 ………………………………………………………………………………… 1 任务 1. 1 认识数字电路 …………………………………………………………………… 2 1. 1. 1 模拟信号和数字信号 ……………………………………………………………… 2 1. 1. 2 数字电路的分类…………………………………………………………………… 2 1. 1. 3 数字电路的特点…………………………………………………………………… 3 1. 1. 4 数字电路的应用…………………………………………………………………… 4 任务 1. 2 认识数制与编码 ………………………………………………………………… 4 1. 2. 1 数制 ……………………………………………………………………………… 4 1. 2. 2 不同数制间的转换 ………………………………………………………………… 6 1. 2. 3 编码 ……………………………………………………………………………… 8 任务 1. 3 学习逻辑代数 ………………………………………………………………… 10 1. 3. 1 逻辑代数中的常用运算 ………………………………………………………… 10 1. 3. 2 逻辑代数的基本公式、 定律及规则 ……………………………………………… 14 1. 3. 3 逻辑函数的表示方法及相互转换 ………………………………………………… 17 1. 3. 4 逻辑函数的化简 ………………………………………………………………… 19 1. 3. 5 利用 Multisim 仿真进行逻辑函数的化简与转换 …………………………………… 26 任务 1. 4 学习逻辑门电路 ……………………………………………………………… 29 1. 4. 1 分立元件门电路 ………………………………………………………………… 29 1. 4. 2 TTL 集成门电路 ………………………………………………………………… 31 1. 4. 3 CMOS 集成门电路 ……………………………………………………………… 36 1. 4. 4 TTL 集成电路与 CMOS 集成电路的使用常识 ……………………………………… 40 任务 1. 5 技能训练: 74 系列逻辑门电路的功能测试 ………………………………… 42 任务 1. 6 技能训练: 三人表决器电路的设计 ………………………………………… 46 项目小结 …………………………………………………………………………………… 48 习题 ………………………………………………………………………………………… 50 项目 2 数码显示电路的设计 ………………………………………………………………… 56 项目介绍………………………………………………………………………………… 56 学习目标………………………………………………………………………………… 56 任务 2. 1 组合逻辑电路的分析与设计 ………………………………………………… 56 2. 1. 1 组合逻辑电路的概念与特点 ……………………………………………………… 56 2. 1. 2 组合逻辑电路的分析方法………………………………………………………… 57 2. 1. 3 组合逻辑电路的设计方法………………………………………………………… 58 任务 2. 2 加法器和数值比较器 ………………………………………………………… 59 2. 2. 1 加法器 ………………………………………………………………………… 59 2. 2. 2 数值比较器 ……………………………………………………………………… 61 任务 2. 3 编码器及其应用 ……………………………………………………………… 63 2. 3. 1 二进制编码器 …………………………………………………………………… 64 2. 3. 2 优先编码器 ……………………………………………………………………… 64 2. 3. 3 二 十进制编码器 ………………………………………………………………… 66 任务 2. 4 译码器及其应用 ……………………………………………………………… 67 2. 4. 1 二进制译码器 …………………………………………………………………… 67 2. 4. 2 二 十进制译码器 ………………………………………………………………… 71 2. 4. 3 显示译码器 ……………………………………………………………………… 72 任务 2. 5 数据选择器、 数据分配器及其应用 ………………………………………… 76 2. 5. 1 数据选择器和数据分配器………………………………………………………… 76 2. 5. 2 数据选择器的逻辑功能 ………………………………………………………… 76 2. 5. 3 用数据选择器实现组合逻辑函数 ………………………………………………… 79 任务 2. 6 技能训练: 译码器的逻辑功能测试及应用 ………………………………… 81 任务 2. 7 技能训练: 数据选择器的逻辑功能测试及应用 …………………………… 83 任务 2. 8 技能训练: 用 Multisim 仿真实现组合逻辑电路 …………………………… 85 任务 2. 9 技能训练: 用 Multisim 仿真设计数码显示电路 …………………………… 88 项目小结 …………………………………………………………………………………… 92 习题 ………………………………………………………………………………………… 93 项目 3 抢答器电路的设计 …………………………………………………………………… 98 项目介绍………………………………………………………………………………… 98 学习目标………………………………………………………………………………… 98 任务 3. 1 认识 RS 触发器………………………………………………………………… 98 3. 1. 1 触发器概述 ……………………………………………………………………… 99 3. 1. 2 基本 RS 触发器 ………………………………………………………………… 99 3. 1. 3 同步 RS 触发器 ………………………………………………………………… 102 3. 1. 4 集成锁存器 …………………………………………………………………… 104 任务 3. 2 学习 D 触发器………………………………………………………………… 105 3. 2. 1 同步 D 触发器 ………………………………………………………………… 105 3. 2. 2 边沿 D 触发器 ………………………………………………………………… 107 3. 2. 3 集成边沿 D 触发器……………………………………………………………… 108 任务 3. 3 学习 JK 触发器 ……………………………………………………………… 109 3. 3. 1 同步 JK 触发器 ………………………………………………………………… 109 3. 3. 2 边沿 JK 触发器 ………………………………………………………………… 111 3. 3. 3 集成边沿 JK 触发器 …………………………………………………………… 112 任务 3. 4 触发器的相互转换 …………………………………………………………… 113 3. 4. 1 T 触发器和 T′触发器 …………………………………………………………… 113 3. 4. 2 用 JK 触发器或 D 触发器构成 T 触发器和 T′触发器 ……………………………… 114 3. 4. 3 用 JK 触发器构成 D 触发器……………………………………………………… 115 3. 4. 4 用 D 触发器构成 JK 触发器……………………………………………………… 116 任务 3. 5 技能训练: 触发器的逻辑功能测试及应用 ………………………………… 116 任务 3. 6 技能训练: 4 路抢答器电路的设计 ………………………………………… 118 项目小结…………………………………………………………………………………… 123 习题………………………………………………………………………………………… 124 项目 4 简易数字钟电路的设计 ……………………………………………………………… 130 项目介绍 ……………………………………………………………………………… 130 学习目标 ……………………………………………………………………………… 130 任务 4. 1 时序逻辑电路的分析 ………………………………………………………… 130 4. 1. 1 时序逻辑电路的概述 …………………………………………………………… 130 4. 1. 2 同步时序逻辑电路的分析 ……………………………………………………… 131 4. 1. 3 异步时序逻辑电路的分析 ……………………………………………………… 134 任务 4. 2 学习计数器 …………………………………………………………………… 135 4. 2. 1 计数器的概述 ………………………………………………………………… 135 4. 2. 2 常用集成计数器的介绍 ………………………………………………………… 136 4. 2. 3 任意进制计数器的实现 ………………………………………………………… 141 4. 2. 4 集成计数器的应用 ……………………………………………………………… 149 任务 4. 3 学习寄存器和移位寄存器 …………………………………………………… 151 4. 3. 1 寄存器 ………………………………………………………………………… 151 4. 3. 2 移位寄存器 …………………………………………………………………… 152 4. 3. 3 移位寄存器的应用 ……………………………………………………………… 153 任务 4. 4 技能训练: 集成计数器的功能测试及应用 ………………………………… 154 任务 4. 5 技能训练: 移位寄存器的功能测试及应用 ………………………………… 158 任务 4. 6 技能训练: 简易数字钟电路的仿真设计 …………………………………… 159 项目小结…………………………………………………………………………………… 166 习题………………………………………………………………………………………… 166 项目 5 双音门铃电路的设计 ………………………………………………………………… 171 项目介绍 ……………………………………………………………………………… 171 学习目标 ……………………………………………………………………………… 171 任务 5. 1 学习 555 定时器 ……………………………………………………………… 171 5. 1. 1 555 定时器的电路结构 ………………………………………………………… 172 5. 1. 2 555 定时器的工作原理和功能 …………………………………………………… 173 任务 5. 2 学习单稳态触发器 …………………………………………………………… 174 5. 2. 1 由 555 定时器组成的单稳态触发器 ……………………………………………… 174 5. 2. 2 集成单稳态触发器 ……………………………………………………………… 175 5. 2. 3 单稳态触发器的应用 …………………………………………………………… 177 任务 5. 3 学习施密特触发器 …………………………………………………………… 178 5. 3. 1 由 555 定时器组成的施密特触发器 ……………………………………………… 179 5. 3. 2 施密特触发器的应用 …………………………………………………………… 179 任务 5. 4 学习多谐振荡器 ……………………………………………………………… 181 5. 4. 1 由 555 定时器构成的多谐振荡器………………………………………………… 181 5. 4. 2 其他多谐振荡器………………………………………………………………… 182 任务 5. 5 555 定时器应用实例与仿真 ………………………………………………… 183 5. 5. 1 简易门铃电路 ………………………………………………………………… 183 5. 5. 2 高温报警电路 ………………………………………………………………… 184 5. 5. 3 模拟声响电路 ………………………………………………………………… 184 5. 5. 4 秒脉冲发生器 ………………………………………………………………… 185 任务 5. 6 技能训练: 双音门铃电路的设计 …………………………………………… 187 项目小结…………………………………………………………………………………… 189 习题………………………………………………………………………………………… 190 项目 6 数字电压表电路的设计 ……………………………………………………………… 195 项目介绍 ……………………………………………………………………………… 195 学习目标 ……………………………………………………………………………… 195 任务 6. 1 认识 DAC …………………………………………………………………… 196 6. 1. 1 R-2R 倒 T 形电阻网络 DAC …………………………………………………… 196 6. 1. 2 DAC 的主要技术指标 …………………………………………………………… 197 6. 1. 3 常用集成 DAC 及其应用 ………………………………………………………… 198 任务 6. 2 认识 ADC …………………………………………………………………… 201 6. 2. 1 A/ D 转换的一般步骤 …………………………………………………………… 201 6. 2. 2 并联比较型 ADC ……………………………………………………………… 203 6. 2. 3 ADC 的主要技术指标 …………………………………………………………… 205 6. 2. 4 常用集成 ADC 及其应用 ………………………………………………………… 205 任务 6. 3 技能训练: 集成 DAC 和集成 ADC 的应用 ………………………………… 208 任务 6. 4 技能训练: 直流数字电压表的设计 ………………………………………… 211 项目小结…………………………………………………………………………………… 216 习题………………………………………………………………………………………… 217 附录 A 习题参考答案………………………………………………………………………… 221 附录 B 常用集成芯片的引脚排列…………………………………………………………… 225 参考文献………………………………………………………………………………………… 228