數(shù)字電子技術的應用

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，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系（因果關系），所以門電路又稱為邏輯門電路。門電路的基本邏輯關系為“與”、“或”、“非”三種。通過這三種關系，可以實現(xiàn)多種多樣的功能。而對于傳統(tǒng)的機械手表來說，它的功能單一。所以可以通過數(shù)字電子技術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)機械手表的功能；顯示時間之外，還可以增加顯示日期，秒表計時，定時鬧鐘等功能。

【關鍵詞】高電平 低電平 輸入端 輸出端

1 數(shù)字電子技術

在2016年夏天，我去表哥家玩，在他的書桌上放著一本有關數(shù)字電子技術的書，出于好奇心，于是我就翻看了幾頁，然后我就喜歡上了數(shù)字電子技術這門課。以下是我對數(shù)字電子技術的認識。核心內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叫做模擬技術，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。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系而非大小和相位的關系。“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，它能按照特點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系（因果關系），所以“門”電路又稱為邏輯門電路。基本邏輯關系為“與”、“或”、“非”三種。數(shù)字技術有以下特點：

（1）在數(shù)字技術中采用二進制，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，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，對實現(xiàn)數(shù)字電路集成化是十分有利的。

（2）抗干擾能力強、精度高。采用二進制的數(shù)字技術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。另外它可用增加二進制數(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)字技術中可以通過一些特定的邏輯運算進行加密處理使一些可貴信息資源不易被竊取。

（5）通用性強，單一元件結構和功能簡單，可以采用標準化的邏輯部件來組合構成各種各樣的數(shù)字系統(tǒng)。

2 電路設計

2.1 電路分析

邏輯功能圖如圖1所示。

真值表如表1所示。

邏輯表達式如圖2所示。

傳統(tǒng)的機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，可以在機械手表的基礎上增加幾個按鈕使其擁有更多的功能，例如顯示時間、計時、鬧鐘等。

設三個按鈕為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時，再在輸入端A輸入高電平，使計時停止，然后輸入端A輸入高電平使秒表清零。

（4）當輸入端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，設置鬧鐘。輸入端A輸入高電平則取消鬧鐘，當輸入端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，關閉照明功能。

（7）當輸入端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輸入低電平則關閉整點報時。

波形圖如圖3所示。

2.2 分類模塊介紹

2.2.1 “與”門介紹

“與”邏輯關系是指當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）當輸入端A、B、C輸入低電平時，輸出端Y輸出低電平。

（2）當輸入端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

這一設計使我進一步了解了數(shù)字電子技術的理論知識，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在我們生活中的應用以及對人們生活的幫助，這使我對數(shù)字電子技術的未來更加有信心。但是我也發(fā)現(xiàn)自己對數(shù)電知識和電子設計軟件掌握得不夠。我認識到設計每一步都要細心認真，在一個龐大的邏輯關系中，任何一步出錯的話，都會導致后面的環(huán)節(jié)發(fā)生錯誤。初次接觸數(shù)電設計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、增強解決問題和動手的能力，鍛煉我做事細心、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步，通過WPS就可以實現(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生更加美好的憧憬。對于數(shù)電技術，我認為它將會有廣大的發(fā)展前景。在未來，更加復雜的電子產品將會居主導的地位，而這些電子產品需要各種各樣的功能與之匹配。那么數(shù)字電子技術就是必不可少的，因為通過數(shù)電技術可以制造出不同芯片，以實現(xiàn)多種功能。所以數(shù)字電子技術勢必會有一個廣大的發(fā)展。知識如果只停留在理論階段，那么他除了應付考試別無它用，所以在之后的學習中，我會在學好理論知識的基礎上，更加注重知識的應用實踐，把自己培養(yǎng)成一個能獨立思考，善于實踐的綜合人才。

參考文獻

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[2]廉華光.華中科技大學電子技術教研組.電子技術基礎（教學部分）（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[M].北京：高等教育出版社，2016（10）.

作者單位

平頂山一中新區(qū)學校 河南省平頂山市 467000