数字电路套用设计

作　者： 关静　编着

出 版 社： 科学出版社

出版时间： 2009-11-1

开　本： 16开

I S B N： 9787030257796

定价：￥32.00

本书从实用设计方法出发，结合实际套用，介绍数字电路设计的方法及套用。本书共10章，内容包括数字电路实用设计基础，电子计数器、秒表的製作，电子储钱罐的设计与製作，脚踏车用速度计的製作，计程车计费器的设计与製作，4路红外遥控电路的设计，电风扇变速超音波遥控电路的设计，複印机逻辑控制电路设计，单片机套用实例，以及VHDL等。

本书内容结构合理，配图丰富，实用性强。本书既可作为工科院校电子、通信及相关专业师生的参考用书，也可供电路设计及研发人员参考阅读。

第1章 数字电路实用设计基础

1.1 数字积体电路的分类、特点及注意事项

1.2 数字逻辑电路的测试方法

1.3 基本逻辑门电路的测试方法

1.4 典型集成逻辑门电路部件

逻辑门（Logic Gates)是在积体电路(Integrated Circuit)上的基本组件。简单的逻辑门可由电晶体组成。这些电晶体的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0，从而实现逻辑运算。常见的逻辑门包括“与”门，“或”门，“非”门，“异或”门(Exclusive OR gate)（也称：互斥或）等等。逻辑门可以组合使用实现更为複杂的逻辑运算。

1.5 组合逻辑电路的分析与设计

逻辑运算又称布尔运算 布尔用数学方法研究逻辑问题，成功地建立了逻辑演算。他用等式表示判断，把推理看作等式的变换。这种变换的有效性不依赖人们对符号的解释，只依赖于符号的组合规律 。这一逻辑理论人们常称它为布尔代数。20世纪30年代，逻辑代数在电路系统上获得套用，随后，由于电子技术与计算机的发展，出现各种複杂的大系统，它们的变换规律也遵守布尔所揭示的规律。逻辑运算 (logical operators) 通常用来测试真假值。最常见到的逻辑运算就是循环的处理，用来判断是否该离开循环或继续执行循环内的指令。

1.6 电路的安装与调试

1.7 TTL集电极开路门与三态输出门的套用

集电极开路门，即OC门，是一种能够实现线逻辑的电路。OC与非门电路的特点是将原TTL与非门电路中的VT3管（见图1）集电极开路，并取消集成电极电阻。所以，使用OC门时，为保证电路正常工作，必须外接一只RL电阻与电源VCC相连，称为上拉电阻，如图2(a)所示。

1.8 数字IC的接口电路

1.9 数字电路的抗干扰问题

第2章 电子计数器、秒表的製作

2.1 电子计数器的製作

2.1.1 集成计数器74LS160

2.1.2 数码管显示单元

2.1.3 计数器电路图与实际製作

2.1.4 调整和使用方法

2.2 秒表的製作

2.2.1 钟錶的工作

2.2.2 秒表的製作及调整

2.2.3 使用BCD计数器和十进制计数器的方法

第3章 电子储钱罐的设计与製作

3.1 设计思路

3.2 光电感测器与锁存器部分电路

3.2.1 光电感测器

光电感测器是採用光电元件作为检测元件的感测器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后藉助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电感测器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，感测器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式感测器在检测和控制中套用非常广泛。

光电感测器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。

光电式感测器是以光电器件作为转换元件的感测器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式感测器具有非接触、回响快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛套用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像感测器的诞生，为光电感测器的进一步套用开创了新的一页。

由光通量对光电元件的作用原理不同所製成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电感测器和脉冲(开关)式光电感测器.模拟式光电感测器是将被测量转换

成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关係.模拟式光电感测器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恆光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恆光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射到光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.

3.2.2 利用光电感测器判别硬币大小的过程

3.2.3 光电感测器的使用方法

3.2.4 锁存器

锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是快取，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。

只有在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号。通常只有0和1两个值。典型的逻辑电路是D触发器。

由若干个钟控D触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路，叫锁存器件。

逻辑结构与功能表

8位锁存器74LS373的逻辑图见图所示。其中使能端G加入CP信号，D为数据信号。输出控制信号为0时，锁存器的数据通过三态门进行输出。

3.3 解码电路部分

3.3.1 真值表

3.3.2 设计简单的组合逻辑电路

3.4 脉冲发生电路部分

3.4.1 发生5个脉冲的电路

3.4.2 用预置计数器产生门脉冲

3.4.3 寸输入信号的限制

3.5 计数器电路部分

3.6 製作要点

第4章 脚踏车用速度计的製作

4.1 速度计的原理

4.1.1 萎度检测器

4.1.2 準确的速度计

4.2 设计思路

4.3 具体电路设计

4.3.1 基準脉冲发生部分

4.3.2 检测部分

4.3.3 计数器

计数器就是实现运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中套用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器最大可以显示到999，4位数的最大可以显示到9999

4.3.4 锁存器及解码显示

4.4 速度计的製作与调试

4.4.1 速度计的製作

4.4.2 实际使用

第5章 计程车计费器的设计与製作

5.1 设计要求

5.2 设计框图

5.3 各单元电路设计

5.3.1 里程计费电路设计

5.3.2 等候时间计费电路

5.3.3 计数、锁存及显示电路

5.3.4 寸钟电路

5.3.5 置位电路和脉冲产生电路的设计

第6章 4路红外遥控电路的设计

6.1 红外遥控原理

6.1.1 红外发射器件及其驱动电路

6.1.2 红外接收器件与电路

6.2 红外遥控信号的组成

6.2.1 红外遥控信号的特点

6.2.2 实用红外遥控信号

6.3 红外信号调製电路

6.3.1 振荡电路

6.3.2 调製电路

6.3.3 实用红外调製发射电路

6.4 红外遥控信号的解调

6.4.1 解调的基本原理

6.4.2 红外遥控接收、放大、解调电路CX20106A

6.4.3 一体化红外遥控接收器

6.5 通用遥控编解码/解码电路

6.6 4路红外遥控实验电路

第7章 电风扇变速超音波遥控电路的设计

7.1 超音波感测器

7.2 超音波发射与接收

7.2.1 超音波的发射

7.2.2 接收电路

7.2.3 音频解码电路

7.3 电风扇变速超音波遥控电路

7.3.1 电风扇变速原理及其遥控系统

7.3.2 发射装置

7.3.3 接收装置

第8章 複印机逻辑控制电路设计

8.1 设计思路

8.2 具体电路设计

8.2.1 键盘编码电路

8.2.2 暂存器

8.2.3 减计数控制电路

8.2.4 解码显示电路

第9章 单片机套用实例

9.1 用Holtek单片机设计数字电压表

9.1.1 数字电压表的硬体设计

9.1.2 单片机软体设计

9.2 使用SHT75製作数字温、湿度计

9.2.1 SHT75的工作原理

9.2.2 温、湿度计硬体结构

9.2.3 SHT75的软体编程

9.3 使用MS5540B製作数字气压计

9.3.1 MS5540B的工作原理

9.3.2 使用MS5540B製作数字气压计的硬体设计

9.3.3 MS5540B的软体编程

9.4 用GPS模组製作卫星时钟

9.4.1 GPS模组的选取

9.4.2 卫星时钟的硬体电路设计

9.4.3 卫星时钟的软体设计

第10章 VHDL

10.1 VHDL概述

10.1.1 VHDL的特点

10.1.2 VHDL的基本结构

10.1.3 VHDL的库和程式包

10.1.4 VHDL的实体

10.1.5 VHDL的结构体

10.2 VHDL语言设计实例

10.2.1 组合电路设计

10.2.2 时序电路设计

10.3 MAX+PLUS II与VHDL语言