數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)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(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(shí)間之外，還可以增加顯示日期，秒表計(jì)時(shí)，定時(shí)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(shí)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(shí)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。基本邏輯關(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(shí)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(shí)間、計(jì)時(shí)、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(shí)顯示時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，再在輸入端A輸入高電平，使計(jì)時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)開啟整點(diǎn)報(bào)時(shí)。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(bào)時(shí)。

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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，輸出端Y輸出低電平。

（8）當(dāng)輸入端A、B、C輸入高電平時(shí)，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(shí)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)

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[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