数字电子技术的应用

尹润翔

数字电路中逻辑门电路是最基本的电路逻辑元件。所谓“门”就是一种开关，它能按照某些条件去控制电子信号的通过或不通过。门电路的信号输入和信号输出之间存在一定的逻辑关系（因果关系），所以门电路又称为逻辑门电路。门电路的基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。通过这三种关系，可以实现多种多样的功能。而对于传统的机械手表来说，它的功能单一。所以可以通过数字电子技术是它的功能更加丰富，更符合人们生活的需要。例如，除了传统机械手表的功能；显示时间之外，还可以增加显示日期，秒表计时，定时闹钟等功能。

【关键词】高电平 低电平 输入端 输出端

1 数字电子技术

在2016年夏天，我去表哥家玩，在他的书桌上放着一本有关数字电子技术的书，出于好奇心，于是我就翻看了几页，然后我就喜欢上了数字电子技术这门课。以下是我对数字电子技术的认识。核心内容就是把一系列连续的信息数字化，或者说是不连续化。在电子技术中，信号可以根据是否连续分为两大类：一类信号是连续的模拟信号，这类信号的特征是，无论从时间上还是从信号的大小上都是连续变化的，用于传递、加工和处理模拟信号的技术叫做模拟技术，处理模拟信号的电路称为模拟电路。常用的有整流电路、放大电路等，而且研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系；另一类信号是不连续的数字信号，数字信号的特征是，无论从时间上或是大小上都是离散的，或者说都是不连续的，传递、加工和处理数码信号的叫做数字技术。处理数字信号的电路称为数字电路，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系而非大小和相位的关系。“门”电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓“门”就是一种开关，它能按照特点的的条件去控制电路信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系（因果关系），所以“门”电路又称为逻辑门电路。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。数字技术有以下特点：

（1）在数字技术中采用二进制，因此凡元件具有的两个稳定状态都可用来表示二进制，（例如 “高电平”和“低电平”），所以其基本单元电路简单，电路中各元件对精度要求不严格，允许基本参数有较大的偏差，只要能区分两种截然不同的状态即可。这一特点，降低了数字电路对元件的要求，降低了数字电路的成本，对实现数字电路集成化是十分有利的。

（2）抗干扰能力强、精度高。采用二进制的数字技术传递加工和处理的是二值信息，不易受外界的干扰，抗干扰能力强。另外它可用增加二进制数的数位提高精度。

（3）数字信号便于長期存贮，使大量可贵的信息资源得以保存。

（4）保密性好，在数字技术中可以通过一些特定的逻辑运算进行加密处理使一些可贵信息资源不易被窃取。

（5）通用性强，单一元件结构和功能简单，可以采用标准化的逻辑部件来组合构成各种各样的数字系统。

2 电路设计

2.1 电路分析

逻辑功能图如图1所示。

真值表如表1所示。

逻辑表达式如图2所示。

传统的机械手表功能单一仅有显示时间的功能，为了使日常生活更加方便，可以在机械手表的基础上增加几个按钮使其拥有更多的功能，例如显示时间、计时、闹钟等。

设三个按钮为A、B、C是输入端，Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7为输出端显示不同的功能规定输入高电平为有效，输入低电平为无效。

（1）当输入端A、B、C输入都为低电平，输出端Y0输出高电平， 输出端Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6输出低电平，此时显示时间，然后输入端A、B、C都输入高电平，则可以更改日期，再次在输入端A输入高电平确定日期。

（2）当输入端A、B都输入低电平，输入端C输入高电平时，输出端Y1输出高电平， 输出端Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6输出低电平，此时显示日期。

（3）当输入端A、C都输入低电平，输入端B输入高电平时，输出端Y2输出高电平， 输出端Y0、Y1、Y3、Y4、Y5、Y6输出低电平，此时显示秒表，再次在输入端B处输入高电平，通过三极管使秒表开始计时，再在输入端A输入高电平，使计时停止，然后输入端A输入高电平使秒表清零。

（4）当输入端A输入为低电平，输入端B、C输入高电平时，输出端Y3输出高电平， 输出端Y0、Y1、Y2、Y4、Y5、Y6输出低电平，设置闹钟。输入端A输入高电平则取消闹钟，当输入端B输入高电平， 输入端A、C输入为低电平时更改闹钟。

（5）当输入端A输入为高电平，输入端B、C输入低电平时，输出端Y4输出高电平， 输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6输出低电平，此时荧光屏发亮。再次在输入端A输入高电平，输入端B、C输入低电平荧光屏熄灭。

（6）当输入端A、C输入为高电平，输入端B输入低电平时，输出端Y5输出高电平， 输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6输出低电平，此时开启照明功能，然后在输入端A输入高电平，输入端B、C输入低电平，关闭照明功能。

（7）当输入端A、B输入为高电平，输入端C输入低电平时，输出端Y6输出高电平， 输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6输出低电平，此时开启整点报时。再次在输入端A、B输入高电平，输入端C输入低电平则关闭整点报时。

波形图如图3所示。

2.2 分类模块介绍

2.2.1 “与”门介绍

“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。如图4所示。

真值表如表2所示。

规定输入高电平为有效，规定输入低电平为无效。

（1）当输入端A、B、C输入低电平时，输出端Y输出低电平。

（2）当输入端A、B输入低电平，C输入高电平时，输出端Y输出低电平。

（3）当输入端A、C输入低电平，B输入高电平时，输出端Y输出低电平。

（4）当输入端A输入低电平，B、C输入高电平时，输出端Y输出低电平。

（5）当输入端B、C输入低电平，A输入高电平时，输出端Y输出低电平。

（6）当输入端B输入低电平，A、C输入高电平时，输出端Y输出低电平。

（7）当输入端C输入低电平，A、B输入高电平时，输出端Y输出低电平。

（8）当输入端A、B、C输入高电平时，输出端Y输出高电平。

波形图如图5所示。

2.2.2 “非”门介绍

“非”逻辑关系是否定或相反的意思。

逻辑功能图如图6所示。

真值表如表3所示。

規定输入高电平为有效，规定输入低电平为无效。

（1）输入端A输入低电平，输出端输出高电平。

（2）输入端A输入高电平，输出端输出低电平。

波形图如图7所示。

3 总结

这一设计使我进一步了解了数字电子技术的理论知识，并且激发了我对这门课程的兴趣。在这篇文章写作的过程中，我了解到了电子技术在我们生活中的应用以及对人们生活的帮助，这使我对数字电子技术的未来更加有信心。但是我也发现自己对数电知识和电子设计软件掌握得不够。我认识到设计每一步都要细心认真，在一个庞大的逻辑关系中，任何一步出错的话，都会导致后面的环节发生错误。初次接触数电设计的我遇到了很多问题，在查找资料解决问题的过程中增长知识、增强解决问题和动手的能力，锻炼我做事细心、用心、耐心的能力。在完成这篇论文的过程中我更加了解office的使用例如字体加粗，居中等基本操作。除此之外，我还体会到科技的进步，通过WPS就可以实现许多操作，例如制作文件、图表等，让我们的生活更加便利。同时也让我对科技的未来产生更加美好的憧憬。对于数电技术，我认为它将会有广大的发展前景。在未来，更加复杂的电子产品将会居主导的地位，而这些电子产品需要各种各样的功能与之匹配。那么数字电子技术就是必不可少的，因为通过数电技术可以制造出不同芯片，以实现多种功能。所以数字电子技术势必会有一个广大的发展。知识如果只停留在理论阶段，那么他除了应付考试别无它用，所以在之后的学习中，我会在学好理论知识的基础上，更加注重知识的应用实践，把自己培养成一个能独立思考，善于实践的综合人才。

参考文献

[1]阎石，清华大学电子学教研组.面向二十世纪课程教材：数字电子技术基础（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2006（05）.

[2]廉华光.华中科技大学电子技术教研组.电子技术基础（教学部分）（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2006（01）.

[3]雷建龙.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2016（10）.

作者单位

平顶山一中新区学校 河南省平顶山市 467000