如何看懂电路图6数字电路Word格式文档下载.docx

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（1）门电路

　　门电路可以看成是数字逻辑电路中最简单的元件。

目前有大量集成化产品可供选用。

　　最基本的门电路有3种：

非门、与门和或门。

非门就是反相器，它把输入的0信号变成1，1变成0。

这种逻辑功能叫“非”，如果输入是A，输出写成P=A。

与门有2个以上输入，它的功能是当输入都是1时，输出才是1。

这种功能也叫逻辑乘，如果输入是A、B，输出写成P=A·

B。

或门也有2个以上输入，它的功能是输入有一个1时，输出就是1。

这种功能也叫逻辑加，输出就写成P=A＋B。

　　把这三种基本门电路组合起来可以得到各种复合门电路，如与门加非门成与非门，或门加非门成或非门。

图1是它们的图形符号和真值表。

此外还有与或非门、异或门等等。

　　数字集成电路有TTL、HTL、CMOS等多种，所用的电源电压和极性也不同，但只要它们有相同的逻辑功能，就用相同的逻辑符号。

而且一般都规定高电平为1、低电平为0。

（2）触发器

　　触发器实际上就是脉冲电路中的双稳电路，它的电路和功能都比门电路复杂，它也可看成是数字逻辑电路中的元件。

目前也已有集成化产品可供选用。

常用的触发器有D触发器和J—K触发器。

　　D触发器有一个输入端D和一个时钟信号输入端CP，为了区别在CP端加有箭头。

它有两个输出端，一个是Q一个是Q，加有小圈的输出端是Q端。

另外它还有两个预置端RD和SD，平时正常工作时要RD和SD端都加高电平1，如果使RD=0（SD仍为1），则触发器被置成Q=0；

如果使SD=0（RD=1），则被置成Q=1。

因此RD端称为置0端，SD端称为置1端。

D触发器的逻辑符号见图2，图中Q、D、SD端画在同一侧；

Q、RD画在另一侧。

RD和SD都带小圆圈，表示要加上低电平才有效。

　　D触发器是受CP和D端双重控制的，CP加高电平1时，它的输出和D的状态相同。

如D=0，CP来到后，Q=0；

如D=1，CP来到后，Q=1。

CP脉冲起控制开门作用，如果CP=0，则不管D是什么状态，触发器都维持原来状态不变。

这样的逻辑功能画成表格就称为功能表或特性表，见图2。

表中Qn+1表示加上触发信号后变成的状态，Qn是原来的状态。

“X”表示是0或1的任意状态。

　　有的D触发器有几个D输入端：

D1、D2…它们之间是逻辑与的关系，也就是只有当D1、D2…都是1时，输出端Q才是1。

　　另一种性能更完善的触发器叫J－K触发器。

它有两个输入端：

J端和K端，一个CP端，两个预置端：

RD端和SD端，以及两个输出端：

Q和Q端。

它的逻辑符号见图3。

J－K触发器是在CP脉冲的下阵沿触发翻转的，所以在CP端画一个小圆圈以示区别。

图中，J、SD、Q画在同一侧，K、RD、Q画在另一侧。

　　J－K触发器的逻辑功能见图3。

有CP脉冲时（即CP=1）：

J、K都为0，触发器状态不变；

Qn＋1=Qn，J＝0、K=1，触发器被置0：

Qn＋1=0；

J=1、K=0，Qn+1=1；

J=1、K=1，触发器翻转一下：

Qn＋1=Qn。

如果不加时钟脉冲，即CP=0时，不管J、K端是什么状态，触发器都维持原来状态不变：

有的J—K触发器同时有好几个J端和K端，J1、J2…和K1、K2…之间都是逻辑与的关系。

有的J－K触发器是在CP的上升沿触发翻转的，这时它的逻辑符号图的CP端就不带小圆圈。

也有的时候为了使图更简洁，常常把RD和SD端省略不画。

　　能够把数字、字母变换成二进制数码的电路称为编码器。

反过来能把二进制数码还原成数字、字母的电路就称为译码器。

（1）编码器

　　图4（a）是一个能把十进制数变成二进制码的编码器。

一个十进制数被表示成二进制码必须4位，常用的码是使从低到高的每一位二进制码相当于

十进制数的1、2、4、8，这种码称为8－4－2－1码或简称BCD码。

所以这种编码器就称为“10线-4线编码器”或“DEC／BCD编码器”。

　　从图看到，它是由与非门组成的。

有10个输入端，用按键控制，平时按键悬空相当于接高电平1。

它有4个输出端ABCD，输出8421码。

如果按下“1”键，与“1”键对应的线被接地，等于输入低电平0、于是门D输出为1，整个输出成0001。

　　如按下“7”键，则B门、C门、D门输出为1，整个输出成0111。

如果把这些电路都做在一个集成片内，便得到集成化的10线4线编码器，它的逻辑符号见图4（b）。

左侧有10个输入端，带小圆圈表示要用低电平，右侧有4个输出端，从上到下按从低到高排列。

使用时可以直接选用。

（2）译码器

　　要把二进制码还原成十进制数就要用译码器。

它也是由门电路组成的，现在也有集成化产品供选用。

图5是一个4线—10线译码器。

它的左侧为4个二进制码的输入端，右侧有10个输出端，从上到下按0、1、…9排列表示10个十进制数。

输出端带小圆圈表示低电平有效。

平时10个输出端都是高电平1，如输入为1001码，输出“9”端为低电平0，其余9根线仍为高电平1，这表示“9”线被译中。

二极管，如每段都接低电平0，七段都被点亮，显示出数字“8”；

如b、c段接低电平0，其余都接1，显示的是“1”。

可见要把十进制数用七段显示管显示出来还要经过一次译码。

如果使用“4线—7线译码器”和显示管配合使用，就很简单，输入二进制码可直接显示十进制数，见图6。

译码器左侧有4个二进制码的输入端，右侧有7个输出可直接和数码管相连。

左上侧另有一个灭灯控制端IB，正常工作时应加高电平1，如不需要这位数字显示就在IB上加低电平0，就可使这位数字熄灭。

　　如果要想把十进制数显示出来，就要使用数码管。

现以共阳极发光二极管（LED）七段数码显示管为例，见图6。

它有七段发光

寄存器和移位寄存器

（1）寄存器

　　能够把二进制数码存贮起来的的部件叫数码寄存器，简称寄存器。

图7是用4个D触发器组成的寄存器，它能存贮4位二进制数。

4个CP端连在一起作为控制端，只有CP=1时它才接收和存贮数码。

4个RD端连在一起成为整个寄存器的清零端。

如果要存贮二进制码1001，只要把它们分别加到触发器D端，当CP来到后4个触发器从高到低分别被置成1、0、0、1，并一直保持到下一次输入数据之前。

要想取出这串数码可以从触发器的Q端取出。

（2）移位寄存器

　　有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是双向移位的。

　　图8是一个能把数码逐位左移的寄存器。

它和一般寄存器不同的是：

数码是逐位串行输入并加在最低位的D端，然后把低位的Q端连到高一位的D端。

这时CP称为移位脉冲。

　　先从RD端送低电平清零，使寄存器成0000状态。

假定要输入的数码是1001，输入的次序是先高后低逐位输入。

第1个CP后，1被打入第1个触发器，寄存器成0001；

第2个CP后，Qo的1被移入Q1，新的0打入D1，成为0010；

第3个CP后，成为0100；

第4个CP后，成为1001。

　　可见经过4个CP，寄存器就寄存了4位二进制码1001。

目前已有品种繁多的集成化寄存器供选用。

计数器和分频器

（1）计数器

　　能对脉冲进行计数的部件叫计数器。

计数器品种繁多，有作累加计数的称为加法计数器，有作递减计数的称为减法计数器；

按触发器翻转来分又有同步计数器和异步计数器；

按数制来分又有二进制计数器、十进制计数器和其它进位制的计数器等等。

　　现举一个最简单的加法计数器为例，见图9。

它是一个16进制计数器，最大计数值是1111，相当于十进制数15。

需要计数的脉冲加到最低位触发器的CP端上，所有的J、K端都接高电平1，各触发器Q端接到相邻高一位触发器的CP端上。

J—K触发器的特性表告诉我们：

当J=1、K=1时来一个CP，触发器便翻转一次。

在全部清零后，①第1个CP后沿，触发器C0翻转成Q0=1，其余3个触发器仍保持0态，整个计数器的状态是0001。

②第2个CP后沿，触发器C0又翻转成“Q0=0，C1翻转成Q1=1，计数器成0010。

……到第15个CP后沿，计数器成1111。

可见这个计数器确实能对CP脉冲计数。

（2）分频器

　　计数器的第一个触发器是每隔2个CP送出一个进位脉冲，所以每个触发器就是一个2分频的分频器，16进制计数器就是一个16分频的分频器。

　　为了提高电子钟表的精确度，普遍采用的方法是用晶体

生32768赫标准信号脉冲，经过15级2分频处理得到1赫的秒信号。

因为晶体振荡器的准确度和稳定度很高，所以得到的秒脉冲信号也是精确可靠的。

把它们做到一个集成片上便是电子手表专用集成电路产品，见图10。

数字逻辑电路读图要点和举例

　　数字逻辑电路的读图步骤和其它电路是相同的，只是在进行电路分析时处处要用逻辑分析的方法。

读图时要：

①先大致了解电路的用途和性能。

②找出输入端、输出端和关键部件，区分开各种信号并弄清信号的流向。

③逐级分析输出与输入的逻辑关系，了解各部分的逻辑功能。

④最后统观全局得出分析结果。

　　例1三路抢答器

　　图11是智力竞赛用的三路抢答器电路。

裁判按下开关SA4，触发器全部被置零，进入准备状态。

这时Q1～Q3均为1，抢答灯不亮；

门1和门2输出为0，门3和门4组成的音频振荡器不振荡，扬声器无声。

　　竞赛开始，假定1号台抢先按下SA1，触发器C1翻转成Q1=1、Q1=0。

于是：

①门2输出为1，振荡器振荡，扬声器发声；

②HL1灯点亮；

③门1输出为1，这时2号、3号台再按开关也不起作用。

裁判宣布竞赛结果后，再按一下SA4，电路又进入准备状态。

　例2彩灯追逐电路

　　图12是4位移位寄存器控制的彩灯电路。

开始时按下SA，触发器C1～C4被置成1000，彩灯HL1被点亮。

CP脉冲来到后，寄存器移1位，触发器C1～C4成0100，彩灯HL2点亮。

第2个CP脉冲点亮HL3，第3个点亮HL4，第4个CP又把触发器C1～C4置成1000，又点亮HL1。

如此循环往复，彩灯不停闪烁。

只要增加触发器可使灯数增加，改变CP的频率可变化速度。