1、.如何看懂電路圖6數(shù)字邏輯電路2008/12/17 13:21數(shù)字電子電路中的后起之秀是數(shù)字邏輯電路。把它叫做數(shù)字電路 是因為電路中傳遞的雖然也是脈沖，但這些脈沖是用來表示二進制數(shù)碼的，例如用高電平表示“ 1 ，”低電平表示“ 0 ?！甭曇魣D像文字等信息經(jīng)過數(shù)字化處理后變成了一串串電脈沖，它們被稱為數(shù)字信號。能處理數(shù)字信號的電路就稱為數(shù)字電路 。這種電路同時又被叫做邏輯電路 ，那是因為電路中的“ 1 和”“ 0 還”具有邏輯意義，例如邏輯“ 1 和”邏輯 “ 0 可”以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關(guān)系。這種電路除了能進行二進制算術(shù)

2、運算外還能完成邏輯運算和具有邏輯推理能力，所以才把它叫做邏輯電路。由于數(shù)字邏輯電路有易于集成、傳輸質(zhì)量高、有運算和邏輯推理能力等優(yōu)點，因此被廣泛用于計算機、自動控制、通信、測量等領(lǐng)域。一般家電產(chǎn)品中，如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字邏輯電路。數(shù)字邏輯電路的第一個特點是為了突出“邏輯 ”兩個字，使用的是獨特的圖形符號。數(shù)字邏輯電路 中有門電路和觸發(fā)器兩種基本單元電路，它們都是以晶體管和電阻等元件組成的，但在邏輯電路中我們只用幾個簡化了的圖形符號去表示它們，而不畫出它們的具體電路，也不管它們使用多高電壓， 是 TTL 電路還是 CMOS 電路等等。 按邏輯功能要求把這些圖形

3、符號組合起來畫成的圖就是邏輯電路圖，它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。數(shù)字電路中有關(guān)信息是包含在0 和 1 的數(shù)字組合內(nèi)的， 所以只要電路能明顯地區(qū)分開0 和1 ， 0 和 1 的組合關(guān)系沒有破壞就行，脈沖波形的好壞我們是不大理會的。所以數(shù)字邏輯電路的第二個特點是我們主要關(guān)心它能完成什么樣的邏輯功能，較少考慮它的電氣參數(shù)性能等問題。也因為這個原因，數(shù)字邏輯電路中使用了一些特殊的表達方法如真值表、特征方程等，還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數(shù)、卡諾圖等等，這些也都與放大振蕩電路不同。門電路和觸發(fā)器（1 ）門電路門電路可以看成是數(shù)字邏輯電路中最簡單的元件。目前有大量集成化產(chǎn)品可供選用。最基本

4、的門電路有3 種：非門、與門和或門。 非門就是反相器，它把輸入的0 信號變成1 ，1 變成0 。這種邏輯功能叫“非 ”，如果輸入是A ，輸出寫成P=A 。與門有2 個以上輸入，它的功能是當(dāng)輸入都是1 時，輸出才是1 。這種功能也叫邏輯乘，如果輸入是A 、 B ，輸出寫成 P=AB 。或門也有2 個以上輸入，它的功能是輸入有一個1 時，輸出就是1 。這種功能也叫邏輯加，輸出就寫成P=A B 。把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復(fù)合門電路，如與門加非門成與非門，或門加非門成或非門。圖 1 是它們的圖形符號和真值表。此外還有與或非門、異或門等等。數(shù)字集成電路有 TTL、 HTL、 CMOS等多種

5、，所用的電源電壓和極性也不同，但只要它們有相同的邏輯功能，就用相同的邏輯符號。而且一般都規(guī)定高電平為1 、低電平為0 。.（ 2 ）觸 器觸 器 上就是脈沖 路中的雙 路，它的 路和功能都比 路復(fù) ，它也可看成是數(shù)字 路中的元件。 目前也已有集成化 品可供 用。 常用的觸 器有 D 觸 器 和 J K 觸 器 。D觸 器有一個 入端D 和一個 信號 入端CP ， 了區(qū) 在CP 端加有箭 。它有兩個 出端， 一個是Q 一個是Q ，加有小圈的 出端是Q 端。另外它 有兩個 置端R D 和S D ，平 正常工作 要 R D 和 S D 端都加高 平 1 ，如果使 R D =0 （ S D 仍 1 ）

6、， 觸 器被置成 Q=0 ；如果使 S D =0 （ R D =1 ）， 被置成 Q=1 。因此 R D 端稱 置 0 端，S D 端稱 置1 端。D 觸 器的 符號 2 ， 中Q 、 D 、 SD 端畫在同一 ；Q 、R D畫在另一 。R D 和S D 都 小 圈，表示要加上低 平才有效。D 觸 器 是受 CP 和 D端雙重控制的，CP 加高 平 1 ，它的 出和D 的狀 相同。如 D=0， CP 來到后，Q=0 ；如 D=1， CP 來到后， Q=1。 CP 脈沖起控制開 作用，如果CP=0 ， 不管D 是什么狀 ，觸 器都 持原來狀 不 。 的 功能畫成表格就稱 功能表或特性表，見圖2

7、。表中 Q n+1 表示加上觸 信號后 成的狀 ，Qn 是原來的狀 。 “ X 表”示是0 或 1的任意狀 。有的 D觸 器有幾個 D 入端： D 1 、 D 2 它 之 是 與的關(guān)系，也就是只有當(dāng)D 1 、 D 2 都是 1 ， 出端Q 才是 1 。另一種性能更完善的觸 器叫J K 觸 器 。它有兩個 入端：J 端和 K 端，一個 CP端，兩個 置端：R D 端和 S D端，以及兩個 出端：Q 和 Q 端。它的 符號 3 。 J K 觸 器是在CP 脈沖的下 沿觸 翻 的，所以在CP 端畫一個小 圈以示區(qū) 。 中，J 、 S D 、 Q畫在同一 ，K、 R D、 Q 畫在另一 。J K 觸

8、器的 功能 3 。有 CP 脈沖 （即 CP=1）： J 、K 都 0 ，觸 器狀 不 ；Q n 1 =Qn， J 0 、 K=1 ，觸 器被置 0： Q n 1 =0 ； J=1 、K=0 ， Q n+1 =1； J=1 、 K=1，觸 器翻 一下：Q n 1 =Qn。如果不加 脈沖，即 CP=0 ，不管J 、 K 端是什么狀 ，觸 器都 持原來狀 不 ：Q n 1 =Qn 。有的 J K 觸 器同 有好幾個J 端和 K 端， J 1、 J 2 和 K 1、 K 2 之 都是 與的關(guān)系。有的J K 觸 器是在 CP 的上升沿觸 翻 的， 它的 符號 的CP 端就不 小 圈。也有的 候 了使

9、更 ，常常把R D 和 S D 端省略不畫。能 把數(shù)字、 字母 成二 制數(shù) 的 路稱 器 。反 來能把二 制數(shù) 原成數(shù)字、.字母的 路就稱 器 。（ 1 ） 器圖 4 （ a ）是一個能把十 制數(shù) 成二 制 的 器。一個十 制數(shù)被表示成二 制 必 4 位，常用的 是使從低到高的每一位二 制 相當(dāng)于十 制數(shù)的 1 、 2 、 4 、 8 ， 種 稱 8 4 2 1 或 稱 BCD 。所以 種 器就稱 “ 10線 -4 器 ”或 “ DEC BCD 器 ”。從 看到，它是由與非 成的。有10 個 入端，用按 控制，平 按 空相當(dāng)于接高 平 1 。它有 4 個 出端 ABCD ， 出 8421 。如

10、果按下 “ 1 ”，與 “ 1 ” 的 被接地，等于 入低 平 0 、于是 D 出 1 ，整個 出成 0001 。如按下 “ 7 ”， B 、 C 、D 出 1 ，整個 出成 0111 。如果把 些 路都做在一個集成片內(nèi)， 便得到集成化的10線 4 器， 它的 符號 4 （ b ）。左 有10個 入端， 小 圈表示要用低 平，右 有4 個 出端，從上到下按從低到高排列。使用 可以直接 用。（ 2） 器要把二 制 原成十 制數(shù)就要用 器 。它也是由 路 成的， 在也有集成化 品供 用。 5 是一個4 線 10 器。它的左 4 個二 制 的 入端，右 有10個 出端， 從上到下按0、 1、 9 排

11、列表示10 個十 制數(shù)。 出端 小 圈表示低 平有效。平 10個 出端都是高 平1 ，如 入 1001 ， 出 “ 9 端” 低 平0，其余 9根 仍 高 平1 ， 表示 “ 9 ”被 中。二極管，如每段都接低 平0 ，七段都被點亮， 示出數(shù)字“8 ”；如 b 、 c段接低 平0，其余都接1 ， 示的是 “ 1 ?！笨?要把十 制數(shù)用七段 示管 示出來 要 一次 。如果使用 “ 4線 7 器 ”和 示管配合使用，就很 ， 入二 制 可直接 示十 制數(shù)，見圖 6 。 器左 有4 個二 制 的 入端，右 有7 個 出可直接和數(shù) 管相 。左上 另有一個 燈控制端I B，正常工作 加高 平1，如不需要

12、 位數(shù)字 示就在I B 上加低 平 0 ，就可使 位數(shù)字熄 。.如果要想把十進制數(shù)顯示出來，就要使用數(shù)碼管?，F(xiàn)以共陽極發(fā)光二極管（LED）七段數(shù)碼顯示管為例，見圖6 。它有七段發(fā)光寄存器和移位寄存器（ 1 ）寄存器能夠把二進制數(shù)碼存貯起來的的部件叫數(shù)碼寄存器，簡稱 寄存器 。圖7 是用4 個D 觸發(fā)器組成的寄存器，它能存貯4 位二進制數(shù)。4 個CP 端連在一起作為控制端，只有CP=1 時它才接收和存貯數(shù)碼。4 個R D端連在一起成為整個寄存器的清零端。如果要存貯二進制碼1001 ，只要把它們分別加到觸發(fā)器D 端，當(dāng)CP 來到后4 個觸發(fā)器從高到低分別被置成1 、0 、0 、1 ，并一直保持到下

13、一次輸入數(shù)據(jù)之前。要想取出這串?dāng)?shù)碼可以從觸發(fā)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，也可是雙向移位的。圖8 是一個能把數(shù)碼逐位左移的寄存器。它和一般寄存器不同的是：數(shù)碼是逐位串行輸入并加在最低位的D 端，然后把低位的Q 端連到高一位的D 端。這時CP 稱為移位脈沖。.先從 R D 端送低電平清零，使寄存器成0000 狀態(tài)。假定要輸入的數(shù)碼是1001 ，輸入的次序是先高后低逐位輸入。第1 個 CP 后，1 被打入第1 個觸發(fā)器，寄存器成0001 ；第 2 個 CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成為 0010

14、；第 3 個 CP 后，成為 0100 ；第 4 個 CP 后，成為 1001 ?？?4 個 CP ，寄存器就寄存了 4 位二 制 1001 。目前已有品種繁多的集成化寄存器供 用。計數(shù)器和分頻器（ 1 ） 數(shù)器能 脈沖 行 數(shù)的部件叫 數(shù)器 。 數(shù)器品種繁多，有作累加 數(shù)的稱 加法 數(shù)器，有作 減 數(shù)的稱 減法 數(shù)器；按觸 器翻 來分又有同步 數(shù)器和異步 數(shù)器；按數(shù)制來分又有二 制 數(shù)器、十 制 數(shù)器和其它 位制的 數(shù)器等等。 一個最 的加法 數(shù)器 例， 9 。它是一個16 制 數(shù)器，最大 數(shù) 是1111，相當(dāng)于十 制數(shù)15。需要 數(shù)的脈沖加到最低位觸 器的CP 端上， 所有的J 、 K 端

15、都接高 平1 ，各觸 器Q 端接到相 高一位觸 器的CP 端上。 J K觸 器的特性表告 我 ：當(dāng)J=1 、 K=1 來一個CP ，觸 器便翻 一次。在全部清零后， 第1 個 CP 后沿，觸 器C0 翻 成Q0=1 ，其余 3 個觸 器仍保持0 ，整個 數(shù)器的狀 是0001 。 第 2個 CP 后沿，觸 器C0又翻 成 “ Q0=0 ， C1翻 成Q1=1 ， 數(shù)器成 0010 。 到第15 個 CP 后沿， 數(shù)器成1111 ?？?個 數(shù)器確 能 CP 脈沖 數(shù)。（2 ）分頻器 數(shù)器的第一個觸 器是每隔2個 CP 送出一個 位脈沖，所以每個觸 器就是一個2 分 的分 器， 16 制 數(shù)器就是一

16、個16 分 的分 器。 了提高 子 表的精確度，普遍采用的方法是用晶體生 32768 赫 準(zhǔn)信號脈沖， 經(jīng)過 15 級 2 分 理得到 1 赫的秒信號。 因 晶體振 器的準(zhǔn)確度和 定度很高，所以得到的秒脈沖信號也是精確可靠的。把它 做到一個集成片上便是 子手表 用集成 路 品， 10 。.數(shù)字邏輯電路讀圖要點和舉例數(shù)字邏輯電路的讀圖步驟和其它電路是相同的，只是在進行電路分析時處處要用邏輯分析的方法。讀圖時要： 先大致了解電路的用途和性能。 找出輸入端、輸出端和關(guān)鍵部件，區(qū)分開各種信號并弄清信號的流向。 逐級分析輸出與輸入的邏輯關(guān)系，了解各部分的邏輯功能。 最后統(tǒng)觀全局得出分析結(jié)果。例 1 三路搶答器圖 11 是智力競賽用的三路搶答器電路。裁判按下開關(guān)SA4 ，觸發(fā)器全部被置零，進入準(zhǔn)備狀態(tài)。這時 Q1 Q3 均為 1 ，搶答燈不亮；門 1 和門 2 輸出為 0 ，門 3 和門 4 組成的音頻振蕩器不振蕩，揚聲器無聲。競賽開始， 假定 1 號臺搶先按下 SA1 ，觸發(fā)器 C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1、 Q1=0。于是： 門 2 輸出為 1 ，振蕩器振蕩， 揚聲器發(fā)聲； HL1燈點亮； 門1 輸出為1 ，這時 2號、