第十章數(shù)字電路

1、 楊楊 凌凌 電電 工工 電電 子子 技技 術術 第第1010章章 數(shù)字電路數(shù)字電路化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 10.1 概述概述 數(shù)字電路是應用數(shù)字信號完成測量、運算、控制等功能數(shù)字電路是應用數(shù)字信號完成測量、運算、控制等功能的電路。的電路。一、一、 數(shù)字電路的特點數(shù)字電路的特點 以下例說明數(shù)字信號和數(shù)字電路的特點。以下例說明數(shù)字信號和數(shù)字電路的特點。 如果要用電的測量方法測量一臺電機的轉(zhuǎn)速，通?？扇绻秒姷臏y量方法測量一臺電機的轉(zhuǎn)速，通?？梢栽诒粶y電機的軸上裝上一只微型測速發(fā)電機。通過它把轉(zhuǎn)以在被測電機的軸上裝上一只微型測速發(fā)電機。通過它把轉(zhuǎn)速這個物理量轉(zhuǎn)化為電信號，即測速發(fā)電機的輸出

2、電壓，然速這個物理量轉(zhuǎn)化為電信號，即測速發(fā)電機的輸出電壓，然后在控制盤上裝一只電壓表，即可測知電機的轉(zhuǎn)速，如下頁后在控制盤上裝一只電壓表，即可測知電機的轉(zhuǎn)速，如下頁圖圖 所示。所示。 10.1 概述概述 測速發(fā)電機V0500100015002000這一電壓信號的大小是隨電機轉(zhuǎn)速的高低而變化的，并且這種這一電壓信號的大小是隨電機轉(zhuǎn)速的高低而變化的，并且這種變化總是連續(xù)的，通常稱為模擬信號。這種測量方法應用很廣變化總是連續(xù)的，通常稱為模擬信號。這種測量方法應用很廣,但存在一定的缺點。因為測速發(fā)電機不可能是理想元件，所以但存在一定的缺點。因為測速發(fā)電機不可能是理想元件，所以輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間的正比關

3、系會有誤差；在生產(chǎn)環(huán)境中，周輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間的正比關系會有誤差；在生產(chǎn)環(huán)境中，周圍的強電場和強磁場也會對測量線路中的電壓信號產(chǎn)生影響；圍的強電場和強磁場也會對測量線路中的電壓信號產(chǎn)生影響；電壓表的指示讀數(shù)一般也只能達到三位有效數(shù)字，最后一位往電壓表的指示讀數(shù)一般也只能達到三位有效數(shù)字，最后一位往往是目測估計，所有這些這些因素都使測量精度不可能很高。往是目測估計，所有這些這些因素都使測量精度不可能很高。10.1 概述概述再看下圖再看下圖 所示的另一種方案。所示的另一種方案。 光電轉(zhuǎn)換放大整形門電路標準時間脈沖計數(shù)譯碼顯示在被測電機上裝一個圓盤，圓盤上打一個孔，用光源照射，在被測電機上裝一個圓盤

4、，圓盤上打一個孔，用光源照射， 10.1 概述概述光線通過小孔到達光電管，電機每轉(zhuǎn)一周，光電管被照射一光線通過小孔到達光電管，電機每轉(zhuǎn)一周，光電管被照射一次，輸出一個短暫的電流，稱為脈沖信號。而后對這一信號次，輸出一個短暫的電流，稱為脈沖信號。而后對這一信號進行必要的處理：先放大，使它的幅度和功率都增大；再整進行必要的處理：先放大，使它的幅度和功率都增大；再整形，使它成為規(guī)則的矩形脈沖。因為轉(zhuǎn)速是每單位時間的轉(zhuǎn)形，使它成為規(guī)則的矩形脈沖。因為轉(zhuǎn)速是每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)，所以要讓脈沖信號通過一個用標準時間脈沖控制的門電數(shù)，所以要讓脈沖信號通過一個用標準時間脈沖控制的門電路，使通過門電路的脈沖數(shù)是一個

5、單位時間的個數(shù)，最后用路，使通過門電路的脈沖數(shù)是一個單位時間的個數(shù)，最后用計數(shù)器計數(shù)，并通過譯碼器和顯示器，由顯示器讀出的數(shù)據(jù)計數(shù)器計數(shù)，并通過譯碼器和顯示器，由顯示器讀出的數(shù)據(jù)即為電機的轉(zhuǎn)速。這種測量方法可以達到較高的精度，如上即為電機的轉(zhuǎn)速。這種測量方法可以達到較高的精度，如上述電機的轉(zhuǎn)速測量可以精確到述電機的轉(zhuǎn)速測量可以精確到1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn). 若在圓盤上沿圓周均勻打若在圓盤上沿圓周均勻打10個孔，每個脈沖就代表個孔，每個脈沖就代表1/10轉(zhuǎn)，測量精度也就達到了轉(zhuǎn)，測量精度也就達到了1/10轉(zhuǎn)，如果需要，還可以再提高。轉(zhuǎn)，如果需要，還可以再提高。10.1 概述概述 另外，數(shù)字信號用兩個相反的狀態(tài)來

6、表示，在電路中具體另外，數(shù)字信號用兩個相反的狀態(tài)來表示，在電路中具體表現(xiàn)為高電平和低電平（通常用表現(xiàn)為高電平和低電平（通常用1和和0表示），外部的電磁場表示），外部的電磁場干擾，器件工作不穩(wěn)定都只影響脈沖信號的幅度，影響不了干擾，器件工作不穩(wěn)定都只影響脈沖信號的幅度，影響不了測量結(jié)果。因此數(shù)字信號的抗干擾能力很強，工作穩(wěn)定可靠。測量結(jié)果。因此數(shù)字信號的抗干擾能力很強，工作穩(wěn)定可靠。 從原理框圖上看使人明顯感到數(shù)字信號的處理電路比較從原理框圖上看使人明顯感到數(shù)字信號的處理電路比較復雜，但因信號本身波形十分簡單，它只有兩種狀態(tài)：脈沖復雜，但因信號本身波形十分簡單，它只有兩種狀態(tài)：脈沖的有或無，電路

7、只要能區(qū)分出這兩個相反的狀態(tài)即可，所以的有或無，電路只要能區(qū)分出這兩個相反的狀態(tài)即可，所以用于數(shù)字電路的三極管不是工作在放大狀態(tài)而是工作在開關用于數(shù)字電路的三極管不是工作在放大狀態(tài)而是工作在開關狀態(tài)，要么飽和導通，要么截止。因此對元件和電路的精度狀態(tài)，要么飽和導通，要么截止。因此對元件和電路的精度要求不高、功耗小，易于集成化，隨著數(shù)字集成電路制作技要求不高、功耗小，易于集成化，隨著數(shù)字集成電路制作技10.1 概述概述術的發(fā)展，數(shù)字電路獲得了廣泛的應用。術的發(fā)展，數(shù)字電路獲得了廣泛的應用。 本章以集成電路為主，對一些主要的數(shù)字單元電路進本章以集成電路為主，對一些主要的數(shù)字單元電路進行討論，介紹其

8、原理和應用。行討論，介紹其原理和應用。二、二、 數(shù)制和代碼數(shù)制和代碼 1. 數(shù)制數(shù)制 數(shù)制是數(shù)的表示方法，十進制數(shù)是人們?nèi)粘Ｉ钪凶顢?shù)制是數(shù)的表示方法，十進制數(shù)是人們?nèi)粘Ｉ钪凶钍煜さ臄?shù)值表示方法。在數(shù)字電路中廣泛采用有二進制計熟悉的數(shù)值表示方法。在數(shù)字電路中廣泛采用有二進制計數(shù)體制，在書寫計算機程序時，還常使用八進制和十六進數(shù)體制，在書寫計算機程序時，還常使用八進制和十六進制計數(shù)體制。下面介紹幾種數(shù)制的表示方法以及二進制數(shù)制計數(shù)體制。下面介紹幾種數(shù)制的表示方法以及二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法。與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法。10.1 概述概述（1）十進制）十進制 十進制數(shù)是用十進制數(shù)是用09十

9、個數(shù)碼按照一定規(guī)律排列來十個數(shù)碼按照一定規(guī)律排列來表示數(shù)值大小的，數(shù)碼的個數(shù)為基數(shù)，十進制數(shù)的計數(shù)規(guī)律表示數(shù)值大小的，數(shù)碼的個數(shù)為基數(shù)，十進制數(shù)的計數(shù)規(guī)律是是“逢十進一逢十進一”，故稱為十進制，如，故稱為十進制，如 185110 = 1103+8102+5101+1100 由上式可知，每個十進制數(shù)碼在不同數(shù)位上表示的數(shù)值由上式可知，每個十進制數(shù)碼在不同數(shù)位上表示的數(shù)值不同。任何一個不同。任何一個n位十進制數(shù)都可以寫成位十進制數(shù)都可以寫成1010niiiDK 其中，其中，K是第是第i位的系數(shù)，為位的系數(shù)，為09十個數(shù)碼中的任何一個。十個數(shù)碼中的任何一個。10i為對應數(shù)位的權(quán)為對應數(shù)位的權(quán)。10.

10、1 概述概述（2）二進制）二進制 二進制數(shù)是用二進制數(shù)是用0和和1兩個數(shù)碼按照一定規(guī)律排列兩個數(shù)碼按照一定規(guī)律排列來表示數(shù)值大小的，其計數(shù)規(guī)律是來表示數(shù)值大小的，其計數(shù)規(guī)律是“逢二進一逢二進一”。它是以。它是以2為基為基數(shù)的計數(shù)體制，如數(shù)的計數(shù)體制，如 10112 = 123+022+121+120 與十進制數(shù)的表示方法相似，任意一個與十進制數(shù)的表示方法相似，任意一個n位二進制數(shù)正整位二進制數(shù)正整數(shù)可展開為數(shù)可展開為102niiiDK 式中，式中，K的取值只能是的取值只能是0或或1。2i為對應數(shù)位的權(quán)。為對應數(shù)位的權(quán)。（3）八進制）八進制 八進制數(shù)的計數(shù)基數(shù)為八進制數(shù)的計數(shù)基數(shù)為8，有，有07

11、八個數(shù)字符號八個數(shù)字符號 ，10.1 概述概述計數(shù)規(guī)律是計數(shù)規(guī)律是“逢八進一逢八進一”，各位數(shù)的權(quán)是，各位數(shù)的權(quán)是8的冪，的冪，n位八進制數(shù)位八進制數(shù)正整數(shù)的表達式為正整數(shù)的表達式為108niiiDK 例例 2638 = 282+681+380（4）十六進制）十六進制 十六進制數(shù)的計數(shù)基數(shù)為十六進制數(shù)的計數(shù)基數(shù)為16，有十六個數(shù)字，有十六個數(shù)字符號符號 ：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)。計數(shù)規(guī)律是。計數(shù)規(guī)律是“逢十六進一逢十六進一”，各位數(shù)的權(quán)是，各位數(shù)的權(quán)是16的冪，的冪，n位十位十六進制數(shù)正整數(shù)的表達式為六進制數(shù)正整數(shù)的表達式為10.1 概述概述1016ni

12、iiDK（5）二）二十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的方法是：二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的方法是：“按權(quán)展開，取各位按權(quán)展開，取各位加權(quán)系數(shù)之和加權(quán)系數(shù)之和”?！纠纠?0-1】 將將10012轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)?！窘狻俊窘狻?0012 = 123+022+021+120=8+0+0+1=910 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的方法，對整數(shù)部分是采用十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的方法，對整數(shù)部分是采用“除除2取余，后余先排取余，后余先排”法。法。10.1 概述概述【例【例10-2】 將將1310轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。讀數(shù)方向讀數(shù)方向 所以，所以，1310=110122.

13、 碼制碼制 數(shù)字電路中的十進制數(shù)碼不僅數(shù)字的大小，還用來表示各種數(shù)字電路中的十進制數(shù)碼不僅數(shù)字的大小，還用來表示各種文字、符號、圖形等非數(shù)值信息。通常把表示文字、符號等信息文字、符號、圖形等非數(shù)值信息。通常把表示文字、符號等信息的數(shù)碼稱為代碼，如運動會上運動員的編號。它僅表示和運動員的數(shù)碼稱為代碼，如運動會上運動員的編號。它僅表示和運動員的對應關系，而無數(shù)值大小的含義。建立這種代碼與文字，符號的對應關系，而無數(shù)值大小的含義。建立這種代碼與文字，符號或其他特定對象之間一一對應關系的過程，稱為編碼?；蚱渌囟▽ο笾g一一對應關系的過程，稱為編碼?！窘饨狻?2 13 1 2 6 0 2 3 1 2

14、1 110.1 概述概述 由于在數(shù)字電路中經(jīng)常用到二進制數(shù)碼，而人們更習慣于由于在數(shù)字電路中經(jīng)常用到二進制數(shù)碼，而人們更習慣于使用十進制數(shù)碼，所以，常用四位二進制數(shù)碼來表示一位十使用十進制數(shù)碼，所以，常用四位二進制數(shù)碼來表示一位十進制數(shù)碼，稱為二進制數(shù)碼，稱為二十進制編碼（十進制編碼（Binary Coded Decimals System，簡稱，簡稱BCD碼碼)，下頁表所示是常用的，下頁表所示是常用的8421BCD碼。碼。例如例如 610 = 01108421BCD 27410 = 0010 0111 01008421BCD10.1 概述概述十進制數(shù)碼8421BCD碼位權(quán)8（23）位權(quán)4（2

15、2）位權(quán)2（21）位權(quán)1（20）013456789000000001100001111000011001100010101010110.2 邏輯門電路邏輯門電路 用以實現(xiàn)基本邏輯關系的電子電路稱為門電路。門電路用以實現(xiàn)基本邏輯關系的電子電路稱為門電路。門電路按基本邏輯功能可分為三種：與門、或門、非門。在數(shù)字電按基本邏輯功能可分為三種：與門、或門、非門。在數(shù)字電路中，門電路是最基本的邏輯部件。路中，門電路是最基本的邏輯部件。一、一、 與門電路與門電路 與邏輯關系是指當幾個條件同時滿足時，結(jié)果才成立。與邏輯關系是指當幾個條件同時滿足時，結(jié)果才成立。例如右圖例如右圖 中的燈泡中的燈泡L，只有當，只有

16、當S1 、S2 兩個開關全部接通時它才能發(fā)光。兩個開關全部接通時它才能發(fā)光?！盁魺襞菖?L 發(fā)光發(fā)光”和和“開關開關 S1 閉合閉合”、“開關開關 S2 閉合閉合”兩個條件之間的邏輯關系就是與兩個條件之間的邏輯關系就是與邏輯關系。邏輯關系。+ES2S1L10.2 邏輯門電路邏輯門電路 下圖所示是二極管與門電路，它有兩個輸入端下圖所示是二極管與門電路，它有兩個輸入端 A 和和 B ，輸出端輸出端 為為Y 。 +UCC（+5V）ARVD2BVD1Y 如果如果 A、B 兩端都輸入兩端都輸入+3V，那么，那么兩個二極管兩個二極管 VD1、VD2 都會正向?qū)?，都會正向?qū)ǎ谑禽敵龆擞谑禽敵龆?Y 的

17、電位也是的電位也是+3V；若兩端；若兩端只有一端（如只有一端（如A端）輸入端）輸入+3V，而另一，而另一端（如端（如B端）為端）為0V，則，則VD2 優(yōu)先導通并優(yōu)先導通并將輸出端將輸出端Y的電位鉗制在的電位鉗制在 0V，從而迫使，從而迫使VD1處于反偏而截止。處于反偏而截止。由此可以看出：輸出端與兩個輸入端之間存在著與邏輯關系。由此可以看出：輸出端與兩個輸入端之間存在著與邏輯關系。 把把+3V 稱為高電平，用稱為高電平，用“1”表示；把表示；把0V稱為低電平，用稱為低電平，用10.2 邏輯門電路邏輯門電路“0”表示表示 ，可以寫出與門電路的邏輯狀態(tài)表，如下表所示。，可以寫出與門電路的邏輯狀態(tài)表

18、，如下表所示。 與門電路符號與門電路符號ABY&ABY00110101 1 0 0 0與邏輯門電路可以用右上圖與邏輯門電路可以用右上圖 所示的符號表示。所示的符號表示。 與邏輯關系還可以用邏輯表達式表示與邏輯關系還可以用邏輯表達式表示 Y=AB 稱為邏輯與（邏輯乘）。但應注意這和普通代數(shù)中數(shù)的乘法稱為邏輯與（邏輯乘）。但應注意這和普通代數(shù)中數(shù)的乘法10.2 邏輯門電路邏輯門電路運算完全是兩回事，邏輯與運算只有有限的幾種情況，即運算完全是兩回事，邏輯與運算只有有限的幾種情況，即 00 = 0 01 = 0 10 = 0 11 = 1 與門電路可以有三個或更多輸入端，它們的電路、邏輯與門電

19、路可以有三個或更多輸入端，它們的電路、邏輯狀態(tài)、邏輯表達式和邏輯符號等，請同學們自行推導。狀態(tài)、邏輯表達式和邏輯符號等，請同學們自行推導。二、或門電路二、或門電路 或邏輯關系是指在幾個條件中，只要其中一個得到滿足或邏輯關系是指在幾個條件中，只要其中一個得到滿足結(jié)果就成立。結(jié)果就成立。 10.2 邏輯門電路邏輯門電路 例如右圖中的燈泡例如右圖中的燈泡L，只要，只要 S1、S2兩個開關中有一個接通，它就兩個開關中有一個接通，它就發(fā)光。發(fā)光。“燈泡燈泡 L 發(fā)光發(fā)光”和和“開關開關 S1 閉合閉合”、“開關開關 S2 閉合閉合”兩個兩個條件之間就具有或邏輯關系。條件之間就具有或邏輯關系。L +E S

20、2S1ARVD2BUCC（5V）VD1Y 左圖左圖 是二極管或門電路，是二極管或門電路，A、B 兩個輸入端只要有一個輸入兩個輸入端只要有一個輸入+3V（例如（例如A端），端），VD1優(yōu)先導優(yōu)先導通，輸出端通，輸出端 Y 的電位被鉗制在的電位被鉗制在+3V，從而迫使，從而迫使VD2處于反偏而處于反偏而10.2 邏輯門電路邏輯門電路截止；若兩端都輸入截止；若兩端都輸入+3V，則，則VD1、VD2同時導通，輸出仍同時導通，輸出仍為為 +3V；只有兩端都輸入；只有兩端都輸入0V時，輸出端才是時，輸出端才是 0V?？梢娸敵??？梢娸敵龆硕薡與輸入與輸入A、B之間符合或邏輯關系。之間符合或邏輯關系。 或門電

21、路的邏輯狀態(tài)表見下表。邏輯符號見下圖。或門電路的邏輯狀態(tài)表見下表。邏輯符號見下圖。 ABY001101010111ABY1或邏輯用邏輯表達式表示如下或邏輯用邏輯表達式表示如下 Y = A + B 10.2 邏輯門電路邏輯門電路 邏輯或運算有以下幾種情況邏輯或運算有以下幾種情況 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1 可用二極管組成更多輸入端的或門電路，請同學們自行可用二極管組成更多輸入端的或門電路，請同學們自行推導。推導。三、三、 非門電路非門電路 非邏輯關系是指結(jié)果與條件相反，也稱為邏輯反。非邏輯關系是指結(jié)果與條件相反，也稱為邏輯反。10.2 邏輯門電

22、路邏輯門電路 例如右圖中的燈泡例如右圖中的燈泡L，開關，開關S 閉合時它不亮，開關斷開時它卻亮，閉合時它不亮，開關斷開時它卻亮，“開關開關S閉合閉合”和和“燈泡燈泡L亮亮”之之間的邏輯關系就是非邏輯關系。間的邏輯關系就是非邏輯關系。 +E SLRUBB YARRCRB+UCC VT左圖左圖 是三極管非門電路，當輸入端是三極管非門電路，當輸入端A為高電平時，三極管為高電平時，三極管VT飽和導通，飽和導通，Y端輸出低電平；當端輸出低電平；當 A 端輸入低電端輸入低電平時，三極管平時，三極管VT截止，截止，Y端輸出高端輸出高電平。所以非門電路也稱反相電平。所以非門電路也稱反相10.2 邏輯門電路邏輯

23、門電路器，加負電源器，加負電源UBB是為了使三極管可靠截止。是為了使三極管可靠截止。非門電路的邏輯狀態(tài)表見下表。邏輯符號見下圖。非門電路的邏輯狀態(tài)表見下表。邏輯符號見下圖。AY0110ABY1YA非邏輯關系的邏輯表達式為非邏輯關系的邏輯表達式為它的運算只有兩種情況它的運算只有兩種情況 0=1 1=010.2 邏輯門電路邏輯門電路四、四、 復合門電路復合門電路 實際的邏輯問題往往要比與、或、非復雜得多，常常需要實際的邏輯問題往往要比與、或、非復雜得多，常常需要用與、或、非的組合來實現(xiàn)。常見的復合邏輯有與非、或非、用與、或、非的組合來實現(xiàn)。常見的復合邏輯有與非、或非、與或非、異或、同或等。與或非、

24、異或、同或等。 與非門電路是與門和非門的組合，其邏輯表達式為與非門電路是與門和非門的組合，其邏輯表達式為YA B與非門的邏輯狀態(tài)表見下表與非門的邏輯狀態(tài)表見下表 ，邏輯電路符號見下圖。，邏輯電路符號見下圖。 10.2 邏輯門電路邏輯門電路ABY001101011110ABY&或非門電路是或門和非門的組合，其邏輯表達式為或非門電路是或門和非門的組合，其邏輯表達式為YAB或非門的邏輯狀態(tài)表見下表或非門的邏輯狀態(tài)表見下表 ，邏輯電路符號見下圖。，邏輯電路符號見下圖。 ABY001101011000ABY110.2 邏輯門電路邏輯門電路與或非門電路由與門、或門和非門組成，其邏輯表達式為與或非門

25、電路由與門、或門和非門組成，其邏輯表達式為YA BC D與或非門的邏輯狀態(tài)表見下表與或非門的邏輯狀態(tài)表見下表 ，邏輯電路符號見下圖。，邏輯電路符號見下圖。 ABCDY001100010101001100010110111011ABY1&CD10.2 邏輯門電路邏輯門電路異或門電路的特點是當兩個輸入端信號不同時輸出為異或門電路的特點是當兩個輸入端信號不同時輸出為“1”；相同時輸出為相同時輸出為“0”。它的邏輯表達式為。它的邏輯表達式為YA BA B或?qū)懗苫驅(qū)懗?YAB異或門的邏輯狀態(tài)表見下表異或門的邏輯狀態(tài)表見下表 ，邏輯電路符號見下圖。，邏輯電路符號見下圖。 ABY0011010101

26、10ABY=110.2 邏輯門電路邏輯門電路 前面講過的電路，都是由二極管、三極管組成的簡單的前面講過的電路，都是由二極管、三極管組成的簡單的分立元件電路，隨著集成電路技術的發(fā)展，實際應用中已不分立元件電路，隨著集成電路技術的發(fā)展，實際應用中已不再采用分立元件電路。非常復雜的邏輯電路完全可以集成在再采用分立元件電路。非常復雜的邏輯電路完全可以集成在一個芯片上，其結(jié)構(gòu)、性能也在不斷改進，如提高輸入電阻、一個芯片上，其結(jié)構(gòu)、性能也在不斷改進，如提高輸入電阻、降低輸出電阻以提高帶負載能力、降低自身損耗、提高工作降低輸出電阻以提高帶負載能力、降低自身損耗、提高工作速度、提高抗干擾能力等等。產(chǎn)品也有很多

27、品種，如速度、提高抗干擾能力等等。產(chǎn)品也有很多品種，如 TTL（Transistor-Transistor Logic）電路、）電路、CMOS（Complem-entary Metal- Oxide-Semiconductor）電路等等。型號、系）電路等等。型號、系列也有多種并且不斷更新。列也有多種并且不斷更新。 10.2 邏輯門電路邏輯門電路【例【例10-3】在】在P4頁圖所示電路中，測定電機轉(zhuǎn)速時，必須用一頁圖所示電路中，測定電機轉(zhuǎn)速時，必須用一 個門電路來限定在一個單位時間（個門電路來限定在一個單位時間（1秒）內(nèi)的脈沖信號通過。秒）內(nèi)的脈沖信號通過。試選擇一種門電路來實現(xiàn)這一功能。試選擇

28、一種門電路來實現(xiàn)這一功能?！窘狻坑靡粋€有兩個輸入端的與門電路即可實現(xiàn)上述功能，【解】用一個有兩個輸入端的與門電路即可實現(xiàn)上述功能， 如右下圖所示。如右下圖所示?？刂贫薆輸入脈沖AY& 以以B端作為控制端，當端作為控制端，當B端端輸入為輸入為“1”時，時，Y端的輸出信號端的輸出信號與與A端的輸入信號相同，相當端的輸入信號相同，相當于門被打開，信號通過了這個于門被打開，信號通過了這個門；當門；當B端輸入為端輸入為“0”時，不論時，不論A端輸入信號為何種狀態(tài)，端輸入信號為何種狀態(tài)，Y端端10.2 邏輯門電路邏輯門電路輸出均為輸出均為“0”，相當于門被關閉，信號不能通過這個門。因此，相當于門被

29、關閉，信號不能通過這個門。因此,只要控制端只要控制端B輸入為輸入為“1”的時間為一個單位時間（的時間為一個單位時間（1秒），通過秒），通過的脈沖信號就被限定在此時間之內(nèi)。輸入、輸出波形如下：的脈沖信號就被限定在此時間之內(nèi)。輸入、輸出波形如下：tAtYtB 用一個有兩個輸入端的或門電路也可實現(xiàn)【例用一個有兩個輸入端的或門電路也可實現(xiàn)【例10-3】的】的功能，有興趣的同學請自行完成。功能，有興趣的同學請自行完成。10.2 邏輯門電路邏輯門電路【例【例10-4】下圖（】下圖（a） 所示邏輯電路的輸入信號波形如下圖所示邏輯電路的輸入信號波形如下圖（b）所示，試畫出輸出端）所示，試畫出輸出端Y的信號波形

30、。的信號波形。（b）tAtAtCC1AB&Y=1（a）【解】根據(jù)圖【解】根據(jù)圖（a）所）所示邏輯電路寫出輸出端邏輯表達式為示邏輯電路寫出輸出端邏輯表達式為 ()YA BBC10.2 邏輯門電路邏輯門電路 根據(jù)各段時間根據(jù)各段時間A、B、C的狀態(tài)求出相應的狀態(tài)求出相應Y的狀態(tài)，計的狀態(tài)，計入下表，并畫出入下表，并畫出Y的波形如圖所示。的波形如圖所示。 ABCY010101010011011011111100011010001110tAtAtCtY10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器 觸發(fā)器是一種具有記憶功能的邏輯元件，它有兩個相反觸發(fā)器是一種具有記憶功能的邏輯元件，它有兩個相反的穩(wěn)定輸出狀態(tài)。現(xiàn)在的觸

31、發(fā)器都由集成門電路組成。為了的穩(wěn)定輸出狀態(tài)?，F(xiàn)在的觸發(fā)器都由集成門電路組成。為了了解觸發(fā)器的功能，下面首先介紹一種最簡單的觸發(fā)器。了解觸發(fā)器的功能，下面首先介紹一種最簡單的觸發(fā)器。一、一、 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 基本基本RS觸發(fā)器是由兩個集成與非門或者或非門各自的觸發(fā)器是由兩個集成與非門或者或非門各自的輸入、輸出端相互交叉耦合而成的。下頁圖（輸入、輸出端相互交叉耦合而成的。下頁圖（a）是由與非）是由與非門構(gòu)成的基本門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，圖（觸發(fā)器，圖（b）是它的代表符號。）是它的代表符號。 、 是輸入端，是輸入端，Q 是輸出端，通常說觸發(fā)器為是輸出端，通常說觸發(fā)器為“0”狀態(tài)或狀態(tài)或“1

32、”狀態(tài)狀態(tài),就是指輸出端就是指輸出端Q的狀態(tài)。此外，還有另一端永遠輸出與的狀態(tài)。此外，還有另一端永遠輸出與Q端端DSDR10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器相反的信號，記為相反的信號，記為 端，并在這一端標注有一個小圓圈。端，并在這一端標注有一個小圓圈。QRDSDQQRDSDQ&Q&AB置位端置位端復位端復位端（a） （b）工作過程如下。工作過程如下。DSDRDRDS當當 =0， =1時，無論觸發(fā)器的初始狀態(tài)為何種狀態(tài)，由時，無論觸發(fā)器的初始狀態(tài)為何種狀態(tài)，由圖（圖（a）不難確定，此時觸發(fā)器）不難確定，此時觸發(fā)器Q端的輸出均為端的輸出均為“1”。2. 當當 =0， =1時，無論觸發(fā)器的初始狀

33、態(tài)為何種狀態(tài)，由時，無論觸發(fā)器的初始狀態(tài)為何種狀態(tài)，由10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器圖（圖（a）不難確定，此時觸發(fā)器）不難確定，此時觸發(fā)器Q端的輸出均為端的輸出均為“0”。DRDSQQ3. 當當 = =1時，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變。假設觸發(fā)器時，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變。假設觸發(fā)器的初態(tài)處于的初態(tài)處于“0”態(tài)，即態(tài)，即Q=0， =1，這時，這時, 門門B有一個輸入端有一個輸入端為為“0”，其輸出，其輸出 =1；門；門A兩個輸入端均為兩個輸入端均為“1”，所以其輸，所以其輸出出Q=0。可見，觸發(fā)器保持?？梢?，觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變。同樣觸發(fā)器也可保態(tài)不變。同樣觸發(fā)器也可保持持“1”態(tài)不變，同學們可自行分析

34、。態(tài)不變，同學們可自行分析。DRDSQ4. 當當 = =0時，門時，門A、門、門B均輸出均輸出“1”態(tài)，這就不能滿足態(tài)，這就不能滿足Q、 為互補輸出的要求。而且，當負脈沖同時撤除后，為互補輸出的要求。而且，當負脈沖同時撤除后，觸發(fā)器將由各種偶然因素決定其最終狀態(tài)，它究竟穩(wěn)定在觸發(fā)器將由各種偶然因素決定其最終狀態(tài)，它究竟穩(wěn)定在10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器“0”態(tài)還是態(tài)還是“1”態(tài)是無法確定的。因此，基本態(tài)是無法確定的。因此，基本RS觸發(fā)器在使觸發(fā)器在使用中應禁止出現(xiàn)這種情況，它的用中應禁止出現(xiàn)這種情況，它的輸入信號之間是存在約束輸入信號之間是存在約束關系關系的。下表和下圖給出了基本的。下表和下圖給出了

35、基本RS觸發(fā)器輸入、輸出端的觸發(fā)器輸入、輸出端的邏輯關系及工作波形，希望有助于進一步理解其工作特征。邏輯關系及工作波形，希望有助于進一步理解其工作特征。DSDRQ10101100保持不變1（置1）0（置0）不定DSDR置 1tSDtRDtQtQ置 0保持保持置 1置 0保持不定10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器DSDR 由上述分析可以看出，由上述分析可以看出，P34頁圖（頁圖（a）所示基本）所示基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器的置位（的置位（ ）、復位（）、復位（ ）信號低電平有效，即需要）信號低電平有效，即需要負脈沖負脈沖（“0”電平）來置電平）來置“1”或置或置“0”。所以在符號圖的引出線前有一。所以在符號圖的引

36、出線前有一個小圓圈（若無此小圓圈表明要用正脈沖觸發(fā)，個小圓圈（若無此小圓圈表明要用正脈沖觸發(fā)，或非門構(gòu)成或非門構(gòu)成的基本的基本RS觸發(fā)器是用正脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器是用正脈沖觸發(fā)的）。）。二、二、 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 當整個數(shù)字電路中有多個觸發(fā)器時，往往需要各個觸發(fā)當整個數(shù)字電路中有多個觸發(fā)器時，往往需要各個觸發(fā)器協(xié)調(diào)動作，步調(diào)一致，這時就需要用一個統(tǒng)一的脈沖信號器協(xié)調(diào)動作，步調(diào)一致，這時就需要用一個統(tǒng)一的脈沖信號進行控制。因而出現(xiàn)了同步進行控制。因而出現(xiàn)了同步RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器 在基本在基本RS觸發(fā)器的基礎上，再增加兩個與非門觸發(fā)器的基礎上，再增加兩個與非門C和和D（

37、稱（稱為控制門），就構(gòu)成了同步為控制門），就構(gòu)成了同步RS觸發(fā)器，如下圖（觸發(fā)器，如下圖（a）所示，圖）所示，圖（b）為其邏輯符號）為其邏輯符號。 RDSDQQSRCP（a） （b）RDSDQ&Q&AB&CDSRCP 同步同步置位端置位端 同步同步復位端復位端 異步異步置位端置位端 異步異步復位端復位端10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器DSDRDRDRDSDS（1）當）當CP=0時，門時，門C、D被封鎖，此時，不論被封鎖，此時，不論S、R為何種狀為何種狀態(tài)，控制門輸出均為態(tài)，控制門輸出均為“1”。觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變。觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變。DSDRDSDR2當異步輸入端當異步輸

38、入端 、 無效（無效（ = =1）時，）時， CP控制觸發(fā)控制觸發(fā)器的動作。器的動作。（2）當）當CP=1時，門時，門C、D被打開，此時，被打開，此時，S、R端的信號通過端的信號通過控制門傳遞到門控制門傳遞到門A和門和門B的輸入端使觸發(fā)器置的輸入端使觸發(fā)器置“1”或置或置“0”。因。因為控制門是與非門，所以為控制門是與非門，所以S、R端需要輸入正脈沖，通過控制端需要輸入正脈沖，通過控制門才能轉(zhuǎn)換成負脈沖使觸發(fā)器置門才能轉(zhuǎn)換成負脈沖使觸發(fā)器置“1”或置或置“0”。 1當異步輸入端當異步輸入端 、 有效（有效（ =0， =1或或 =0， =1）時，觸發(fā)器不受時，觸發(fā)器不受CP的控制直接置的控制直接

39、置“1”或置或置“0”。10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器 下表列出了同步下表列出了同步RS觸發(fā)器各輸入端信號與輸出之間的關觸發(fā)器各輸入端信號與輸出之間的關系，下圖示出了其工作波形。系，下圖示出了其工作波形。DSDRtCPtStRtQtQ保持置 1置 0不定CPS RQn+10 11 0 1（異步置1）0（異步置0）1 10 Qn（保持）10 00 11 00 1Qn（保持）0（同步置0）1（同步置1）（不定）10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器三、三、 JK觸發(fā)器觸發(fā)器 JK觸發(fā)器是一種功能最齊全的觸發(fā)器，有多種結(jié)構(gòu)形式觸發(fā)器是一種功能最齊全的觸發(fā)器，有多種結(jié)構(gòu)形式,但無論是哪種結(jié)構(gòu)，與但無論是哪種結(jié)構(gòu)，與RS觸發(fā)器

40、相比，其共同的特征是消除觸發(fā)器相比，其共同的特征是消除了輸入信號之間的約束關系了輸入信號之間的約束關系,從而極大地提高了使用的靈活性。從而極大地提高了使用的靈活性。 國內(nèi)生產(chǎn)的主要是主從型國內(nèi)生產(chǎn)的主要是主從型JK觸發(fā)器，下頁所示為其內(nèi)部觸發(fā)器，下頁所示為其內(nèi)部邏輯圖，它由兩個受互補脈沖信號控制的同步邏輯圖，它由兩個受互補脈沖信號控制的同步RS觸發(fā)器組成觸發(fā)器組成,兩者分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。時鐘脈沖到來（兩者分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。時鐘脈沖到來（CP從從0變到變到1）時，主觸發(fā)器動作，為從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)作準備；時）時，主觸發(fā)器動作，為從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)作準備；時鐘脈沖結(jié)束（鐘脈沖結(jié)束（CP

41、從從1變到變到0）時，從觸發(fā)器動作，輸出信息。）時，從觸發(fā)器動作，輸出信息。10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器CPSCPRSKJQQRQQSDRD主觸發(fā)器從觸發(fā)器1DS異步置位端異步置位端DR異步復位端異步復位端低電平有效。不低電平有效。不用時，它們應保用時，它們應保持高電平。持高電平。 RDSDQQJKCP右圖所示為主從右圖所示為主從JK觸發(fā)器的符號圖，觸發(fā)器的符號圖，由于它是在時鐘脈沖的下降沿觸發(fā)由于它是在時鐘脈沖的下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的，所以時鐘脈沖輸入端標一翻轉(zhuǎn)的，所以時鐘脈沖輸入端標一個小圓圈。個小圓圈。10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器JKQn+100110101 Qn（保持）0（置0）1（置1） （翻轉(zhuǎn)）Qn

42、 左表列出了左表列出了JK觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)，觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)，可以看出，可以看出，JK觸發(fā)器不會出現(xiàn)不確觸發(fā)器不會出現(xiàn)不確定的狀態(tài)，輸入信號之間不存在約定的狀態(tài)，輸入信號之間不存在約束關系。另外，還需要說明的一點束關系。另外，還需要說明的一點是，當是，當J=K=1時，時鐘脈沖輸入后，時，時鐘脈沖輸入后，觸發(fā)器在原有狀態(tài)下翻轉(zhuǎn)一觸發(fā)器在原有狀態(tài)下翻轉(zhuǎn)一次，原來為次，原來為“0”翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”， 原來為原來為“1”翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“0”。這樣，若連。這樣，若連續(xù)施加時鐘脈沖，則可累計脈沖的數(shù)目，稱為計數(shù)工作狀態(tài)。續(xù)施加時鐘脈沖，則可累計脈沖的數(shù)目，稱為計數(shù)工作狀態(tài)。JK觸發(fā)器的功能可用方程表示如下

43、觸發(fā)器的功能可用方程表示如下1nnnQJQKQ10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器DSDR【例【例10-5】下圖（】下圖（a） 所示波形為主從所示波形為主從JK觸發(fā)器輸入端的狀態(tài)觸發(fā)器輸入端的狀態(tài) 波形，（波形，（ 、 不用，保持不用，保持“1”狀態(tài)），試畫出輸出端狀態(tài)），試畫出輸出端Q的狀的狀 態(tài)波形，已知觸發(fā)器的初始狀態(tài)為態(tài)波形，已知觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q0=1?！窘狻扛鶕?jù)【解】根據(jù)JK觸發(fā)器的功能特點，可畫出輸出端觸發(fā)器的功能特點，可畫出輸出端Q的波形如下的波形如下 圖圖 （b）所示。）所示。tCPtJtKtQ保持置 1置 0翻轉(zhuǎn)保持翻轉(zhuǎn)置 1置 0（a）（b）10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器四、四、 D觸發(fā)器觸

44、發(fā)器 D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)很多，國內(nèi)生產(chǎn)的主要是維持阻塞型觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)很多，國內(nèi)生產(chǎn)的主要是維持阻塞型D觸觸發(fā)器，它是一種邊沿觸發(fā)器。發(fā)器，它是一種邊沿觸發(fā)器。D觸發(fā)器的符號見下圖，它只有觸發(fā)器的符號見下圖，它只有一個同步輸入端一個同步輸入端D，圖形符號中圖形符號中CP端不標注小圓圈，表明觸發(fā)端不標注小圓圈，表明觸發(fā)器在時鐘脈沖上升沿觸發(fā)器在時鐘脈沖上升沿觸發(fā)。 D觸發(fā)器仍保留有觸發(fā)器仍保留有 、 端，其功能及用法同前。端，其功能及用法同前。 RDSDQQDCPDSDR10.3 觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器的邏輯功能可用方程表示如下觸發(fā)器的邏輯功能可用方程表示如下DQn+10101Qn+1=D D觸發(fā)器的輸

45、出決定于時鐘脈沖到來之前時觸發(fā)器的輸出決定于時鐘脈沖到來之前時D的狀態(tài)的狀態(tài)，其邏輯狀態(tài)表見頁表。其邏輯狀態(tài)表見頁表。10.4 計數(shù)器計數(shù)器 計數(shù)器的功能是累計輸入脈沖的個數(shù)，在計算機和數(shù)計數(shù)器的功能是累計輸入脈沖的個數(shù)，在計算機和數(shù)字邏輯系統(tǒng)中，計數(shù)器是基本部件之一。計數(shù)器的種類很多，字邏輯系統(tǒng)中，計數(shù)器是基本部件之一。計數(shù)器的種類很多，按照計數(shù)器中觸發(fā)器的觸發(fā)方式分，有同步計數(shù)器和異步計按照計數(shù)器中觸發(fā)器的觸發(fā)方式分，有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器之分；按照計數(shù)規(guī)律分，有加法計數(shù)器、減法計數(shù)器、數(shù)器之分；按照計數(shù)規(guī)律分，有加法計數(shù)器、減法計數(shù)器、可逆（可加、可減）計數(shù)器之分；按照數(shù)的進位方式分，

46、有可逆（可加、可減）計數(shù)器之分；按照數(shù)的進位方式分，有二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器、二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器、N進制計數(shù)器等。下面簡要進制計數(shù)器等。下面簡要介紹幾種常用的計數(shù)器介紹幾種常用的計數(shù)器一、一、 二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器 下頁圖是用下頁圖是用JK觸發(fā)器組成的異步四位二進制計數(shù)器，觸發(fā)器組成的異步四位二進制計數(shù)器，各觸發(fā)器的各觸發(fā)器的J=K=1，觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài)。由于各觸發(fā)器受，觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài)。由于各觸發(fā)器受10.4 計數(shù)器計數(shù)器不同的脈沖觸發(fā)（不同的脈沖觸發(fā)（CP1=CP, CP2=Q1, CP3=Q2, CP4=Q3），所），所以稱為異步計數(shù)器。以稱為異步計數(shù)器。QSDRDQ

47、JKCPFF1Q4計數(shù)脈沖CP清零QSDRDQJKCPFF2QSDRDQJKCPFF3QSDRDQJKCPFF4Q3Q2Q1其工作原理如下。其工作原理如下。 首先，利用四個觸發(fā)器的首先，利用四個觸發(fā)器的 端，同時輸入一個負脈沖，端，同時輸入一個負脈沖，使其全部置使其全部置“0”，稱為清零。這時計數(shù)器的輸出端，稱為清零。這時計數(shù)器的輸出端Q4Q3Q2Q1DR10.4 計數(shù)器計數(shù)器成為成為“0000”狀態(tài)，對應十進制數(shù)的狀態(tài)，對應十進制數(shù)的“0”。 當?shù)谝粋€計數(shù)脈沖到來時，其下降沿觸發(fā)當?shù)谝粋€計數(shù)脈沖到來時，其下降沿觸發(fā)FF1翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，Q1由由01，這時，由于，這時，由于FF2、FF3、FF4沒

48、有接收到觸發(fā)脈沖，故沒有接收到觸發(fā)脈沖，故仍然保持原態(tài)，計數(shù)器的狀態(tài)仍然保持原態(tài)，計數(shù)器的狀態(tài)Q4Q3Q2Q1= 0001，相當于十進，相當于十進制數(shù)的制數(shù)的“1”。 當?shù)诙€計數(shù)脈沖到來時，其下降沿觸發(fā)當?shù)诙€計數(shù)脈沖到來時，其下降沿觸發(fā)FF1翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，Q1由由10，這時，這時FF2接收到觸發(fā)脈沖接收到觸發(fā)脈沖 （ Q1 ）被觸發(fā)，被觸發(fā)，Q2由由01,FF3、FF4沒有接收到觸發(fā)脈沖，仍然保持原態(tài)，計數(shù)器的狀沒有接收到觸發(fā)脈沖，仍然保持原態(tài)，計數(shù)器的狀態(tài)態(tài)Q4Q3Q2Q1= 0010，相當于十進制數(shù)的，相當于十進制數(shù)的“2”。 10.4 計數(shù)器計數(shù)器 依此類推，隨著計數(shù)脈沖逐一輸入依此類

49、推，隨著計數(shù)脈沖逐一輸入FF1，后面的觸發(fā)器，后面的觸發(fā)器將依次翻轉(zhuǎn)，前一位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)兩次即形成一個完整的進位將依次翻轉(zhuǎn)，前一位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)兩次即形成一個完整的進位脈沖，使后一位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。計數(shù)器的狀態(tài)隨計數(shù)脈沖脈沖，使后一位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。計數(shù)器的狀態(tài)隨計數(shù)脈沖的不斷輸入按遞增規(guī)律計數(shù)，故該觸發(fā)器又稱為加法計數(shù)器，的不斷輸入按遞增規(guī)律計數(shù)，故該觸發(fā)器又稱為加法計數(shù)器，其工作波形如下頁圖所示。其工作波形如下頁圖所示。 四位二進制計數(shù)器可以累計從四位二進制計數(shù)器可以累計從0到到15共共16個數(shù)，照此原個數(shù)，照此原理可以組成更多位的二進制計數(shù)器，若位數(shù)為理可以組成更多位的二進制計數(shù)器，若位數(shù)為n

50、，則可累計，則可累計的數(shù)為的數(shù)為2n。 10.4 計數(shù)器計數(shù)器tCPtQ1tQ2tQ30000Q4Q3Q2Q1Q412345678910 11 12 13 14 15 16t000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111二、二、 十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器10.4 計數(shù)器計數(shù)器 二進制計數(shù)器結(jié)構(gòu)簡單，但讀數(shù)不習慣，所以在有些二進制計數(shù)器結(jié)構(gòu)簡單，但讀數(shù)不習慣，所以在有些場合采用十進制計數(shù)器較為方便。前面已經(jīng)講過最常用的場合采用十進制計數(shù)器較為方便。前面已經(jīng)講過最常用的8421編碼方式，是取四位二進制數(shù)的前十種組合編碼方式，

51、是取四位二進制數(shù)的前十種組合“00001001”來表示十進制數(shù)的來表示十進制數(shù)的09十個數(shù)碼的，這樣，便可用四十個數(shù)碼的，這樣，便可用四位二進制計數(shù)器從位二進制計數(shù)器從0計到計到 9（即從（即從00001001）之后，越過）之后，越過其后其后 6 種狀態(tài)，直接恢復到種狀態(tài)，直接恢復到0（即（即0000），并向上發(fā)出進位），并向上發(fā)出進位脈沖，構(gòu)成一位十進制計數(shù)器。脈沖，構(gòu)成一位十進制計數(shù)器。 依據(jù)上述思想組成的十進制計數(shù)器如下頁圖所示。依據(jù)上述思想組成的十進制計數(shù)器如下頁圖所示。10.4 計數(shù)器計數(shù)器QSDRDQJKCPFF1Q4計數(shù)脈沖CPQSDRDQJKCPFF2QSDRDQJKCPFF3

52、QSDRDQJKCPFF4Q3Q2Q1&進位 由圖可見，計數(shù)器輸出端由圖可見，計數(shù)器輸出端Q4和和Q2接到一個與非門的輸入端接到一個與非門的輸入端,該與非門稱反饋與非門，其輸出端接到所有觸發(fā)器的置該與非門稱反饋與非門，其輸出端接到所有觸發(fā)器的置“0”端端. 計數(shù)器從初始狀態(tài)計數(shù)器從初始狀態(tài)0000開始計數(shù)開始計數(shù),一直到一直到1001(十進制的十進制的9),反饋與非門的輸入，要么全是反饋與非門的輸入，要么全是0，要么一個是，要么一個是1另一個是另一個是0，所，所10.4 計數(shù)器計數(shù)器以輸出一直是以輸出一直是1。當?shù)凇．數(shù)?0個脈沖輸入時，計數(shù)器將變到個脈沖輸入時，計數(shù)器將變到1010狀

53、態(tài)，此時反饋與非門的狀態(tài)，此時反饋與非門的輸出輸出 = , 故故所有觸發(fā)器全部置所有觸發(fā)器全部置0, 計數(shù)計數(shù)器又回到起始狀態(tài)器又回到起始狀態(tài)0000.這這種方法稱為反饋復零法。種方法稱為反饋復零法。 右表示出了十進制計右表示出了十進制計數(shù)器的狀態(tài)表，由表可以數(shù)器的狀態(tài)表，由表可以看出，當計數(shù)到看出，當計數(shù)到8時，時，Q4DR42110Q Q 計數(shù)順序電路狀態(tài)對應十進制數(shù)Q4Q3Q2Q1012345678910000000001100000111100000110011000010101010100123456789010.4 計數(shù)器計數(shù)器端由端由0變?yōu)樽優(yōu)?, 相當于進位脈沖的上升沿相當于進

54、位脈沖的上升沿; 計數(shù)到計數(shù)到10時時, Q4 端又端又由由1變?yōu)樽優(yōu)?, 相當于進位脈沖的下降沿相當于進位脈沖的下降沿, 這樣便構(gòu)成一個完整的這樣便構(gòu)成一個完整的進位脈沖進位脈沖, 并在其下降沿到來時并在其下降沿到來時,使高一位的計數(shù)器計數(shù)。使高一位的計數(shù)器計數(shù)。 Q4端可接到高一位的計數(shù)器，當計數(shù)到端可接到高一位的計數(shù)器，當計數(shù)到10時，向上發(fā)出時，向上發(fā)出進位脈沖。進位脈沖。 反饋復零法的電路簡單，但可靠性差。例如在反饋復零法的電路簡單，但可靠性差。例如在P53頁圖所頁圖所示的十進制計數(shù)器中，當計數(shù)到示的十進制計數(shù)器中，當計數(shù)到10時，要求觸發(fā)器時，要求觸發(fā)器FF4 、FF2在反饋信號作

55、用下同時復零，若翻轉(zhuǎn)時間稍有不同，例如在反饋信號作用下同時復零，若翻轉(zhuǎn)時間稍有不同，例如FF2先復零，反饋與非門的輸入端就不再全是先復零，反饋與非門的輸入端就不再全是1，其輸出端恢，其輸出端恢復為復為1，而，而FF4還來不及復零，這就造成了差錯。還來不及復零，這就造成了差錯。10.4 計數(shù)器計數(shù)器 在實際應用中，不需要用觸發(fā)器去組成計數(shù)器，已有集在實際應用中，不需要用觸發(fā)器去組成計數(shù)器，已有集成計數(shù)器產(chǎn)品可供選用。例如常用的成計數(shù)器產(chǎn)品可供選用。例如常用的CMOS 中規(guī)模集成電中規(guī)模集成電路計數(shù)器路計數(shù)器CD40160（BCD十進制計數(shù)器）和十進制計數(shù)器）和CD40161 （十（十六進制計數(shù)器

56、），其外形及管腳排列都是一樣的，見下圖。六進制計數(shù)器），其外形及管腳排列都是一樣的，見下圖。 1234RD CD40161(CD40160)5678CPD1D2D3D4TUSS161514131211910UDDQCCQ1Q2Q3Q4PLDQCC：進位脈沖輸出端；：進位脈沖輸出端； DR異步清零端；異步清零端； CP：上升沿計數(shù)觸發(fā)：上升沿計數(shù)觸發(fā) P、T和和 LD一般接高電平一般接高電平, 其區(qū)別在于其區(qū)別在于CD40160是在是在 10.4 計數(shù)器計數(shù)器1001后再來一個脈沖，后再來一個脈沖，QCC進位，進位，Q4、Q3、Q2、Q1復零，是復零，是十進制計數(shù)器；十進制計數(shù)器；CD40161

57、是在是在1111后再來一個脈沖，后再來一個脈沖，QCC進進位，位，Q4、Q3、Q2、Q1復零，是十六進制計數(shù)器。復零，是十六進制計數(shù)器。三、三、 任意進制計數(shù)器任意進制計數(shù)器 用前面講過的反饋復零法，可以在二進制計數(shù)器的基礎用前面講過的反饋復零法，可以在二進制計數(shù)器的基礎上構(gòu)成任意進制計數(shù)器。例如，構(gòu)成六進制計數(shù)器，因為上構(gòu)成任意進制計數(shù)器。例如，構(gòu)成六進制計數(shù)器，因為6的的二進制代碼是二進制代碼是0110，所以把，所以把Q3、Q2兩個輸出端接到反饋與非兩個輸出端接到反饋與非門的輸入端即可。開始計數(shù)時，反饋與非門輸出為門的輸入端即可。開始計數(shù)時，反饋與非門輸出為1，計數(shù)到，計數(shù)到6時，反饋與非

58、門輸出為時，反饋與非門輸出為0，使所有觸發(fā)器全部置，使所有觸發(fā)器全部置0，回到，回到000010.4 計數(shù)器計數(shù)器狀態(tài)。再例如，構(gòu)成狀態(tài)。再例如，構(gòu)成12進制計數(shù)器，進制計數(shù)器，12的二進制代碼是的二進制代碼是1100,將將Q4、Q3接到反饋與非門的輸入端即可。其余類推。接到反饋與非門的輸入端即可。其余類推?！纠纠?0-6】 數(shù)字鐘的時計數(shù)是數(shù)字鐘的時計數(shù)是24進制，分計數(shù)和秒計數(shù)是進制，分計數(shù)和秒計數(shù)是60進制，試利用兩片進制，試利用兩片CD40160接成一個接成一個24進制計數(shù)器和一個進制計數(shù)器和一個60進制計數(shù)器。進制計數(shù)器。【解】【解】 將一片將一片CD40160作為個位作為個位10

59、進制，另一片作為十位，進制，另一片作為十位，個位片個位片CD40160的的QCC作為十位片的進位脈沖，通過非門接作為十位片的進位脈沖，通過非門接至十位片至十位片CD40160的的CP端。端。24的個位的個位BCD碼為碼為0100，十位，十位BCD碼為碼為0010，利用反饋復零法，把個位片，利用反饋復零法，把個位片CD40160的的Q3與與十位片十位片CD40160的的Q2通過與非門接到個位片和十位片的清零通過與非門接到個位片和十位片的清零10.4 計數(shù)器計數(shù)器端，使計數(shù)器復零端，使計數(shù)器復零，如下圖所示。如下圖所示。 1234RDCD40160 個位5678CP D1D2D3D4TUSS161

60、514131211910UDDQCCQ1Q2Q3Q4PLD+5V+5V+5V計數(shù)脈沖11234RDCD40160 十位5678CP D1D2D3D4TUSS161514131211910UDDQCCQ1Q2Q3Q4PLD+5V+5V+5V&10.4 計數(shù)器計數(shù)器同理，可構(gòu)成同理，可構(gòu)成60進制計數(shù)器，如下圖所示。進制計數(shù)器，如下圖所示。 1234RDCD40160 個位5678CP D1D2D3D4TUSS161514131211910UDDQCCQ1Q2Q3Q4P LD+5V+5V+5V計數(shù)脈沖11234RDCD40160 十位5678CP D1D2D3D4TUSS161514131211910UDDQCCQ1Q2Q3Q4P LD+5V+5V+5V&+5V10.4 計