數(shù)字電路的應(yīng)用

３.４數(shù)字電路的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能夠?qū)?shù)字電路進(jìn)行簡單的組合設(shè)計(jì)制作,并進(jìn)行試驗(yàn)2、了解基本觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及觸發(fā)器在電子控制系統(tǒng)中的作用。數(shù)字電路的基本單元電路是門電路和觸發(fā)器;觸發(fā)器也是由門電路構(gòu)成的；門電路用于實(shí)現(xiàn)各種邏輯關(guān)系，觸發(fā)器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù).一、用門電路實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系案例：設(shè)計(jì)一個(gè)四舍五入電路（1）由于在電子秤中，每一位十進(jìn)制數(shù)是用4位二進(jìn)制數(shù)表示，所以電路應(yīng)有4個(gè)輸入C8

、C4

、C2

、C1它們對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為N。電路應(yīng)有一個(gè)輸出C0，它代表“分”向“角”的進(jìn)位。當(dāng)N≤4時(shí)，C0為0；當(dāng)N≥5時(shí)，C0為1。C8C4C2C1NC0000000000110001020001130010040010151011061011171100081100191一、用門電路實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系第二步：能使輸出C0為1的條件有三種：（1）只要C8

為1，C0為1；（2）若C4

和C1

同為1，C0=1（3）若C4

和C2

同為1，C0=1邏輯表達(dá)式為C0=C8+C4C1+C4C2C8C4C2C1NC0000000000110001020001130010040010151011061011171100081100191C8C4C2C1C0≥1＆＆二、觸發(fā)器及其在電子控制系統(tǒng)中的作用1、基本觸發(fā)器的記憶作用什么叫做觸發(fā)器？——數(shù)字電路中能將二進(jìn)制數(shù)據(jù)記憶住的基本單元電路。最簡單的叫基本觸發(fā)器，通常由2只或非門（或2只與非門）交叉連接構(gòu)成。≥1≥1SRQQ基本觸發(fā)器邏輯圖（1）兩個(gè)或非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器Q=0，Q=1——0狀態(tài)Q=1，Q=0——1狀態(tài)S(set)稱為置位端或置1端；R(reset)稱為復(fù)位端或置0端?！?≥1SRQQ當(dāng)S=1，R=0，基本觸發(fā)器被置于1狀態(tài)（Q=1，Q=0）。當(dāng)S=0，R=1，基本觸發(fā)器被置于0狀態(tài)（Q=0，Q=1）。依據(jù)：或非門的“見高出低，全低出高”

當(dāng)觸發(fā)信號(hào)結(jié)束后,S、R輸入都是低電平(S=0，R=0)，狀態(tài)(置1態(tài)或置0態(tài))不變?！@就是觸發(fā)器的記憶作用。S≥1≥1RQQ0110置1態(tài)1S≥1≥1RQQ001置0態(tài)S≥1≥1RQQ0001保持狀態(tài)S≥1≥1RQQ0100保持狀態(tài)當(dāng)S=1，R=0，基本觸發(fā)器被置于1狀態(tài)(Q=1，Q=0)當(dāng)S=0，R=1，基本觸發(fā)器被置于0狀態(tài)(Q=0，Q=1)(依據(jù)：或非門的“見高出低，全低出高”)思考基本觸發(fā)器在我們觀察時(shí)刻之前曾在哪一端加過觸發(fā)信號(hào)?S=0,R=1SRQQ00不變0101101011不使用S≥1≥1RQQ0100基本觸發(fā)器功能表（2）兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器用兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是低電平，即用0來觸發(fā)。當(dāng)置1端S加觸發(fā)信號(hào)，置0端R不加觸發(fā)信號(hào)，即S=0，R=1時(shí)，基本觸發(fā)器置1；當(dāng)置0端R加觸發(fā)信號(hào)，置1端S不加觸發(fā)信號(hào)，即S=1，R=0時(shí)，基本觸發(fā)器置0；S＆＆RQQ＆＆QQ01置1態(tài)RS01＆＆QQ10置0態(tài)RS10根據(jù)：與非門“全高出低，有低出高”當(dāng)兩個(gè)輸入端不加觸發(fā)信號(hào)，即S=1，R=1時(shí)，基本觸發(fā)器狀態(tài)不變，處于記憶狀態(tài)。＆＆QQ01置1態(tài)保持不變RS11＆＆QQ10置0態(tài)保持不變RS11SRQQ00不使用0110100111不變觸發(fā)器功能表:根據(jù)：與非門“全高出低，有低出高”3、常用集成觸發(fā)器（1）組成：（基本觸發(fā)器）+（控制電路）（2）常用的有：D觸發(fā)器，JK觸發(fā)器（3）D觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端：D和C，D是數(shù)據(jù)輸入端，被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)加在此處；C是時(shí)鐘信號(hào)輸入端，控制數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)操作。時(shí)鐘信號(hào)是一種周期性的矩形脈沖信號(hào)，在由數(shù)字電路構(gòu)成的系統(tǒng)中作為各部分同步變化的節(jié)拍信號(hào)。1DC1DCPQQ＞D觸發(fā)器邏輯符號(hào)時(shí)鐘信號(hào)D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)、功能表與工作波形D觸發(fā)器的時(shí)鐘轄人端有一個(gè)“>”符號(hào)，表示將數(shù)據(jù)存入觸發(fā)器的操作是在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿(即由0變1的時(shí)刻)發(fā)生的，如圖中的t1時(shí)刻，時(shí)鐘信號(hào)由0變1，此時(shí)加在D端的信號(hào)為1，則觸發(fā)D的狀態(tài)Q輸出變?yōu)?，數(shù)據(jù)1就被存進(jìn)了觸發(fā)器。在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿(t2時(shí)刻)到達(dá)以前，無論加在D端的信號(hào)有何變化，觸發(fā)器的狀態(tài)都保持不變，這就是觸發(fā)器的記憶功能。在t2時(shí)刻，CP信號(hào)又一次由0變1，此時(shí)加在D端的信號(hào)值為0，D觸發(fā)器輸出Q的狀態(tài)變?yōu)?，數(shù)據(jù)0被存進(jìn)了觸發(fā)器。DnQn+101011DC1DCPQQ＞邏輯符號(hào)D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)、功能表與工作波形D觸發(fā)器的狀態(tài)每個(gè)時(shí)鐘周期變化一次，根據(jù)前一周期（第n）結(jié)束時(shí)，即時(shí)鐘脈沖的上升沿到來前瞬間的D值（Dn)，確定下一周期（Dn+1）的狀態(tài)Qn+1。DnQn+101011DC1DCPQQ＞邏輯符號(hào)（4）JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器的輸入端J和K，時(shí)鐘信號(hào)輸入端C，“?！北硎局挥性跁r(shí)鐘脈沖的下降沿，觸發(fā)器的狀態(tài)才由J和K確定，而在相鄰兩個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿之間，觸發(fā)器的狀態(tài)都保持不變。JnKnQn+10001011Qn01功能表Qn1J1KCQQ>JK觸發(fā)器邏輯符號(hào)兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器用兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是低電平，即用0來觸發(fā)。當(dāng)置1端S加觸發(fā)信號(hào)，置0端R不加觸發(fā)信號(hào)，即S=0，R=1時(shí)，基本觸發(fā)器置1；當(dāng)置0端R加觸發(fā)信號(hào)，置1端S不加觸發(fā)信號(hào)，即S=1，R=0時(shí)，基本觸發(fā)器置0；當(dāng)兩個(gè)輸入端不加觸發(fā)信號(hào)，即S=1，R=1時(shí)，基本觸發(fā)器狀態(tài)不變，處于記憶狀態(tài)。S≥1≥1RQQ0110置1態(tài)兩個(gè)或非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器用兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是低電平，即用0來觸發(fā)。當(dāng)置1端S加觸發(fā)信號(hào)，置0端R不加觸發(fā)信號(hào)，即S=0，R=1時(shí)，基本觸發(fā)器置1；當(dāng)置0端R加觸發(fā)信號(hào)，置1端S不加觸發(fā)信號(hào)，即S=1，R=0時(shí)，基本觸發(fā)器置0；當(dāng)兩個(gè)輸入端不加觸發(fā)信號(hào)，即S=1，R=1時(shí)，基本觸發(fā)器狀態(tài)不變，處于記憶狀態(tài)。S≥1≥1RQQ0110置1態(tài)當(dāng)觸發(fā)信號(hào)結(jié)束后，S、R輸入都是低電平（S=0，R=0），狀態(tài)（置1態(tài)或置0態(tài)）不變?！@就是觸發(fā)器的記憶作用。S≥1≥1RQQ0110置1態(tài)S≥1≥1RQQ1001置0態(tài)S≥1≥1RQQ0001保持狀態(tài)S≥1≥1RQQ0100保持狀態(tài)當(dāng)S=1，R=0，基本觸發(fā)器被置于1狀態(tài)(Q=1，Q=0)當(dāng)S=0，R=1，基本觸發(fā)器被置于0狀態(tài)(Q=1，Q=0)D觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)是一種周期性的矩形脈沖信號(hào)，在由數(shù)字電路構(gòu)成的系統(tǒng)中作為各部分同步變化的節(jié)拍信號(hào)。時(shí)鐘輸入端的“>”符號(hào)表示將數(shù)據(jù)存入觸發(fā)器的操作是在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿（由0變?yōu)?的時(shí)刻）發(fā)生的，如：在t1時(shí)刻，時(shí)鐘信號(hào)由0變?yōu)?，此時(shí)加在D端的信號(hào)為1，則觸發(fā)器的狀態(tài)變?yōu)?，數(shù)據(jù)就補(bǔ)存進(jìn)了觸發(fā)器。在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿（t2時(shí)刻）到達(dá)之前，無論加在D端的信號(hào)如何變化，觸發(fā)器的狀態(tài)不變，這就是記憶功能。在DnQn+101011DC1DCPQQ>D觸發(fā)器邏輯符號(hào)D