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文檔簡介

1、項目七項目七 數(shù)字鐘電路分析與制作數(shù)字鐘電路分析與制作項目要求項目要求項目實施一、理論知識項目實施一、理論知識項目實施二、技能訓(xùn)練項目實施二、技能訓(xùn)練項目要求項目要求知識目標(biāo)知識目標(biāo):1.了解數(shù)字電路基本知識了解數(shù)字電路基本知識;理解基本邏輯門電路的符號及功能。理解基本邏輯門電路的符號及功能。2.掌握觸發(fā)器、寄存器、譯碼顯示器的組成及邏輯功能。掌握觸發(fā)器、寄存器、譯碼顯示器的組成及邏輯功能。3.掌握常用集成產(chǎn)品的功能及其應(yīng)用。掌握常用集成產(chǎn)品的功能及其應(yīng)用。4.掌握任意進制計數(shù)器的設(shè)計方法。掌握任意進制計數(shù)器的設(shè)計方法。5.掌握數(shù)字電子鐘的電路組成與工作原理。掌握數(shù)字電子鐘的電路組成與工作原理

2、。下一頁返回項目要求項目要求能力目標(biāo)能力目標(biāo):1.能借助資料讀懂集成電路的型號,明確各引腳功能。能借助資料讀懂集成電路的型號,明確各引腳功能。2.會識別并測試常用集成觸發(fā)器、寄存器、譯碼顯示器、計會識別并測試常用集成觸發(fā)器、寄存器、譯碼顯示器、計數(shù)器。數(shù)器。3.能完成數(shù)字電子鐘的設(shè)計、安裝與調(diào)試。能完成數(shù)字電子鐘的設(shè)計、安裝與調(diào)試。上一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(一一)數(shù)字電路基本知識數(shù)字電路基本知識1.數(shù)制數(shù)制數(shù)制是一種計數(shù)的方法,它是進位計數(shù)制的簡稱。這些數(shù)制數(shù)制是一種計數(shù)的方法,它是進位計數(shù)制的簡稱。這些數(shù)制所用的數(shù)字符號稱為數(shù)碼,某種數(shù)制所用數(shù)碼的個數(shù)稱為基所用的

3、數(shù)字符號稱為數(shù)碼,某種數(shù)制所用數(shù)碼的個數(shù)稱為基數(shù)。數(shù)。1) 十進制十進制目常生活中入們最習(xí)慣用的是十進制。十進制是以目常生活中入們最習(xí)慣用的是十進制。十進制是以10為基數(shù)為基數(shù)的計數(shù)制。的計數(shù)制。下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)二進制二進制數(shù)字電路中應(yīng)用最廣泛的是二進制。二進制是以數(shù)字電路中應(yīng)用最廣泛的是二進制。二進制是以2為基數(shù)的為基數(shù)的計數(shù)制。在二進制中,每位只有計數(shù)制。在二進制中,每位只有0和和1兩個數(shù)碼,它的進位規(guī)兩個數(shù)碼,它的進位規(guī)則是則是“逢二進一逢二進一”。3)二二-十進制的相互轉(zhuǎn)換十進制的相互轉(zhuǎn)換(1)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù),只要將二進制數(shù)的各位加權(quán)二進

4、制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù),只要將二進制數(shù)的各位加權(quán)系數(shù)求和即可。系數(shù)求和即可。(2)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù),用十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù),用“除除2取余數(shù)后余先排取余數(shù)后余先排”法。法。 4)八進制和十六進制八進制和十六進制用二進制表示數(shù)時,數(shù)碼串很長,書寫和顯示都不方便,在用二進制表示數(shù)時,數(shù)碼串很長,書寫和顯示都不方便,在計算機上常用八進制和十六進制。計算機上常用八進制和十六進制。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2.編碼編碼在數(shù)字系統(tǒng)中,二進制數(shù)碼不僅可表示數(shù)值的大小,而且常在數(shù)字系統(tǒng)中,二進制數(shù)碼不僅可表示數(shù)值的大小,而且常用于表示特定的信息。將若干個二進制數(shù)碼用于表示

5、特定的信息。將若干個二進制數(shù)碼0和和1按一定的規(guī)按一定的規(guī)則排列起來表示某種特定含義的代碼,稱為二進制代碼。建則排列起來表示某種特定含義的代碼,稱為二進制代碼。建立這種代碼與圖形、文字、符號或特定對象之間一一對應(yīng)關(guān)立這種代碼與圖形、文字、符號或特定對象之間一一對應(yīng)關(guān)系的過程,就稱為編碼。系的過程,就稱為編碼。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識將十進制數(shù)的將十進制數(shù)的09十個數(shù)字用二進制數(shù)表示的代碼,稱為二十個數(shù)字用二進制數(shù)表示的代碼,稱為二-十進制碼,又稱十進制碼,又稱BCD碼。常用的二碼。常用的二-十進制代碼為十進制代碼為8421 BCD碼,這種代碼每一位的權(quán)值是固

6、定不變的,為恒權(quán)碼。碼,這種代碼每一位的權(quán)值是固定不變的,為恒權(quán)碼。它取了它取了4位自然二進制數(shù)的前位自然二進制數(shù)的前10種組合,即種組合,即0000 (0)1001 (9),從高位到低位的權(quán)值分別是,從高位到低位的權(quán)值分別是8, 4, 2, 1。由于去掉了后由于去掉了后6種組合種組合10101111,所以稱為,所以稱為8421 BCD碼。碼。表表7. 1所示是十進制數(shù)與所示是十進制數(shù)與8421BCD碼的對應(yīng)關(guān)系。碼的對應(yīng)關(guān)系。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(二二)基本邏輯門電路基本邏輯門電路1.基本邏輯門基本邏輯門邏輯門電路是指能實現(xiàn)一些基本邏輯關(guān)系的電路,簡稱

7、邏輯門電路是指能實現(xiàn)一些基本邏輯關(guān)系的電路,簡稱“門門電路電路”或或“邏輯元件邏輯元件”,是數(shù)字電路的最基本單元。門電路,是數(shù)字電路的最基本單元。門電路通常有一個或多個輸入端,輸入與輸出之間滿足一定的邏輯通常有一個或多個輸入端,輸入與輸出之間滿足一定的邏輯關(guān)系。實現(xiàn)基本邏輯運算的電路稱為基本邏輯門電路,基本關(guān)系。實現(xiàn)基本邏輯運算的電路稱為基本邏輯門電路,基本邏輯門電路有與門、或門、非門。邏輯門電路有與門、或門、非門。邏輯門電路可以由二極管、三極管及阻容等分立元件構(gòu)成,邏輯門電路可以由二極管、三極管及阻容等分立元件構(gòu)成,也可由也可由TTL型或型或CMOS型集成電路構(gòu)成。目前所使用的邏輯型集成電路

8、構(gòu)成。目前所使用的邏輯門電路一般是集成邏輯門電路。門電路一般是集成邏輯門電路。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識最基本的邏輯關(guān)系有最基本的邏輯關(guān)系有3種種:與邏輯、或邏輯和非邏輯,與之相與邏輯、或邏輯和非邏輯,與之相對應(yīng)的邏輯門電路有與門、或門和非門。它們的邏輯關(guān)系、對應(yīng)的邏輯門電路有與門、或門和非門。它們的邏輯關(guān)系、電路組成、邏輯功能及符號見電路組成、邏輯功能及符號見表表7. 2。2.復(fù)合邏輯門復(fù)合邏輯門與非門、或非門、與或非門電路分別是與、或、非與非門、或非門、與或非門電路分別是與、或、非3種門電種門電路的串聯(lián)組合其邏輯電路如路的串聯(lián)組合其邏輯電路如圖圖7. 2所

9、示。所示。異或門電路的特點是兩個輸入端信號相異時輸出為異或門電路的特點是兩個輸入端信號相異時輸出為1,相同,相同時輸出為時輸出為0,其邏輯電路如,其邏輯電路如圖圖7. 3所示。同或門電路的特點所示。同或門電路的特點是兩個輸入端信號相同時輸出為是兩個輸入端信號相同時輸出為1,相異時輸出為相異時輸出為0,其邏輯,其邏輯電路如電路如圖圖7. 4所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識表表7. 3列出了幾種常見的復(fù)合邏輯門電路的邏輯表達式,邏列出了幾種常見的復(fù)合邏輯門電路的邏輯表達式,邏輯功能及邏輯符號。輯功能及邏輯符號。3. TTL集成門電路集成門電路用分立元件組成的

10、門電路,使用元件多、焊接點多、可靠性用分立元件組成的門電路,使用元件多、焊接點多、可靠性差、體積大、功耗大、使用不便,因此在數(shù)字設(shè)備中一般極差、體積大、功耗大、使用不便,因此在數(shù)字設(shè)備中一般極少采用,而目前廣泛使用的是少采用,而目前廣泛使用的是TTL系列和系列和CMOS系列的集成系列的集成門電路。門電路。TTL集成門電路,即晶體管一晶體管邏輯電路,該電路的內(nèi)集成門電路,即晶體管一晶體管邏輯電路,該電路的內(nèi)部各級均由晶體管構(gòu)成。部各級均由晶體管構(gòu)成。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 集成門電路通常為雙列直插式塑料封裝,集成門電路通常為雙列直插式塑料封裝,圖圖7. 5為

11、為74 LS00四二輸入與非門的邏輯電路芯片結(jié)構(gòu)及外引線分布,四二輸入與非門的邏輯電路芯片結(jié)構(gòu)及外引線分布,在一塊集成電路芯片上集成了在一塊集成電路芯片上集成了4個與非門,各個與非門互相個與非門,各個與非門互相獨立,可以單獨使用,但它們共用一根電源引線和一根地線獨立,可以單獨使用,但它們共用一根電源引線和一根地線。不管使用哪種門,都必須將。不管使用哪種門,都必須將 接接+5 V電源,地線引腳電源,地線引腳接公共地線。下面介紹幾種常用的接公共地線。下面介紹幾種常用的TTL集成門。集成門。1) TTL與非門與非門74LS00內(nèi)含內(nèi)含4個二輸入與非門,其引腳排列如個二輸入與非門,其引腳排列如圖圖7.

12、 5所示。所示。CCU上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識74 LS00的邏輯表達式為的邏輯表達式為:74LS20內(nèi)含內(nèi)含2個四輸入與非門,其引腳排列如個四輸入與非門,其引腳排列如圖圖7. 6所示,所示,74 LS20的邏輯表達式為的邏輯表達式為:2) TTL與門與門74LS08內(nèi)含內(nèi)含4個二輸入與門,其引腳排列如個二輸入與門,其引腳排列如圖圖7. 7所示,所示,74 LS08的邏輯表達式為的邏輯表達式為:上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 3) TTL非門非門74LS04內(nèi)含內(nèi)含6個非門,其引腳排列如個非門,其引腳排列如圖圖7. 8所示,所示

13、, 74LS04的邏輯表達式為的邏輯表達式為:4) TTL或非門或非門74LS02內(nèi)含內(nèi)含4個二輸入或非門,其引腳排列如個二輸入或非門,其引腳排列如圖圖7. 9所示,所示,74 LS02的邏輯表達式為的邏輯表達式為: 上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識5) TTL異或門異或門74LS86內(nèi)含內(nèi)含4個二輸入異或門,個二輸入異或門,74LS86的邏輯表達式為的邏輯表達式為:6) TTL集成門電路參數(shù)集成門電路參數(shù)在使用在使用TTL集成邏輯門時,應(yīng)注意以下幾個主要參數(shù)。集成邏輯門時,應(yīng)注意以下幾個主要參數(shù)。(1)輸出高電平輸出高電平 和輸出低電平和輸出低電平(2)閾值電壓值

14、電壓(3)扇出系數(shù)扇出系數(shù)(4)平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間上一頁 下一頁返回OHUOLUTHU0Npdt項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(5)輸出低電平時電源電流輸出低電平時電源電流 和輸出高電平時電源電流和輸出高電平時電源電流7)TTL集成門電路使用注意事項集成門電路使用注意事項(1) TTL輸出端輸出端TTL電路電路(OC門、三態(tài)門除外門、三態(tài)門除外)的輸出端不允許并聯(lián)使用,的輸出端不允許并聯(lián)使用,也不允許直接與也不允許直接與+5 V電源或地線相連。否則,將會使電路電源或地線相連。否則,將會使電路的邏輯混亂并損壞器件。的邏輯混亂并損壞器件。(2)多余輸入端的處理多余輸入端的

15、處理懸空懸空:相當(dāng)于接高電平相當(dāng)于接高電平與其他輸入端并聯(lián)使用與其他輸入端并聯(lián)使用:可增加電路的可靠性。可增加電路的可靠性。直接或通過電阻直接或通過電阻(100 10k )與電源相接以獲得高與電源相接以獲得高電平輸入。電平輸入。上一頁 下一頁返回CCLICCHI項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(3)電源濾波電源濾波一般可在電源的輸入端并接一個一般可在電源的輸入端并接一個100 F的電容作為低頻濾的電容作為低頻濾波,在每塊集成電路電源輸入端接一個波,在每塊集成電路電源輸入端接一個0. 01 F0. 1 F的電容作為高頻濾波,如的電容作為高頻濾波,如圖圖7. 13所示。所示。(4)嚴禁帶

16、電操作嚴禁帶電操作要在電路切斷電源以后,插拔和焊接集成電路的電路方塊,要在電路切斷電源以后,插拔和焊接集成電路的電路方塊,否則容易引起電路塊的損壞。否則容易引起電路塊的損壞。4. CMOS集成門電路集成門電路CMOS門電路是由門電路是由N溝道增強型溝道增強型MOS場效應(yīng)晶體管和場效應(yīng)晶體管和P溝道溝道增強型增強型MOS場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的一種互補對稱場效應(yīng)管集成場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的一種互補對稱場效應(yīng)管集成門電路。是近年來國內(nèi)外迅速發(fā)展、廣泛應(yīng)用的一種電路。門電路。是近年來國內(nèi)外迅速發(fā)展、廣泛應(yīng)用的一種電路。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識1.常用常用CMOS集成門集成門

17、1) CMOS與非門與非門CD4011是一種常用的四二輸入與非門,采用是一種常用的四二輸入與非門,采用14引腳雙列引腳雙列直插塑料封裝,其引腳排列如直插塑料封裝,其引腳排列如圖圖7. 14所示。所示。2) CMOS反相器反相器CD40106是一種常用的六輸入反相器,采用是一種常用的六輸入反相器,采用14引腳雙列直引腳雙列直插塑料封裝,其引腳排列如插塑料封裝,其引腳排列如圖圖7.15所示。所示。3) CMOS傳輸門傳輸門CC4016是是4雙向模擬開關(guān)傳輸門,其引腳排列如雙向模擬開關(guān)傳輸門,其引腳排列如圖圖7. 16所示,互換型號有所示,互換型號有CD4016B, MC140168等。其邏輯符等。

18、其邏輯符號如號如圖圖7. 17所示。其模擬開關(guān)真值表如所示。其模擬開關(guān)真值表如表表7. 4所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2. CMOS門電路的主要特點門電路的主要特點(1)靜態(tài)功耗低。靜態(tài)功耗低。(2)電源電壓范圍寬。電源電壓范圍寬。(3)抗干擾能力強??垢蓴_能力強。(4)制造工藝較簡單。制造工藝較簡單。(5)集成度高,宜于實現(xiàn)大規(guī)模集成。集成度高,宜于實現(xiàn)大規(guī)模集成。(6)它的缺點是速度比它的缺點是速度比74 LS系列低。系列低。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識3. CMOS集成門電路使用注意事項集成門電路使用注意事項(1

19、)防靜電。防靜電。(2)焊接。焊接。(3)輸入、輸出端。輸入、輸出端。(4)電源。電源。(5)輸入信號。輸入信號。(6)接地。接地。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(三三)觸發(fā)器觸發(fā)器觸發(fā)器是一個具有記憶功能的二進制信息存儲器件,是構(gòu)成多種觸發(fā)器是一個具有記憶功能的二進制信息存儲器件,是構(gòu)成多種時序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài),即時序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài),即“0”和和“1”,在一定的外界信號作用下,可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到,在一定的外界信號作用下,可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。另一個穩(wěn)定狀態(tài)。觸發(fā)器的種類較多,按照電

20、路結(jié)構(gòu)形式的不同,觸發(fā)器可分為基觸發(fā)器的種類較多,按照電路結(jié)構(gòu)形式的不同,觸發(fā)器可分為基本觸發(fā)器、時鐘觸發(fā)器。其中時鐘觸發(fā)器有同步觸發(fā)器、主從觸本觸發(fā)器、時鐘觸發(fā)器。其中時鐘觸發(fā)器有同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器。發(fā)器、邊沿觸發(fā)器。根據(jù)邏輯功能的不同,觸發(fā)器可分為根據(jù)邏輯功能的不同,觸發(fā)器可分為RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸觸發(fā)器、發(fā)器、T觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器。觸發(fā)器。1.基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器基本基本RS觸發(fā)器是各類觸發(fā)器中最簡單的一種,是構(gòu)成其他觸發(fā)器觸發(fā)器是各類觸發(fā)器中最簡單的一種,是構(gòu)成其他觸發(fā)器的基本單元,電路結(jié)構(gòu)可由與非門組成,也可由或非門組成,以的基本單元

21、,電路結(jié)構(gòu)可由與非門組成,也可由或非門組成,以下將討淪由與非門組成的下將討淪由與非門組成的RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識1)電路組成及符號電路組成及符號 由與非門及反饋電路構(gòu)成的基本由與非門及反饋電路構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器電路如觸發(fā)器電路如圖圖7. 18 ( a )所示,觸發(fā)器的邏輯符號如所示,觸發(fā)器的邏輯符號如圖圖7.18 (b)所示,輸入端所示,輸入端有有 ,電路有兩個互補的輸出端,電路有兩個互補的輸出端 其中其中Q稱為觸發(fā)稱為觸發(fā)器的狀態(tài),有器的狀態(tài),有0, 1兩種穩(wěn)定狀態(tài),若兩種穩(wěn)定狀態(tài),若Q=1, 則稱為觸則稱為觸發(fā)器處于發(fā)器處于1態(tài)態(tài)

22、;若若Q=0、 則稱為觸發(fā)器處于則稱為觸發(fā)器處于0態(tài)。觸發(fā)態(tài)。觸發(fā)器的邏輯符號如器的邏輯符號如圖圖7.18 (b)所示。所示。上一頁 下一頁返回DDSR 和和Q和和Q0Q 1Q 項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)邏輯功能分析邏輯功能分析 不是觸發(fā)器的定義狀態(tài),此狀態(tài)被不是觸發(fā)器的定義狀態(tài),此狀態(tài)被稱為不定狀態(tài)。要避免不定狀態(tài),則對輸入信號要有約束條稱為不定狀態(tài)。要避免不定狀態(tài),則對輸入信號要有約束條件件: 觸發(fā)器的初態(tài)不管是觸發(fā)器的初態(tài)不管是0還是還是1,由于,由于 則則 門的輸出門的輸出 , 門的輸入全為門的輸入全為1則輸出則輸出Q為為0,觸,觸發(fā)器置發(fā)器置0。 由于由于則則 門

23、的輸出門的輸出Q=1, 門的門的輸出輸出 觸發(fā)器置觸發(fā)器置1。根據(jù)以上的分析,把邏輯關(guān)系列成真值表,這種真值表稱為根據(jù)以上的分析,把邏輯關(guān)系列成真值表,這種真值表稱為觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表(功能表功能表),如,如表表7. 5所示。所示。1QQ0SRDD 時,時,當(dāng)當(dāng)時時,當(dāng)當(dāng)1S, 0RDD 0RD 2G1Q 1G時時,當(dāng)當(dāng)0S, 1RDD 0SD 1G2G1Q 上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識3)基本基本RS觸發(fā)器的特點觸發(fā)器的特點(1)基本基本RS觸發(fā)器的動作特點。觸發(fā)器的動作特點。輸入信號輸入信號 直接加在與非門的輸入端,在輸入信號作直接加在與非門的輸入

24、端,在輸入信號作用的全部時間內(nèi),用的全部時間內(nèi), 都能直接改變觸發(fā)器的都能直接改變觸發(fā)器的輸出輸出Q和和 狀態(tài),這就是基本狀態(tài),這就是基本RS觸發(fā)器的動作特點。因此觸發(fā)器的動作特點。因此把把 稱為直接復(fù)位端,稱為直接復(fù)位端, 稱為直接置位端。稱為直接置位端。(2)基本基本RS觸發(fā)器的優(yōu)缺點觸發(fā)器的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點:電路簡單,是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。電路簡單,是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。缺點缺點:輸出受輸入信號直接控制,不能定時控制輸出受輸入信號直接控制,不能定時控制;有約束條件。有約束條件。DDSR 和和0S0RDD 或或QDRDS上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2.同步

25、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 在數(shù)字系統(tǒng)中,為協(xié)調(diào)各部分的工作狀態(tài),需要由時鐘在數(shù)字系統(tǒng)中,為協(xié)調(diào)各部分的工作狀態(tài),需要由時鐘CP來控制觸發(fā)器按一定的節(jié)拍同步動作,由時鐘脈沖控制的觸來控制觸發(fā)器按一定的節(jié)拍同步動作,由時鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為時鐘觸發(fā)器。時鐘觸發(fā)器又可分為同步觸發(fā)器、主發(fā)器稱為時鐘觸發(fā)器。時鐘觸發(fā)器又可分為同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器。這里主要討淪同步從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器。這里主要討淪同步RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。 1)電路組成和符號電路組成和符號同步同步RS觸發(fā)器是在基本觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加兩個控制門觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加兩個控制門及一個控制信號,讓輸入信號經(jīng)過控制門傳送

26、,如及一個控制信號,讓輸入信號經(jīng)過控制門傳送,如圖圖7. 19所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識門門 組成基本組成基本RS觸發(fā)器,門觸發(fā)器,門 是控制門,是控制門,CP為為控制信號常稱為時鐘脈沖信號或選通脈沖。在控制信號常稱為時鐘脈沖信號或選通脈沖。在圖圖7.19 (b)所示邏輯符號中,所示邏輯符號中,CP為鐘控端,控制門為鐘控端,控制門 ,的開通和,的開通和關(guān)閉,關(guān)閉,R, S為信號輸入端,為信號輸入端, 為輸出端。為輸出端。2)邏輯功能分析邏輯功能分析CP = 0時,門時,門 被封鎖,輸出為被封鎖,輸出為1,不淪輸入信號,不淪輸入信號R, S如何變化,

27、觸發(fā)器的狀態(tài)不變。如何變化,觸發(fā)器的狀態(tài)不變。CP =1時,門時,門 被打開,輸出由被打開,輸出由R、S決定,觸發(fā)決定,觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號器的狀態(tài)隨輸入信號R,S的不同而不同。的不同而不同。根據(jù)與非門和基本根據(jù)與非門和基本RS觸發(fā)器的邏輯功能,可列出同步觸發(fā)器的邏輯功能,可列出同步RS觸觸發(fā)器的功能真值表,如發(fā)器的功能真值表,如表表7. 6所示。所示。21G、G43G、G43G、GQQ、43G、G43G、G上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識同步同步RS觸發(fā)器的特性方程為觸發(fā)器的特性方程為3.主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 為了提高觸發(fā)器的可靠性,規(guī)定了每一個為了提高觸發(fā)器的

28、可靠性,規(guī)定了每一個CP周期內(nèi)輸出端周期內(nèi)輸出端的狀態(tài)只能動作一次,主從觸發(fā)器是建立在同步觸發(fā)器的基的狀態(tài)只能動作一次,主從觸發(fā)器是建立在同步觸發(fā)器的基礎(chǔ)上,解決了觸發(fā)器在礎(chǔ)上,解決了觸發(fā)器在CP=1期間內(nèi),觸發(fā)器的多次翻轉(zhuǎn)的期間內(nèi),觸發(fā)器的多次翻轉(zhuǎn)的空翻現(xiàn)象??辗F(xiàn)象。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 1)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)主從觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)包含有兩個結(jié)構(gòu)相同的同步觸發(fā)器,主從觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)包含有兩個結(jié)構(gòu)相同的同步觸發(fā)器,即主觸發(fā)器和從觸發(fā)器,它們的時鐘信號相位相反,框圖見即主觸發(fā)器和從觸發(fā)器,它們的時鐘信號相位相反,框圖見圖圖7. 20 (a),符號見,符號見

29、圖圖7. 20 (b) 。 2)特點特點如如圖圖7. 20所示的主從所示的主從RS觸發(fā)器,觸發(fā)器,CP=1期間,主觸發(fā)器接期間,主觸發(fā)器接收輸入信號收輸入信號;CP = 0期間,主觸發(fā)器保持不變,而從觸發(fā)器期間,主觸發(fā)器保持不變,而從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)。因此,主從觸發(fā)器的狀態(tài)只能在接受主觸發(fā)器狀態(tài)。因此,主從觸發(fā)器的狀態(tài)只能在CP下降下降沿時刻翻轉(zhuǎn)。這種觸發(fā)方式稱為主從觸發(fā)式,克服了空翻現(xiàn)沿時刻翻轉(zhuǎn)。這種觸發(fā)方式稱為主從觸發(fā)式,克服了空翻現(xiàn)象。象。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識4.邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器為了進一步提高觸發(fā)器的抗干擾能力和可靠性,希望觸發(fā)器為了進一

30、步提高觸發(fā)器的抗干擾能力和可靠性,希望觸發(fā)器的輸出狀態(tài)僅僅取決于的輸出狀態(tài)僅僅取決于CP上沿或下沿時刻的輸入狀態(tài),而在上沿或下沿時刻的輸入狀態(tài),而在此前和此后的輸入狀態(tài)對觸發(fā)器無任何影響,具有此特性的此前和此后的輸入狀態(tài)對觸發(fā)器無任何影響,具有此特性的觸發(fā)器就是邊沿觸發(fā)器。觸發(fā)器就是邊沿觸發(fā)器。5.觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換常用的觸發(fā)器按邏輯功能分有常用的觸發(fā)器按邏輯功能分有5種,種,RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器,實際上沒有形成全部集成電觸發(fā)器,實際上沒有形成全部集成電路產(chǎn)品,但可通過觸發(fā)器轉(zhuǎn)換的方法,達到各種觸發(fā)器相互路產(chǎn)品,但可通過觸發(fā)

31、器轉(zhuǎn)換的方法,達到各種觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換的目的。轉(zhuǎn)換的目的。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(1) JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器。觸發(fā)器。JK觸發(fā)器的特性方程變?yōu)椋河|發(fā)器的特性方程變?yōu)椋篔K觸發(fā)器是功能最齊全的觸發(fā)器,把現(xiàn)有觸發(fā)器是功能最齊全的觸發(fā)器,把現(xiàn)有JK觸發(fā)器稍加改觸發(fā)器稍加改動便轉(zhuǎn)換為動便轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器,將觸發(fā)器,將JK觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程:與與D觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程:作比較,如果令作比較,如果令J=D, 則則JK觸發(fā)器的特性方程變?yōu)椋河|發(fā)器的特性方程變?yōu)椋?將將JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J端接到端接到D, K端接到端接到 ,就可實現(xiàn)

32、,就可實現(xiàn)JK觸發(fā)器觸發(fā)器轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镈觸發(fā)器,電路如觸發(fā)器,電路如圖圖7. 21所示。所示。上一頁 下一頁返回DK D項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識T觸發(fā)器是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器,其特性方程為觸發(fā)器是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器,其特性方程為:要把要把JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器,則令觸發(fā)器,則令J=T, K=T,也就是把,也就是把JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J和和K端相連作為端相連作為T輸入端,就可實現(xiàn)輸入端,就可實現(xiàn)JK觸發(fā)器觸發(fā)器轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)門觸發(fā)器,電路如觸發(fā)器,電路如圖圖7. 22所示。所示。(2) JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。T觸發(fā)器是翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器

33、,其特性方程為觸發(fā)器是翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器,其特性方程為:將將JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J端和端和K端并聯(lián)接到高電平構(gòu)成了端并聯(lián)接到高電平構(gòu)成了T觸發(fā)器,觸發(fā)器,電路如電路如圖圖7. 23所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(3) D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器觸發(fā)器電路如電路如圖圖7. 24所示。所示。比較比較D觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程 與與T觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程: 只需只需 即可,電路如即可,電路如圖圖7.24所所示。示。6.常用集成觸發(fā)器的產(chǎn)品簡介常用集成觸發(fā)器的產(chǎn)品簡介1)集成集成JK觸發(fā)器觸發(fā)器(1)引腳排列和邏輯符號。引腳排列和邏輯符號。

34、上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識常用的集成芯片型號有常用的集成芯片型號有74LS112(下降邊沿觸發(fā)的雙下降邊沿觸發(fā)的雙JK觸觸發(fā)器發(fā)器)、C04027(上升沿觸發(fā)的雙上升沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器觸發(fā)器)和和74LS276四四JK觸發(fā)器觸發(fā)器(共用置共用置1、置、置0端端)等下面介紹的等下面介紹的74LS112雙雙JK觸發(fā)器每片集成芯片包含兩個具有復(fù)位、置位端的下降沿觸發(fā)器每片集成芯片包含兩個具有復(fù)位、置位端的下降沿觸發(fā)的觸發(fā)的JK觸發(fā)器,通常用于緩沖觸發(fā)器、計數(shù)器和移位寄存觸發(fā)器,通常用于緩沖觸發(fā)器、計數(shù)器和移位寄存器電路中器電路中74LS112雙雙JK觸發(fā)器的引腳排

35、列圖和邏輯符號如觸發(fā)器的引腳排列圖和邏輯符號如圖圖7. 25所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 (2)邏輯功能邏輯功能JK觸發(fā)器是功能最完備的觸發(fā)器,具有保持、置觸發(fā)器是功能最完備的觸發(fā)器,具有保持、置0、置、置1,翻翻轉(zhuǎn)功能轉(zhuǎn)功能表表7. 7為為74LS112雙雙JK觸發(fā)器功能真值表。觸發(fā)器功能真值表。JK觸發(fā)器的特性方程為觸發(fā)器的特性方程為:2)集成集成D觸發(fā)器觸發(fā)器(1)引腳排列和邏輯符號。引腳排列和邏輯符號。目前國內(nèi)生產(chǎn)的集成目前國內(nèi)生產(chǎn)的集成D觸發(fā)器主要是維持阻塞型,這種觸發(fā)器主要是維持阻塞型,這種D觸觸發(fā)器都是在時鐘脈沖的上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。發(fā)器都

36、是在時鐘脈沖的上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識常用的集成電路有常用的集成電路有74 LS74雙雙D觸發(fā)器、觸發(fā)器、74 LS75四四D觸觸發(fā)器和發(fā)器和74LS76六六D觸發(fā)器等。觸發(fā)器等。74 LS74雙雙D觸發(fā)器的引腳觸發(fā)器的引腳排列圖和邏輯符號如排列圖和邏輯符號如圖圖7. 26所示。所示。(2)邏輯功能邏輯功能D觸發(fā)器具有保持、置觸發(fā)器具有保持、置0和置和置1功能。功能。表表7. 8為為74 LS74觸觸發(fā)器功能真值表。發(fā)器功能真值表。D觸發(fā)器特性方程為觸發(fā)器特性方程為:74LS175四四D觸發(fā)器每片集成芯片包含觸發(fā)器每片集成芯片包含4個上升沿觸

37、發(fā)的個上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器,其邏輯功能與觸發(fā)器,其邏輯功能與74 LS74一樣,引腳排列圖和邏輯符一樣,引腳排列圖和邏輯符號如號如圖圖7. 27所示。所示。 為清零端,低電平有效。為清零端,低電平有效。上一頁 下一頁返回CR項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識例例7. 1如如圖圖7. 28所示,已知所示,已知D觸發(fā)器輸入觸發(fā)器輸入CP , D的波形的波形如如圖圖7. 29所示。試畫出所示。試畫出Q端的波形端的波形(設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài)Q=0)。(四四)計數(shù)器計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中,經(jīng)常需要對脈沖的個數(shù)進行計數(shù),能實現(xiàn)計在數(shù)字系統(tǒng)中,經(jīng)常需要對脈沖的個數(shù)進行計數(shù),能實現(xiàn)計數(shù)功能的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器

38、的類型較多,它們都是由數(shù)功能的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器的類型較多,它們都是由具有記憶功能的觸發(fā)器作為基本計數(shù)單元組成,各觸發(fā)器的具有記憶功能的觸發(fā)器作為基本計數(shù)單元組成,各觸發(fā)器的連接方式不一樣,就構(gòu)成了各種不同類型的計數(shù)器。連接方式不一樣,就構(gòu)成了各種不同類型的計數(shù)器。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識1.二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器就是按二進制計數(shù)進位規(guī)律進行計數(shù)的計數(shù)器。二進制計數(shù)器就是按二進制計數(shù)進位規(guī)律進行計數(shù)的計數(shù)器。1)工作原理工作原理若為二進制加法計數(shù)器,其工作波形如若為二進制加法計數(shù)器,其工作波形如圖圖7. 34所示,狀態(tài)所示,狀態(tài)轉(zhuǎn)換如轉(zhuǎn)換如

39、圖圖7. 35所示。所示。若為二進制減法計數(shù)器,其工作波形如若為二進制減法計數(shù)器,其工作波形如圖圖7. 36所示,狀態(tài)所示,狀態(tài)轉(zhuǎn)換如轉(zhuǎn)換如圖圖7. 37所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)集成二進制計數(shù)器芯片介紹集成二進制計數(shù)器芯片介紹集成二進制計數(shù)器芯片有許多品種。集成二進制計數(shù)器芯片有許多品種。74LS161是四位同步是四位同步二進制加法計數(shù)器,其引腳排列如二進制加法計數(shù)器,其引腳排列如圖圖7. 38所示。其功能如所示。其功能如表表7. 9所示,可見,所示,可見,74LS161具有上升沿觸發(fā)、異步清零、具有上升沿觸發(fā)、異步清零、并行送數(shù)、計數(shù)、保持

40、等功能。并行送數(shù)、計數(shù)、保持等功能。2.十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器1)工作原理工作原理用二進制數(shù)碼表示十進制數(shù)的方法,稱為二用二進制數(shù)碼表示十進制數(shù)的方法,稱為二-十進制編碼,簡十進制編碼,簡稱稱BCD碼碼8421 BCD碼是最常用也是最簡單的一種十進制碼是最常用也是最簡單的一種十進制編碼。常用的集成十進制計數(shù)器多數(shù)按編碼。常用的集成十進制計數(shù)器多數(shù)按8421 BCD編碼。狀編碼。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖圖7. 39所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)集成十進制計數(shù)器芯片介紹集成十進制計數(shù)器芯片介紹集成十進制計數(shù)器應(yīng)用較多,以下介紹兩種比較常用的計數(shù)集成十

41、進制計數(shù)器應(yīng)用較多,以下介紹兩種比較常用的計數(shù)器。器。(1)同步十進制加法計數(shù)器同步十進制加法計數(shù)器CD4518,主要特點是時鐘觸發(fā),主要特點是時鐘觸發(fā)可用上升沿,也可用下降沿,采用可用上升沿,也可用下降沿,采用8421 BCD編碼。編碼。CD4518的引腳排列圖如的引腳排列圖如圖圖7. 40所示。所示。 CD4518內(nèi)含兩內(nèi)含兩個功能完全相同的十進制計數(shù)器。每一計數(shù)器,均有兩時鐘個功能完全相同的十進制計數(shù)器。每一計數(shù)器,均有兩時鐘輸入端輸入端CP和和EN,若用時鐘上升沿觸發(fā),則信號由若用時鐘上升沿觸發(fā),則信號由CP端輸入,端輸入,同時將同時將EN端設(shè)置為高電平端設(shè)置為高電平;若用時鐘下降沿觸

42、發(fā),則信號由若用時鐘下降沿觸發(fā),則信號由EN端輸入,同時將端輸入,同時將CP端設(shè)置為低電平。端設(shè)置為低電平。CD4518的的 為為清零信號輸入端,當(dāng)在該腳加高電平或正脈沖時,計數(shù)器各清零信號輸入端,當(dāng)在該腳加高電平或正脈沖時,計數(shù)器各輸出端均為零電平。輸出端均為零電平。CD4518的邏輯功能如的邏輯功能如表表7. 10所示。所示。上一頁 下一頁返回RC項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(2) 74LS390是雙十進制計數(shù)器,管腳排列如是雙十進制計數(shù)器,管腳排列如圖圖7. 41所所示,內(nèi)部的每一個十進制計數(shù)器的結(jié)構(gòu)由一個二進制計數(shù)器示,內(nèi)部的每一個十進制計數(shù)器的結(jié)構(gòu)由一個二進制計數(shù)器和一

43、個五進制計數(shù)器構(gòu)成。和一個五進制計數(shù)器構(gòu)成。如如表表7.11所示為常用的中規(guī)模集成計數(shù)器的主要品種。所示為常用的中規(guī)模集成計數(shù)器的主要品種。3.實現(xiàn)實現(xiàn)N進制計數(shù)器的方法進制計數(shù)器的方法 1) NM的情況的情況這時必須用多片這時必須用多片M進制計數(shù)器組合起來,才能構(gòu)成進制計數(shù)器組合起來,才能構(gòu)成N進制計進制計數(shù)器。數(shù)器。【例例7. 2】用兩片用兩片74LS161級聯(lián)成級聯(lián)成256進制同步加法計數(shù)進制同步加法計數(shù)器,如器,如圖圖7. 44所示。所示。解解:第第1片的工作狀杰榨制端片的工作狀杰榨制端 和和 恒為恒為1使計數(shù)器始終處使計數(shù)器始終處在計數(shù)工作狀態(tài)。以第在計數(shù)工作狀態(tài)。以第1片的進位輸出

44、片的進位輸出 作為第作為第2片的片的 或或 輸入,每當(dāng)?shù)谳斎?,每?dāng)?shù)?片計數(shù)到片計數(shù)到15 (1111)時時 變?yōu)樽優(yōu)?,下個,下個脈沖信號到達時第脈沖信號到達時第2片為計數(shù)工作狀態(tài),計入片為計數(shù)工作狀態(tài),計入1,而第,而第1片重片重復(fù)計數(shù)到復(fù)計數(shù)到0(0000),它的,它的 端回到低電平,第端回到低電平,第2片為保持片為保持原狀態(tài)不變。電路能實現(xiàn)從原狀態(tài)不變。電路能實現(xiàn)從0000 0000到到1111 1111的的256進制計數(shù)。進制計數(shù)。PETE0CPETE0C0C上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識【例例7. 3】用兩片用兩片74LS161級聯(lián)成五級聯(lián)成五i一進制

45、計數(shù)器,如一進制計數(shù)器,如圖圖7. 45所示。所示。 解解:第第1片的工作狀態(tài)控制端片的工作狀態(tài)控制端EP和和ET恒為恒為1,使計數(shù)器始終處,使計數(shù)器始終處在計數(shù)工作狀態(tài)。以第在計數(shù)工作狀態(tài)。以第1片的進位輸出片的進位輸出CO作為第作為第2片的片的EP或或ET輸入,當(dāng)?shù)谳斎耄?dāng)?shù)?片計數(shù)到片計數(shù)到15(1111)時,時,CO變?yōu)樽優(yōu)?,下個脈,下個脈沖信號到達時第沖信號到達時第2片為計數(shù)工作狀態(tài),計入片為計數(shù)工作狀態(tài),計入1,而第而第1片計數(shù)到片計數(shù)到0(0000),它的,它的CO端回到低電平,第端回到低電平,第2片為保持原狀態(tài)不變片為保持原狀態(tài)不變因為十進制數(shù)因為十進制數(shù)50對應(yīng)的二進制數(shù)為

46、對應(yīng)的二進制數(shù)為0011 0010,所以當(dāng)?shù)谒援?dāng)?shù)?片片計數(shù)到計數(shù)到3(0011),第第1片計數(shù)到片計數(shù)到2(0010)時,通過與非門)時,通過與非門控制使第控制使第1片和第片和第2片同時清零,從而實現(xiàn)從片同時清零,從而實現(xiàn)從0000 0000到到0011 0001的五十進制計數(shù)。在此電路工作中,的五十進制計數(shù)。在此電路工作中,0011 0010狀態(tài)會瞬間出現(xiàn),但并不屬于計數(shù)器的有效狀態(tài)。狀態(tài)會瞬間出現(xiàn),但并不屬于計數(shù)器的有效狀態(tài)。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 【例例7. 4】試用一片雙試用一片雙BCD同步十進制加法計數(shù)器同步十進制加法計數(shù)器CD4518構(gòu)成二

47、十四進制計數(shù)器。構(gòu)成二十四進制計數(shù)器。 解解:CD4518內(nèi)含兩個功能完全相同的十進制計數(shù)器。每內(nèi)含兩個功能完全相同的十進制計數(shù)器。每當(dāng)個位計數(shù)器計數(shù)到當(dāng)個位計數(shù)器計數(shù)到9(1001)時,下個脈沖信號到達,即時,下個脈沖信號到達,即個位計數(shù)器計數(shù)到個位計數(shù)器計數(shù)到0(0000)時,十位計數(shù)器的時,十位計數(shù)器的2EN端獲得端獲得一個脈沖下降沿使十位計數(shù)器處于計數(shù)工作狀態(tài),計入一個脈沖下降沿使十位計數(shù)器處于計數(shù)工作狀態(tài),計入1。當(dāng)十位計數(shù)器計數(shù)到當(dāng)十位計數(shù)器計數(shù)到2 (0010),個位計數(shù)器計數(shù)到,個位計數(shù)器計數(shù)到4(0100)時,通過與門控制使十位計數(shù)器和個位計數(shù)器同時,通過與門控制使十位計數(shù)器

48、和個位計數(shù)器同時清零,從而實現(xiàn)二十四進制計數(shù),如時清零,從而實現(xiàn)二十四進制計數(shù),如圖圖7. 46所示。所示。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 【例例7. 5】試用一片雙試用一片雙BCD同步十進制加法計數(shù)器同步十進制加法計數(shù)器CD4518構(gòu)成六十進制計數(shù)器,如構(gòu)成六十進制計數(shù)器,如圖圖7. 47所示。所示。 解解:CD4518內(nèi)含兩個功能完全相同的十進制計數(shù)器。每內(nèi)含兩個功能完全相同的十進制計數(shù)器。每當(dāng)個位計數(shù)器計數(shù)到當(dāng)個位計數(shù)器計數(shù)到9(1001)時,下個脈沖信號到達,即時,下個脈沖信號到達,即個位計數(shù)器計數(shù)到個位計數(shù)器計數(shù)到0(0000)時,十位計數(shù)器的時,十位計

49、數(shù)器的2EN端獲得端獲得一個脈沖下降沿使十位計數(shù)器處于計數(shù)工作狀態(tài),計入一個脈沖下降沿使十位計數(shù)器處于計數(shù)工作狀態(tài),計入1。當(dāng)十位計數(shù)器計數(shù)到當(dāng)十位計數(shù)器計數(shù)到6(0110)時,通過與門控制使十位計時,通過與門控制使十位計數(shù)器清零,從而實現(xiàn)六十進制計數(shù)。數(shù)器清零,從而實現(xiàn)六十進制計數(shù)。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識 【例例7. 6】試用一片雙十進制計數(shù)器試用一片雙十進制計數(shù)器74LS390構(gòu)成六十進構(gòu)成六十進制計數(shù)器,如制計數(shù)器,如圖圖7. 48所示。所示。 解解:(1)先將圖中先將圖中1Q0連接連接 連接連接 使使74LS390接成十進制計數(shù)器。接成十進制計數(shù)器

50、。 (2) 每當(dāng)個位計數(shù)器計數(shù)到每當(dāng)個位計數(shù)器計數(shù)到9(1001)時時,下個脈沖信號到達,即個位計數(shù)器計數(shù)到,下個脈沖信號到達,即個位計數(shù)器計數(shù)到0(0000)時,時,十位計數(shù)器的十位計數(shù)器的 端獲得一個脈沖下降沿使十位計數(shù)器處端獲得一個脈沖下降沿使十位計數(shù)器處于計數(shù)工作狀態(tài),計入于計數(shù)工作狀態(tài),計入1。當(dāng)十位計數(shù)器計數(shù)到。當(dāng)十位計數(shù)器計數(shù)到6(0110)時時,通過與門控制使十位計數(shù)器清零,從而實現(xiàn)六十進制計數(shù),通過與門控制使十位計數(shù)器清零,從而實現(xiàn)六十進制計數(shù)。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(五五)寄存器寄存器1.數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器1)電路組成電路組成如如圖圖

51、7. 49所示為由所示為由4個個D觸發(fā)器構(gòu)成的四位數(shù)碼寄存器,觸發(fā)器構(gòu)成的四位數(shù)碼寄存器,4個個D觸發(fā)器的觸發(fā)輸入端觸發(fā)器的觸發(fā)輸入端 作為數(shù)碼寄存器的并行數(shù)作為數(shù)碼寄存器的并行數(shù)碼輸入端,碼輸入端, 認為數(shù)據(jù)輸出端。認為數(shù)據(jù)輸出端。4個時鐘脈沖端個時鐘脈沖端CP連接連接在一起作為送數(shù)脈沖端。在一起作為送數(shù)脈沖端。 端為復(fù)位清端為復(fù)位清“0”端端(在在圖圖7. 49中未畫出中未畫出)。上一頁 下一頁返回30 DD30 QQDR項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)工作原理工作原理 根據(jù)根據(jù)D觸發(fā)器的工作原理觸發(fā)器的工作原理:在觸發(fā)脈沖到來后,觸發(fā)器的狀態(tài)在觸發(fā)脈沖到來后,觸發(fā)器的狀態(tài)為

52、為D端的狀態(tài)。寄存器在送數(shù)脈沖端的狀態(tài)。寄存器在送數(shù)脈沖CP的上升沿作用下,將四的上升沿作用下,將四位數(shù)碼位數(shù)碼( )寄存到寄存到4個個D觸發(fā)器觸發(fā)器( )中,即觸發(fā)器中,即觸發(fā)器Q端的狀態(tài)與端的狀態(tài)與D端相同。送數(shù)時,特別要注意的是端相同。送數(shù)時,特別要注意的是:由于由于CP脈脈沖觸發(fā)是邊沿觸發(fā),故在送數(shù)脈沖信號沖觸發(fā)是邊沿觸發(fā),故在送數(shù)脈沖信號CP到來之前,必須要到來之前,必須要準(zhǔn)備好輸入的數(shù)碼,以保證寄存器的正常工作。準(zhǔn)備好輸入的數(shù)碼,以保證寄存器的正常工作。30 DD30 QQ上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2.集成數(shù)碼寄存器集成數(shù)碼寄存器將構(gòu)成寄存器的多個

53、觸發(fā)器電路和控制邏輯門電路集成在一將構(gòu)成寄存器的多個觸發(fā)器電路和控制邏輯門電路集成在一個芯片上,就可以得到集成數(shù)碼寄存器。集成數(shù)碼寄存器種個芯片上,就可以得到集成數(shù)碼寄存器。集成數(shù)碼寄存器種類較多,常見的有四位寄存器類較多,常見的有四位寄存器74HC175、六位寄存器、六位寄存器74 HC 174和八位寄存器和八位寄存器74HC374等。等。3.移位寄存器移位寄存器1)電路組成電路組成如如圖圖7. 50所示為用所示為用4個個D觸發(fā)器組成的單向移位寄存器。其觸發(fā)器組成的單向移位寄存器。其中每個觸發(fā)器的輸出端中每個觸發(fā)器的輸出端Q依次接到高一位觸發(fā)器的依次接到高一位觸發(fā)器的D端,只端,只有第一個觸

54、發(fā)器有第一個觸發(fā)器 的的D端接收數(shù)據(jù)。端接收數(shù)據(jù)。4個觸發(fā)器的復(fù)位端個觸發(fā)器的復(fù)位端 (低電平有效低電平有效)并聯(lián)在一起作為清并聯(lián)在一起作為清“0”復(fù)位端,時鐘端復(fù)位端,時鐘端CP并并聯(lián)在一起作為移位脈沖輸入端聯(lián)在一起作為移位脈沖輸入端CP。因此,它是一個同步時序。因此,它是一個同步時序電路,屬于串行輸入、并行輸出的單向移位型寄存器。電路,屬于串行輸入、并行輸出的單向移位型寄存器。上一頁 下一頁返回0FDR項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)工作原理工作原理在移位脈沖在移位脈沖CP(上升沿有效上升沿有效)到來時,串行輸入數(shù)據(jù)便依次地到來時,串行輸入數(shù)據(jù)便依次地移入一位因為每個觸發(fā)器的

55、移入一位因為每個觸發(fā)器的Q端接到上一位的端接到上一位的D端,所以它端,所以它的狀態(tài)也同時依次移給高一位觸發(fā)器,這種輸入方式稱為串的狀態(tài)也同時依次移給高一位觸發(fā)器,這種輸入方式稱為串行輸入。行輸入??梢酝瑫r從可以同時從4個觸發(fā)器的口端輸出數(shù)據(jù)個觸發(fā)器的口端輸出數(shù)據(jù)“1011”,這種輸出,這種輸出方式稱為并行輸出。寄存器中的數(shù)碼的移動情況如方式稱為并行輸出。寄存器中的數(shù)碼的移動情況如表表7. 12所示。所示。 常用的八位串行輸人常用的八位串行輸人/并行輸出的集成移位寄存器有并行輸出的集成移位寄存器有74HC164 , 74HC194等。當(dāng)需要更多位數(shù)的移位寄存器等。當(dāng)需要更多位數(shù)的移位寄存器時,可

56、以采用多片集成電路連接的方法。時,可以采用多片集成電路連接的方法。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識(六六)數(shù)字顯示與譯碼器數(shù)字顯示與譯碼器1.數(shù)碼顯示管數(shù)碼顯示管1)半導(dǎo)體數(shù)碼管半導(dǎo)體數(shù)碼管常見的半導(dǎo)體發(fā)光二極管常見的半導(dǎo)體發(fā)光二極管( LED)是一種能將電信號轉(zhuǎn)換成光是一種能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的結(jié)型電控發(fā)光器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由磷砷化稼等半導(dǎo)體信號的結(jié)型電控發(fā)光器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由磷砷化稼等半導(dǎo)體材料組成的材料組成的PN結(jié)。結(jié)。上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識當(dāng)當(dāng)PN結(jié)正向?qū)〞r,輻射發(fā)光。輻射波長決定了發(fā)光顏色,通常結(jié)正向?qū)〞r,輻射發(fā)光

57、。輻射波長決定了發(fā)光顏色,通常有紅、綠、橙、黃等顏色。最常見的是紅色。半導(dǎo)體數(shù)碼管是由多有紅、綠、橙、黃等顏色。最常見的是紅色。半導(dǎo)體數(shù)碼管是由多個半導(dǎo)體發(fā)光二極管封裝而成的,它的每一段筆畫對應(yīng)于一個半導(dǎo)個半導(dǎo)體發(fā)光二極管封裝而成的,它的每一段筆畫對應(yīng)于一個半導(dǎo)體發(fā)光二極管。半導(dǎo)體分段式數(shù)碼管是利用各發(fā)光段的不同組合來體發(fā)光二極管。半導(dǎo)體分段式數(shù)碼管是利用各發(fā)光段的不同組合來顯示不同的數(shù)字的。如七段全亮?xí)r,顯示數(shù)字顯示不同的數(shù)字的。如七段全亮?xí)r,顯示數(shù)字8; b, c, f, g段點亮段點亮?xí)r,顯示時,顯示4等等如如圖圖7.52 (a)所示為半導(dǎo)體數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)示意和引所示為半導(dǎo)體數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)示

58、意和引腳圖腳圖。共陽極接法和共陰極接法。例如,共陽極接法和共陰極接法。例如,B S201就是一種七段共陰極半就是一種七段共陰極半導(dǎo)體數(shù)碼管導(dǎo)體數(shù)碼管(還帶有一個小數(shù)點還帶有一個小數(shù)點h),內(nèi)部接線圖如,內(nèi)部接線圖如圖圖7. 52 (b)所所示示;BS204內(nèi)部是共陽極接法,共陽極接法的內(nèi)部接線圖如內(nèi)部是共陽極接法,共陽極接法的內(nèi)部接線圖如圖圖7. 53所示,在實際使用時,必須加限流電阻。所示,在實際使用時,必須加限流電阻。半導(dǎo)體數(shù)碼管內(nèi)部有兩種接法,即共陽極接法和共陰極接法。半導(dǎo)體數(shù)碼管內(nèi)部有兩種接法,即共陽極接法和共陰極接法。半導(dǎo)體數(shù)碼管的優(yōu)點是工作電壓低半導(dǎo)體數(shù)碼管的優(yōu)點是工作電壓低(1.

59、71.9V)、體積小、可靠高、體積小、可靠高、壽命長、壽命長(大于大于10000h)、響應(yīng)速度快、響應(yīng)速度快(10 ns)、顏色豐富等,缺、顏色豐富等,缺點是耗電量比液晶數(shù)碼管大點是耗電量比液晶數(shù)碼管大.上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識2)液晶數(shù)碼管液晶數(shù)碼管目前,液晶顯示器在汽車儀表中得到了廣泛的使用。液晶顯目前,液晶顯示器在汽車儀表中得到了廣泛的使用。液晶顯示器是示器是“液態(tài)晶體液態(tài)晶體”的簡稱,是一種有機化合物。在一定溫的簡稱,是一種有機化合物。在一定溫度范圍內(nèi),它既具有液體的流動性,又具有晶體的某些光學(xué)度范圍內(nèi),它既具有液體的流動性,又具有晶體的某些光學(xué)特征

60、,其透明度和顏色隨電場、光、溫度等外界條件的變化特征,其透明度和顏色隨電場、光、溫度等外界條件的變化而變化。因此,用液晶作顯示器件,便可將上述外界條件的而變化。因此,用液晶作顯示器件,便可將上述外界條件的變化顯示出來。變化顯示出來。2.數(shù)字顯示電路數(shù)字顯示電路數(shù)字顯示電路現(xiàn)在都采用集成器件。數(shù)字顯示電路現(xiàn)在都采用集成器件。圖圖7. 54是一個計數(shù)、是一個計數(shù)、譯碼和顯示電路圖中,譯碼和顯示電路圖中,CC4518是加法計數(shù)器是加法計數(shù)器;CC4511是是十進制碼、七段鎖存十進制碼、七段鎖存/譯碼譯碼/驅(qū)動集成電路,驅(qū)動集成電路,上一頁 下一頁返回項目實施項目實施 一、理論知識一、理論知識它把鎖存

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