如何看懂电路图6.docx

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1、.如何看懂电路图6数字逻辑电路2008/12/17 13:21数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。把它叫做数字电路 是因为电路中传递的虽然也是脉冲，但这些脉冲是用来表示二进制数码的，例如用高电平表示“ 1 ，”低电平表示“ 0 。”声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲，它们被称为数字信号。能处理数字信号的电路就称为数字电路 。这种电路同时又被叫做逻辑电路 ，那是因为电路中的“ 1 和”“ 0 还”具有逻辑意义，例如逻辑“ 1 和”逻辑 “ 0 可”以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。这种电路除了能进行二进制算术

2、运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力，所以才把它叫做逻辑电路。由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。数字逻辑电路的第一个特点是为了突出“逻辑 ”两个字，使用的是独特的图形符号。数字逻辑电路 中有门电路和触发器两种基本单元电路，它们都是以晶体管和电阻等元件组成的，但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们，而不画出它们的具体电路，也不管它们使用多高电压， 是 TTL 电路还是 CMOS 电路等等。 按逻辑功能要求把这些图形

3、符号组合起来画成的图就是逻辑电路图，它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。数字电路中有关信息是包含在0 和 1 的数字组合内的， 所以只要电路能明显地区分开0 和1 ， 0 和 1 的组合关系没有破坏就行，脉冲波形的好坏我们是不大理会的。所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能，较少考虑它的电气参数性能等问题。也因为这个原因，数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等，还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等，这些也都与放大振荡电路不同。门电路和触发器（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

4、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=AB 。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

5、，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 器触 器 上就是脉冲 路中的双 路，它的 路和功能都比 路复 ，它也可看成是数字 路中的元件。 目前也已有集成化 品可供 用。 常用的触 器有 D 触 器 和 J K 触 器 。D触 器有一个 入端D 和一个 信号 入端CP ， 了区 在CP 端加有箭 。它有两个 出端， 一个是Q 一个是Q ，加有小圈的 出端是Q 端。另外它 有两个 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、， 触 器被置成 Q=0 ；如果使 S D =0 （ R D =1 ）， 被置成 Q=1 。因此 R D 端称 置 0 端，S D 端称 置1 端。D 触 器的 符号 2 ， 中Q 、 D 、 SD 端画在同一 ；Q 、R D画在另一 。R D 和S D 都 小 圈，表示要加上低 平才有效。D 触 器 是受 CP 和 D端双重控制的，CP 加高 平 1 ，它的 出和D 的状 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 作用，如果CP=0 ， 不管D 是什么状 ，触 器都 持原来状 不 。 的 功能画成表格就称 功能表或特性表，见图2

7、。表中 Q n+1 表示加上触 信号后 成的状 ，Qn 是原来的状 。 “ X 表”示是0 或 1的任意状 。有的 D触 器有几个 D 入端： D 1 、 D 2 它 之 是 与的关系，也就是只有当D 1 、 D 2 都是 1 ， 出端Q 才是 1 。另一种性能更完善的触 器叫J K 触 器 。它有两个 入端：J 端和 K 端，一个 CP端，两个 置端：R D 端和 S D端，以及两个 出端：Q 和 Q 端。它的 符号 3 。 J K 触 器是在CP 脉冲的下 沿触 翻 的，所以在CP 端画一个小 圈以示区 。 中，J 、 S D 、 Q画在同一 ，K、 R D、 Q 画在另一 。J K 触

8、器的 功能 3 。有 CP 脉冲 （即 CP=1）： J 、K 都 0 ，触 器状 不 ；Q n 1 =Qn， J 0 、 K=1 ，触 器被置 0： Q n 1 =0 ； J=1 、K=0 ， Q n+1 =1； J=1 、 K=1，触 器翻 一下：Q n 1 =Qn。如果不加 脉冲，即 CP=0 ，不管J 、 K 端是什么状 ，触 器都 持原来状 不 ：Q n 1 =Qn 。有的 J K 触 器同 有好几个J 端和 K 端， J 1、 J 2 和 K 1、 K 2 之 都是 与的关系。有的J K 触 器是在 CP 的上升沿触 翻 的， 它的 符号 的CP 端就不 小 圈。也有的 候 了使

9、更 ，常常把R D 和 S D 端省略不画。能 把数字、 字母 成二 制数 的 路称 器 。反 来能把二 制数 原成数字、.字母的 路就称 器 。（ 1 ） 器图 4 （ a ）是一个能把十 制数 成二 制 的 器。一个十 制数被表示成二 制 必 4 位，常用的 是使从低到高的每一位二 制 相当于十 制数的 1 、 2 、 4 、 8 ， 种 称 8 4 2 1 或 称 BCD 。所以 种 器就称 “ 10线 -4 器 ”或 “ DEC BCD 器 ”。从 看到，它是由与非 成的。有10 个 入端，用按 控制，平 按 空相当于接高 平 1 。它有 4 个 出端 ABCD ， 出 8421 。如

10、果按下 “ 1 ”，与 “ 1 ” 的 被接地，等于 入低 平 0 、于是 D 出 1 ，整个 出成 0001 。如按下 “ 7 ”， B 、 C 、D 出 1 ，整个 出成 0111 。如果把 些 路都做在一个集成片内， 便得到集成化的10线 4 器， 它的 符号 4 （ b ）。左 有10个 入端， 小 圈表示要用低 平，右 有4 个 出端，从上到下按从低到高排列。使用 可以直接 用。（ 2） 器要把二 制 原成十 制数就要用 器 。它也是由 路 成的， 在也有集成化 品供 用。 5 是一个4 线 10 器。它的左 4 个二 制 的 入端，右 有10个 出端， 从上到下按0、 1、 9 排

11、列表示10 个十 制数。 出端 小 圈表示低 平有效。平 10个 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。二极管，如每段都接低 平0 ，七段都被点亮， 示出数字“8 ”；如 b 、 c段接低 平0，其余都接1 ， 示的是 “ 1 。”可 要把十 制数用七段 示管 示出来 要 一次 。如果使用 “ 4线 7 器 ”和 示管配合使用，就很 ， 入二 制 可直接 示十 制数，见图 6 。 器左 有4 个二 制 的 入端，右 有7 个 出可直接和数 管相 。左上 另有一个 灯控制端I B，正常工作 加高 平1，如不需要

12、 位数字 示就在I B 上加低 平 0 ，就可使 位数字熄 。.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R D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

13、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 R D 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 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成为 0010

14、；第 3 个 CP 后，成为 0100 ；第 4 个 CP 后，成为 1001 。可 4 个 CP ，寄存器就寄存了 4 位二 制 1001 。目前已有品种繁多的集成化寄存器供 用。计数器和分频器（ 1 ） 数器能 脉冲 行 数的部件叫 数器 。 数器品种繁多，有作累加 数的称 加法 数器，有作 减 数的称 减法 数器；按触 器翻 来分又有同步 数器和异步 数器；按数制来分又有二 制 数器、十 制 数器和其它 位制的 数器等等。 一个最 的加法 数器 例， 9 。它是一个16 制 数器，最大 数 是1111，相当于十 制数15。需要 数的脉冲加到最低位触 器的CP 端上， 所有的J 、 K 端

15、都接高 平1 ，各触 器Q 端接到相 高一位触 器的CP 端上。 J K触 器的特性表告 我 ：当J=1 、 K=1 来一个CP ，触 器便翻 一次。在全部清零后， 第1 个 CP 后沿，触 器C0 翻 成Q0=1 ，其余 3 个触 器仍保持0 ，整个 数器的状 是0001 。 第 2个 CP 后沿，触 器C0又翻 成 “ Q0=0 ， C1翻 成Q1=1 ， 数器成 0010 。 到第15 个 CP 后沿， 数器成1111 。可 个 数器确 能 CP 脉冲 数。（2 ）分频器 数器的第一个触 器是每隔2个 CP 送出一个 位脉冲，所以每个触 器就是一个2 分 的分 器， 16 制 数器就是一

16、个16 分 的分 器。 了提高 子 表的精确度，普遍采用的方法是用晶体生 32768 赫 准信号脉冲， 经过 15 级 2 分 理得到 1 赫的秒信号。 因 晶体振 器的准确度和 定度很高，所以得到的秒脉冲信号也是精确可靠的。把它 做到一个集成片上便是 子手表 用集成 路 品， 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： 先大致了解电路的用途和性能。 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。 逐级分析输出与输入的逻辑关系，了解各部分的逻辑功能。 最后统观全局得出分析结果。例 1 三路

17、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： 门 2 输出为 1 ，振荡器振荡， 扬声器发声； HL1灯点亮； 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 C1C4 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。.