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第九课 数字电路的应用


3.4 数字电路的应用
1. 用门电路实现逻辑关系

2.触发器及其在电子控制系统中的作用

复习引入

1、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 断开,饱和状态相当于开关____ 闭合 , 截止状态相当于开关____ 普通的晶体三极管是电流 ____控制的器件,即基极 ____必须注入电流方能使三极管

导通。 电压 源极 MOS管属于____ 控制器件,在栅极 ____和 ____之间加适当的电压就能使MOS管导通。
2、常用数字集成电路的类型
TTL晶体管是用普通晶体三极管构成的集成电路。CMOS是用MOS管构成的 集成电路。 大 ,但消耗 快,允许负载流过的电流较___ TTL与CMOS相比,其运行速度较___ 大 。 功率较____
CMOS易损坏,要注意保护,电源极性不能接反,焊接时最好将烙铁电源切断。

数字电路的基本单元电路是--门电路和触发器; 各自作用: 门电路用于实现各种逻辑关系,触发器用于存储数据.
说明: 任何复杂的电子控制系统 中的控制部分都可用数字电 路实现。
触发器又是由门电路构成的

一、用门电路实现逻辑关系
案例分析:P062

设计一个四舍五入电路 普通电子秤上显示的价 格的最小单位是“分”。现 在我们要给秤上加上一个四 舍五入的电路,能自动对电 子秤显示的“分”值做四舍 五入处理,使显示的最小值 为“角”。那么应该怎么设 计呢?

设计一个四舍五入电路
C8 0 C4 C2 0 0 C1 0 N 0 C0 0

0
0 0

0
0 0

0
1 1

1
0 1

1
2 3

0
0 0

0
0 0

1
1 1

0
0 1

0
1 0

4
5 6

0
1 1

(1)由于在电子秤中,每一位 十进制数是用4位二进制数表示, 所以电路应有4个输入C8 、 C4 、 C2 、 C1它们对应的十进制数为 N。 电路应有一个输出C0,它代表 “分”向“角”的进位。当N≤4 时, C0为0;当N≥5时, C0为1。

0
1 1

1
0 0

1
0 0

1
0 1

7
8 9

1
1 1

设计一个四舍五入电路
C8 0 C4 0 C2 0 C1 0 N 0 C0 0 第二步: 能使输出C0为1 的条件有三种: (1)只要C8 为1 , C0为1; (2)若 C4 和 C1 同为1 ,C0=1 (3)若 C4 和 C2 同为1 ,C0=1 第三步:逻辑表达式为 C0=C8+C4 C1 + C4 C2

0
0 0

0
0 0

0
1 1

1
0 1

1
2 3

0
0 0

0
0 0

1
1 1

0
0 1

0
1 0

4
5 6

0
1 1

C8 C4 C2
C1 &
≥1

0
1 1

1
0 0

1
0 0

1
0 1

7
8 9

1
1 1

C0



设计一个四舍五入电路 我们可以用开关产生高低电平来模拟这个四舍五入电路:
C8 C1

C4

C0

C2

二、触发器及其在电子控制系统中的作用
? 什么叫做触发器? ? 定义:数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路。

? 最简单的叫基本触发器,通常由2只或非门(或2只与非门)交叉 连接构成。 Q ≥1 S R
≥1

Q

基本触发器逻辑图

1、基本触发器的记忆作用
(1)两个或非门构成的基本触发器 S R
≥1

Q
Q

任何触发器都有2个输出端Q和Q Q与Q总是反相的,1个0、1个1
Q=0,Q=1称为0状态,Q=1,Q=0称为1状态

≥1

基本触发器有2个输入端S和R
S (set) 称为置位端或置1端; R (reset)称为复位端或置0端。

注意:触发信号是高电平

若S端加触发信号,R端不加触发信号,即S=1,R=0 基本触发器被置于1状,此过程称为置1.
若R端加触发信,S端不加触发信,即S=0,R=1 基本触发器被置于0状,此过程称为置0.

(1)两个或非门构成的基本触发器
S

1 置1态
R

≥1

0

Q

S

0
R

≥1

0 1

Q

0
S

≥1

1

Q

0
S

≥1

Q

保持状态
≥1

0
置0态
R

≥1

1

Q

0
R

1

Q

1

≥1

0

Q

0

≥1

0

Q

保持状态

SQ正对时,只有一个加“-”,置态时,交叉项数字相同

(1)两个或非门构成的基本触发器

基本触发器功能表
S 0 0 1 1 R 0 1 0 1 Q Q 不 变 0 1 1 0 不使用

(2)两个与非门构成的基本触发器

S
R




Q Q
注意:触发信号是低电平

当置1端S加触发信号,置0端R不加触发信号,即S=0,R=1时,基本触发器置1.

当置0端R加触发信号,置1端S不加触发信号,即R=0,S=1时,基本触发器置0.

(2)两个与非门构成的基本触发器
S

0 置1态
R

≥1

1

Q

S

1

≥1

1

Q

≥1

1
S

0Q
Q

R

1

≥1

0Q
Q

保持状态
≥1

1

≥1

S

0

1

0

置0态
R

0

≥1

1

Q

R

1

≥1

1Q

保持状态

SQ正对时,只有一个加“-”,置态时,交叉项数字相同

(2)两个与非门构成的基本触发器

S
R




Q
Q

S 0
0 1 1

R 0
1 0 1

Q Q 不使用 1 0
0 1 不变

当两输入端皆不加触发信号,即S=1,R=1时,基本触发器状态不变,处于 记忆状态。

2、常用集成触发器 常用基本触发器是由--基本触发器+控制电路构成的。
最常用的两种集成触发器是D触发器和JK触发器。 (1)D触发器有两个输入端:D和C,D是数据输入端,被存储的 数据加在此处;C是时钟信号输入端,控制数据的存储操作。通常 在C端加时钟信号CP(clock pulse).

D
CP

1D


Q
Q

C1

说明:“>”表示将数据存入触发器的操作是在 时钟信号的上升沿(由0变1时刻)发生的。

D触发器逻辑符号

D触发器
时钟信号是一种周期性的矩形脉冲信号,在由数字电路构成的系 统中作为各部分同步变化的节拍信号。

D
CP

1D


Q Q

C1

D触发器逻辑符号

Dn 0
1

Qn+1 0
1

功能表

JK触发器 JK触发器有两个输入端:J和K,其作用类似于基本触发器的S 和R,是确定触发器状态的依据。 1J
>

Q Q

C

1K

说明:“o>”表示将数据存入触发器的操作是在 时钟信号的下降沿(由1变0时刻)发生的。

JK触发器逻辑符号

JK触发器 C 1J
>

Q

1K

Q

t1

t2

t3

t4

t5

JK触发器逻辑符号

Jn 0 0 1 1

Kn 0 1 0 1 功能表

Qn+1 Qn 0 1 Qn

工作波形

课堂小结 1、用门电路实现逻辑关系
2、触发器及其在电子控制系统中的作用
基本触发器的记忆作用 2只或非门、2只与非门

D触发器
常用集成触发器 JK触发器

课后作业

在中国达人秀比赛里,有三位评委对选手评判, 只要有两位以上评委按了绿灯,选手就通过,如果有 两位以上评为按了红灯,那么参赛选手就被淘汰。请 同学们试着用门电路来表示一下这个逻辑关系,把它 的逻辑关系图画出来。(绿灯表示1,红灯表示0,通 过是1,淘汰是0)


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