《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）》 課件 第七章 數(shù)字電路

第七章數(shù)字電路414§7-4時(shí)序邏輯電路§7-2常用集成組合邏輯電路§7-1門(mén)電路§7-3觸發(fā)器§7-1門(mén)電路416一、基本邏輯關(guān)系及其門(mén)電路門(mén)電路是實(shí)現(xiàn)一定邏輯關(guān)系的電路，在數(shù)字邏輯電路中，基本邏輯關(guān)系有與、或、非三種，實(shí)現(xiàn)這三種邏輯功能的電路稱為與門(mén)電路、或門(mén)電路和非門(mén)電路，簡(jiǎn)稱與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)。4171.與邏輯和與門(mén)電路（1）與邏輯在有些重大問(wèn)題的表決中不是采用少數(shù)服從多數(shù)原則，而是一票否決制，只有當(dāng)所有表決的人都贊成的時(shí)候，這件事才能通過(guò)，這件事的通過(guò)和決定它的所有人的表態(tài)之間的因果關(guān)系就是與邏輯關(guān)系，因此與邏輯可概括為：只有當(dāng)決定一個(gè)事件的所有條件都成立時(shí)，事件才會(huì)發(fā)生，這種邏輯關(guān)系稱為與邏輯關(guān)系。418如圖所示，由兩個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)控制電燈亮或滅的電路，要使電燈亮的這個(gè)事件發(fā)生，必須兩個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合，所以這個(gè)電路就電燈亮與開(kāi)關(guān)閉合的因果關(guān)系而言是與邏輯關(guān)系，如果用Y來(lái)表示燈亮這個(gè)事件的發(fā)生與否，用A和B分別表示開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，那么與邏輯關(guān)系可表示為：Y=A·B419用開(kāi)關(guān)控制與邏輯電路其中“·”為與邏輯的運(yùn)算符號(hào)，“A·B”讀作“A與B”，與邏輯運(yùn)算符號(hào)“·”在運(yùn)算中可以省略，上式可寫(xiě)成Y=AB。Y=AB稱為邏輯表達(dá)式，A、B、Y都是邏輯變量，邏輯變量只有兩種狀態(tài)，通常用1或0來(lái)表示，作為邏輯取值的1和0并不表示數(shù)值的大小，而是表示完全對(duì)立的兩個(gè)邏輯狀態(tài)，可以是條件的有或無(wú)，事件的發(fā)生或不發(fā)生，如燈的亮或滅、開(kāi)關(guān)的通或斷、電壓的高或低等。根據(jù)與邏輯的定義，若用“1”表示燈亮，“0”表示燈滅；用“1”表示開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)，“0”表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)，可以得到與邏輯的運(yùn)算規(guī)則：0·0=01·0=00·1=01·1=1420（2）二極管與門(mén)電路二極管與門(mén)電路如圖所示。421二極管與門(mén)電路1）工作原理。數(shù)字電路中的信號(hào)，通常只有高電平和低電平兩種狀態(tài)。2）真值表和邏輯表達(dá)式。如果用“1”表示高電平，“0”表示低電平，用字母A、B表示輸入信號(hào)，字母Y表示輸出信號(hào)，這樣表中可改寫(xiě)成下表，這種用1和0表示的所有可能的輸入狀態(tài)的取值和相應(yīng)的輸出狀態(tài)的取值所組成的表格稱為真值表。由下表可以歸納出與門(mén)的邏輯功能為：“有0出0，全1出1”。與門(mén)的邏輯表達(dá)式為：

Y=AB422423二極管與門(mén)輸入、輸出關(guān)系表424與門(mén)的真值表（3）與門(mén)邏輯符號(hào)如圖所示是與門(mén)邏輯符號(hào)。425與門(mén)邏輯符號(hào)2.或邏輯和或門(mén)電路（1）或邏輯如果把下圖中的開(kāi)關(guān)A、B改為并聯(lián)再和電燈連接起來(lái)，就可以得到下圖所示的電路。426用開(kāi)關(guān)控制與邏輯電路用開(kāi)關(guān)控制或邏輯電路顯然，燈亮的條件是，只要開(kāi)關(guān)A或B有一個(gè)閉合就行。所以這種燈亮與開(kāi)關(guān)閉合的關(guān)系是“或”邏輯，因此或邏輯可概括為：在決定一個(gè)事件發(fā)生的幾個(gè)條件中，只要其中一個(gè)或者一個(gè)以上的條件成立，事件就會(huì)發(fā)生，這種邏輯電路關(guān)系稱為或邏輯關(guān)系?；蜻壿嬁梢员硎緸閅=A+B式中“+”為或邏輯運(yùn)算符號(hào)，“A+B”讀成“A或B”。427（2）二極管或門(mén)電路用二極管組成的或門(mén)電路如圖所示。428用二極管組成的或門(mén)電路（3）或門(mén)邏輯符號(hào)下圖所示為或門(mén)邏輯符號(hào)。429或門(mén)邏輯符號(hào)3.非邏輯和非門(mén)電路（1）非邏輯在下圖所示的用開(kāi)關(guān)控制非邏輯電路中，要使電燈亮，開(kāi)關(guān)A必須斷開(kāi)，所以這個(gè)電路就電燈亮與開(kāi)關(guān)閉合而言符合非邏輯關(guān)系，故非邏輯可概括為：在事件中，結(jié)果總是和條件呈相反狀態(tài)，這種邏輯關(guān)系稱為非邏輯關(guān)系。邏輯變量A的非邏輯可以表示為：

。式中A上面的“-”為非邏輯運(yùn)算符號(hào)，“

”讀成“A非”。430431用開(kāi)關(guān)控制非邏輯電路（2）三極管非門(mén)電路晶體三極管非門(mén)電路如圖所示，晶體三極管工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)。（3）非門(mén)邏輯符號(hào)下圖b所示為非門(mén)邏輯符號(hào)。432晶體三極管非門(mén)電路a）電路b）邏輯符號(hào)二、復(fù)合邏輯門(mén)將三種基本邏輯門(mén)電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，就可以構(gòu)成與非門(mén)、或非門(mén)和與或非門(mén)等復(fù)合邏輯門(mén)電路，見(jiàn)下表。433復(fù)合邏輯門(mén)電路三、集成邏輯門(mén)電路上述用二極管、晶體三極管、電阻元件等組裝而成的門(mén)電路，稱為分立元件電路，具有使用元件多、體積大、工作效率低、可靠性欠佳、帶負(fù)載能力差等缺點(diǎn)，所以目前分立元件電路很少使用，已逐漸被數(shù)字集成電路所替代。所謂數(shù)字集成電路就是把電路元件都制作在一塊芯片上的電路。數(shù)字集成門(mén)電路目前應(yīng)用較多的有兩類(lèi)：TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）集成電路和CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）集成電路。在集成邏輯門(mén)電路中，較典型的門(mén)電路是與非門(mén)，如圖所示為CD4012型雙四輸入與非門(mén)集成電路外形。434435CD4012型雙四輸入與非門(mén)集成電路外形1.TTL與非門(mén)（1）TTL與非門(mén)電路下圖所示是常用的TTL與非門(mén)電路及其邏輯符號(hào)。436常用的TTL與非門(mén)電路及其邏輯符號(hào)a）TTL與非門(mén)電路b）與非門(mén)邏輯符號(hào)V1是多發(fā)射極晶體三極管，可把它的集電結(jié)看成一個(gè)二極管，而把發(fā)射結(jié)看成與前者背靠背的幾個(gè)二極管，如圖所示。這樣，V1的作用和二極管與門(mén)的作用完全相似。437多發(fā)射極晶體三極管及其等效電路（2）TTL與非門(mén)電路的工作原理1）輸入端不全為高電平的情況。2）輸入端全為高電平的情況。（3）TTL與非門(mén)電路的電壓傳輸特性電壓傳輸特性是研究TTL與非門(mén)電路的輸入電壓Ui改變時(shí)，輸出電壓Uo如何隨之變化的特性曲線，如圖所示。這條曲線可以分成AB、BC、CD、DE四段。438TTL與非門(mén)電路的電壓傳輸特性（4）TTL與非門(mén)電路的主要參數(shù)TTL與非門(mén)電路的主要參數(shù)見(jiàn)下表。439TTL與非門(mén)電路的主要參數(shù)2.集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）OC門(mén)的電路和邏輯符號(hào)如圖a和圖b所示，由于輸出管V4懸空，所以把這種電路稱為集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）。440集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）a）電路b）邏輯符號(hào)c）單個(gè)使用d）多個(gè)使用3.三態(tài)門(mén)（TSL門(mén)）（1）電路和邏輯符號(hào)三態(tài)門(mén)的輸出端可以輸出高電平、低電平、高阻態(tài)三種狀態(tài)。三態(tài)門(mén)的電路和邏輯符號(hào)如圖所示，三態(tài)門(mén)可以看作是由兩個(gè)與非門(mén)和一個(gè)二極管組成的。441三態(tài)門(mén)的電路和邏輯符號(hào)a）電路b）邏輯符號(hào)（2）邏輯真值表三態(tài)門(mén)的邏輯真值表見(jiàn)下表。442三態(tài)門(mén)的邏輯真值表此外，還有另一種三態(tài)門(mén)，其使能端為高電平有效，即EN=1時(shí)為工作狀態(tài)；EN=0時(shí)輸出為高阻態(tài)。其邏輯符號(hào)如圖所示。443另一種三態(tài)門(mén)邏輯符號(hào)4.MOS與非門(mén)MOS與非門(mén)可分為NMOS、PMOS和CMOS三種類(lèi)型，其中PMOS速度較慢，用得較少。（1）MOS管的開(kāi)關(guān)特性MOS管的漏極D和源極S相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。444NMOS場(chǎng)效應(yīng)管及開(kāi)關(guān)等效電路（2）CMOS與非門(mén)CMOS與非門(mén)又稱為互補(bǔ)型MOS與非門(mén)，由NMOS和PMOS管共同組成。445CMOS與非門(mén)§7-2常用集成組合邏輯電路446組合邏輯電路是由若干個(gè)基本邏輯門(mén)電路和復(fù)合邏輯門(mén)電路組成的。組合邏輯電路的輸入端可以有一個(gè)或多個(gè)輸入變量，輸出端也可以有一個(gè)或多個(gè)邏輯函數(shù)，是一種非記憶性邏輯電路。常見(jiàn)的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、加法器、比較器、數(shù)據(jù)選擇/分配器等，在數(shù)字系統(tǒng)中用途十分廣泛，本節(jié)著重介紹編碼器和譯碼器。在日常生活和生產(chǎn)實(shí)際中，經(jīng)?？梢钥吹降氖M(jìn)制數(shù)顯示，如圖所示，要想將十進(jìn)制數(shù)直觀地顯示出來(lái)，必須將信號(hào)經(jīng)編碼器、譯碼器處理后才能由顯示器顯示，如圖所示。447448十進(jìn)制數(shù)顯示示意框圖生活、生產(chǎn)中的十進(jìn)制數(shù)顯示實(shí)例一、邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算規(guī)則和基本定律1.邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算規(guī)則常用基本邏輯運(yùn)算規(guī)則見(jiàn)表。449常用基本邏輯運(yùn)算規(guī)則2.邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)的基本定律見(jiàn)下表。450邏輯代數(shù)的基本定律二、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式的形式一般有5種，除了與或表達(dá)式外還有或與表達(dá)式、與非—與非表達(dá)式、或非—或非表達(dá)式、與或非表達(dá)式，所以一個(gè)邏輯函數(shù)可以有不同的表達(dá)式。在邏輯函數(shù)的幾種表達(dá)式中，與或表達(dá)式最常用，也容易轉(zhuǎn)換成其他的表達(dá)式，因此，下面著重討論最簡(jiǎn)的與或表達(dá)式。最簡(jiǎn)的與或表達(dá)式是指在不改變邏輯關(guān)系的情況下，首先乘積項(xiàng)的個(gè)數(shù)最少，其次是每一個(gè)乘積項(xiàng)中變量的個(gè)數(shù)最少。4511.并項(xiàng)法利用公式AB+

=A將兩個(gè)乘積項(xiàng)合并為一項(xiàng)，合并后消去一個(gè)互補(bǔ)的變量。例如2.吸收法利用公式A+

=A吸收多余的乘積項(xiàng)。例如4523.消去法利用公式A+

=A+B消去多余的因子。例如4.配項(xiàng)法利用A=A（B+

）可將某項(xiàng)拆成兩項(xiàng)，然后再用上述方法進(jìn)行化簡(jiǎn)。453三、組合邏輯電路的分析1.組合邏輯電路的分析步驟（1）根據(jù)組合邏輯電路的邏輯圖，逐級(jí)寫(xiě)出邏輯函數(shù)的表達(dá)式。（2）對(duì)表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)或變換，以得到最簡(jiǎn)的函數(shù)表達(dá)式。（3）根據(jù)最簡(jiǎn)的函數(shù)表達(dá)式，列出真值表。（4）分析真值表確定電路的邏輯功能。4542.組合邏輯電路的分析示例例5試分析下圖所示邏輯電路的功能。455邏輯電路圖四、常用數(shù)制除了人們所熟知的十進(jìn)制數(shù)之外，數(shù)字電路中還采用二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)等。1.十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)有10個(gè)不同的數(shù)碼：0、1、2、…、9，它的基數(shù)為10。任何一個(gè)十進(jìn)制數(shù)都可用這10個(gè)數(shù)碼按一定規(guī)律排列起來(lái)表示。十進(jìn)制的計(jì)數(shù)規(guī)律是“逢十進(jìn)一”。在一個(gè)十進(jìn)制數(shù)中，每個(gè)數(shù)碼位置不同時(shí)，它代表的數(shù)值也不同。4562.二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)只有兩個(gè)數(shù)碼：0和1，它的基數(shù)為2，計(jì)數(shù)規(guī)律是“逢二進(jìn)一”。3.十六進(jìn)制數(shù)采用二進(jìn)制來(lái)表示數(shù)，通常位數(shù)很多，書(shū)寫(xiě)麻煩。457五、編碼器把二進(jìn)制數(shù)碼0和1按一定的規(guī)律編排成一組組代碼，并使每組代碼具有一定的含義（如代表某個(gè)十進(jìn)制數(shù)）的過(guò)程稱為編碼。能完成編碼的數(shù)字電路稱為編碼器。1.二-十進(jìn)制編碼器將十進(jìn)制數(shù)字0～9編成二進(jìn)制代碼的電路稱為二-十進(jìn)制編碼器，也稱為BCD碼編碼器。要對(duì)0～9十個(gè)數(shù)字編碼，至少需要四位二進(jìn)制代碼。四位二進(jìn)制數(shù)碼有16種不同組合，而從16種組合中取出10種來(lái)表示0～9十個(gè)數(shù)字的取法有多種，最常用的是8421BCD碼。4588421BCD碼的編碼表見(jiàn)下表。4598421BCD碼的編碼表由編碼表可以得到：460下圖所示就是由上述邏輯表達(dá)式畫(huà)出的8421編碼器。4618421編碼器2.優(yōu)先編碼器上述編碼器每次只能對(duì)一個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。但是，在實(shí)際應(yīng)用中往往同時(shí)有多個(gè)信號(hào)輸入編碼器，這時(shí)編碼器不可能對(duì)這些信號(hào)同時(shí)進(jìn)行編碼，而只能按信號(hào)的輕重緩急，即按輸入信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行編碼。具有這種功能的編碼器就稱為優(yōu)先編碼器。462CT74LS147型優(yōu)先編碼器a）外形圖b）引腳排列圖CT74LS147型優(yōu)先編碼器的編碼表見(jiàn)下表。463CT74LS147型優(yōu)先編碼器的編碼表六、譯碼器和顯示器1.二-十進(jìn)制譯碼器譯碼器的功能與編碼器相反，它將具有特定含義的二進(jìn)制代碼按其原意“翻譯”出來(lái)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出信號(hào)。這個(gè)輸出信號(hào)可以是脈沖，也可以是電位。譯碼器也稱解碼器。將二進(jìn)制代碼譯成十進(jìn)制數(shù)碼0～9的電路稱為二-十進(jìn)制譯碼器。每個(gè)十進(jìn)制代碼對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制代碼，所以，這種譯碼器有四個(gè)輸入端、十個(gè)輸出端，通常也稱為4線-10線譯碼器。下圖所示是8421BCD碼譯碼器邏輯電路圖，輸出為低電平時(shí)譯碼有效。4644658421BCD碼譯碼器邏輯電路圖2.顯示器在數(shù)字系統(tǒng)中，運(yùn)算、操作的對(duì)象主要是二進(jìn)制數(shù)碼。人們往往希望把運(yùn)算或操作的結(jié)果用十進(jìn)制數(shù)直觀地顯示出來(lái)，因此數(shù)字顯示電路是數(shù)字系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。數(shù)字顯示器件的種類(lèi)較多，主要有半導(dǎo)體發(fā)光二極管顯示器、液晶顯示器等。顯示器通過(guò)其各筆段的亮、暗組合成數(shù)字0～9或者其他符號(hào)字形。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為七段字形，下圖所示為筆段字形圖。它有七個(gè)能發(fā)光的筆段，當(dāng)給某些筆段加上一定的電壓或驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，它就會(huì)發(fā)光，從而顯示出相應(yīng)的字形。由于各種顯示器的驅(qū)動(dòng)要求不同，相應(yīng)的譯碼器也不同。466467七段顯示器字形圖（1）半導(dǎo)體發(fā)光二極管顯示器（LED數(shù)字顯示器）發(fā)光二極管與普通二極管的主要區(qū)別在于它導(dǎo)通時(shí)能發(fā)光，即外加正向電壓時(shí)，能發(fā)出醒目的光。發(fā)光二極管工作電壓為1.5～3V，工作電流一般取10mA/段左右，既保證亮度適中，又不損壞器件。LED數(shù)字顯示器又稱數(shù)碼管，它由七段發(fā)光二極管封裝組成，它們排列成“日”字形，引腳排列如圖所示，其外形如圖所示。468469LED數(shù)字顯示器引腳a）共陽(yáng)極型b）共陰極型LED數(shù)字顯示器外形LED數(shù)字顯示器內(nèi)部發(fā)光二極管有共陽(yáng)極或共陰極兩種接法，如圖所示。共陽(yáng)極接法是將LED顯示器中7個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極共同連接，并接到電源。若要某段發(fā)光，該段相應(yīng)的發(fā)光二極管陰極須經(jīng)限流電阻接低電平。共陰極接法是將LED顯示器中7個(gè)發(fā)光二極管的陰極共同連接，并接地。若要某段發(fā)光，該段相應(yīng)的發(fā)光二極管陽(yáng)極應(yīng)經(jīng)限流電阻接高電平。470LED數(shù)字顯示器內(nèi)部發(fā)光二極管的兩種接法a）共陽(yáng)極b）共陰極（2）液晶顯示器液晶顯示器通常簡(jiǎn)稱LCD。液晶是一種介于固體和液體之間的有機(jī)化合物。它和液體一樣可以流動(dòng)，但在不同方向上的光學(xué)特性不同，具有顯示類(lèi)似于晶體的性質(zhì)，故稱這類(lèi)物質(zhì)為液晶。液晶顯示器是一種新型平板薄型顯示器件。液晶顯示器本身不發(fā)光，它是用電來(lái)控制光在顯示部位的反射和不反射（光被吸收）來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示的。471LCD數(shù)碼顯示器3.BCD七段顯示譯碼器BCD七段顯示譯碼器能把8421BCD碼譯成對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管七個(gè)字段的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。472CT74LS247型顯示譯碼器a）外形圖b）引腳排列圖§7-3觸發(fā)器473組合邏輯電路的輸出狀態(tài)僅由該時(shí)刻的輸入信號(hào)決定，而時(shí)序邏輯電路的輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且與電路原有狀態(tài)有關(guān)。觸發(fā)器是組成時(shí)序邏輯電路的基本單元電路，是最簡(jiǎn)單的時(shí)序邏輯電路。觸發(fā)器在某個(gè)時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而且還和它本身的狀態(tài)有關(guān)，因此它具有記憶功能。觸發(fā)器按功能分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器。474一、RS觸發(fā)器1.基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基本電路，它有“與非”型和“或非”型兩種。（1）“與非”型基本RS觸發(fā)器1）電路?！芭c非”型基本RS觸發(fā)器如圖所示，它由兩個(gè)與非門(mén)交叉耦合組成。475476“與非”型基本RS觸發(fā)器2）工作原理①R=1、S=1，根據(jù)與非門(mén)的邏輯功能“有0出1、全1出0”，可知在這種情況下，D1、D2的輸出決定于Q、

的狀態(tài)。②R=1、S=0，由于S=0，D2輸出Q=1，此時(shí)D1的兩個(gè)輸入端全為1，則輸出

=0。③R=0、S=1，由于R=0，D1輸出

=1，此時(shí)D2的兩個(gè)輸入端全為1，輸出Q=0。④R=0、S=0，顯然，在這種情況下，Q=1、

=1，它破壞了觸發(fā)器的功能。477（2）“或非”型基本RS觸發(fā)器“或非”型基本RS觸發(fā)器如圖a所示。它由兩個(gè)“或非”門(mén)交叉耦合組成478“或非”型基本RS觸發(fā)器a）邏輯電路b）邏輯符號(hào)2.同步RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)是輸入信號(hào)可以直接控制觸發(fā)器狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，而在實(shí)際應(yīng)用中往往要求在約定的脈沖信號(hào)到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器才能按輸入所決定的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。這個(gè)約定的脈沖信號(hào)稱為時(shí)鐘脈沖，又稱CP脈沖。這樣觸發(fā)器的狀態(tài)將在CP脈沖到來(lái)時(shí)，隨輸入信號(hào)的不同而變化。這種用時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為同步RS觸發(fā)器。479（1）電路同步RS觸發(fā)器如圖所示。480同步RS觸發(fā)器a）邏輯電路b）邏輯符號(hào)（2）工作原理控制門(mén)D3、D4都是與非門(mén)。和與門(mén)一樣，與非門(mén)的一個(gè)輸入端可以控制另一個(gè)輸入端信號(hào)的通過(guò)。此處以CP端作為控制端。當(dāng)CP=0時(shí)，D3、D4的輸出被封鎖為“1”，它表示R端或S端的信號(hào)不能通過(guò)D3、D4；當(dāng)CP=1時(shí)，D3、D4開(kāi)放，它表示R端或S端的信號(hào)能通過(guò)，但D3、D4的輸出分別是

。481（3）特性表、狀態(tài)圖綜上所述，可以得到同步RS觸發(fā)器的特性表，見(jiàn)下表。482同步RS觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換規(guī)律也可以用圖形的方式形象地加以表示。這個(gè)圖形就稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，簡(jiǎn)稱狀態(tài)圖。同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)圖如圖所示。用兩個(gè)圓表示觸發(fā)器的兩種穩(wěn)態(tài)0和1，箭頭表示由原態(tài)到次態(tài)的轉(zhuǎn)換方向，箭尾表示原態(tài)，箭頭線上的數(shù)字標(biāo)注了原態(tài)轉(zhuǎn)換成次態(tài)所需的觸發(fā)條件。483同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)圖二、JK觸發(fā)器1.邏輯電路如圖a所示為邊沿JK觸發(fā)器的邏輯電路，圖b所示為JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)。484邊沿JK觸發(fā)器a）邏輯電路b）邏輯符號(hào)2.工作原理設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0、

=1。當(dāng)CP=0時(shí)，D3、D4、D7、D8均被封鎖，J、K的任何值均不起作用，各個(gè)門(mén)的輸出狀態(tài)為Q3=Q4=0、Q7=Q8=1，而Q5=0、Q6=1，所以觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變，Q=0、

=1。當(dāng)CP由“0”變“1”時(shí)，有兩條信號(hào)通道能影響觸發(fā)器的狀態(tài)，一條是D3、D4開(kāi)放，直接影響觸發(fā)器的狀態(tài)；另一條是D7、D8開(kāi)放，再通過(guò)D5、D6影響觸發(fā)器的狀態(tài)。但是，前者的影響比后者要快得多。由于Q=0，D3、D5被封鎖，CP的變化通過(guò)D4使Q4=1。因此Q維持“0”狀態(tài)，繼續(xù)封鎖D3、D5，從而保持Q3=Q5=0，

=1。觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。485在CP=1期間，Q4=1，則Q=0，Q3=Q5=0，

=1，觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。在此期間，如果J=1、K=0，則各個(gè)門(mén)的輸出狀態(tài)為Q7=1、Q8=0、Q6=0、Q4=1，即CP=1期間，D7、D8開(kāi)放，為接收輸入信號(hào)J、K做好準(zhǔn)備。當(dāng)CP由“1”變“0”時(shí)，Q4由1變0，則Q=1，使Q5=1，

=0，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。雖然CP變“0”后，D7、D8、D3、D4被封鎖，Q7=Q8=1，但由于與非門(mén)的傳輸延遲時(shí)間比與門(mén)長(zhǎng)（在制造工藝上予以保證），Q7和Q8這一新?tīng)顟B(tài)的穩(wěn)定是在觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)之后，CP變“0”后，則將觸發(fā)器封鎖而維持翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)不變。486同理，對(duì)于J、K的其他值，可以分析得到J=0、K=0時(shí)，觸發(fā)器維持原狀態(tài)。J=0、K=1時(shí)，觸發(fā)器置“0”。J=1、K=1時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。487JK觸發(fā)器的特性表見(jiàn)下表。488JK觸發(fā)器的特性表三、D觸發(fā)器1.邏輯電路維持阻塞D觸發(fā)器如圖所示。圖中與非門(mén)D1、D2組成基本RS觸發(fā)器，D3、D4、D5、D6四個(gè)與非門(mén)組成控制門(mén)。489維持阻塞D觸發(fā)器a）邏輯電路b）邏輯符號(hào)2.工作原理CP=0時(shí)，D3、D4被封鎖，Q3=Q4=1，觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。CP的上升沿到來(lái)時(shí)：（1）如果D=0，則Q5=1、Q6=0，所以Q3=0、Q4=1，觸發(fā)器置“0”，Q=0、Q=1。（2）如果D=1，則Q5=0，D3、D6被封鎖，Q3=1，Q6=1。490D觸發(fā)器的特性表見(jiàn)下表。由特性表可以得到D觸發(fā)器的特性方程491D觸發(fā)器的特性表§7-4時(shí)序邏輯電路492時(shí)序邏輯電路是數(shù)字電路的另一個(gè)重要組成部分，它與組合邏輯電路的功能、特點(diǎn)不同，其特點(diǎn)是任一時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)（新?tīng)顟B(tài)）不僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且與前一時(shí)刻電路的狀態(tài)（原狀態(tài)）有關(guān)。數(shù)字電路系統(tǒng)中的寄存器和計(jì)數(shù)器就是一些常用的時(shí)序邏輯電路。無(wú)論在比賽場(chǎng)，還是在生產(chǎn)和生活中，經(jīng)?？梢钥吹降拿胗?jì)時(shí)顯示就可以利用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，如圖所示，其電路組成框圖如圖所示。493494秒計(jì)時(shí)顯示的應(yīng)用實(shí)例秒計(jì)時(shí)顯示電路組成框圖一、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中能累計(jì)輸入脈沖個(gè)數(shù)的數(shù)字電路，除了計(jì)數(shù)之外，計(jì)數(shù)器還可用來(lái)定時(shí)、分頻等。計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)進(jìn)制不同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)單元中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)順序來(lái)分，則有異步計(jì)數(shù)器和同步計(jì)數(shù)器兩大類(lèi)。4951.二進(jìn)制計(jì)數(shù)器現(xiàn)以三位異步二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器為例來(lái)介紹二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（1）邏輯電路三位異步二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器的電路如圖所示。它由三級(jí)JK觸發(fā)器組成，由于J=K=1，故而來(lái)一個(gè)觸發(fā)脈沖，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，Q端為各觸發(fā)器的輸出，C為進(jìn)位輸出。（2）工作原理計(jì)數(shù)器工作前，一般都需要把所有的觸發(fā)器置“0”，即計(jì)數(shù)器狀態(tài)為000。這一過(guò)程稱清零或復(fù)位。清零之后，計(jì)數(shù)器就可以開(kāi)始計(jì)數(shù)了。496497三位異步二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器的邏輯電路第一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入時(shí)，在該脈沖的下降沿到來(lái)時(shí)刻，D1翻轉(zhuǎn)，Q1由0變1。Q1的正跳變加到D2的CP端，因?yàn)橛|發(fā)器都是負(fù)跳變觸發(fā)，所以D2不翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為001。第二個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入時(shí)，D1又翻轉(zhuǎn)，Q1由1變0。Q1的負(fù)跳變送到D2的CP端，D2翻轉(zhuǎn)，Q2=1。Q2的正跳變送到D3的CP端，D3不翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)為010。按照上述規(guī)律，當(dāng)?shù)谄邆€(gè)脈沖輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)為111。繼而再輸入第八個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器狀態(tài)變成000，并產(chǎn)生一個(gè)向高位的進(jìn)位信號(hào)。498按照計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)規(guī)律，可直接得到計(jì)數(shù)器狀態(tài)表，見(jiàn)下表。499三位異步二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器狀態(tài)表由上表可知，上圖所示電路具有二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)功能。三位異步二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器波形圖如圖所示。500三位異步二進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器的波形2.二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)器中，十進(jìn)制數(shù)通常是用二進(jìn)制數(shù)表示的，所以十進(jìn)制計(jì)數(shù)器是指二-十進(jìn)制