《電子電路分析與實(shí)踐》課件學(xué)習(xí)情境三

學(xué)習(xí)情境三音量控制與顯示電路的制作與測(cè)試任務(wù)一LED電平顯示器的制作與測(cè)試任務(wù)二數(shù)碼管電平顯示器的仿真測(cè)試任務(wù)三衰減式音量控制器的仿真測(cè)試任務(wù)四反饋式音量控制器的制作與測(cè)試項(xiàng)目實(shí)施音量控制與顯示電路的制作與測(cè)試任務(wù)一LED電平顯示器的制作與測(cè)試

技能訓(xùn)練電壓比較器的制作與測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)掌握遲滯電壓比較器的電路構(gòu)成及特點(diǎn)。

(2)學(xué)會(huì)測(cè)試比較器的方法。二、實(shí)訓(xùn)儀器與材料

萬用表:DT9205A

信號(hào)發(fā)生器:SPF20A

示波器:UR2102CE

正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源:HG63303

焊接工具:常規(guī)

電阻:1kΩ、3.3kΩ、330Ω

穩(wěn)壓二極管:1N4740

集成運(yùn)放:CF741

萬能板:5cm×5cm三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)檢測(cè)實(shí)訓(xùn)所用元器件。

(2)按圖3.1.1在萬能板上焊接電路。

(3)檢查電路無誤后,接入正負(fù)電源(±15V),并測(cè)試運(yùn)放引腳的直流電壓。

(4)測(cè)試電路。圖3.1.1電壓比較器電路四、分析與思考

(1)說明此實(shí)訓(xùn)中的集成運(yùn)放所組成的電路是否有反饋。如有,是什么反饋？

(2)輸入電壓和參考電壓的大小對(duì)輸出電壓有怎樣的影響？知識(shí)鏈接電壓比較器

一、單限電壓比較器

圖3.1.2(a)、(c)所示為單限電壓比較器電路。集成運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài),并工作在非線性區(qū)。在圖3.1.2(a)中,當(dāng)ui>UREF時(shí),uo=－Uom；當(dāng)ui<UREF時(shí),uo=+Uom；當(dāng)ui=

UREF時(shí),輸出電壓發(fā)生翻轉(zhuǎn)(稱此時(shí)的輸入電壓為門限電壓或閾值電壓,用UTH表示)。圖3.1.2(b)為它的傳輸特性。

在圖3.1.2(c)中,當(dāng)ui>UREF時(shí),uo=+Uom；當(dāng)ui<UREF時(shí),uo=－Uom；當(dāng)ui=UREF時(shí)輸出電壓發(fā)生翻轉(zhuǎn)。圖3.1.2(d)為它的傳輸特性。圖3.1.2單限電壓比較器電路及傳輸特性當(dāng)UREF=0時(shí),即輸入電壓和零電平比較,此種電壓比較器稱為過零電壓比較器。有時(shí)為了將輸出電壓限制在某一特定值,在比較器的輸出端與“地”之間跨接一個(gè)雙向穩(wěn)壓二極管(稱為限幅穩(wěn)壓管),如圖3.1.3(a)所示。圖中R為限流電阻。如忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航?當(dāng)|+UCC|=|－UEE|>UZ,

ui>UR時(shí),uo=－UZ；ui<UR時(shí),uo=+UZ(UZ為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值)。當(dāng)輸入為正弦波時(shí),輸出為矩形波,如圖3.1.3(b)所示。圖3.1.3帶穩(wěn)壓二極管的單限電壓比較器及工作波形二、遲滯電壓比較器

在前述的單限電壓比較器電路中,如果輸入信號(hào)的值恰好在轉(zhuǎn)換電壓附近,則會(huì)由于一些干擾使輸出電壓不斷地跳變,產(chǎn)生誤動(dòng)作,遲滯電壓比較器能夠克服這個(gè)缺陷。圖3.1.1所示電路為遲滯電壓比較器。圖中,輸入電壓從反向端輸入,由于輸出端接入了限幅穩(wěn)壓管,所以輸出值為±UZ。從輸出端通過電阻R3連接到同相輸入端,實(shí)現(xiàn)正反饋。這時(shí),運(yùn)放同相輸入端的轉(zhuǎn)折電壓值有兩個(gè),分別用UTH1和UTH2表示。根據(jù)疊加定理可得,當(dāng)輸出電壓為+UZ時(shí),

當(dāng)輸出電壓為－UZ時(shí),設(shè)某一瞬時(shí)uo=+UZ,這時(shí)只要ui<UTH1,uo便維持+UZ不變。當(dāng)輸入電壓ui增大到UTH1時(shí),輸出電壓uo發(fā)生翻轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)變?yōu)椋璘Z；此后只要ui>UTH2,輸出便保持在－UZ值。當(dāng)輸入電壓ui減少到UTH2時(shí),輸出電壓uo再次發(fā)生翻轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)變?yōu)?UZ；此后只要ui<UTHZ,輸出便又維持在+UZ。遲滯電壓比較器的傳輸特性如圖3.1.4所示。UTH1稱為上門限電壓,UTH2稱為下門限電壓,兩者之差稱為回差電壓,用ΔUTH表示:圖3.1.4遲滯電壓比較器的傳輸特性任務(wù)實(shí)施LED電平顯示器的制作與測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)掌握單限電壓比較器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。

(2)學(xué)會(huì)使用電壓比較器。

(3)進(jìn)一步熟練掌握集成運(yùn)放的線性應(yīng)用、非線性應(yīng)用及其調(diào)試方法。二、實(shí)訓(xùn)儀器與材料

萬用表:DT9205A

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器:SPF20A

示波器:UR2102CE

焊接工具:常規(guī)

直流電源:HG63303

電阻:1kΩ、220Ω等

電容:0.1μF

萬能板:7cm×9cm

電位器:220kΩ

撥動(dòng)開關(guān):常規(guī)

發(fā)光二極管:常規(guī)

駐極體話筒:常規(guī)

集成運(yùn)放:LM324三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)檢測(cè)實(shí)訓(xùn)所用元器件。

(2)按圖3.1.5在萬能板上焊接電路。

(3)電路測(cè)試:

①檢查電路無誤后接通電源,將電源電壓調(diào)到8V左右,測(cè)試各集成運(yùn)放的4腳和11腳電壓是否合適。如不符合要求,重新檢測(cè)電路。

②將電源調(diào)到8V左右,將撥動(dòng)開關(guān)S撥到“1”位置,將音頻信號(hào)送入話筒,調(diào)節(jié)電位器RP使發(fā)光二極管全部發(fā)光。圖3.1.5LED電平顯示器電路

③將音樂信號(hào)送入話筒,觀察及記錄發(fā)光二極管的變化,同時(shí)將示波器接入A2～A8任一輸出端,觀察并記錄其波形。

④將撥動(dòng)開關(guān)S撥到“2”位置,用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器調(diào)節(jié)出合適的正弦波,記錄輸入信號(hào)幅值與頻率,將其送入到外接輸入端,用示波器測(cè)試集成運(yùn)放A8的反相輸入端波形和輸出端波形,讀出其幅值,并記錄；同時(shí)測(cè)試運(yùn)放A8同相輸入端的電壓,并記錄。調(diào)節(jié)電壓和頻率的大小,觀察發(fā)光二極管的變化。四、分析與思考

(1)在本項(xiàng)目制作與測(cè)試電路中,集成運(yùn)放A1與其他運(yùn)放的外電路元件有什么不同？它們的功能又有什么不同？

(2)輸入正弦波后,通過示波器觀察到A8的輸出波形還是正弦波嗎？為什么？

五、實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)

按附錄一中的“電路制作實(shí)訓(xùn)評(píng)分表”操作執(zhí)行。知識(shí)拓展非正弦信號(hào)發(fā)生器

一、矩形波發(fā)生器

不需要外加輸入信號(hào)就能輸出波形電壓的電路稱為信號(hào)發(fā)生器。用集成運(yùn)放構(gòu)成的矩形波發(fā)生器電路如圖3.1.6(a)所示。從圖中可以看出,它是在遲滯電壓比較器的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)由Rf和C構(gòu)成的負(fù)反饋電路,集成運(yùn)放作遲滯電壓比較器用。電路沒有外加輸入電壓,其參考電壓加在同相輸入端,為R2上的反饋電壓UR,它是輸出電壓uo(uo被穩(wěn)壓管VDZ限幅,只可能是±UZ)的一部分,即

加在反相輸入端和UR進(jìn)行比較的信號(hào)為電容C上的電壓uC。

剛接通電源時(shí),假設(shè)uo=+UZ,此時(shí)UR=+R2/(R1+R2)UZ,uC<UR,uo經(jīng)Rf向電容C充電,電容上的電壓uC按指數(shù)規(guī)律增加;當(dāng)uC增加到uC=UR時(shí),uo跳變到－UZ,于是UR=

－R2/(R1+R2)UZ,這時(shí)uC>UR,電容C開始通過Rf放電；而后又反向充電,當(dāng)充電到uC=－UR時(shí),uo又跳變到+UZ,如此周而復(fù)始,在輸出端就得到了矩形波,如圖3.1.6(b)所示。圖3.1.6矩形波發(fā)生器電路及其波形以上分析的電路輸出端得到的波形為高、低電平所占時(shí)間相等的波形,稱為方波。而要得到高、低電平所占時(shí)間不相等的矩形波,只要適當(dāng)改變電容正、反向充電時(shí)間常數(shù)即可。如圖3.1.7所示為一矩形波發(fā)生器電路,該電路中,由于二極管的單向?qū)щ娦?使電容的充電電阻和放電電阻分別為R5+R4和R6+R4,只要選擇R6≠R5,使電容充放電時(shí)間常數(shù)不相等,即可得到矩形波輸出。圖3.1.7矩形波發(fā)生器電路二、三角波發(fā)生器

應(yīng)用集成運(yùn)放還可構(gòu)成三角波發(fā)生器,如圖3.1.8(a)所示,該電路由遲滯比較器(A1)和反相積分器(A2)組成。

集成運(yùn)放A1的反相輸入端電壓U1－=0,其同相輸入端電壓由疊加定理可得設(shè)t=0時(shí),uo1=+UZ,uC=0,uo=0,則+UZ通過R2向電容C開始充電,輸出電壓uo開始減小,U1+也開始減小。當(dāng)U1+=U1－=0時(shí),得則uo=－(R3/R4)UZ。此時(shí),uo1發(fā)生跳變,uo1=－UZ,U1+也跳變?yōu)樨?fù)值,這時(shí)uo<0,電容C通過R2放電,使uo隨時(shí)間線性增加,U1+也隨之增加。當(dāng)U1+=U1－=0時(shí),輸出電壓uo增加到(R3/R4)UZ,uo1再次發(fā)生跳變,uo1=+UZ,U1+也跳變?yōu)檎?。如此周期性地變?A1輸出的是方波電壓uo1,A2輸出的是三角波電壓uo,其波形如圖3.1.8(b)所示,圖中Um=(R3/R4)UZ。圖3.1.8三角波發(fā)生器電路及其工作波形三、鋸齒波發(fā)生器

鋸齒波發(fā)生器電路與三角波發(fā)生器電路基本相同,只是把積分電路反相輸入端的電阻分為兩路,使積分器的正向積分和反向積分的速率不相同,從而形成鋸齒波。如圖3.1.9所示,圖(a)中RP為可調(diào)電位器,VD1、RP1、C組成充電回路,VD2、RP2、C組成放電回路。調(diào)節(jié)RP使RP1＞RP2,則負(fù)向積分時(shí)間小于正向積分時(shí)間,相對(duì)應(yīng)的輸出電壓uo線性上升段比下降段長,其波形如圖3.1.9(b)所示。A1輸出的是矩形波電壓uo1,A2輸出的是鋸齒波電壓uo。圖3.1.9鋸齒波發(fā)生器電路及其工作波形

小結(jié)

電壓比較器是集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)的典型應(yīng)用,輸出只有高電平和低電平兩種狀態(tài),在門限電壓處翻轉(zhuǎn)。單限電壓比較器中運(yùn)放通常工作在開環(huán)狀態(tài),只有一個(gè)門限電壓。加有正反饋的比較器稱為遲滯比較器,又稱為施密特觸發(fā)器,它有上、下兩個(gè)門限電壓,兩者之差稱為回差電壓。電壓比較器可用來對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較,并根據(jù)比較結(jié)果輸出高電平或低電平,它廣泛應(yīng)用于信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)處理和檢測(cè)電路中。

沒有外加輸入信號(hào)就能產(chǎn)生輸出信號(hào)的電路稱為信號(hào)發(fā)生器。非正弦波產(chǎn)生電路通常由比較器、積分電路和反饋電路等組成,其狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)依靠電路中定時(shí)電容能量的變化而進(jìn)行。任務(wù)二數(shù)碼管電平顯示器的仿真測(cè)試

技能訓(xùn)練1編碼器的邏輯功能測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)學(xué)會(huì)查找編碼器資料及邏輯功能測(cè)試方法。

(2)掌握編碼器的邏輯功能及其應(yīng)用。

(3)掌握編碼器引腳圖、功能表的識(shí)讀方法。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備及材料

實(shí)訓(xùn)應(yīng)用PROTEUS軟件仿真,具體應(yīng)用到的虛擬儀器及元件庫元件名稱如下:

邏輯電平測(cè)試儀:LOGICANALYSER

電源端子:POWER

地端子:TERMINALSGROUND

編碼器:74LS148

雙向開關(guān):SWSPTD

反相器:74LS04

燈:TRAFFICLIGHTS三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)雙擊桌面上的圖標(biāo),進(jìn)入ProteusISIS集成環(huán)境。

(2)按圖3.2.1在PROTEUS仿真軟件里繪制電路圖,檢查電路無誤后進(jìn)行虛擬仿真測(cè)試。

(3)功能測(cè)試:

當(dāng)EI=“1”時(shí),74LS148為_____狀態(tài),此時(shí)輸出狀態(tài)與輸入信號(hào)___(有關(guān)/無關(guān))；

當(dāng)EI=“0”時(shí),

①74LS148所有數(shù)值輸入端子無信號(hào)輸入時(shí)(開關(guān)接電源),輸出______；

②74LS148所有數(shù)值輸入端輸入低電平0時(shí)(開關(guān)接地),輸出_____；

③輸出信號(hào)(

)取決于數(shù)值輸入端信號(hào)。請(qǐng)根據(jù)三盞燈亮滅情況填寫表3.2.1(燈亮為1,燈滅為0)。圖3.2.174LS148邏輯功能測(cè)試圖四、分析與思考

(1)實(shí)訓(xùn)電路中EI接高電平時(shí),輸出結(jié)果會(huì)怎樣？輸出狀態(tài)與輸入信號(hào)的關(guān)系如何？

(2)實(shí)訓(xùn)電路中,有兩個(gè)以上輸入開關(guān)為低電平時(shí),輸出結(jié)果(編碼)如何確定？

(3)8個(gè)輸入信號(hào)與輸出有怎樣的聯(lián)系?編碼方案有什么規(guī)律？知識(shí)鏈接編碼與編碼器

一、編碼

1.自然二進(jìn)制編碼

這種編碼是按計(jì)數(shù)的自然順序進(jìn)行計(jì)數(shù)所得的二進(jìn)制碼。n位自然二進(jìn)制碼各位的權(quán)值分別為2n－1,2n－2,…,21,20。每個(gè)碼組代表一個(gè)信息,一共可以表達(dá)2n個(gè)信息。

2.二-十進(jìn)制編碼

用4位二進(jìn)制代碼來表示1位十進(jìn)制稱為二-十進(jìn)制編碼,簡稱BCD碼。從4位二進(jìn)制碼的16種不同的組合中,任意選擇其中10種不同組合均可以代表十進(jìn)制數(shù)0～9這10個(gè)數(shù)碼,其余6種組合為無效。這樣,可得到多種不同的編碼方案。最常用的是用0000～1001依次表示十進(jìn)制的0～9這10個(gè)數(shù)碼,稱為8421碼。

除8421碼外,還有2421碼、5421碼、格雷碼等,見表3.2.2所示。二、二進(jìn)制編碼器

1.二進(jìn)制編碼器原理

1位二進(jìn)制代碼稱為一個(gè)碼元,它有0、1兩種狀態(tài)。n個(gè)碼元可以有2n種不同的組合狀態(tài),每種組合狀態(tài)稱為一個(gè)碼字。用不同碼字表示各種各樣的信息,就是二進(jìn)制編碼。用n位二進(jìn)制代碼對(duì)2n個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼的電路稱為二進(jìn)制編碼器。二進(jìn)制編碼器的一個(gè)輸入代表一個(gè)被編信息,全部輸出端用來表示與這個(gè)被編信息相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼。

圖3.2.2所示為3位二進(jìn)制編碼器集成芯片的示意圖。8個(gè)輸入端I0～I(xiàn)7分別代表需要編碼的輸入信號(hào),3個(gè)輸出端Y0～Y2組成3位二進(jìn)制代碼。根據(jù)編碼器的輸入、輸出端數(shù)目,這種編碼器又稱為8線－3線編碼器。圖3.2.3所示是其外引腳圖。圖3.2.2二進(jìn)制編碼器示意圖圖3.2.374LS148外引線圖

8線-3線編碼器的真值表可通過集成芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分析得出,如表3.2.3所示?？梢?編碼器在任何時(shí)刻只能對(duì)一個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼,同一時(shí)刻編碼器的輸入端不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入信號(hào)同時(shí)請(qǐng)求編碼,否則編碼輸出將混亂。因此,這種編碼器的輸入信號(hào)是相互排斥的。

2.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器

優(yōu)先編碼器就是為解決編碼器輸入信號(hào)之間的排斥問題而設(shè)計(jì)的。在優(yōu)先編碼器電路中,允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí),已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序進(jìn)行排隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí),優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼,優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。優(yōu)先級(jí)別根據(jù)實(shí)際需要確定。在上述技能訓(xùn)練電路中的74LS148就是常用的優(yōu)先編碼器集成器件,它的優(yōu)先級(jí)別已在設(shè)計(jì)該芯片時(shí)就確定。其邏輯功能表如表3.2.4所示,表中的“×”表示任意值。

【例3.2.1】

試用兩片74LS148優(yōu)先編碼器擴(kuò)展成16線-4線優(yōu)先編碼器。

解由于每片74LS148有8個(gè)信號(hào)輸入端,兩片正好是16個(gè)輸入端,因此待編碼的信號(hào)輸入端無需擴(kuò)展。每片代碼輸出有3位,把兩塊芯片的、、分別加到3個(gè)與非門上可以構(gòu)成編碼輸出的Y2、Y1、Y0位原碼輸出。這樣仍需要擴(kuò)展一位代碼輸出端,利用片2的EO反相后可直接作編碼輸出的第4位Y3,因?yàn)橹灰芯幋a信號(hào)輸入,EO=0,使Y3即為1,反之Y3為0。邏輯圖如圖3.2.4所示(圖中74LS148用的是非國標(biāo)符號(hào),因?yàn)橛盟鲌D簡明方便,在應(yīng)用邏輯圖中仍廣泛使用)。圖3.2.4例3.2.1的邏輯圖

3.二-十進(jìn)制編碼器

能實(shí)現(xiàn)將每1位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為4位二進(jìn)制數(shù)來表示(亦稱BCD碼)的電路稱為二-十進(jìn)制編碼器。BCD編碼最常用的是8421BCD碼,其典型芯片是74LS147,它是一個(gè)二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器,其外引腳圖如圖3.2.5所示?！?個(gè)編碼信號(hào)輸入端,～是4位編碼輸出端。其邏輯功能如表3.2.5所示。圖3.2.5二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS147

4.編碼器的應(yīng)用

圖3.2.6所示為利用74LS148編碼器監(jiān)視8個(gè)化學(xué)罐液面的報(bào)警編碼電路。8個(gè)化學(xué)罐中任何一個(gè)的液面超過預(yù)定高度時(shí),其液面檢測(cè)傳感器便輸出一個(gè)0電平到編碼器的輸入端。編碼器輸出3位二進(jìn)制代碼到微控制器。此時(shí),微控制器僅需要3根輸入線就可以監(jiān)視8個(gè)獨(dú)立的被測(cè)點(diǎn)。圖3.2.674LS148微控制器報(bào)警編碼電路技能訓(xùn)練2譯碼器的邏輯功能測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)熟悉數(shù)碼管、譯碼器的外形結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。

(2)掌握利用萬用表檢測(cè)數(shù)碼管的方法。

(3)掌握譯碼器的邏輯功能測(cè)試方法。

二、實(shí)訓(xùn)儀器與材料

萬用表:MY61

穩(wěn)壓電源:HG63303

焊接工具:常規(guī)

顯示譯碼器:74LS48

共陰數(shù)碼管:常規(guī)

撥碼開關(guān):常規(guī)

萬能板:5cm×7cm三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)檢測(cè)實(shí)訓(xùn)所用元器件。

(2)用萬用表檢測(cè)LED數(shù)碼管,判斷出數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)類型、引腳排列。

(3)按圖3.2.7在萬能板上焊接電路。

(4)檢查焊接無誤后接通電源(+5V),撥動(dòng)撥碼開關(guān)至表3.2.6所示狀態(tài),觀察并記錄數(shù)碼管的顯示狀態(tài),將相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)記錄到表3.2.6中。圖3.2.774LS48邏輯功能測(cè)試圖四、分析與思考

(1)數(shù)碼管各段的發(fā)光特性與二極管有何共同點(diǎn)？

(2)74LS48譯碼器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間有什么關(guān)系？輸出高電平有效還是低電平有效？

(3)當(dāng)輸入的二進(jìn)制代碼只有3位時(shí),74LS48剩下的一個(gè)輸入端應(yīng)如何處理？知識(shí)鏈接數(shù)碼顯示及顯示譯碼器

一、LED數(shù)碼管

1.LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)

LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管,其內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成,根據(jù)各段的亮暗組合成字符,可顯示0～9這10個(gè)數(shù)字。LED數(shù)碼管根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極和共陽極兩種,圖3.2.8(a)、(b)分別為共陰管和共陽管的電路及引腳功能圖。其中“＋”、“－”分別表示公共陽極和公共陰極,a～g是7個(gè)筆段電極,h為小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼管型號(hào)較多,規(guī)格尺寸也各異,顯示的顏色有紅、綠、橙等。圖3.2.8LED數(shù)碼管

2.LED數(shù)碼管的檢測(cè)方法

將數(shù)字萬用表置于二極管擋時(shí),其開路電壓為＋2.8V。用此擋測(cè)量LED數(shù)碼管各引腳之間是否導(dǎo)通,可以識(shí)別該數(shù)碼管是共陰極型還是共陽極型,并可判別各引腳所對(duì)應(yīng)的筆段有無損壞。

1)檢測(cè)已知引腳排列的LED數(shù)碼管,判斷其好壞

將數(shù)字萬用表擋位置于二極管擋,紅表筆或黑表筆與數(shù)碼管的M點(diǎn)(LED的公共端)相接,然后用黑表筆或紅表筆依次去觸碰數(shù)碼管的其他引腳,對(duì)應(yīng)引腳的筆段應(yīng)發(fā)光。若觸到某個(gè)引腳時(shí),所對(duì)應(yīng)的筆段不發(fā)光,則說明該筆段已經(jīng)損壞。

2)檢測(cè)引腳排列不明的LED數(shù)碼管

將數(shù)字萬用表置于二極管擋,紅或黑表筆碰觸數(shù)碼管的任意兩腳,若二極管蜂鳴器發(fā)聲,則說明兩表筆所接的是公共極。此時(shí)將紅表筆接公共極,用黑表筆去碰觸其他引腳,觀察各段發(fā)光情況,若各段均發(fā)光,則說明紅表筆所接的引腳是公共陽極,數(shù)碼管為共陽極數(shù)碼管；否則,對(duì)換紅、黑表筆再次測(cè)量,判斷出該數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管。判別數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)類型檢測(cè)接線如圖3.2.9所示。圖3.2.9數(shù)碼管結(jié)構(gòu)類型檢測(cè)示意圖二、液晶顯示器

在微型計(jì)算器、電子手表等小型電子器件的數(shù)字顯示部分,普遍采用的是液晶分段式數(shù)碼顯示器。液晶顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.2.10所示。圖3.2.10液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖三、顯示譯碼器

1.譯碼與譯碼器

譯碼是編碼的逆過程,在編碼時(shí),每一種二進(jìn)制代碼都表示了一個(gè)確定的信號(hào)或者對(duì)象。把代碼“翻譯”成原來的信號(hào)或者對(duì)象的過程叫做譯碼。它的作用是使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。

譯碼器不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示,還用于數(shù)據(jù)分配、存貯器尋址和組合控制信號(hào)等,在數(shù)字系統(tǒng)、數(shù)字通信設(shè)備中獲得廣泛應(yīng)用。常用的譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二-十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器。

1)二進(jìn)制譯碼器

二進(jìn)制譯碼器是把二進(jìn)制代碼的所有組合狀態(tài)都翻譯出來的電路。若輸入信號(hào)有n位,則有2n個(gè)不同的組合狀態(tài),就有2n個(gè)輸出信號(hào)。下面以74LS138為例討論二進(jìn)制譯碼器。圖3.2.11為其引腳排列,其中,A2、A1、A0為3個(gè)地址輸入端,

為8個(gè)譯碼輸出端,故又稱為3線-8線譯碼器。

、

、為使能端。圖3.2.113線-8線譯碼器74LS138引腳排列表3.2.7為74LS138功能表,當(dāng)S1＝1,＝0時(shí),器件進(jìn)行譯碼,輸出信號(hào)為低電平有效,地址碼所指定的輸出端的8線中始終只有1線為0,其他均為1。此芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中極大限度地起到了擴(kuò)展I/O引腳資源的作用,只要用單片機(jī)的3個(gè)輸入引腳資源就能控制8個(gè)輸出,而且程序的編制也容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)S1＝0,為“×”時(shí),或S1為“×”,

＝1時(shí),譯碼器被禁止,不能譯碼,所有輸出同時(shí)為1?！啊痢北硎救我鈹?shù)。

2)二-十進(jìn)制譯碼器

將二進(jìn)制代碼譯成十進(jìn)制數(shù)的邏輯電路稱為二-十進(jìn)制(BCD)譯碼器(如CT74LS42)。這種譯碼器的原理與3線-8線譯碼器類似,只不過它有4個(gè)輸入端,10個(gè)輸出端,可輸出10個(gè)獨(dú)立的高、低電平信號(hào)。4位輸入代碼共有16個(gè)組合狀態(tài),其中6個(gè)沒有與其對(duì)應(yīng)的輸出端,這6個(gè)代碼稱為偽碼。偽碼輸入時(shí),10個(gè)輸出端處于無效狀態(tài),若輸出端是低電平有效,則此時(shí)6個(gè)偽碼對(duì)應(yīng)的輸出均為高電平,如表3.2.8所示。技能訓(xùn)練2的圖3.2.7中,七段字形數(shù)碼管工作時(shí)必須采用4線-7線七段顯示譯碼器進(jìn)行譯碼驅(qū)動(dòng),其輸入為4位二進(jìn)制BCD碼,輸出為7根控制線。下面以74LS48為例介紹七段顯示譯碼器。

74LS48是用于共陰極半導(dǎo)體數(shù)碼的譯碼／驅(qū)動(dòng)器,其外引線排列如圖3.2.12所示,其功能見表3.2.9。圖3.2.1274LS48譯碼／驅(qū)動(dòng)器圖3.2.13是8位數(shù)碼管顯示系統(tǒng)滅零控制的連接方法。圖3.2.13有滅零控制的數(shù)碼顯示系統(tǒng)圖

2.譯碼器的應(yīng)用

譯碼器的應(yīng)用范圍很廣,除能驅(qū)動(dòng)顯示器外,還能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的地址譯碼和指令譯碼,實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù),作多路分配器以及控制燈光等。下面介紹譯碼器的幾種典型應(yīng)用。

1)用作地址譯碼器

實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)或輸入／輸出接口芯片的地址譯碼是譯碼器的一個(gè)典型用途,圖3.2.14所示是四輸入變量譯碼器應(yīng)用于半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器地址譯碼的一個(gè)實(shí)例。

2)用譯碼器構(gòu)成數(shù)據(jù)分配器或時(shí)鐘分配器

數(shù)據(jù)分配器也稱為多路分配器,它可以按地址的要求將1路輸入數(shù)據(jù)分配到多輸出通道中某一特定輸出通道去。由于譯碼器可以兼作分配器使用,廠家并不單獨(dú)生產(chǎn)分配器組件,而是將譯碼器改接成分配器。

圖3.2.15為將帶使能端的3線-8線譯碼器74LS138改作8路

數(shù)據(jù)分配器的應(yīng)用電路。譯碼器的使能端作為分配器的數(shù)據(jù)輸入端,譯碼器的輸入端作為分配器的地址碼輸入端,譯碼器的輸出端作為分配器的輸出端。這樣分配器就會(huì)根據(jù)所輸入的地址碼將輸入數(shù)據(jù)分配到地址碼所指定的輸出通道。圖3.2.1574LS138改作8路分配器

3)用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)

由于譯碼器在選通時(shí)各輸出函數(shù)為輸入變量相應(yīng)最小項(xiàng)之非,而任意邏輯函數(shù)總能表示成最小項(xiàng)之和的形式。因此,譯碼器加一個(gè)與非門便可實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。

【例3.2.2】

用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)

。

解

(1)譯碼器的輸出為輸入變量相應(yīng)最小項(xiàng)之非,故先將邏輯函數(shù)式F寫成最小項(xiàng)之反的形式。由德·摩根定理得(2)F有3個(gè)變量,因而選用三變量譯碼器。

(3)將變量C、B、A分別接三變量譯碼器的C、B、A端,則上式變?yōu)閳D3.2.16是用三變量譯碼器74LS138實(shí)現(xiàn)上述函數(shù)的邏輯圖。圖3.2.1674LS138實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)電路圖知識(shí)拓展組合邏輯電路的識(shí)讀、分析與設(shè)計(jì)方法

一、組合電路分析

1.組合電路分析的一般方法

根據(jù)給定的邏輯電路圖確定其邏輯功能的過程,即求出描述該電路的邏輯功能的函數(shù)表達(dá)式或者真值表的過程,就是組合邏輯電路分析的一般方法。其基本分析步驟如下:

(1)根據(jù)給定電路圖找出輸出狀態(tài)與輸入變量各種變化組合之間的邏輯關(guān)系(函數(shù)表達(dá)式)。對(duì)于由邏輯門電路構(gòu)成的比較簡單的電路,一般是從輸入端向輸出端逐級(jí)寫出各個(gè)邏輯門輸出對(duì)其輸入的邏輯表達(dá)式,從而寫出整個(gè)邏輯電路的輸出對(duì)邏輯變量的邏輯函數(shù)式。必要時(shí)可以進(jìn)行化簡,以求得最簡輸出邏輯函數(shù)式。對(duì)于比較復(fù)雜的電路或者無法得到邏輯圖的電路,則可通過搭接實(shí)驗(yàn)電路直接測(cè)試輸出與輸入變量各種變化組合之間的電平變化關(guān)系。

(2)簡化邏輯函數(shù)或者列真值表。將輸入變量的狀態(tài)以自然二進(jìn)制數(shù)順序的各種數(shù)值組合代入輸出邏輯函數(shù)式,求出相應(yīng)的輸出狀態(tài)并填入表格,即得真值表。

(3)根據(jù)最簡邏輯函數(shù)或真值表,描述電路邏輯功能。

通常通過分析真值表的特點(diǎn)來說明電路的邏輯功能。

下面將對(duì)一些實(shí)際組合電路進(jìn)行分析,進(jìn)一步加深對(duì)分析方法的理解和運(yùn)用。

2.分析實(shí)例

【例3.2.3】

試分析圖3.2.17所示電路的邏輯功能。圖3.2.17例3.2.3的邏輯圖解

(1)根據(jù)邏輯圖從輸入到輸出逐級(jí)寫出各個(gè)邏輯門的輸出為

最后得到輸出端的邏輯表達(dá)式為

(2)將上步得到的邏輯表達(dá)式化簡,可變換為(3)列出真值表如表3.2.10所示。

(4)確定電路的邏輯功能。從表3.2.10所示的真值表可以看出,三個(gè)變量輸入,只有兩個(gè)及兩個(gè)以上變量取值為1時(shí)輸出才為1?？梢姶穗娐房蓪?shí)現(xiàn)多數(shù)表決邏輯功能。

【例3.2.4】

分析圖3.2.18所示電路的邏輯功能。

解

(1)寫邏輯表達(dá)式并化簡。

此電路有三個(gè)輸出端,要分別寫出邏輯表達(dá)式:(2)列真值表。圖3.2.18電路真值表如表3.2.11所示。

(3)分析功能。從表3.2.11所示的真值表可以看出,三個(gè)輸出端只有一個(gè)為1,而且Y1=1時(shí),A<B；Y2=1時(shí),A=B；Y3=1時(shí),A>B。因此,該電路是一位數(shù)值比較器。二、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

組合邏輯電路是根據(jù)所提出的邏輯要求,選擇合適的邏輯門電路并合理地組接,能完成滿足邏輯要求功能的電路。

1.組合邏輯電路設(shè)計(jì)的一般方法

所謂邏輯設(shè)計(jì),就是從給定的邏輯要求出發(fā)求出邏輯電路的過程。組合電路的一般設(shè)計(jì)過程可以粗略地歸納為幾個(gè)基本步驟,如圖3.2.19所示。圖3.2.19組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟

2.組合邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例

【例3.2.5】

某設(shè)備有A、B、C三個(gè)開關(guān),要求在只有開關(guān)A接通的條件下,開關(guān)B才能接通；開關(guān)C僅在開關(guān)B接通的條件下才能接通。違反這一規(guī)程,則要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)這一功能的報(bào)警控制電路。

解

(1)分析設(shè)計(jì)要求,確定邏輯變量。由題意可知,該報(bào)警電路的輸入變量是3個(gè)開關(guān)A、B、C的狀態(tài)。設(shè)開關(guān)接通用1表示,開關(guān)斷開用0表示；再設(shè)該電路的輸出報(bào)警信號(hào)為F,F為1表示報(bào)警,F為0表示不報(bào)警。

(2)列真值表。根據(jù)題目所表明的邏輯關(guān)系和上述假設(shè),可列出如表3.2.12所示的真值表。

(3)畫卡諾圖并化簡。根據(jù)真值表畫的卡諾圖如圖3.2.20(a)所示。利用卡諾圖對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡,得到最簡邏輯表達(dá)式為

(4)畫邏輯圖。根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖,就得到符合題目所要求的控制電路,如圖3.2.20(b)所示。

【例3.2.6】

設(shè)計(jì)一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的加法器。

解

(1)分析要求。要設(shè)計(jì)4位二進(jìn)制數(shù)加法器,我們首先來看1位二進(jìn)制數(shù)如何相加。1位二進(jìn)制數(shù)相加不僅要考慮本位的加數(shù)與被加數(shù),還要考慮低位是否有進(jìn)位,而輸出則為本位結(jié)果及向高位的進(jìn)位信號(hào),這就是通常所說的全加器。由于1位全加器是構(gòu)成多位加法器的基礎(chǔ),故舉例介紹設(shè)計(jì)1位全加器。圖3.2.20卡諾圖和邏輯圖

(2)列真值表。設(shè)1位全加器的加數(shù)、被加數(shù)還有低位的進(jìn)位分別為A、B和CI,本位結(jié)果及向高位的進(jìn)位分別為S和CO,可得如表3.2.13所示的真值表。

(3)寫邏輯函數(shù)并化簡。根據(jù)表3.2.13所示真值表,可列出下列邏輯函數(shù):

(4)畫邏輯圖。由表達(dá)式畫出邏輯圖如圖3.2.21所示,圖(a)為一位全加器的邏輯圖,圖(b)為全加器邏輯符號(hào)。圖3.2.21全加器以上的全加器只能實(shí)現(xiàn)1位二進(jìn)制數(shù)的加法,要實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)的加法,可用多個(gè)1位全加器級(jí)聯(lián)而實(shí)現(xiàn),即將低位片的進(jìn)位輸出信號(hào)接到高位片的進(jìn)位輸入端。如圖3.2.22所示是一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的加法電路,這種電路僅在低位片完成加法運(yùn)算,確定了進(jìn)位信號(hào)之后,高位片才能進(jìn)行加運(yùn)算,因此運(yùn)算速度較慢。實(shí)際應(yīng)用中,通常選用4位超前進(jìn)位加法器組件,其運(yùn)算速度很快。圖3.2.224位二進(jìn)制數(shù)加法器電路任務(wù)實(shí)施數(shù)碼管電平顯示器的仿真測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)進(jìn)一步掌握PROTEUS仿真軟件的使用方法。

(2)掌握數(shù)碼管電平顯示器的原理及仿真測(cè)試方法。二、實(shí)訓(xùn)儀器與材料

實(shí)訓(xùn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)及PROTEUS軟件仿真,具體應(yīng)用到的虛擬儀器及元件名稱如下:

虛擬信號(hào)發(fā)生器:GENERATORSSINE

電源端子:POWER

地端子:TERMINALSGROUND

點(diǎn)狀/條狀顯示驅(qū)動(dòng)器:LM3914

編碼器:CD40147

與非門:CD4511

電阻:RES

數(shù)碼管:7SEGCA

二極管:1N4147

電解電容:Capelec三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)打開PROTEUS仿真軟件,按圖3.3.23在PROTEUS仿真界面中逐一找到相對(duì)應(yīng)的虛擬元器件,設(shè)置元器件參數(shù),并進(jìn)行布局、連接電路圖。

(2)在PROTEUS仿真軟件里找到虛擬信號(hào)發(fā)生器,調(diào)整頻率為1000Hz輸出并連入電路中的拾音器端口位置,模擬聲音信號(hào)輸入。

(3)斷掉LM3914和CD40147的連線,將CD40147的15、11、12、13、1、2、3、4、5、10腳分別接地,點(diǎn)擊PROTEUS仿真軟件的播放圖標(biāo),觀察并記錄數(shù)碼管顯示數(shù)值。

(4)重新連接LM3914和CD40147的連線,雙擊信號(hào)發(fā)生器,調(diào)整多個(gè)頻率輸出,觀察數(shù)碼管顯示數(shù)值怎樣變化？圖3.2.23數(shù)碼管電平顯示器電路圖四、分析與思考

(1)LM3914的功能及應(yīng)用？

(2)CD4069可用什么器件替換？

(3)數(shù)碼管顯示數(shù)值隨什么變化？

五、實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)

按附錄一中的“電路仿真實(shí)訓(xùn)評(píng)分表”操作執(zhí)行。小結(jié)

編碼就是用二進(jìn)制碼來表示給定的數(shù)字、字符或信息；相反,把二進(jìn)制代碼翻譯成原來信息的過程稱為譯碼。常用的編碼有二進(jìn)制編碼、二-十進(jìn)制編碼和字符編碼,實(shí)現(xiàn)這些編碼和譯碼的電路稱為編碼器和譯碼器,它們也有相應(yīng)的二進(jìn)制編/譯碼器、二-十進(jìn)制編/譯碼器和字符編/譯碼器。

編碼器通常有m個(gè)輸入端和n個(gè)輸出端,m與n之間滿足m≤2n的關(guān)系。編碼器的功能是從m個(gè)輸入信號(hào)中選中一個(gè)并編成一組二進(jìn)制代碼并行輸出。譯碼器有n個(gè)輸入端和m個(gè)輸出端。譯碼器的功能是將n位并行輸入的二進(jìn)制代碼,根據(jù)譯碼要求,選擇m個(gè)輸出中的一個(gè)或幾個(gè)輸出譯碼信息。

編/譯碼器的功能表較全面地反映了編/譯碼器的功能。要正確使用編碼器和譯碼器,必須通過功能表了解編/譯碼器的功能。編碼器和譯碼器除了輸入端和輸出端外,還有其他一些控制端。理解這些控制端的作用,對(duì)正確使用編/譯碼器十分重要。利用這些控制端還可以實(shí)現(xiàn)編碼器和編碼器、譯碼器和譯碼器之間的級(jí)聯(lián),使編/譯碼器的位數(shù)得到擴(kuò)展。顯示器是用來顯示圖形、文字、符號(hào)的器件,常用的LED、LCD顯示電路總是和譯碼器結(jié)合起來使用的,因此掌握譯碼器與顯示器的正確連接非常重要。

組合邏輯電路的特點(diǎn)是:任何時(shí)刻輸出信號(hào)僅僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)的取值組合,而與電路原來所處的狀態(tài)無關(guān)。符合這個(gè)特點(diǎn)的電路非常多,必須掌握組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法,組合電路設(shè)計(jì)的四步法是一種應(yīng)用最普遍的方法。任務(wù)三衰減式音量控制器的仿真測(cè)試

技能訓(xùn)練1四人智力競(jìng)賽搶答器的制作與測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)熟悉常用集成觸發(fā)器的外形結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。

(2)學(xué)會(huì)集成觸發(fā)器的使用方法。

(3)學(xué)會(huì)搶答器的制作及測(cè)試方法。二、實(shí)訓(xùn)儀器與材料

萬用表:MY61

穩(wěn)壓電源:HG63303

集成電路測(cè)試儀:YB3116A

與非門:74LS20

JK觸發(fā)器:74LS76

發(fā)光二極管:常規(guī)

萬能板:5cm×7cm

按鍵:常規(guī)

電阻:5.1kΩ、510Ω三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)查集成器件手冊(cè),了解74LS76的功能,辨認(rèn)74LS76的管腳排列,標(biāo)出圖中各集成電路輸入、輸出端的引腳編號(hào)。

(2)用集成電路測(cè)試儀或萬用表檢測(cè)集成器件,按圖3.3.1連接電路,并認(rèn)真檢查電路是否正確,用萬用表檢查各IC的電源接線是否正確。

(3)檢查電路無誤后接通電源。

(4)電路功能測(cè)試:

①按下總清零開關(guān)SR后,所有指示燈滅,按其他任何開關(guān)觀察燈是否亮。圖3.3.1四人智力競(jìng)賽搶答器電路②松開SR,按下S1～S4中的任何一個(gè)開關(guān)(如S1),與之對(duì)應(yīng)的指示燈(如LED1)應(yīng)被點(diǎn)亮,此時(shí)再按其他開關(guān),其余指示燈均不亮,指示燈仍“保持”第一個(gè)開關(guān)按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)不變。

③按總清零開關(guān)SR,所有指示燈應(yīng)全部熄滅。

④重復(fù)第②和③步,依次檢查各指示燈是否被點(diǎn)亮和熄滅。

(5)如按步驟(4)操作不能達(dá)到上述要求,則要設(shè)法查找并排除故障,直至排除全部故障為止。四、分析與思考

(1)按下SR后,再按其他開關(guān)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象,為什么？與SR連接的引腳起什么作用？

(2)若改成六路搶答器,電路將做哪些改動(dòng)？知識(shí)鏈接基本RS觸發(fā)器

一、基本RS觸發(fā)器

1.電路組成

基本RS觸發(fā)器是構(gòu)成其他各種觸發(fā)器的基礎(chǔ),其組成如圖3.3.2(a)所示。由圖可知,基本RS觸發(fā)器由兩個(gè)與非門輸入、輸出端交叉耦合而成。基本RS觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端、

(“－”表示低電平有效),兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端Q和,其中,稱為置0端(復(fù)位端),稱為置1端(置位端)。

基本RS觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如圖3.3.2(b)所示。圖3.3.2基本RS觸發(fā)器邏輯圖及其符號(hào)

2.邏輯功能

通常把觸發(fā)器Q端的輸出稱為整個(gè)觸發(fā)器的輸出狀態(tài),這樣觸發(fā)器有0和1兩個(gè)輸出狀態(tài)。在輸入信號(hào)和的作用下,觸發(fā)器輸出端狀態(tài)由1變?yōu)?或由0變?yōu)?時(shí),稱為“翻轉(zhuǎn)”。設(shè)接收信號(hào)之前觸發(fā)器的狀態(tài)為Qn,稱為“現(xiàn)態(tài)”；接收信號(hào)之后的狀態(tài)用Qn+1表示,稱為“次態(tài)”。下面討論其邏輯功能。

當(dāng)輸入端=0、=1時(shí),無論Qn是0態(tài)還是1態(tài),其輸出端Qn+1=1,

=0,稱為觸發(fā)器被“置1”。此時(shí)為有效電平,所以稱為置1端或置位端。當(dāng)輸入端=1、=0時(shí),無論Qn是0態(tài)還是1態(tài),其輸出端Qn+1=0,

,稱為觸發(fā)器被“置0”。此時(shí)為有效電平,所以稱為置0端或復(fù)位端。

觸發(fā)器被復(fù)位后,即Qn=0時(shí),若輸入端=1、=1,則Qn+1仍保持Qn的狀態(tài),即為低電平狀態(tài)不變。觸發(fā)器被置位后,即Qn=1時(shí),若輸入端=1、=1,則Qn+1仍保持為高電平狀態(tài)不變,即觸發(fā)器處于“保持”狀態(tài),該狀態(tài)將一直保持到有新的置位或復(fù)位信號(hào)到來為止。

3.功能描述

觸發(fā)器的功能可用特性表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及波形圖來描述。

1)特性表

描述觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入信號(hào)、現(xiàn)態(tài)Qn之間關(guān)系的真值表稱為特性表(或稱功能表)。根據(jù)以上分析,可列出基本RS觸發(fā)器的特性表如表3.3.1所示。

2)特性方程

描述觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入信號(hào)、現(xiàn)態(tài)Qn之間關(guān)系的邏輯表達(dá)式稱為觸發(fā)器的特性方程(或稱特征方程)。根據(jù)其特性表可以寫出描述基本RS觸發(fā)器的特性方程為由特性方程可以看出,基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)Qn+1不僅與當(dāng)前的輸入狀態(tài)(、的狀態(tài))有關(guān),而且還與其原來的輸出狀態(tài)Qn有關(guān)。這是觸發(fā)器的一個(gè)重要特點(diǎn)。

3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是以圖形的方式描述觸發(fā)器的狀態(tài)變化對(duì)輸入信號(hào)的要求的,如圖3.3.3所示。圖中兩個(gè)圓圈分別代表觸發(fā)器的兩個(gè)狀態(tài),箭頭表示在輸入信號(hào)的作用下狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向,箭頭旁標(biāo)的、值表示觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件,例如要求觸發(fā)器從1態(tài)轉(zhuǎn)換到0態(tài)時(shí),輸入信號(hào)應(yīng)取=1、=0。圖中“×”表示可為0也可為1。圖3.3.3基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

4)波形圖

描述觸發(fā)器的狀態(tài)與輸入信號(hào)關(guān)系的波形稱為波形圖,也稱時(shí)序圖,圖3.3.4所示為基本RS觸發(fā)器的波形圖。圖中,對(duì)應(yīng)某一個(gè)時(shí)刻,時(shí)刻以前為Qn,時(shí)刻以后為Qn+1,波形圖上只標(biāo)Q和。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0,根據(jù)給定的輸入信號(hào)、及特性表的邏輯關(guān)系,可畫出輸出波形。如當(dāng)

=1、=0時(shí),輸出端Q的狀態(tài)為0；當(dāng)=0、=0時(shí),Q為不定狀態(tài)。圖3.3.4基本RS觸發(fā)器的波形圖二、觸發(fā)器的觸發(fā)方式

基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受輸入信號(hào)(、)直接控制,這種觸發(fā)器缺點(diǎn)是觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換沒有一個(gè)統(tǒng)一的節(jié)拍。而在實(shí)際使用中,往往要求觸發(fā)器按一定的節(jié)拍、協(xié)調(diào)一致地動(dòng)作,這個(gè)用來協(xié)調(diào)各器件之間動(dòng)作的控制信號(hào)被稱為時(shí)鐘脈沖(ClockPulse),用CP表示。由CP信號(hào)決定輸入信號(hào)何時(shí)對(duì)觸發(fā)器起作用。對(duì)時(shí)鐘CP的要求決定了觸發(fā)器的觸發(fā)方式?？煞譃殡娖接|發(fā)方式和邊沿觸發(fā)方式。

1.電平觸發(fā)方式

實(shí)現(xiàn)電平觸發(fā)的邏輯電路如圖3.3.5(a)所示,其中,與非門G1和G2組成了上述基本RS觸發(fā)器,在此觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加了用來引入R、S及時(shí)鐘脈沖CP的兩個(gè)與非門。由邏輯電路圖可知,當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=0時(shí),無論R和S端的電平如何變化,G3和G4門的輸出均為1,基本RS觸發(fā)器輸出保持原狀態(tài)不變；只有當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí),觸發(fā)器的輸入信號(hào)S、R才起作用(置位或復(fù)位)。這種在時(shí)鐘脈沖的高電平(也可以是低電平)期間觸發(fā)的方式稱為電平觸發(fā)方式。以電平方式觸發(fā)的觸發(fā)器的特性方程與基本RS觸發(fā)器相同,其特性表如表3.3.2所示,其功能也可用圖3.3.5(b)所示的時(shí)序波表示。圖3.3.5時(shí)鐘控制RS觸發(fā)器

2.邊沿觸發(fā)方式

應(yīng)用電平觸發(fā)方式的觸發(fā)器,若在電平控制有效期間存在干擾信息,會(huì)影響到輸出狀態(tài)。為克服這個(gè)缺點(diǎn),將電平期間有效改為在時(shí)鐘脈沖的上升沿(或下降沿)到來時(shí)觸發(fā)器才接收輸入信號(hào)觸發(fā)。這樣僅當(dāng)輸入端的干擾信號(hào)恰好在控制脈沖翻轉(zhuǎn)瞬間出現(xiàn)時(shí)才可能導(dǎo)致輸出信號(hào)的偏差,而在該時(shí)刻(時(shí)鐘沿)的前后,干擾信號(hào)對(duì)輸出信號(hào)均無影響。這種在時(shí)鐘脈沖信號(hào)的上升沿(或下降沿)觸發(fā)的方式稱為邊沿觸發(fā)方式,可分為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā),分別用“↑”和“↓”表示,在其邏輯符號(hào)中,上升沿觸發(fā)用“”表示,下降沿觸發(fā)用“”表示,分別如圖3.3.6(a)、(b)所示。圖3.3.6脈沖觸發(fā)沿及表示符號(hào)三、各種邏輯功能的觸發(fā)器

除RS觸發(fā)器外,在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)邏輯功能的不同,還有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器及T′觸發(fā)器等多種類型。

1.D觸發(fā)器

1)邏輯功能

在各種觸發(fā)器中,D觸發(fā)器是一種應(yīng)用比較廣泛的觸發(fā)器,其觸發(fā)方式有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。圖3.3.7(a)為高電平觸發(fā)D觸發(fā)器的邏輯符號(hào),表3.3.3為D觸發(fā)器的特性表。圖3.3.7時(shí)鐘狀態(tài)控制D觸發(fā)器

2)集成D觸發(fā)器

74LS74為集成雙D觸發(fā)器,其外引腳及邏輯符號(hào)如圖3.3.8所示。該芯片有兩個(gè)獨(dú)立的直接復(fù)位端(1、2

)和直接置位端(1、2),均為低電平有效；且有兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘脈沖端(1CP、2CP),上升沿觸發(fā)。即無論其輸入端為何種狀態(tài),當(dāng)=0時(shí),其對(duì)應(yīng)觸發(fā)器的輸出端Qn+1=0,當(dāng)

=0時(shí),其對(duì)應(yīng)觸發(fā)器的輸出端Qn+1=1；當(dāng)=

=1且CP的上升沿到來時(shí),其輸出端才滿足Qn+1=D。圖3.3.8集成雙D觸發(fā)器74LS74

2.JK觸發(fā)器

1)邏輯功能

如圖3.3.9(a)所示為上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào),其功能如表3.3.4所示。圖3.3.9邊沿控制的JK觸發(fā)器

2)集成JK觸發(fā)器

在上述技能訓(xùn)練1中應(yīng)用的74LS76為集成雙JK觸發(fā)器,其外引腳及邏輯符號(hào)如圖3.3.10所示。圖3.3.10集成雙JK觸發(fā)器

3.T′觸發(fā)器

T′觸發(fā)器是一種翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器,其輸出狀態(tài)在每個(gè)時(shí)鐘控制沿到來時(shí)一定發(fā)生翻轉(zhuǎn)。T′觸發(fā)器的上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)的邏輯符號(hào)分別如圖3.3.11(a)、(b)所示,上升沿觸發(fā)的功能如表3.3.5所示。當(dāng)時(shí)鐘脈沖的上升沿到來時(shí),觸發(fā)器的輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn),即若觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)Qn=1,則CP上升沿到來時(shí),觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1=0；當(dāng)下一個(gè)CP的上升沿到來時(shí),觸發(fā)器的下一個(gè)狀態(tài)Qn+1=1。上升沿觸發(fā)的波形圖如圖3.3.11(c)所示。下降沿觸發(fā)的T′觸發(fā)器是當(dāng)下降沿到來時(shí),觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。圖3.3.11邊沿控制的T′觸發(fā)器T′觸發(fā)器的特性方程為

4.T觸發(fā)器

T觸發(fā)器是一種可控翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器,它有一個(gè)輸入端T。在時(shí)鐘脈沖CP的作用下,根據(jù)輸入端T信號(hào)的不同,決定觸發(fā)器是否翻轉(zhuǎn),其功能如表3.3.6所示。當(dāng)T=1,CP觸發(fā)沿到來時(shí),觸發(fā)器的狀態(tài)將發(fā)生翻轉(zhuǎn)；當(dāng)T=0,CP觸發(fā)沿到來時(shí),觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)保持不變。上升沿觸發(fā)的T觸發(fā)器的邏輯符號(hào)及波形如圖3.3.12所示。四、觸發(fā)器間的相互轉(zhuǎn)換

1.JK觸發(fā)器分別轉(zhuǎn)換為D、T、T′觸發(fā)器

JK觸發(fā)器是全功能電路,只要稍加改動(dòng)就能替代D觸發(fā)器及其他類型觸發(fā)器。

1)構(gòu)成D觸發(fā)器

比較JK觸發(fā)器與D觸發(fā)器的特性方程、Qn+1=D可知,如果令J=D,

=D,則有可見,將JK觸發(fā)器中的J端連到D,K端連到,就變成了與D觸發(fā)器一樣的功能。將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器的電路如圖3.3.13(a)所示。

2)構(gòu)成T觸發(fā)器

比較JK觸發(fā)器與T觸發(fā)器的特性方程、

可知,如果令J=K=T,則有可見,將JK觸發(fā)器中的J、K端都連到T,JK觸發(fā)器就變成了T觸發(fā)器。將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器的電路如圖3.3.13(b)所示。

3)構(gòu)成T′觸發(fā)器

將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T′輸入端并接高電平,便構(gòu)成了T′觸發(fā)器,如圖3.3.13(c)所示。T′觸發(fā)器實(shí)際上是T觸發(fā)器輸入T＝1時(shí)的一個(gè)特例。圖3.3.13JK觸發(fā)器分別轉(zhuǎn)換為D、T、T′觸發(fā)器電路圖

2.D觸發(fā)器分別轉(zhuǎn)換為JK、T觸發(fā)器

1)D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK觸發(fā)器

比較D觸發(fā)器特性方程與JK觸發(fā)器的特性方程可知,只要能保證,則D觸發(fā)器就變成了JK觸發(fā)器,其電路如圖3.3.14(a)所示。

2)D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器

比較D觸發(fā)器特性方程與T觸發(fā)器的特性方程可知,只要能保證D=

,則D觸發(fā)器就變成了T觸發(fā)器,如圖3.3.14(b)所示。若令T=1,則D觸發(fā)器就變成了T′觸發(fā)器。同理,利用上述方法還可以實(shí)現(xiàn)其他觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換。圖3.3.14D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、T觸發(fā)器電路圖技能訓(xùn)練2計(jì)數(shù)及顯示電路的制作與測(cè)試

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)熟悉計(jì)數(shù)器的邏輯功能。

(2)學(xué)會(huì)計(jì)數(shù)器的使用方法,掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS161各管腳功能。

(3)熟悉計(jì)數(shù)器的一般應(yīng)用。二、實(shí)訓(xùn)儀器與材料

數(shù)字電路測(cè)試儀:YB3116A

直流穩(wěn)壓電源:HG63303

萬用表:DT9205A

邏輯筆:BK8610B

顯示驅(qū)動(dòng)器:74LS48

與非門:74LS00

計(jì)數(shù)器:74LS161

電阻:5kΩ

共陰數(shù)碼管:常規(guī)

鈕子開關(guān):常規(guī)

萬能板:9cm×7cm三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

(1)查集成電路手冊(cè),初步了解74LS161、74LS00的功能,確定其管腳排列和各管腳的功能。

(2)按圖3.3.15在電路板上焊接好實(shí)訓(xùn)電路,并檢查電路,確認(rèn)無誤后再接通電源。圖3.3.15計(jì)數(shù)及顯示電路圖

(3)防抖開關(guān)功能測(cè)試。電路中防抖開關(guān)是由基本RS觸發(fā)器及電阻R、鈕子開關(guān)S組成的,該電路能在輸入開關(guān)

的作用下產(chǎn)生一個(gè)理想的單脈沖信號(hào),消除了機(jī)械式開關(guān)的抖動(dòng)現(xiàn)象。

撥動(dòng)開關(guān)S分別將74LS00的4、2管腳輪流接地,用邏輯筆或示波器測(cè)試74LS00的3腳,查看是否符合基本RS觸發(fā)器的邏輯功能。

(4)計(jì)數(shù)器74LS161功能測(cè)試。

①異步置“0”功能。接好電源和地,將74LS161的１腳接地,無論其他各輸入端的狀態(tài)如何,用邏輯筆測(cè)試計(jì)數(shù)器的輸出端Q3～Q0,如果操作無誤均為0,數(shù)碼管顯示為0。②同步置數(shù)功能。將74LS161的１腳接高電平,74LS161的９腳接低電平,數(shù)據(jù)輸入端(74LS161的3～6腳)D3～D0置0111,撥動(dòng)開關(guān)S,測(cè)試輸出端Q3～Q0的電平。如果操作無誤,Q3～Q0的數(shù)據(jù)為0111,且數(shù)碼管顯示7,說明D3～D0的數(shù)據(jù)已預(yù)置到Q3～Q0端。

③計(jì)數(shù)和進(jìn)位功能。將74LS161的1、9、7、10管腳均接高電平,撥動(dòng)開關(guān)S,記錄輸出端狀態(tài)。如果操作正確,每輸入一個(gè)CP脈沖,計(jì)數(shù)器就進(jìn)行一次加法計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器輸入16個(gè)脈沖時(shí),輸出端Q3～Q0變?yōu)?000,此時(shí)進(jìn)位輸出端C輸出一個(gè)高電平脈沖。④保持功能。將74LS161的1、9腳接高電平,7、10腳中一個(gè)接低電平,其余輸入端接任意電平,觀察輸出端的狀態(tài)。如果操作無誤,Q3～Q0保持不變。

⑤按圖示電路利用開關(guān)分別將74LS00的4、2管腳輪流接地,當(dāng)管腳2每接地一次,用邏輯筆測(cè)試74LS161的4個(gè)輸出端Q3～Q0的電平,同時(shí)觀察數(shù)碼管顯示的數(shù)字,并將結(jié)果填入表3.3.7中。四、分析與思考

(1)在實(shí)訓(xùn)中防抖開關(guān)為什么可以防抖動(dòng)？

(2)在實(shí)訓(xùn)電路中,當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí),計(jì)數(shù)器74LS161的9腳接高電平和接74LS00的8腳輸出有何不同,為什么？

(3)對(duì)計(jì)數(shù)器74LS161輸入一個(gè)脈沖,74LS161的輸出就遞增1,輸入16個(gè)脈沖時(shí),輸出端Q3～Q0變?yōu)?000,此時(shí)進(jìn)位輸出端C輸出一個(gè)高電平脈沖。這說明該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)進(jìn)制是多少？知識(shí)鏈接計(jì)數(shù)器

一、計(jì)數(shù)器的基本原理及分類

1.計(jì)數(shù)器的基本計(jì)數(shù)原理

從技能訓(xùn)練2中可以看出,每輸入一個(gè)脈沖,74LS161進(jìn)行一次計(jì)數(shù),這種具有對(duì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)功能的電路稱為計(jì)數(shù)器。

計(jì)數(shù)器可由觸發(fā)器及門電路設(shè)計(jì)而成。一個(gè)觸發(fā)器能表示一位二進(jìn)制數(shù)的兩種狀態(tài),兩個(gè)觸發(fā)器能表示兩位二進(jìn)制數(shù)的4種狀態(tài),n個(gè)觸發(fā)器能表示n位二進(jìn)制數(shù)的2n種狀態(tài),即由n個(gè)觸發(fā)器組成的計(jì)數(shù)器能計(jì)2n個(gè)數(shù)。圖3.3.16(a)是由3個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其中T2為最高位,T0為最低位,計(jì)數(shù)輸出用Q2Q1Q0表示,3個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端(三個(gè)JK觸發(fā)器的J、K端)恒為“1”,即JK觸發(fā)器都接成了T′觸發(fā)器,用計(jì)數(shù)脈沖CP的下降沿觸發(fā)。

3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理如下:

設(shè)計(jì)數(shù)器初始狀態(tài)為Q2Q1Q0=000,當(dāng)?shù)?個(gè)CP脈沖作用后,T0翻轉(zhuǎn),Q0由“0”變“1”,T1、T2不翻轉(zhuǎn),保持0狀態(tài)不變,此時(shí)Q2Q1Q0的狀態(tài)由000→001；第2個(gè)CP脈沖作用后,T0又翻轉(zhuǎn),Q0由“1”變“0”,由于Q0下降沿的作用,T1翻轉(zhuǎn),Q1由“0”變“1”,Q2Q1Q0的狀態(tài)由001→010；依此類推,當(dāng)連續(xù)輸入CP脈沖時(shí),計(jì)數(shù)器Q2Q1Q0的狀態(tài)按000→001→010→011→100→101→110→111的規(guī)律變化。之后,再輸入第8個(gè)CP脈沖時(shí),Q0由“1”→“0”,其下降沿使Q1由“1”→“0”,Q1的下降沿使Q2由“1”→“0”,計(jì)數(shù)狀態(tài)由111→000,完成一個(gè)計(jì)數(shù)周期。計(jì)數(shù)器的狀態(tài)圖和時(shí)序圖分別如圖3.3.16(b)、(c)所示。

修改二進(jìn)制計(jì)數(shù)器反饋或數(shù)據(jù)輸入,便可構(gòu)成十進(jìn)制或任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如技能訓(xùn)練2電路中在計(jì)數(shù)至Q3Q2Q1Q0=1001時(shí),由于反饋的作用,在輸入第10個(gè)CP脈沖后,使計(jì)數(shù)狀態(tài)由1001→0000,即恢復(fù)到初始狀態(tài),則構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同樣,若在圖3.3.16(a)所示的3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中增加反饋電路,使其輸入第6個(gè)CP脈沖后,能使計(jì)數(shù)狀態(tài)由101→000,即構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖3.3.163位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器及狀態(tài)圖和時(shí)序圖

2.計(jì)數(shù)器的分類

計(jì)數(shù)器種類很多,也有多種分類方法。

(1)按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器是否按同一觸發(fā)脈沖翻轉(zhuǎn)可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。如果計(jì)數(shù)器中的全部觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘脈沖,而且這個(gè)脈沖是計(jì)數(shù)輸入脈沖時(shí),就是同步計(jì)數(shù)器。如果計(jì)數(shù)器中只有部分觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖是計(jì)數(shù)輸入脈沖,另一部分觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖由其他觸發(fā)器的輸出信號(hào)提供時(shí),就是異步計(jì)數(shù)器。

(2)按計(jì)數(shù)過程中計(jì)數(shù)的增減不同可將計(jì)數(shù)器分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器及加減可逆計(jì)數(shù)器。在輸入脈沖的作用下其輸出按遞增規(guī)律計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器稱為加法計(jì)數(shù)器,進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器稱為減法計(jì)數(shù)器。如果在控制信號(hào)作用下,既可以進(jìn)行加法計(jì)數(shù)又可以進(jìn)行減法計(jì)數(shù),則稱為可逆計(jì)數(shù)器。

(3)按計(jì)數(shù)體制來分可將計(jì)數(shù)器分為二進(jìn)制、十進(jìn)制和任意進(jìn)制(或N進(jìn)制)計(jì)數(shù)器。各計(jì)數(shù)器按其各自計(jì)數(shù)進(jìn)位規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù),如果組成計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器的個(gè)數(shù)為n個(gè),則二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)為2n個(gè),十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)為10個(gè),有效循環(huán)狀態(tài)數(shù)即不是10也不是2n的,則為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖3.3.16(a)所示計(jì)數(shù)器由3個(gè)觸發(fā)器組成,計(jì)數(shù)有效循環(huán)狀態(tài)為8個(gè),各觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)不是受同一個(gè)CP脈沖控制,且計(jì)數(shù)按遞增規(guī)律進(jìn)行,因此該計(jì)數(shù)器是異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。

用觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用,因此制造商生產(chǎn)了各種不同功能的集成器件,設(shè)計(jì)人員可根據(jù)廠商提供的引腳圖、功能表等了解其功能,以選擇合適的器件。下面分別介紹幾種常用集成計(jì)數(shù)器。二、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)為2n=N個(gè),N稱為計(jì)數(shù)器的?；蛴?jì)數(shù)容量。若n=1,2,3…,則N=2,4,8…,相應(yīng)的計(jì)數(shù)器稱為模2計(jì)數(shù)器、模4計(jì)數(shù)器和模8計(jì)數(shù)器等。

1.同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

在技能訓(xùn)練2中采用的74LS161是4位二進(jìn)制同步集成計(jì)數(shù)器。圖3.3.17(a)、(b)所示為74LS161引腳圖和邏輯符號(hào)。圖3.3.1774LS161引腳圖和邏輯符號(hào)

74LS161功能表如表3.3.8所示。

2.異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

74LS93是異步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,圖3.3.18(a)和(b)分別為它的邏輯符號(hào)和邏輯圖。圖3.3.18集成4位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS93三、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1.同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

74LS192是一個(gè)十進(jìn)制同步加減可逆計(jì)數(shù)器,它可以作加法計(jì)數(shù),也可以作減法計(jì)數(shù)。圖3.3.19(a)為74LS192的邏輯圖。

圖3.3.19(b)為74LS192的時(shí)序圖,其功能表如表3.3.9所示。圖3.3.1974LS192引腳圖和時(shí)序圖

2.異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

74LS90是二-五-十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,其邏輯圖如圖3.3.20(a)所示。圖中S91、S92為直接置“9”端,R01、R02為直接置“0”端,CP0、CP1為計(jì)數(shù)脈沖輸入端。表3.3.10為74LS90的功能表。

圖3.3.20(b)為5421碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器連接方法,

圖3.3.20(c)是其波形圖。顯然,Q0端輸出的是方波,且是輸入脈沖的10分頻。圖3.3.20二-五-十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS90

知識(shí)拓展任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器

利用已有的集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法通常有三種:

(1)直接選