东北大学电工学课件-数字电路

1、 tt 脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低0+3V0-3V0+3V0-3V A0.9A0.5A0.1AtptrtfT(1)(1)信号信号是随时间不连续变化的是随时间不连续变化的两个离散量两个离散量。(2)(2)稳态时三极管一般都是工作在稳态时三极管一般都是工作在开、关开、关状态。状态。(3)(3)研究的主要问题是电路的研究的主要问题是电路的逻辑功能逻辑功能。(4)(4)使用的主要方法是逻辑分析和逻辑设计，主使用的主要方法是逻辑分析和逻辑设计，主要工具是要工具是逻辑代数逻辑代数。电平的高低一般用电平的高低一般用“1”1”和和“0”0”

2、两种状态区别，两种状态区别，若若规定高电平为规定高电平为“1”1”，低电平为，低电平为“0”0”则称为正逻辑。则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。 所谓门就是一种开关，它能按照一定的条所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。件去控制信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系系(因果关系因果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。 基本逻辑关系为基本逻辑关系为三种。三种。F= A B000101110100ABFBAELF

3、&ABCuAuBuC D1 D2 D3R+uF-+UCC=5VFBLA F = A + B000111110110ABFE-Eo RD1ABFD2uA uB -+ABYC 1101AF0ALRE逻辑符号逻辑符号1AFEC-EBBAR1R2RCFTEQDQ逻辑功能逻辑功能:有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”F&ABC00010011101111011001011101011110ABFC逻辑表达式逻辑表达式: : F=A B C&ABC1F逻辑功能逻辑功能:有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”0001001010101100100001100100111

4、0ABFC1FABC 1FABC 1逻辑表达式：逻辑表达式： F=A+B+CABBAABBAA+1=A+0=A+A=1AA1A 0A AAA0A AA AAA10A)()(CBACBA )()(CBACBACABACBA)(CBACABA 1)()(CBACBC)BA(1CBCABAACBCABAAACABA )()(证：AABA 2)证明证明：BAAABA)(A+AB = ABAABABAAABBAA)(BABAA)(4）5）ABABA)(ABAAB)(6）7）BABAA 3)BABABABA列状态表证明：列状态表证明：AB0001101111100100ABBABABABA11001111

5、11000000化简化简CABCBACBAABCY)()(BBCABBACCAAC A例例2：化简化简CBCAABY)(AACBCAABCBACACABABCAAB例例1：BABAA化简化简CBACBAABCYABCCBACBAABCACBC CBCBA)(CBCBACBABAABCBACBAY化简化简例例4：例例3：确定确定.A B.F = AB AB .AB.BAFA B = AB +AB例例1：=A B =1ABF逻辑符号逻辑符号ABF001 100100111分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能FBAABABA ABB ABBABAF 例例2：BAABBAF 异或门：异或门：符号符号=

6、1ABFABF001 100111001(2)化简化简ABBAF 0 0 0 0 C 0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1ABCCABCBABCA ABCABCABCCABCBABCA ABCCACBBBCAA)()()( ABACBC ABCCABCBABCAF 用与非门实现上述功能用与非门实现上述功能:.AB&F.&C1CABCABF CABCABCABCABF .AB&F.&C&画出逻辑电路图画出逻辑电路图1. 1. 与门：与门： F=ABC2. 2. 或门或门 ：F=A+B+C3. 3

7、. 非门：非门：4. 4. 与或门与或门 ：F=ABC+DEF5. 5. 或非门：或非门：AF CBAF 练习题：用与非门组成下列逻辑门练习题：用与非门组成下列逻辑门5.5.3 加法器加法器加法器加法器0 0 0 0 11+10101010不考虑低位不考虑低位来的进位来的进位半加器实现半加器实现全加器实现全加器实现A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1BABABASABC AB.SC.AB&S.&.C输入输入表示低位来的进位表示低位来的进位CBACBAABCCBASCBABCAABCCABC0ACBCABCBA0 0 0 0 00 0 1 1 0

8、0 1 0 1 00 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1ACBCABC0CBAS1BACSABCSC0 n 位二进制代码有位二进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息。个信息。 四位二进制代码四位二进制代码可以表示十六种可以表示十六种不同的状态，其不同的状态，其中任何十种状态中任何十种状态都可以表示都可以表示09十个数码，十个数码，最常用的是最常用的是8421码。码。00011101000011110001101100000000111例：例：9 98 8Y YY YD D 7 76 65 54 4Y YY YY YY YC C

9、 7 76 63 32 2Y YY YY YY YB B 9 97 75 53 31 1Y YY YY YY YY YA A9 97 75 53 31 1Y YY YY YY YY Y9 98 8Y YY Y 7 76 65 54 4Y YY YY YY Y 7 76 63 32 2Y YY YY YY Y Y1111111111 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9&DC BA1Y3Y5Y7Y9Y 输输 入入A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0

10、0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输输 出出例：例：Y0=A B CY1=A B CY2=A B CY3=A B CY7=A B CY4=A BCY6=A B CY5=A B C输输 入入A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0

11、01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输输 出出CBA111&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 1 11 0 010000000AABBCC74LS138型译码器引脚及逻辑关系型译码器引脚及逻辑关系GNDG1CBA87654321+UCC10916151413121174LS138AG2BG27Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6YC B A输输 出出 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1

12、 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1G1AG2BG201 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 Y07 Y00 Y其余为其余为1其余为其余为1其余为其余为1其余为其余为1其余为其余为1其余为其余为1其余为其余为1其余为其余为1二二 十十进进制制代代码码gfedcba七段数码显示七段数码显示a b c d e f g 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1低低电电平平时时发发光光高高电电平平时时发发光光共阳极接法共阳极接法abcgdefdgfecbagfedcba共阴极接法共阴极接法abcdefg例：共阴极接法例：共阴极接法gfedcb

13、a D C B Aa b c d e f g 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 00 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 10 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 20 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 30 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 40 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 71 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 81 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 9D CBAagfedcb译译码码器器二二 十十进进制制代代码码100101111117个个4位

14、位BS204ABCDCT74LS247CT74LS247+5V来来自自计计数数器器七段译码器和数码管的连接图七段译码器和数码管的连接图5107abcdefgRBI BI LTA11A22LT3BI4RBI5A36A07GND8911101213141516+UCCCT 74LS247CT74LS247型译码型译码器的外引线排列图器的外引线排列图abcdefg “0”和和“1”态；态；2、；“0”或或“1”是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。储存一位二进制码。两互补输出端两互补输出端两输入端两输入端.&.反馈线反馈线B&A

15、 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系101设触发器原态设触发器原态为为“1”态。态。翻转为翻转为“0”态态(1) SD=1，RD = 0.&A&B设原态为设原态为“0”态态10触发器保持触发器保持“0”态不变态不变复位复位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=1， RD=0时时， 将使将使触发器触发器 置置“0”或称或称 为为复位复位。.&A&B设原态为设原态为“0”态态0翻转为翻转为“1”态态(2) SD=0，RD = 1.&A&B设原态为设原态为“1”态态01触发器保持触发器保持

16、“1”态不变态不变置位置位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=0， RD=1时时， 将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为置位置位。.&A&B设原态为设原态为“0”态态1保持为保持为“0”态态(3) SD=1，RD = 1.&A&B设原态为设原态为“1”态态11触发器保持触发器保持“1”态不变态不变 当当 SD=1， RD=1时时， 触发器保持触发器保持 原来的状态，原来的状态， 即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功能忆功能。.&A&B0011111110若若A先翻转，则触发器为

17、先翻转，则触发器为“0”态态“1”态态(4) SD=0，RD = 0 当信号当信号SD= RD = 0同时变为同时变为1时，由时，由于与非门的翻转于与非门的翻转时间不可能完全时间不可能完全相同，触发器状相同，触发器状态可能是态可能是“1”态，态，也可能是也可能是“0”态，态，不能根据输入信不能根据输入信号确定。号确定。1011.&A&B逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 同时变同时变 1后不确定后不确定功能功能& DSR& CCP.& A& B.SDRDQQ时钟脉冲时钟脉冲基

18、本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路当当CP=0时时01111.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP当当 C P= 1 时时1打开打开11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP当当 C P= 1 时时1(1) S=0, R=00011触发器保持原态触发器保持原态触发器状态由触发器状态由R，S 输入状态决定。输入状态决定。11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP1101010(2) S = 0, R= 1触发器置触发器置“0”11.& A& B.SD

19、RDQQ& DSR& CCP1010101(3) S =1, R= 0触发器置触发器置“1”11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP1110011110Q=1Q=011(4) S =1, R= 1当时钟由当时钟由 1变变 0 后后 触发器状态不定触发器状态不定11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态逻辑符号逻辑符号QQSR CPSDRD不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01

20、 0 11 1 不定不定Qn+1Qn例：例：CP0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnQ=SQ=R从触发器从触发器主触发器主触发器CP CPKQRQJS R F主主QJKQSRS CPF从从QQQQSDRD1互补时互补时钟控制钟控制主、从主、从触发器触发器不能同不能同时翻转时翻转 CP0101RSF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP01 CP10F从从打开打开RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSC 0CP01CP01010010CP高电平时触发器接高电平时触发器接收信号并暂存（即收信号并暂存（即F主主状态由状态由J、K决定

21、，决定，F从从状态保持不变）。状态保持不变）。要求要求CP高电平期间高电平期间J、K的状态保持不变。的状态保持不变。CP下降沿触发器翻转下降沿触发器翻转（ F从从状态与状态与F主主状态状态一致）。一致）。CP低电平时低电平时,F主主封锁封锁J、K不起作用不起作用CPRS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSC 01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(1)J=1, K=1 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态11 011010100101RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(1)

22、J=1,K=110设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”状态状态(1)J=1, K=101RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(1)J=1, K=1 设触发器原设触发器原态为态为“1”态态翻转为翻转为“0”态态11 100101011001J=1, K=1时，每来时，每来一个时钟脉冲，状一个时钟脉冲，状态翻转一次，态翻转一次，即具即具有计数功能。有计数功能。01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(2)J=0，K=1 设触发器原设触发器原态为态为“1”态态翻转为翻转为“0”态态01 100101011001设

23、触发器原设触发器原态为态为“0”态态为为“？”态态01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(2)J=0，K=101 010001010101设触发器原设触发器原态为态为“0”态态为为“0”态态J=0, K=1时，时钟时，时钟脉冲作用后，必为脉冲作用后，必为“0”态。态。01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(3)J=1，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态10 011010100101设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”态态01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主

24、主QJKQSCP CP010(3)J=1，K=010 100010101001设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“1”态态J=1, K=0时，时钟时，时钟脉冲作用后，必为脉冲作用后，必为“1”态。态。RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(4)J=0，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态保持原态保持原态00 010001设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”态态RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(4)J=0，K=0保持原态保持原态00 100010设触发器原设触发器原态为态为“1”态态RS

25、CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP01001nQJS nKQR CP高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。CP下降沿触发器翻下降沿触发器翻转（转（ F从从状态与状态与F主主状状态一致）。态一致）。Qn10 0 1 1 1 0 0Qn 0 1CP高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。CP下降沿触发器翻下降沿触发器翻转转（ F从从状态与状态与F主主状状态一致）。态一致）。0 1 0 1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()SD 、 RD为

26、直接置为直接置 1、置、置 0 端，不受时钟控制，低端，不受时钟控制，低电平有效，电平有效，触发器工作时触发器工作时SD 、 RD应接高电平。应接高电平。 CPQJKSDRDQJK 触发器工作波形触发器工作波形CPJKQ下降沿触发翻转下降沿触发翻转例：例：基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路& B& AQQSDRD& C& D& E& FCPD反反馈馈线线& B& AQQSDRD& C& D& E& FCPD01101100101& B& AQQSDRD& C&

27、 D& E& FCPD01011110110D Qn+1 0101符号符号D CPQQRDSDQn+1 =Dn；CPDQ例：例：D Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1 CPQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转SDT CPQJKRDQ(保持功能保持功能)(计数功能计数功能)J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnTCPQD=QD Qn+1 0101 CPQQD 原来的状态原来的状态 上述介绍上述介绍， 5.7.1 寄存器寄存器10001111RDSDRDSDRDSDRDSD01清零

28、清零0111&Q0&Q1&Q2&Q30111&QQQQ00001101F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101110111 1QJKF0Q0QJKF2QJKF1QJKF3QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入111010110011000输出输出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲移

29、位脉冲786左移寄存器波形图左移寄存器波形图12345678CP111111DQ0Q3Q2Q1111待存待存数据数据01110001123移位脉冲移位脉冲Q2 Q1 Q0移位过程移位过程Q3寄寄 存存 数数 码码 D001110000清清 零零110左移一位左移一位001011左移二位左移二位01011左移三位左移三位10114左移四位左移四位101并并 行行 输输 出出 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(CP)二进制加法计数器状态表二进

30、制加法计数器状态表1010清零清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CP计数脉冲计数脉冲四位异步二进制加法计数器四位异步二进制加法计数器在电路图中在电路图中J、悬空表示悬空表示J、K=1QJKQQ3F210 当相邻低位触发器由当相邻低位触发器由1变变 0 时翻转时翻转异步二进制加法器工作波形异步二进制加法器工作波形 每个触发器翻转的时间有先后，每个触发器翻转的时间有先后， 与计数脉冲不同步。与计数脉冲不同步。CP12345678Q0Q1Q2以三位为例：以三位为例： 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(CP)F0每输入一每输入一CP翻一次翻一次F1F2F3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q0 = Q1 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q0 = Q1 = Q2 = 1J3 =K3= Q1 Q1 Q0J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0J3 =K3 = Q2 Q