数字电路 电工与电子技术教学PPT课件

1、第1页/共109页 tt第2页/共109页u 脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值低0+3V0-3V0+3V0-3V第3页/共109页(1)(1)信号是随时间不连续变化的两个离散量。(2)(2)稳态时三极管一般都是工作在开、关状态。(3)(3)研究的主要问题是电路的逻辑功能。(4)(4)使用的主要方法是逻辑分析和逻辑设计，主要工具是逻辑代数。第4页/共109页 电平的高低一般用“1”和“0”两种状态区别，若规定高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。100VUCC高电平低电平第5页/共109页 所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去

2、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系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。 基本逻辑关系为三种。第6页/共109页F= A B000101110100ABFBAEL第7页/共109页F&ABCuAuBuC D1 D2 D3R+uF-+UCC=5VF第8页/共109页BLA F = A + B000111110110ABFE第9页/共109页-Eo RD1ABFD2uA uB -+ABYC 1第10页/共109页101AF0LARE第11页/共109页逻辑符号1AFEC-EBBAR1R2RCFTEQDQ第12页/共109页有“0”出“1”，全“1”出“0

3、”&ABCF&ABC00010011101111011001011101011110ABFCF=A B C1F第13页/共109页有“1”出“0”，全“0”出“1”1F00010010101011001000011001001110ABFCABC 1FABC 1F=A+B+C第14页/共109页&FEBA逻辑符号 0 高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0ABEF1E0EABF 功能表第15页/共109页第16页/共109页ABBAABBA0AAAA 0011AA AAAAAA10AA AAAA1第17页/共109页)()(CBACBA )()

4、(CBACBACABACBA)(第18页/共109页CBACABA 1)()(CBACBCABAAACABA )()(证：AABA 2)BABAA 3)第19页/共109页BABABABA列状态表证明：AB0001101111100100ABBABABABA1100111111000000第20页/共109页ABBAA)(BABAA)(ABABA)(ABAAB)(第21页/共109页CBCAABF第22页/共109页例1：化简CABCBACBAABCY)()(BBCABBACCAAC A例2：化简CBCAABY)(AACBCAABCBACACABABCAAB第23页/共109页BABAA例3：

5、化简CBACBAABCYABCCBACBAABCACBC CBCBA)(CBCBACBABAABCBACBAY例4：化简第24页/共109页例5：化简DBCDCBADABABCFDBABCDCBAABCDBCDCBAABDBCDCBAB)(DCBCDABCDBCDAB)(DADBCDCBAABCBCDABCDB第25页/共109页第26页/共109页.A B.F = AB AB .AB.BAFA B = AB +AB第27页/共109页=A B =1ABF逻辑符号ABF001 100100111第28页/共109页第29页/共109页解（1）由ABF001 100111001=A B第30页/

6、共109页.AB&F.BABAFABBABAF第31页/共109页 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 1ABCCABCBABCAF第32页/共109页ABCABCABCCABCBABCAABCCACBBBCAA)()()(ABACBCABCCABCBABCAF第33页/共109页.AB&F.&1CABACBCF第34页/共109页 加法器加法器不考虑低位来的进位全加器实现半加器实现第35页/共109页A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1BABABASABC

7、 第36页/共109页AB.SC.AB&S.&.C第37页/共109页输入表示低位来的进位第38页/共109页CBACBAABCCBASCBABCAABCCABC0CBAAB)(CBA0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 第39页/共109页CBAS1BACSABCSC0CBAABC)(0第40页/共109页 n 位二进制代码有 2n 种组合，可以表示 2n 个信息。第41页/共109页 四位二进制代码可以表示十六种不同的状态，其中任何十种状态都可以表示09十个数码，最常用的是8421

8、码。00011101000011110001101100000000111第42页/共109页第43页/共109页 输 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 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 出第44页/共109页二 十进制代码第45页/共109页gfedcba七段数码显示

9、例： 共阴极接法a b c d e f g 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1低电平时发光高电平时发光共阳极接法abcgdefdgfecbagfedcba共阴极接法abcdefg第46页/共109页“0”和“1”态；2、；“0”或“1”第47页/共109页两互补输出端两输入端.&.反馈线B&A第48页/共109页 触发器输出与输入的逻辑关系设触发器原态为“1”态。翻转为“0”态(1) SD=1，RD = 0.&A&B110第49页/共109页设原态为“0”态10触发器保持“0”态不变复位 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 SD=1，

10、RD=0时， 将使触发器 置“0”或称 为复位。.&A&B第50页/共109页设原态为“0”态0翻转为“1”态(2) SD=0，RD = 1.&A&B第51页/共109页设原态为“1”态01触发器保持“1”态不变置位 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 SD=0， RD=1时， 将使触发器 置“1”或称 为置位。.&A&B第52页/共109页设原态为“0”态1保持为“0”态(3) SD=1，RD = 1.&A&B第53页/共109页设原态为“1”态11触发器保持“1”态不变 当 SD=1， RD=1时， 触发器保持 原来的

11、状态， 即触发器具 有保持、记 忆功能。.&A&B第54页/共109页0011111110若A先翻转，则触发器为“0”态“1”态(4) SD=0，RD = 0 当信号SD= RD = 0同时变为1时，由于与非门的翻转时间不可能完全相同，触发器状态可能是“1”态，也可能是“0”态，不能根据输入信号确定。1011.&A&B第55页/共109页逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置00 1 1 置11 1 不变 保持0 0 同时变 1后不确定功能第56页/共109页& DSR& CCP.& A& B.SDRDQQ基本R-S触发器导

12、引电路第57页/共109页当CP=0时01111.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP第58页/共109页当 C P= 1 时1打开11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP第59页/共109页当 C P= 1 时1(1) S=0, R=00011触发器保持原态触发器状态由R，S 输入状态决定。11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP第60页/共109页1101010(2) S = 0, R= 1触发器置“0”(3) S =1, R= 0触发器置“1”11.&

13、 A& B.SDRDQQ& DSR& CCP第61页/共109页1110011110Q=1Q=011(4) S =1, R= 1当时钟由 1变 0 后 触发器状态不定11.& A& B.SDRDQQ& DSR& CCP第62页/共109页0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定Qn+1QnQn+1时钟到来后触发器的状态逻辑符号QQSR CPSDRD第63页/共109页不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定Qn+1Qn第64页/共109页互补时钟控制主、从触发器不能同时翻转第65页/共109页0101RSF从QQQQ

14、SDRD1R CPF主QJKQSCP CPKQRQJS CP01第66页/共109页10F主封锁0CP01CP010RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP第67页/共109页CP高电平时触发器接收信号并暂存（即F主状态由J、K决定，F从状态保持不变）。要求CP高电平期间，J、K的状态保持不变。CP下降沿( )触发器翻转（ F从状态与F主状态一致）。CP低电平时，F主封锁，J、K不起作用。CP010RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP第68页/共109页RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP(1) J=1, K=1 设触发器原态为“0

15、”态翻转为“1”态0101 1 011010100101 设触发器原态为“1”态翻转为“0”态每来一个时钟脉冲，状态翻转一次，即具有计数功能。第69页/共109页01010(2) J=0，K=1 设触发器原态为“1”态翻转为“0”态0 1 100101011001设触发器原态为“0”态现态为“？”RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP现态仍为“0”态第70页/共109页RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP01010(3) J=1，K=0设触发器原态为“0”态翻转为“1”态1 0 011010100101设触发器原态为“1”态为“？”态仍为“1”态第71

16、页/共109页RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP010(4) J=0，K=0设触发器原态为“0”态保持原态0 0 010001设触发器原态为“1”态第72页/共109页010nQJS nKQR CP高电平时F主状态由J、K决定，F从状态不变。CP下降沿( )触发器翻转（ F从状态与F主状态一致）。RSF从QQQQSDRD1R CPF主QJKQSCP CP第73页/共109页J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()触发器工作时SD 、 RD应接高电平。 CPQJKSDRDQ第74页/共109页例：JK 触发器工作波形CPJKQ下降沿触发翻

17、转第75页/共109页基本R-S触发器导引电路& B& AQQSDRD& C& D& E& FCPD1. 电路结构反馈线第76页/共109页& B& AQQSDRD& C& D& E& FCPD2. 逻辑功能011触发器状态不变01100101触发器置“0”在CP = 1期间，触发器保持“0”不变第77页/共109页& B& AQQSDRD& C& D& E& FCPD010触发器状态不变11110110触发器置“1”在CP = 1期间，触发器保持“1

18、”不变第78页/共109页D Qn+1 0101逻辑符号D CPQQRDSDQn+1 =Dn；第79页/共109页CPDQ第80页/共109页当J=D，K=D时，两触发器状态相同D Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1 CPQJKSDRDQ仍为下降沿触发翻转第81页/共109页SDT CPQJKRDQT触发器：翻转（计数）触发器J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn当J=K=1时，两触发器状态相同每来一个CP， 触发器就翻转一次。第82页/共109页CPQD=QD Qn+1 0101 CPQQD第83页/共10

19、9页 第84页/共109页 寄存器第85页/共109页F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d第86页/共109页10001111RDSDRDSDRDSDRDSD清零0111&Q0&Q1&Q2&Q30111&QQQQ00001101清零；第87页/共109页清零D1移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD00000001001110111 1QJKF0Q0QJKF2QJKF1QJKF3QQQ从高位向低位依次输入第88页/共109页111010110011

20、000输出清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲786第89页/共109页左移寄存器波形图12345678CP111111DQ0Q3Q2Q1111待存数据0111第90页/共109页计数器第91页/共109页A. 异步二进制加法计数器第92页/共109页1010清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CP计数脉冲四位异步二进制加法计数器QJKQQ3F210 当相邻低位触发器由1变 0 时翻转 每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步第93页/共109页功能：异步二进制加法器CP12345678Q0Q1Q2

21、以三位为例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 CPQ2 Q1 Q0 第94页/共109页B. 同步二进制加法计数器第95页/共109页 二 进 制 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(CP)第96页/共109页F0每输入一CP翻一次F1F2F3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q0 = Q1 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q0 = Q1 = Q2

22、= 1J3 =K3= Q1 Q1 Q0第97页/共109页三位同步二进制加法计数器 计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到 来后触发器状态是否改变要看J、K的状态。RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CP计数脉冲J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0第98页/共109页CP12345678Q0Q1Q2J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0第99页/共109页RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CP计数脉冲分析方法：写出输入状态方程式；第100页/共109页CP0= CP K0 =1 J0 =Q2 K1 =1 J1 =1 CP1= Q0J2= Q0Q1K2 =1 CP2= CPRDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQ