选修1-3.4数字电路的应用

1、. 数字电路的应用数字电路的应用 数字电路的数字电路的基本单元基本单元电路是电路是门电路门电路和和触发器触发器; 触发器也是由门电路构成的；触发器也是由门电路构成的； 门电路门电路用于实现各种用于实现各种逻辑逻辑关系，关系，触发器触发器用于用于存储数据存储数据.一、用门电路实现逻辑关系一、用门电路实现逻辑关系 案例：案例： 设计一个四舍五入电设计一个四舍五入电路路 （1）由于在电子秤中，每一位）由于在电子秤中，每一位十进制数是用十进制数是用4位二进制数表示，位二进制数表示，所以电路应有所以电路应有4个输入个输入C8 、 C4 、 C2 、 C1它们对应的十进制数为它们对应的十进制数为N。 电路

2、应有一个输出电路应有一个输出C0，它代表，它代表“分分”向向“角角”的进位。当的进位。当N4时，时， C0为为0；当；当N5时，时， C0为为1。C8C4C2C1NC0000000000110001020001130010040010151011061011171100081100191一、用门电路实现逻辑关系一、用门电路实现逻辑关系第二步：第二步：能使输出能使输出C0为为1 的条件有三种：的条件有三种：（1）只要）只要C8 为为1 ， C0为为1；（2）若）若 C4 和和 C1 同为同为1 ，C0=1（3）若）若 C4 和和 C2 同为同为1 ，C0=1逻辑表达式为逻辑表达式为C0=C8+C

3、4 C1 + C4 C2C8C4C2C1N C0000000000110001020001130010040010151011061011171100081100191C8C4C2C1C01二、触发器及其在电子控制系统中的作用二、触发器及其在电子控制系统中的作用1、基本触发器的记忆作用、基本触发器的记忆作用 什么叫做触发器？什么叫做触发器？ 数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路。元电路。 最简单的叫基本触发器，通常由最简单的叫基本触发器，通常由2只或非门（或只或非门（或2只与非门）交叉连接构成。只与非门）交叉连接构成。11SRQQ基本触发器逻辑图基

4、本触发器逻辑图 Q=0，Q=10状态状态 Q=1，Q=01状态状态 S (set) 称为置位端或置称为置位端或置1端；端； R (reset)称为复位端或置称为复位端或置0端。端。11SRQQ 当当S=1，R=0，基本触发器被置于，基本触发器被置于1状态状态（Q=1，Q=0）。）。 当当S =0，R=1，基本触发器被置于，基本触发器被置于0状态状态（Q=0，Q=1）。）。 依据：或非门的依据：或非门的“见高出低，全低出高见高出低，全低出高”（1）两个或非门构成的基本触发器）两个或非门构成的基本触发器 当触发信号结束后当触发信号结束后,S、R输入都是低电平输入都是低电平(S=0，R=0)， 状状

5、态态(置置1态或置态或置0态态)不变。不变。这就是触发器的这就是触发器的记忆记忆作用。作用。S11RQQ0110置置1态态1S11RQQ001置置0态态S11RQQ0001保持状态保持状态S11RQQ0100保持状态保持状态当当S=1，R=0，基本触发器，基本触发器被置于被置于1状态状态(Q=1，Q=0)当当S =0，R=1，基本触发，基本触发器被置于器被置于0状态状态(Q=0，Q=1)( (依据：或非门的依据：或非门的“见高出低，全低出高见高出低，全低出高”) )思考思考 基本触发器在我们观察时刻之基本触发器在我们观察时刻之前曾在哪一端加过触发信号前曾在哪一端加过触发信号? S=0 , R=

6、1S11RQQ0100SRQ Q00不不 变变010 1101 011不使用不使用基本触发器功能表基本触发器功能表（2）两个与非门构成的基本触发器）两个与非门构成的基本触发器 用两个与非门构成的基本触发器的触发信号是两个与非门构成的基本触发器的触发信号是低电平，即用低电平，即用0来触发。来触发。 当置当置1端端S加触发信号，置加触发信号，置0端端R不加触发信号，不加触发信号，即即S=0，R=1时，基本触发器置时，基本触发器置1； 当置当置0端端R加触发信号，置加触发信号，置1端端S不加触发信号，不加触发信号，即即S=1，R=0时，基本触发器置时，基本触发器置0；SRQQQQ01置置1态态RS0

7、1QQ10置置0态态RS10根据：根据：与非门与非门“全高出低，有低出高全高出低，有低出高”当两个输入端不加触发信号，即当两个输入端不加触发信号，即S=1，R=1时，时，基本触发器基本触发器状态不变状态不变，处于，处于记忆状态记忆状态。QQ01置置1态保持不变态保持不变RS11QQ10置置0态保持不变态保持不变RS11SRQ Q00不使用不使用011 0100 111不变不变触发器功能表触发器功能表:根据：根据：与非门与非门“全高出低，有低出高全高出低，有低出高”3、常用集成触发器、常用集成触发器（1）组成：（基本触发器）组成：（基本触发器）+（控制电路）（控制电路）（2）常用的有：）常用的有

8、：D触发器，触发器，JK触发器触发器（3）D触发器有两个输入端：触发器有两个输入端：D和和C，D是是数据输入端数据输入端，被存储的数据加在此处；被存储的数据加在此处；C是是时钟信号输入端时钟信号输入端，控制数，控制数据的存储操作。据的存储操作。 时钟信号时钟信号是一种是一种周期性的矩形脉冲信号周期性的矩形脉冲信号，在由数字电路，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。构成的系统中作为各部分同步变化的节拍信号。1DC1DCPQQD D触发器逻辑符号触发器逻辑符号时钟信号时钟信号D触发器的逻辑符号、功能表与工作波形触发器的逻辑符号、功能表与工作波形 D D触发器的时钟辖人端有一个触发

9、器的时钟辖人端有一个“”符号，表示将数据存符号，表示将数据存入触发器的操作是在时钟信号的入触发器的操作是在时钟信号的上升沿上升沿( (即由即由0 0变变1 1的时刻的时刻) )发生的，如图中的发生的，如图中的t1t1时刻，时钟信号由时刻，时钟信号由0 0变变1 1，此时加在，此时加在D D端的信号为端的信号为1 1，则，则触发触发D D的状态的状态Q Q输出变为输出变为1 1，数据，数据1 1就被存就被存进了触发器。在下一个时钟信号的上升沿进了触发器。在下一个时钟信号的上升沿(t2(t2时刻时刻) )到达到达以前，无论加在以前，无论加在D D端的信号有何变化，触发器的状态都保端的信号有何变化，

10、触发器的状态都保持不变，这就是触发器的持不变，这就是触发器的记忆功能记忆功能。在。在t2t2时刻，时刻，CPCP信号信号又一次由又一次由0 0变变1 1，此时加在，此时加在D D端的信号值为端的信号值为0 0，D D触发器触发器输出输出Q Q的状态变为的状态变为0 0，数据，数据0 0被存进了触发器。被存进了触发器。DnQn+101011DC1DCPQQ逻辑符号逻辑符号D触发器的逻辑符号、功能表与工作波形触发器的逻辑符号、功能表与工作波形 D D触发器的状态每个时钟周期变化一次，根触发器的状态每个时钟周期变化一次，根据前一周期（第据前一周期（第n n）结束时，即）结束时，即时钟脉冲的时钟脉冲的

11、上升沿到来前瞬间的上升沿到来前瞬间的D D值（值（DnDn) )，确定下一，确定下一周期（周期（ D Dn+1n+1）的状态）的状态Q Qn+1n+1。DnQn+101011DC1DCPQQ逻辑符号逻辑符号（4）JK触发器触发器 JKJK触发器的输入端触发器的输入端J J和和K K， 时钟信号时钟信号输入端输入端C C，“ “ 。”表示只有表示只有在时钟脉冲的下降沿，在时钟脉冲的下降沿，触发器的状态才由触发器的状态才由J J和和K K确定确定，而在相邻两个时钟脉冲的下降而在相邻两个时钟脉冲的下降沿之间，触发器的状态都保持沿之间，触发器的状态都保持不变。不变。功能表功能表Jn Kn Qn+10

12、00 11 01 1Qn01Qn1J1KCQQJKJK触发器逻辑符号触发器逻辑符号两个与非门构成的基本触发器两个与非门构成的基本触发器 用两个与非门构成的基本触发器的触发信号是低两个与非门构成的基本触发器的触发信号是低电平，即用电平，即用0来触发。来触发。 当置当置1端端S加触发信号，置加触发信号，置0端端R不加触发信号，即不加触发信号，即S=0，R=1时，基本触发器置时，基本触发器置1； 当置当置0端端R加触发信号，置加触发信号，置1端端S不加触发信号，即不加触发信号，即S=1，R=0时，基本触发器置时，基本触发器置0； 当两个输入端不加触发信号，即当两个输入端不加触发信号，即S=1，R=1

13、时，时，基本触发器状态不变，处于记忆状态。基本触发器状态不变，处于记忆状态。S11RQQ0110置置1态态两个或非门构成的基本触发器两个或非门构成的基本触发器 用两个与非门构成的基本触发器的触发信号是低两个与非门构成的基本触发器的触发信号是低电平，即用电平，即用0来触发。来触发。 当置当置1端端S加触发信号，置加触发信号，置0端端R不加触发信号，即不加触发信号，即S=0，R=1时，基本触发器置时，基本触发器置1； 当置当置0端端R加触发信号，置加触发信号，置1端端S不加触发信号，即不加触发信号，即S=1，R=0时，基本触发器置时，基本触发器置0； 当两个输入端不加触发信号，即当两个输入端不加触

14、发信号，即S=1，R=1时，时，基本触发器状态不变，处于记忆状态。基本触发器状态不变，处于记忆状态。S11RQQ0110置置1态态 当触发信号结束后，当触发信号结束后，S、R输入都是低电平输入都是低电平（S=0，R=0），状态（置），状态（置1态或置态或置0态）不变。态）不变。这就是触发器的这就是触发器的记忆记忆作用。作用。S11RQQ0110置置1态态S11RQQ1001置置0态态S11RQQ0001保持状态保持状态S11RQQ0100保持状态保持状态当当S=1，R=0，基本触发器，基本触发器被置于被置于1状态状态(Q=1，Q=0)当当S =0，R=1，基本触发，基本触发器被置于器被置于0状

15、态状态(Q=1，Q=0)D触发器触发器 时钟信号时钟信号是一种是一种周期性的矩形脉冲信号周期性的矩形脉冲信号，在由数字电路构成的系，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。统中作为各部分同步变化的节拍信号。 时钟输入端的时钟输入端的“”符号表示将数据存入触发器的操作是在时钟信符号表示将数据存入触发器的操作是在时钟信号的上升沿（由号的上升沿（由0变为变为1的时刻）发生的，的时刻）发生的， 如：在如：在t1时刻，时钟信号由时刻，时钟信号由0变为变为1，此时加在，此时加在D端的信号为端的信号为1，则触发器的状态变为则触发器的状态变为1，数据就补存进了触发器。在下一个时钟，数据就补存进了触发器。在下一个时钟信号的上升沿（信号的上升沿（t2时刻）到达之前，无论加在时刻）到达之前，无论加在D端的信号如何变端的信号如何变化，触发器的状态不变，这就是记忆功能。在化，触发器的状态不变，这就是记忆功能。在1DC1DCPQQD D触发器逻辑符号触发器逻辑符号