1、1,电工电子技术与技能（非电类少学时）,程周主编,中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源,2,15.5 译码器和显示器,15 组合逻辑电路和时序逻辑电路,15.1 触发器,15.2 计数器,1,2,3,15.3 寄存器,4,5,15.4 编码器,3,触发器：是具有记忆功能并可以存储数字信息的最常用的一种基本单元电路。,15.1触发器,特点：,1.有两个稳定的工作状态，用0和1表示。,2.在适当信号作用下，两种状态可以转换。,3.输入信号消失后，能将获得的新状态保持下来。,4,1基本 RS 触发器,(1)电路组成将两个集成与非门的输出端和输入端交叉相接,基本 RS 触发器电路。,(2)
2、符号,上加“”表示低电平,低电平有效在符号图中靠近方框处用小圆圈表示，,输入有效(负脉冲输入)。,输入端，正常时二者总保持相反状态。,15.1.1RS触发器,5,定义 Q 端的状态为触发器的状态。,称触发器为 1 状态；称触发器为 0 状态；,(3)逻辑功能,触发器状态为 1；,且不管触发器原来状态是 0 还是 1 态，输出状态均为 1 态，称置 1 或置位功能，,置 1 端或置位端。,端称为,15.1.1RS触发器,6,触发器状态为 0；,触发器保持原状态不变；,15.1.1RS触发器,7,(4)逻辑状态表,(5)基本 RS 触发器工作波形,负脉冲触发,15.1.1RS触发器,8,2同步 R
3、S 触发器,触发器的翻转时刻受时钟脉冲 CP 控制，翻转到什么状态，仍由输入 R、S 决定。,(1)电路组成,一个基本 RS 触发器；,一个控制门(G3、G4),同步是指触发器状态的改变与时钟脉冲 CP 同步进行。,。,15.1.1RS触发器,9,CP 端及输入端 R、S 无小圆圈正脉冲触发有效。,(2)逻辑符号,CP = 1 时，触发器状态由 R、S 决定(见逻辑状态表)。,(3)工作原理,CP = 0 时，G3、G4 输出为 1，触发器维持原态；,15.1.1RS触发器,10,(4)逻辑状态表,(5)工作波形,存在问题：在 CP = 1 期间，如果输入信号发生多次变化，触发器的输出就可能发
4、生多次翻转空翻。,15.1.1RS触发器,11,(1)电路组成,由两个同步 RS 触发器构成，前一级称主触发器，后一级称从触发器，输入端使用 J、K 表示，故称 JK 触发器。从触发器的状态为触发器输出状态。,(2)逻辑符号,*15.1.2主从 JK 触发器,12,当 CP = 1 时，主触发器的状态由输入信号 J、K 和触发器的原状态决定。,(3) 工作原理,当 CP 由 1 变为 0 时，主触发器被封锁，状态不变。,*15.1.2主从 JK 触发器,13,(4) 结论,主从 JK 触发器在 CP = 1时，接收输入信号；在 CP 下降沿输出相应的状态。,符号中 CP 端的小圆圈表示同步脉冲
5、的下降沿触发。,下降沿触发,*15.1.2主从 JK 触发器,14,(5)逻辑状态表,(6) 工作波形,当 J = K = 1 时，触发器工作在计数状态。,*15.1.2主从 JK 触发器,15,符号：,CP 处不加小圆圈，表明触发器是由 CP 脉冲的上升沿触发。CP 脉冲上升沿到来后触发器的状态，等于上升沿到来之前输入端 D 的状态。,逻辑状态表：,工作波形：,*15.1.3D 触发器,16,符号：,由 CP 脉冲的下降沿触发。T 等于 0 时，触发器保持原状态不变； T 等于 1 时，触发器翻转。,逻辑状态表：,工作波形：,是一种只具有保持和翻转逻辑功能的触发器。,15.1.4T 触发器,
6、17,计数器：对输入脉冲的个数进行计数的电路。由具有记忆功能的触发器组成。一个触发器可以计 1 位二进制数，n 个触发器可计 n 位二进制数。同步计数器：计数脉冲同时加到计数器中各个触发器的时钟脉冲端。异步计数器：计数脉冲不是同时加到计数器中各个触发器的时钟脉冲端，各触发器翻转有先有后。,计数器按数的循环长度分二进制、十进制和任意进制计数器。,按计数过程增减分加法、减法和可逆计数器。,15.2 计数器,18,工作原理：触发器 J、K 端悬空，工作于计数状态。,计数脉冲作为触发器 FF1 的 CP 脉冲，每当 CP 脉冲下降沿到来时，触发器状态翻转一次；,每当 Q1下降沿到来时，触发器 FF2
7、翻转一次；,每当 Q2下降沿到来时，触发器 FF3 翻转一次。,15.2.1异步二进制加法计数器,19,可见：各触发器的状态，代表了输入计数脉冲的个数。,该计数器随着计数脉冲的输入，计数状态按二进制数递增规律变化，称为加法计数器。,当输入 8 个 CP 后，计数的恢复 000，则称计数器模 M8。,由波形可见，Q1 端的波形为二分频； Q2 端的波形为四分频等； Q3 端的波形为八分频。,所以计数器也可作为分频器。,4 个触发器组成二进制计数器，计数模 M 16；,n 个触发器组成二进制计数器，计数模 M 2n；,15.2.1异步二进制加法计数器,20,3 位二进制计数器状态表,15.2.1异
8、步二进制加法计数器,21,十进制有十个状态，需用四个触发器。采用 8421BCD 编码方式，十进制加法计数器的状态表如下：,十进制计数器状态表,使用集成计数器可以方便地构成任意进制计数器。,15.2.2十进制计数器,22,集成计数器种类繁多，功能完善，可扩展性、通用性较强。,T210 是集成异步二-五-十进制计数器。,外引线排列图,逻辑符号,R0(1)、R0(2) 是复位端；S9(1)、 S9(2) 是置位端；Q3、Q2、Q1、Q0 是输出端；CP0、CP1 是脉冲输入端；UCC 接 +5 V 电源；GND 接地。,1T210 计数器逻辑符号,15.2.3集成计数器,23,电路结构：,对应 Q
9、0 的触发器组成二进制计数器，CP0 为脉冲输入端。,将 Q0 与 CP1 相连，以 CP0 为脉冲输入端，可构成 8421BCD 码的十进制计数器。,将Q3 与CP0 相连，以 CP1 为脉冲输入端，可构成 5421BCD 码的十进制计数器。,15.2.3集成计数器,24,T 210 功能表,T210 具有清零、置数和记数功能。,2T210 计数器的功能表,15.2.3集成计数器,25,T 210 功能表,T210 具有清零、置数和记数功能。,2T210 计数器的功能表,15.2.3集成计数器,26,T 210 功能表,T210 具有清零、置数和记数功能。,2T210 计数器的功能表,15.
10、2.3集成计数器,27,3用T210构成任意进制计数器,15.2.3集成计数器,（1）构成十进制计数器。图（a）是8421BCD码的十进制计数器，图 （b）是5421BCD码的十进制计数器。,十进制计数器,28,3用T210构成任意进制计数器,15.2.3集成计数器,（1）构成六进制计数器。下图中，将Q2、Q1反馈至复位端，当计数器计数至0110时，计数器立即复位，计数器的有效计数状态是0000 0101六个状态。,构成六进制计数器,29,寄存：将二进制数码指令或数据暂时存储起来的操作。寄存器：具有寄存功能的电路，需用具有记忆功能的触发器组成。,数码寄存器：仅具有接收、存储和消除原来所存储数码
11、功能的寄存器。移位寄存器：除数码寄存器的功能外，还有移位的功能。一个触发器可以存储一位二进制数码，寄存n 位二进制数码需 n 个触发器。,15.3.1寄存器的概念,15.3 寄存器,30,由四个D 触发器组成的 4 位数码寄存器。,D3D2D1D0 为数码输入端；CP 为时钟信号控制端； Q3Q2Q1Q0 为数码输出端；Cr 为清零端。,原理 ：(1)清零：当 Cr = 1 时，Q3Q2Q1Q0 = 0000；(2)存入数码：当 Cr = 0，CP 脉冲上升沿到来时，加在输入端的数码被分别存入 FF3 FF0 中；(3)保持：当 Cr = 0，CP = 0 时，各触发器输出状态与输入无关。,1
12、5.3.2数码寄存器,31,15.3.3移位寄存器,功能：具有存储数码的功能和移位的功能。“移位”是指在移位脉冲的作用下，把寄存器存放的数码依次左移或右移。分类：单向移位寄存器和双向移位寄存器。,1.单向移位寄存器 在移位脉冲作用下，所存数码只能向某一方向移动的寄存器称为单向寄存器，单向移位寄存器有左移和右移之分。,32,15.3.3移位寄存器,（1）左移寄存器,最低位触发器的输入端D0为数码输入端，每个低位触发器的输出端Q与高一位触发器的输入端D相连，各个触发器的CP端连在一起作为移位脉冲的控制端，受同一时钟脉冲的控制。 若有数码1011，按移位脉冲的工作节拍，从高位到低位逐位送到输入端D0
13、。当第一个CP脉冲的上升沿到来时，第一位数码1移入FF0，Q0=1，寄存器的状态为Q3Q2Q1Q0=0001。第二个CP的上升沿到来后，第二位数码0移入FF0，同时原FF0中的数码1移入FF1中，Q1=1，寄存器的状态为Q3Q2Q1Q0=0010。依次类推，经过四个CP脉冲后，数码由高位到低位依次移入寄存器中。,33,15.3.3移位寄存器,（1）左移寄存器,左移寄存器的状态表如下表所示。,34,15.3.3移位寄存器,（1）左移寄存器,左移寄存器的波形图如下图所示。,35,15.3.3移位寄存器,（2）右移寄存器,右移寄存器的逻辑图如下图所示。,右移寄存器与左移寄存器的区别是，各触发器的连接
14、方式是高位触发器的输出Q连至第一位触发器的输入端D，待存数码从低位到高位逐位送到最高位触发器的输入端。,36,15.3.3移位寄存器,（2）右移寄存器,设输入数码为1011，移位过程如下表所示。,右移寄存器状态表,37,15.3.3移位寄存器,2.双向移位寄存器,具有双向移位功能的寄存器称为双向移位寄存器。集成4位双向移位寄存器CT74LS194的引脚排列图如下图所示。,图中的DSR和DSL分别是右移和左移的数据串行输入端，Q0和Q3分别是左移和右移的数据串行输出端，D0D3是数据的并行输入端，Q0Q3是数据的并行输出端。数据的输入和输出均有串行和并行两种方式。M1、M0为工作方式控制端，M1
15、、M0的4种取值（00、01、10、11）决定了寄存器的逻辑功能：保持、右移、左移和数据并行输入、并行输出方式。,38,15.4编码器,1.编码的概念：在数字电路中，用二进制代码表示某一具有特定含义的信号（如数、字符等）的过程称为编码。,2.编码器：具有编码功能的逻辑器件称为编码器 。,3.编码器的原理框图如下图所示。它是将m个请求编码的信息“编码”成n位二进制代码输出。,39,15.4.1二十进制编码器,在数字电路里使用的是二进制数，而日常生活中用到的是十进制数。要想把十进制数输入到数字电路中去，必须使用二十进制编码器将十进制码编为BCD码。下图所示为一个采用与非门组成的二十进制编码器。,4
16、0,15.4.28线3线优先编码器,优先编码器的功能是允许同时在几个输入端有输入信号，编码器按输入信号预先排定的优先顺序，只对优先权最高的一个输入信号编码。信号的优先权级别的高低是人为设定的。,8线3线优先编码器74LS148的引脚排列和逻辑符号如下图所示。74LS148是8线输入、3线输出的二进制编码器。其作用是将8个输入信号分别编成3位二进制码输出。,41,15.4.28线3线优先编码器,42,15.4.28线3线优先编码器,优先编码器74LS148的真值表如下表所示。,43,15.4.38421BCD码优先编码器,8421BCD优先编码器74LS147的引脚排列和逻辑符号如下图所示。,4
17、4,15.4.38421BCD码优先编码器,真值表如下表所示。由表可见，有九个输入变量，四个输出变量，它们都是低电平有效，有信号时，输入为0，输出组成8421BCD反码，对应于09十个十进制数码。输入信号的优先次序为 。例如，当 =0时，无论其他输入端是0或是1，输出端只对 编码，输出为0110（原码为1001）。,45,15.5译码器和显示器,译码和编码的过程相反，它能将输入的二进制代码的含义“翻译”成对应的输出信号，用来推动显示电路或控制其他部件工作，实现代码所规定的操作。能实现译码功能的数字电路称为译码器。译码器的原理框图如下图所示。,46,15.5.1二进制译码器,1二进制译码器74L
18、S138是二进制译码器芯片，其引脚排列和逻辑符号如下图所示。,图中A2、A1、A0为地址输入端，输入3位二进制码， 是译码输出端，输出8个高、低电平信号。S1、 、 是使能端，S1高电平有效， 、 是低电平有效。当S1、 、 =100时，译码器处于译码工作状态。,47,15.5.1二进制译码器,74LS138的真值表如下表所示。,48,15.5.1二进制译码器,2.二十进制译码器（BCD译码器）,将二进制代码译成09十个十进制数信号的电路，称为二十进制译码器。二十进制译码器中有4位二进制代码，所以这种译码器有4个输入端，10个输出端，所以又称为4线10线译码器。8421BCD码是最常用的十进制
19、编码。,二十进制译码器74LS42是8421BCD译码器，下图所示为其引脚排列和逻辑符号,49,15.5.1二进制译码器,2.二十进制译码器（BCD译码器）,下表所示为二十进制译码器74LS42的真值表。,50,15.5.1二进制译码器,3.显示译码器,在数字计算系统及数字式测量仪表中，需要把二进制代码译成十进制数码或其他符号，再显示出来。能完成这种逻辑功能的逻辑电路称为显示译码器。,51,常用的数码显示器有半导体数码管和液晶显示器。,1半导体数码管,15.5.2数码显示器件,利用七个 LED 的不同发光组合，可显示十进制数的十个数码。,52,七段发光二极管的连接方式：,共阳极接法,共阴极接法
20、,对共阴极接法，阳极接高电位时 LED 发光；阳极接低电位的不发光。对共阳极接法正好相反。,15.5.2数码显示器件,优点：工作电压低，使用寿命长、体积小、颜色丰富。缺点：功耗较大。,53,2液晶显示器,它利用液晶在外电场作用下，能改变其透光性能，形成不同的亮、暗场，从而显示出不同的数字图形。,15.5.2数码显示器件,54,数码显示译码器输入为 8421BCD 码，输出为相应的 a、b、c、d、e、f、g 端的高、低电平，从而使对应的 LED 发光，构成十进制数码。,例 数码显示译码器驱动共阴数码管，若输入的 8421BCD 码为 0110，译码器输出端 a、c、d、e、f、g 端为高电平，b 端为低电平，共阴数码管便显示出数码 “6” 来。,15.5.3数码显示译码器,55,数码显示译码器真值表,15.5.3数码显示译码器,56,Thank You!,
