如何看懂電路圖（六）：數(shù)字邏輯電路詳解

　　如果要想把十進(jìn)制數(shù)顯示出來，就要使用數(shù)碼管?，F(xiàn)以共陽極發(fā)光二極管（ LED ）七段數(shù)碼顯示管為例，見圖 6 。它有七段發(fā)光

　　寄存器和移位寄存器

　　（ 1 ）寄存器

　　能夠把二進(jìn)制數(shù)碼存貯起來的的部件叫數(shù)碼寄存器，簡稱寄存器。圖 7 是用 4 個(gè) D 觸發(fā)器組成的寄存器，它能存貯 4 位二進(jìn)制數(shù)。 4 個(gè) CP 端連在一起作為控制端，只有 CP=1 時(shí)它才接收和存貯數(shù)碼。 4 個(gè) R D 端連在一起成為整個(gè)寄存器的清零端。如果要存貯二進(jìn)制碼 1001 ，只要把它們分別加到觸發(fā)器 D 端，當(dāng) CP 來到后 4 個(gè)觸發(fā)器從高到低分別被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次輸入數(shù)據(jù)之前。要想取出這串?dāng)?shù)碼可以從觸發(fā)器的 Q 端取出。

　　（ 2 ）移位寄存器

　　有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是雙向移位的。

　　圖 8 是一個(gè)能把數(shù)碼逐位左移的寄存器。它和一般寄存器不同的是：數(shù)碼是逐位串行輸入并加在最低位的 D 端，然后把低位的 Q 端連到高一位的 D 端。這時(shí) CP 稱為移位脈沖。

　　先從 R D 端送低電平清零，使寄存器成 0000 狀態(tài)。假定要輸入的數(shù)碼是 1001 ，輸入的次序是先高后低逐位輸入。第 1 個(gè) CP 后， 1 被打入第 1 個(gè)觸發(fā)器，寄存器成 0001 ；第 2 個(gè) CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成為 0010 ；第 3 個(gè) CP 后，成為 0100 ；第 4 個(gè) CP 后，成為 1001 。

　　可見經(jīng)過 4 個(gè) CP ，寄存器就寄存了 4 位二進(jìn)制碼 1001 。目前已有品種繁多的集成化寄存器供選用。
計(jì)數(shù)器和分頻器

　?。?1 ）計(jì)數(shù)器

　　能對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的部件叫計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器品種繁多，有作累加計(jì)數(shù)的稱為加法計(jì)數(shù)器，有作遞減計(jì)數(shù)的稱為減法計(jì)數(shù)器；按觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來分又有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按數(shù)制來分又有二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和其它進(jìn)位制的計(jì)數(shù)器等等。

　　現(xiàn)舉一個(gè)最簡單的加法計(jì)數(shù)器為例，見圖 9 。它是一個(gè) 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值是 1111 ，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù) 15 。需要計(jì)數(shù)的脈沖加到最低位觸發(fā)器的 CP 端上，所有的 J 、 K 端都接高電平 1 ，各觸發(fā)器 Q 端接到相鄰高一位觸發(fā)器的 CP 端上。 J—K 觸發(fā)器的特性表告訴我們：當(dāng) J=1 、 K=1 時(shí)來一個(gè) CP ，觸發(fā)器便翻轉(zhuǎn)一次。在全部清零后， ① 第 1 個(gè) CP 后沿，觸發(fā)器 C0 翻轉(zhuǎn)成 Q0=1 ，其余 3 個(gè)觸發(fā)器仍保持 0 態(tài)，整個(gè)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)是 0001 。 ② 第 2 個(gè) CP 后沿，觸發(fā)器 C0 又翻轉(zhuǎn)成“ Q0=0 ， C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 ，計(jì)數(shù)器成 0010 。 …… 到第 15 個(gè) CP 后沿，計(jì)數(shù)器成 1111 。可見這個(gè)計(jì)數(shù)器確實(shí)能對 CP 脈沖計(jì)數(shù)。

　?。?2 ）分頻器

　　計(jì)數(shù)器的第一個(gè)觸發(fā)器是每隔 2 個(gè) CP 送出一個(gè)進(jìn)位脈沖，所以每個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè) 2 分頻的分頻器， 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器就是一個(gè) 16 分頻的分頻器。

　　為了提高電子鐘表的精確度，普遍采用的方法是用晶體

　　生 32768 赫標(biāo)準(zhǔn)信號脈沖，經(jīng)過 15 級 2 分頻處理得到 1 赫的秒信號。因?yàn)榫w振蕩器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度很高，所以得到的秒脈沖信號也是精確可靠的。把它們做到一個(gè)集成片上便是電子手表專用集成電路產(chǎn)品，見圖 10 。

　　
數(shù)字邏輯電路讀圖要點(diǎn)和舉例

　　數(shù)字邏輯電路的讀圖步驟和其它電路是相同的，只是在進(jìn)行電路分析時(shí)處處要用邏輯分析的方法。讀圖時(shí)要： ① 先大致了解電路的用途和性能。

　?、?找出輸入端、輸出端和關(guān)鍵部件，區(qū)分開各種信號并弄清信號的流向。

　?、?逐級分析輸出與輸入的邏輯關(guān)系，了解各部分的邏輯功能。

　?、?最后統(tǒng)觀全局得出分析結(jié)果。

　　例 1 三路搶答器

　　圖 11 是智力競賽用的三路搶答器電路。裁判按下開關(guān) SA4 ，觸發(fā)器全部被置零，進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。這時(shí) Q1 ～ Q3 均為 1 ，搶答燈不亮；門 1 和門 2 輸出為 0 ，門 3 和門 4 組成的音頻振蕩器不振蕩，揚(yáng)聲器無聲。

　　競賽開始，假定 1 號臺搶先按下 SA1 ，觸發(fā)器 C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 、 Q1=0 。于是： ① 門 2 輸出為 1 ，振蕩器振蕩，揚(yáng)聲器發(fā)聲； ②HL1 燈點(diǎn)亮； ③ 門 1 輸出為 1 ，這時(shí) 2 號、 3 號臺再按開關(guān)也不起作用。裁判宣布競賽結(jié)果后，再按一下 SA4 ，電路又進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。

　　例 2 彩燈追逐電路

　　圖 12 是 4 位移位寄存器控制的彩燈電路。開始時(shí)按下 SA ，觸發(fā)器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩燈 HL1 被點(diǎn)亮。 CP 脈沖來到后，寄存器移 1 位，觸發(fā)器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩燈 HL2 點(diǎn)亮。第 2 個(gè) CP 脈沖點(diǎn)亮 HL3 ，第 3 個(gè)點(diǎn)亮 HL4 ，第 4 個(gè) CP 又把觸發(fā)器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又點(diǎn)亮 HL1 。如此循環(huán)往復(fù)，彩燈不停閃爍。只要增加觸發(fā)器可使燈數(shù)增加，改變 CP 的頻率可變化速度。