1、项目五 数字电路分析及应用任务1 逻辑门电路及应用观察周围事物,提出现象:(培养学生的观察能力)教室前门锁若有两把,怎样锁才能保证每来一个有其中一把钥匙人都能把门打开?(思考)怎样锁才能保证只有两人同时用钥匙才都能把门打开?(思考)答案略对生活进行与专业进行联系提问:(培养学生的分析能力)在电子学中有哪个专业知识有类似作用?串联和并联在生活中还有哪些现象符合上述现象(课外完成) 根据生活中的一些量用逻辑电平来表达,提出正逻辑与负逻辑。为了不加重学生的学习负担,由于在学习中少用到负逻辑故不要求学生掌握负逻辑。5.1.1与门电路一、 与逻辑关系当一件事情的几个条件全部具备之后,这件事情才能发生,否
2、则不发生。这样的因果关系称为与逻辑关系。举例说明:以开锁为例和书上的开关串联为例。让学生联系生活说明有哪些常见的与逻辑。(讨论)二、 与门电路1、 电路图 电路如右图8-9所示 当Va、Vb为高电平(5V):Vo为高电平(4.7V);当Va、Vb有一个是低电平(0V): Vo为低电平所以该电路完成“与”逻辑功能,称为“与门” 2、真值表表51与门真值表输入所谓真值表是指表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表格从真值表可以看出:与门电路的逻辑功能是:“有0出0,全1出1”。输出ABY000010100111该符号是电气和电子工程师协会制订的标准,(既IEEE标准)。这是目前常用的标
3、准,在新版杂志和书籍中广泛采用。但在阅读资料时可能还会遇到以前的资料采用的以前的国际标准符号,我会在以后给同学们列出,希望同学们在现在阅读资料时不要感到陌生。3、逻辑符号图52与门逻辑符号对于与门电路要重点讲解,但对于其他门电路在相同内容和相似的分析过程中不再重复。以留给学生一定的思考空间,也为学生的个性化发展提供的前提。4、逻辑函数式YAB (中间的点乘也可以去掉)5.1.2或门电路: 一、 或逻辑关系在决定一件事的各种条件中,到少具备一个条件,这件事就会发生。这样的因果关系称为或逻辑关系。举例说明:以开锁为例和书上的开关并联为例。让学生联系生活说明有哪些常见的或逻辑。(讨论)二、 或门电路
4、Va、Vb有一个是高电平(5V): Vo为高电平;Va、Vb两个都为低电平(0V)时 Vo为低电平(0V)1、电路图 电路如下图5-2所示图5-3 二极管或门电路2、 真值表表54或逻辑关系输入从真值表可以看出:与门电路的逻辑功能是:“有1出1,全0出0”。输出ABY0000111011113、逻辑符号图513或门逻辑符号4、逻辑函数式YAB5.1.3非门电路: 一、 非逻辑关系事情和条件总是呈相反状态。这种系称为非逻辑关系。举例说明:以书上的开关和灯并联为例。让学生联系生活说明有哪些常见的非逻辑。(讨论)二、非门电路当Vi为高电平 (VCC) VO为低电平 (0V) 当Vi为低电平 (0V)
5、 VO为高电平 (VCC)所以该电路完成“非”逻辑功能,称为“非门”或反相器1、 电路图 三极管反相器电路如下图8-15: 图5-5 非门电路2、 真值表表8-6 非门真值表输入从真值表可以看出:与门电路的逻辑功能是:“有1出0,有0出1”。输出AY01103、 逻辑符号4、 逻辑函数式Y= A学习重点提要:各门电路的逻辑符号、逻函数表达式、真值表(记住逻辑功能)学习方法:对于逻辑符号要用自己的方式去理解,不可死记。以后还有其他的符号会形成混淆的。在刚开始的时候一定要注意多练习,记巩固所学内容。5.3.4 与非门1、 构成:将一个与门和一个非门联结起来,就构成了一个与非门。(图5-7)2、 逻
6、辑函数表达式:YAB (中间的点乘也可以去掉)3、 逻辑符号:逻辑符号与与门和非门有很大的联系。4、 与非门真值表:(在讲解中,由与门过渡到与非门)表5-7 与非门真值表5、 逻辑功能(最好让学生总结出来,可以由真值表总结出来,也可以由与门和非门的逻辑功能总结出来)“有0出1,全1出0”515 或非门1、构成:将一个或门和一个非门联结起来,就构成了一个与非门。(图8-18)2、辑函数表达式:YA+B1、 逻辑符号:2、 或非门真值表:(在讲解中,由或门过渡到或非门)表5-8 或非门真值表五、逻辑功能(最好让学生总结出来,可以由真值表总结出来,也可以由或门和非门的逻辑功能总结出来)“有1出0,全
7、0出1”5.1.6与或非门教法:由于实际中跟本没有单独的与或非门,故可以不讲,只是在组合使用中,与或非应用又较为广泛,故可以采用推理来讲解,来减轻学生的学习负担,提高学生的学习积极性。1、构成:由二个或多个与门和一个或门,再和一个非门串联而成。(图8-19)2、辑函数表达式:(重点,在逻辑电路化简中常用)YAB+CD3、 逻辑符号:(不常见,故该符号也以不掌握,在应用中用与门和或非门构成)4、或非门真值表: 由于在实际中没有真实的采用,只是一种组合方式,所以学生不必要花时间在真值表的理解上,只要知道如何去推出真值表即可。五、逻辑功能 (略去不讲)5.1.7异或门1、 异或门逻辑结构及符号逻辑结
8、构较为复杂,不在课堂作必掌握知识来讲,鼓励学生在课外分析逻辑结构的功能情况。逻辑符号=1 A Y B更正书本上的错误,应该没有圆圈。(鼓励学生在书本上找到异或电路的应用作为佐让,说明教材有误)(在书上P210图10-23及P336的资料)2、 异或门真值表表5-10 异或门真值表输 入输出ABY0000111011103、 逻辑表达式 Y=AB4、 逻辑功能同出0,异出15.1.8 同或门 (补充内容)1、 同或门逻辑符号逻辑符号 (就是在异或门的基础上加一个非号)2、 同或门真值表表5-10 异或门真值表输 入输出ABY0010101001113、 逻辑表达式 Y=AB4、 逻辑功能同出1,
9、异出0教学重点明示:对于组合型的逻辑符号不再像上节课那样要求死记多少,可以直接从已有的知识中推导出来。主要是分清各逻辑功能。学习方法引导:可以将这七种门电路的逻辑功能归总列表。数制和逻辑代数基本公式 数制一、十进制太为大家所熟悉了,不做重点介绍,只是提一个他的表达式,让学生知道权,从十进制入手学生容易理解一些。对于数制的内容,由于内容较多,对于小数和八进制及十六进制都不做介绍,只讲用得最多的,学生最易理解的。二、 二进制1、二进制的多项式形式: 2、运算规则:逢二进一 二进制的形成基于数字系统的构成,实现对性能和成本的综合考虑。二进制的数符0和1比较容易用具有两个稳定状态的电路或器件来表示。如
10、:三极管的截止与饱和、电路电压的高低、电流的有无、开关的通断等。二进制的四则运算加减乘除四则运算在实际应用中,用得最多的就只有加法,连减法都用得极少,故在教学中只是让学生重点掌握加法运算,对其他的只是了解一下。三、 二进制数与十进制数间的转换 1、将二进制转化为十进制(N)B (N)D:将(N)B写成按权展开的多项式,按十进制规则求各乘积项的积并相加。 举例讲解:P172 例9-52、十进制数转二进制数实例:(N)D (N)B :除2取余法(注意从下向上取)所以: (58)D=(111010)B 逻辑代数基本公式一、 逻辑代数中的变量和常量1、 常量:就是写出0和1数字的量,或者已知电平的高低
11、状态。2、 变量:就是用字母表示的,有可能为0也可能为1在讲课的过程中要用通俗的语言来描述,只要学生能够理解就行。二、逻辑代数的基本公式1、 变量和常量的逻辑加A+0=A A+1=12、 变量和常量的逻辑乘A0=0 A1=A3、 变量和反变量的逻辑加和逻辑乘A+A=1 AA=0在这些基本的逻辑代数中都较为简单,对第三个变量和反变量的逻辑加和逻辑乘要适当的解释,最简单的方法就是用真值表法。三、 逻辑代数的基本定律对于书上的七条定律在应用中也应用得不多,只是让学生了解,再者也都较好用,只对难点加以点拨。1、 分配律 (如果从后向前推可能要简单得多)2、 吸收律 (可以用真值表法证明)3、 反演律
12、(这是一个要形成新认识的定律)逻辑函数的化简一、化简的意义对于书上的意义是从学术上来说的,学生不会立马能够接受,故在讲课之先就用实际意义来打动学生,提高学生的积极性。1、 实用中的意义:在目前市场中据调查,有些门电路无法买到,我亲身经历了,同学们在今后从事设计制过程中就会遇到类似的问题,那么是不是我们买不到元件就不做了呢?在家在学习模拟电子的时候有些电阻的大小不符我们也用相近的来代替,三极管也是一样,但同样可以达到要求来完成我们的设计或制作,那么在数字电路中是不是也跟模拟电路一样用相近的门电路来代替呢,显然也是可行的,例如四输入的与门我们就可以用做二输入的与门,但是这种情况是不多的。那么能不能
13、用不同功能的逻辑门电路来完成同样的功能呢?要是能够就好了,我们就可以用我们能买到的门电路来代替。这样就来看下面的学术上的意义。2、 学术意义从P175中几种不同的表达式可以看出同样的功能我们可以用不同的门电路来实现。到底用哪一种就根据实际情况来定了。在书上的最简表达式是为了节约成本而言的,但是在实际中有时会受到市场限制,来改变函数的表达式。二、化简的方法1、 并项法2、 吸收法3、 消去法4、 配项法对于以上这些方法看上去较难,可能会给学生造成畏难情绪,那么就对学生今后的学习形成障碍,在教学中不要讲得太多,要讲透,让学生从实例出发去慢慢形成分析的思维。在讲析例子的过程中要注意例题的选取要适当,
14、对于难度较高的题目,可以作为课外练习让学生去做,以培养一些有基础学生的知识个性化构成。例题讲解:尽量不要讲书上的例子,为学生在晚自己的时候自习提供了内容和空间,在以往自习时学生都是做了一点事就没事做了,那么留一些例题给学生就会让学生在课余多花时间在专业上面,也因此而推动学生的发展。例1:Y=AB(A+B)解: Y=ABA+ ABB =AB (基本公式应用)例2: Y=AB+B+AB解: Y=AB+B (吸收法) =A+B (消去法)讲了二个简单的例子,为了让学生能够及时掌握,要让学生做相应的练习。练习1:P195 T9-5的第一、第二小题答案:Y1=AB Y2=AB例3:Y=AB+AC+BC解
15、: Y=AB+AC(B+B)+BC = AB+ABC+ABC+BC =AB+BC例4:Y=AB+( A+B ) =( AB ) (A+B)=( A+B )(A+B) =AB+AB =AB练习:完成P195的T9-5的其他各小题。答案:Y3=A+BCD; Y4=1 Y5=AB + AC + BC Y6=ABD+CED由于该内容的可变性较大,学生在实际掌握的过程中就会出现一些分段现象,要及时的鼓励有差距的学生利用课余时间来赶上来,但是这一过程的灵活应用不是几堂课可以解决的,但是由于课时的限制,只能够让学生自己在自己兴趣的指导下尽自己的能力去发展,为学生的个性化发展也打下了基础。加深练习:(只布置练
16、习,不当堂讲解,否则会给学生造成一定的学习压力。) 试用代数法化简逻辑函数: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)参考答案:题意分析 本题给出的逻辑函数式包含有7个逻辑变量。因此,化简时重点应放在如何尽可能消除多余的变量,以化简函数式的结构。例如,式中ADE(F+G)这一项若能消去,就可删除E,F,G 3个变量。 解 方法一: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)= AB+BD1+E(F+G)+ADE(F+G)+AC+BC+CB+DB=AB+BDE(F+G)+ADE(F+G)+AC+BC+CB+BD+DB=AB+AC+BC+CB+BD+DB=ABC+BC
17、+CB+BD+DB=A+BC+CB+BD+DB+CD=A+BC+CB+BD+DB+CD=A+BD+BC+CD方法二: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)=ABC+BC)+CB+BD+DB+ADE(F+G)=A+ADE(F+G)+BC+CB+BD+DB=A+BC+CB+BD+DB+CD=A+BD+BC+CD讨论:通过本题的两种解法可知,对于比较复杂的逻辑函数式,可用不同的公式和方法进行化简其结果是相同的,但有繁有简。我们要善于选择比较精练的方法来完成。技能训练一、认识芯片的外观与管脚排列1.外观2.管脚的排列图5-12 7400的俯视图二、元器件手册的查阅三、检测芯片的逻辑
18、功能 图5-14 7400管脚排列图图5-15 简易检测电路任务评价表5-6 学生学习芯片评价表任务2 数字逻辑部件及应用组合逻辑电路的基础知识一、 基本特点:任何时刻的输出状态,直接由当时的输入状态所决定。也就是说,组合逻辑电路不具有记忆功能,输出与输入信号作用前的电路状态无关。二、 分析方法: 组合了逻辑电路分析步骤:1. 由逻辑图逐级写出各输出端的逻辑表达式2. 化简和变换各逻辑表达式3.列出真值表4.根据真值表和逻辑表达式对电路进行分析,并确定电路的功能例1:电路如下图所示,分析电路功能。 解:分级写出各门电路的表达式,最后写出电路的输出表达式为:Y真值表:A B C D Y 0 0
19、0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 功能分析:A、B中只要有一个是0且C、D不相等时输出为1例2:分析下图电路功能。 解:真值表:A B Z1 Z2 Z3 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 功能:一位比较器 三、 组合逻辑电路的设计步骤如下:1、 根据实际问题的逻辑关系,列出相
20、应的真值表。2、 由真值表写出逻辑函数表达式3、 化简逻辑函式。4、 根据化简得到的最简表达式,画出逻辑电路图。小结:该堂课学生有很多地方都应该还很熟悉,所以在讲课中就突出以方法讲解为主,突出步骤,用练习巩固以前所学内容,加深到新的内容,在学生在较为轻松的环境中学习。编码器一、 编码器定义和功能编码:将一组信号按一定规律编码,每一组代码都有确定的含义。比如电话局给每台电话机编上号码的过程就是编码。 编码器:实现编码功能的逻辑电路。编码器的输出端Y与输入端X的关系满足X=2Y,输出端比输入端要少。二、 二进制编码器(8线3线) 将8个高低电平信号编成3位二进制数。 框图: 真值表: D7 D6
21、D5 D4 D3 D2 D1 D0 C B A 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 表达式:根据该表达式就可以画出逻辑图P202图10-7 ,也可以先将逻辑表达式进行化简再画逻辑图。三、二十进制编码器将十进制的十个数字09编成二进制代码的电路,叫做二十进制编码器。至少需要4个输出端。
22、1、 8421BCD码编码器所谓8421码,即二进制代码自左至右,各位的“权”分为8、4、2、1。每组代码加权系数之和,就是它代表的十进制数。例如0+4+2+0=6。 真值表:表10-6 8421BCD码真值表D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
23、 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 框图: 图5-8 二十进制编码器示意图 表达式: 根据逻辑函数表达式可以画出逻辑图,也可以直接根据真值表画出逻辑图。为了让学生能够真正的了解画逻辑电路的过程,就从逻辑表达式入手,若直接画出逻辑图也应该是用或门来完成。不要让学生产生的疑惑,学生的思维具有较强的连续性。为了让学生能够理解书上的知识点,应该用同一模式来推出结论。若输入不是用1表式有效而是用0
24、表示有效则逻辑函数将如何改变,最后要求学生将逻辑式用与非-与非表达式来写出。8421CDE编码器电路组成:其他二-十进制编码器即二进制代码的“权”发生了改变。如2421码,由于时间有限这里不多介绍。译码器一、二进制译码器1. 译码器定义和功能译码:将具有特定含义的输入代码转换成相应的输出信号。将二进制代码的各种状态,按其原意“翻译”成对应的输出信号的电路,叫做二进制译码器。 2. 简单译码器 Y0= A B Y1= A B Y2= A B Y3=AB注意:这个逻辑表达式不是唯一的,只要改变接线方式,都会改变。 二、二十进制译码器图10-13 二-十进制译码器示意图Y9Y8Y7.Y0.YDCBA
25、译码器将二进制代码翻译成09十个十进制数信号的电路,叫做二十进制译码器。如图10-13所示。8421BCD码译码器逻辑图见P205图10-14,根据逻辑图写出逻辑表达式。教学中先让学生不看答案练习,有助于复习所学内容。然后再写出真值表,写真值表的过程中要强调几点:(有利于学生较好的掌握所学内容)1、输入虽然有四个变量,但是却没有24=16种输入,而在这里根据实际情况只有10种输入了,顺序与以前讲的相同。2、输出状态不必要一个一个的根据真值表去判断,否则效率就太低了,因为这里在实际情况中只有可能是一个输出有效为0,而其他的应该就要为无效的为1,就只要根据输入情况来判断哪一个输出为有效了,根据输出
26、是与非门则要求输入的信号全为1才行,所以只要将输入信号为0的取反,输入信号为1的不变再相乘就是了。例如DCBA=0110时,Y=D C B A所以就应该是Y6输出为有效为0了。3、如何找到是哪个有效,我们可以反过来推断再确定,例如DCBA=0101时就是(0101)2=510,然后我们再看Y5是与给出的输入相符。由译码器输出逻辑表达式可以看出,译码器除了能把8421BCD码译成相应的十进制数码之外,它还能“拒绝伪码”。所谓伪码,是指10101111六个码,当输入该六个码中任一个时,Y0Y9均为1,即得不到译码输出。这就是拒绝伪码。(了解内容)显示器一、数字显示器1、 原理:首先将显示器分为七段
27、,如下图所示:图10-17 七段数字显示器的字形根据数码(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)来决定七段中的某一段或某几段进行绘制,例如如果数码为0,则显示0、1、2、3、4、5段;数码为1,则显示1、2段,依次类推。可以列出下表。表10-9 七段数码管显示组合与数字对照表 段数 abcdefg0HHHHHHL1LHHLLLL2HHLHHLH3HHHHLLH4LHHLLHH5HLHHLHH6HLHHHHH7HHHLLLL8HHHHHHH9HHHHLHH分段数码显示器有荧光数码管、半导体数码管及液晶显示器等几种,虽然他们结构各异,但译码显示的电路原理是相同的。二、 半导体数码管半导体数码管是
28、将发光二极管LED排列成“日”字形状制成的,有共阴极和共阳极两种。共阴极就是LED发光二极管的阴极(负极)按在一起,共阳极就是LED发光二极管的阳极(正极)接在一起。前者,某一字段接高电平时发光;后者,接低电平时发光。使用时每个管要串联限流电阻。外形如下图所示(教学中采用实物展示)为了让学生能够了解他的各段分布情况,在教学中用实际的数码管来展示,并用相应的电平来让他们的各段发光,有助于学生较好的掌握他的分布和工作原理。数码管有亮度高,字形清晰,工作电压低,体积小,寿命长等特点。在实际应用中要注意选用合适的数码管,主要选择亮度(有高亮度和低亮度的),选择颜色(有红色与绿色),选择尺寸大小。三、
29、液晶显示器(了解)在电子表、微型计算器等小型电子器件的数字显示部分,常采用液晶分段数码管显示器。四、 分段显示器的译码原理(扩充内容,学生不要求全部掌握)根据表10-9我们可以推出译码器的真值表数字输 入输 出DCBAabcdefg000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601101011111701111110000810001111111910011111011从以上真值表我们就可以列出逻辑表达式,就可以画出逻辑电路,同学们可以在课外查阅有关资料,用基本逻辑门电路做出该电路。在实际中有现
30、成的集成电路,例如有:T337、T338等;有时候还要用到小数点,就要加一段,相关内容请同学们在课外阅读完成。加法器一、 半加器按照我们的平时生活习惯,来分析半加器的真值表,让学生从生活角度入手,较易让学生接受。1、 半加器的定义:半加器是不考虑低位进位的一位二进制加法器。根据半加器的定义推出二个二进制数相加的结果,用表列出,用类似真值表的结果来表述。就构成了半加器的真值表。2、 半加器的真值表表10.5.1 半加器的真值表输 入输出被加数A 加数 B和数S 进位数C0 00 11 01 10 01 01 00 1半加器的真值表如表10.5.1所示。表中的A和B分别表示被加数和加数输入,S为本
31、位和输出,C为向相邻高位的进位输出。由真值表可直接写出输出逻辑函数表达式: 然后根据真值表写出输出量的逻辑函数,有利于学生能够具体的掌握该项内容。为了提高学生的学习兴趣,在课堂上就可以让学生依据表达式画出电路图。最后根据学生的练习情况,提出半加器的逻辑符号,并介绍有关集成电路的应用。可见,可用一个异或门和一个与门组成半加器,如图4.5.1所示。 如果想用与非门组成半加器,则将上式用代数法变换成与非形式: 由此画出用与非门组成的半加器。见图10.5.2和10.5.3 图10.5.2 与非门组成的半加器 图10.5.3 半加器的符号 二、 全加器全加器是考虑了低位进位的一位二进制加法器。在多位数加
32、法运算时,除最低位外,其他各位都需要考虑低位送来的进位。全加器就具有这种功能。全加器的真值表如表10.5.2所示。表中的Ai和Bi分别表示被加数和加数输入,Ci-1表示来自相邻低位的进位输入。Si为本位和输出,Ci为向相邻高位的进位输出。可用二位十进制的加法来说明半加器与全加器的联系与区别。例如:28+25=53,在进行8+5的时候就是半加器来完成,当要进行2+2+1=5(其中有一个加数为1是8+5的进位位)就是全加器了。 表10.5.2 全加器的真值表输 入输 出Ai Bi CI-1Si Ci 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 1 0 1
33、 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 说明:此表中的输入是单个的二进制数,彼此没有联系,例如011就是0+1+1=2(10)=11(2)由真值表直接写出Si和Ci的输出逻辑函数表达式,再经代数法化简和转换得: 式10.5.5 式10.5.6 根据(10.5.5)和(10.5.6)式画出全加器的逻辑电路如图10.5.4(a)所示。图4.5.4(b)所示为全加器的代表符号。图10.5.4 全加器 (a)逻辑图 (b)符号基本RS触发器 基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成,如下图所示。不定做好与组合逻辑电路的衔接触发器其实也是由门电路组成的组合逻辑门电路,因此要理解和掌握它,就要先
34、得从组合逻辑门电路入手。 以上这个图是基本RS触发器,它其实是由2个与非门的输入端与出端交叉耦合而组成,所以对于与非门的理解明了。与非门,其表示的意思为Y=,其规律为全1出0,有0出1,只有理解了基本与非门,才可以去进一步分析基本RS触发器。 Q与是基本触发器的输出端,两者的逻辑状态在正常条件下能保持相反。这种触发器有两种稳定状态:一个状态是Q=1,=0,称为置位状态(“1”态);另一个状态是Q=0,=1,称为复位状态(“0”态),相当于以Q为准来命名。相应的输入端分别称为直接置位端或直接置“1”端()和直接复位端“0”端()。S相当于1的形状,R相当于0的形状。 基本RS触发器输出与输入的逻
35、辑关系。 1)=1,=0 所谓=1,就是将端保持高电位;而=0,就是在端加一个负脉冲。设触发器的初始状态为“1”态,即Q=1,=0。这时“与非”门G2有一个输入端为“0”,其输出端变为“1”;而“与非”门G1的两个输入端全为“1”,其输出端Q变为“0”。因此,在端加负脉冲后,触发器就由“1”态翻转为“0”态。如果它的初始态为“0”态,触发器仍保持“0”态不变。 2)=0, =1 设触发器的初始状态为“0”态,即Q=0,=1。这是“与非”门G1有一个输入端为“0”,其输出端Q变为“1”;而“与非”门G2的两个输入端全为“1”,其输出端变为“0”。因此,在端加负脉冲后,触发器就由“0”态翻转为“1
36、”态。如果它的初始状态为“1”态,触发器人保持“1”太不变。 3)=1, =1 假如在(1)中由“0”变为“1”(即除去负脉冲),或在(2)中由“0”变为“1”,这样,=1,则触发器保持原状态不变。这就是它具有存储或记忆功能。 4)=0, =0 当端和端同时加负脉冲时,两个“与非”门输出端都为“1”,这就达不到Q与的状态应该相反的逻辑要求。但当负脉冲除去后,触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。因此这种情况在使用中应该禁止出现。可知,基本RS触发其由两个稳定状态,它可以直接置位或复位,并具有存储或记忆的功能。在直接置位端加负脉冲(=0)即可置位,在直接复位端加负脉冲(=0)即可复位。负脉冲除去
37、以后,直接置位端和复位端都处于“1”态高电平(平时固定接高电平),此时触发器保持原状态不变,实现存储或记忆功能。但是复脉冲不可同时加在直接置位端和直接复位端。基本RS触发器的状态表见下图(c)。上图(b)是基本RS触发器的图形符号,途中输入端引线上靠近方框的小圆圈是表示触发器用负脉冲“0电平”来置位或复位,即低电平有效,故用和表示。上面介绍的基本触发器是各种双稳态触发器的共同部分。一般触发器还有导引带你路(或称控制电路)部分,通过它把输入信号引导到基本触发器。下图是可控RS触发器的逻辑图,其中,“与非”门G1和G2构成基本触发器,“与非”门G3和G4构成导引电路。R和S是置“0”和置“1”信号
38、的输入端。 主从RS触发器1. 电路形式 首先学生要从电路形式上来认识主从型RS触发器,然后才能从原有的RS触发器入手来进行分析,有利于学生知识的系统化,能够有层次感。先从同步RS触发器的缺点开始,分析电路的问题所在,担出解决问题有办法。以提高学生的学习兴趣。2. 工作原理 CP=1期间,主触发器状态随R 、S翻转,从触发器状态保持不变。 CP从1变成0时,从触发器的状态随此时主触发器状态翻转。 CP=0期间,主触发器和从触发器状态均保持不变。 因此,主从RS触发器是一个边沿触发器然后由工作原理推出真值表。以利于学生有序的掌握知识。由于电路的结构比较复杂,学生在平时使用的过程在中会有较多的不便,故引出主从型RS触发器的逻辑符号,以便在平时画图时使用。3. 功能表、表达式