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課件25張PPT。第四節：數字電路的應用學習目標
1、能夠對數字電路進行簡單的組合設計制作,并進行試驗
2、了解基本觸發器的結構及觸發器在電子控制系統中的作用。數字電路的基本單元電路是門電路和觸發器;
觸發器也是由門電路構成的；
在數字電路中，門電路用于實現各種邏輯關系，觸發器用于存儲數據。一、用門電路實現邏輯關系 普通電子秤上顯示的價格的最小單位是“分”。小明想在秤上加一個四舍五入的電路，設計一個四舍五入電路能自動對電子秤顯示的“分”值作四舍五入處理，使顯示的最小值為“角”。請你幫他設計此電路。
設計數字電路的步驟是：
(1)對電路的輸入端、輸出端的名稱及其所代表的邏輯含義加以指定；
(2)根據能使輸出為1的條件，分析其輸出與輸入之間的邏輯關系；
(3)將上述邏輯關系用邏輯表達式表示；
(4)選擇合適的數字集成電路和其他有關器件搭接此電路。
按上述步驟，對該案例設計步驟的前兩步分析如下。（1）由于在電子秤中，每1位十進制數是用4位二進制數表示，所以電路應有4個輸入C8 、 C4 、 C2 、 C1 ，它們對應的十進制數為N。
電路應有一個輸出C0，它代表“分”向“角”的進位。當N≤4時， C0為0；當N≥5時， C0為1。第一步：第二步：
從表中可以看出，能使輸出C0為1的條件有3種情況；
(1)只要C8為1，如N=8和N=9時，C0一定為1；
(2)若C4和C1同為1，如N=5和N=7時，C0=1；
(3)若C4和C2同為1，如N=6和N=7時，C0=1。
第二步：
能使輸出C0為1 的條件有三種：
（1）只要C8 為1 ， C0為1；
（2）若 C4 和 C1 同為1 ，C0=1
（3）若 C4 和 C2 同為1 ，C0=1
第三步：邏輯表達式為
C0=C8+C4 C1 + C4 C2 在數字電路中常常需要將某個信號（電平）保持一段時間。例如本章第二節三人表決
器案例中，若A、B、C是用按鈕開關產生的，由于按鈕按下的時間通常較短，使得A、B、C輸入的電平保持時間較短，L1和L2保持的時間也就較短，這樣表決的結果便一閃而過，無法觀察清楚。因此，在一個控制系統中，必須包含能將這些信號記住的記憶元件。 觸發器是具有記憶功能，能存儲數字信號的基本邏輯單元。
觸發器具有兩個穩定狀態，1狀態和0狀態。
在輸入觸發信號作用下，兩個穩定狀態可以相互轉換（從1→0或從0→1），并且在觸發信號消失后能保持信號作用時的狀態不變。二、觸發器及其在電子控制系統中的作用1、基本觸發器的記憶作用
什么叫做觸發器？
——數字電路中能將二進制數據記憶住的基本單元電路稱為觸發器。
最簡單的叫基本觸發器，通常由2只或非門（或2只與非門）交叉連接構成。
基本觸發器邏輯圖Q=0，Q=1——0狀態
Q=1，Q=0——1狀態
S (set) 稱為置位端或置1端；
R (reset)稱為復位端或置0端。當S=1，R=0，基本觸發器被置于1狀態（Q=1，Q=0）。
當S =0，R=1，基本觸發器被置于0狀態（Q=0，Q=1）。
依據：或非門的“有1出0，全0出1”
（1）兩個或非門構成的基本觸發器 當觸發信號結束后,S、R輸入都是低電平(S=0，R=0)， 狀態(置1態或置0態)不變。——這就是觸發器的記憶作用。當S=1，R=0，基本觸發器被置于1狀態(Q=1，Q=0)當S =0，R=1，基本觸發器被置于0狀態(Q=0，Q=1)(依據：或非門的“有1出0，全0出1”)基本觸發器功能表如果他們同時用力蹬地，爭持不下。蹺蹺板會處于平衡狀態。QQ由此聯想到若S=R=1時，觸發器工作一定不正常，即不符合一邊高一邊低的情況，所以此情況通常不使用。思考基本觸發器在我們觀察時刻之前曾在哪一端加過觸發信號?
S=0 , R=1基本觸發器功能表（2）兩個與非門構成的基本觸發器用兩個與非門構成的基本觸發器的觸發信號是低電平，即用0來觸發。
當置1端S加觸發信號，置0端R不加觸發信號，即S=0，R=1時，基本觸發器置1；
當置0端R加觸發信號，置1端S不加觸發信號，即S=1，R=0時，基本觸發器置0；
根據：與非門“全1出0，有0出1”當兩個輸入端不加觸發信號，即S=1，R=1時，基本觸發器狀態不變，處于記憶狀態。觸發器功能表:根據：與非門“全1出0，有0出1”觸發器功能表:初始Ui約為0V，此時發光二極管亮。Ui由小到大時，狀態改變時的Ui約為3.2V，燈滅，以后一直保持滅，直至Ui= 6V。Ui由大到小時，狀態改變時的Ui約為1.6V，燈亮，直至Ui回到Ui=0V。1、Ui<1．6V時，觸發器置1，Ui> 3.2V時，觸發器置0。2、當1.6V（2）常用的有：D觸發器，JK觸發器
（3）D觸發器有兩個輸入端：D和C，D是數據輸入端，被存儲的數據加在此處；C是時鐘信號輸入端，控制數據的存儲操作。
時鐘信號是一種周期性的矩形脈沖信號，在由數字電路構成的系統中作為各部分同步變化的節拍信號。時鐘信號D觸發器的邏輯符號、功能表與工作波形D觸發器的時鐘輸入端有一個“>”符號，表示將數據存入觸發器的操作是在時鐘信號的上升沿(即由0變1的時刻)發生的，如圖中的t1時刻，時鐘信號由0變1，此時加在D端的信號為1，則觸發D的狀態Q輸出變為1，數據1就被存進了觸發器。在下一個時鐘信號的上升沿(t2時刻)到達以前，無論加在D端的信號有何變化，觸發器的狀態都保持不變，這就是觸發器的記憶功能。在t2時刻，CP信號又一次由0變1，此時加在D端的信號值為0，D觸發器輸出Q的狀態變為0，數據0被存進了觸發器。D觸發器的邏輯符號、功能表與工作波形D觸發器的狀態每個時鐘周期變化一次，根據前一周期（第n周期）結束時，即時鐘脈沖的上升沿到來前瞬間的D值（Dn)，確定下一周期（ Dn+1）的狀態Qn+1。（4）JK觸發器JK觸發器的輸入端J和K，
時鐘信號輸入端C，因此在此端畫了個“ 。”，表示只有在時鐘脈沖的下降沿（即由1變0的時刻），觸發器的狀態才由J和K確定，而在相鄰兩個時鐘脈沖的下降沿之間，觸發器的狀態都保持不變。功能表

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