电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础知识要点知识要点集成组合逻辑器件集成组合逻辑器件 集成触发器集成触发器 集成时基电路集成时基电路555555及其应用及其应用常用集成时序逻辑电路常用集成时序逻辑电路 返回主目录第十二章第十二章 常用数字集成电路及其应用常用数字集成电路及其应用电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础知识要点知识要点u 各种集成组合逻辑器件的功能和应用各种集成组合逻辑器件的功能和应用u 集成触发器的种类、功能和应用集成触发器的种类、功能和应用u 集成时基电路集成时基电路555555的结构、功能和应用的结构、功能和应用u 集成寄存器的的种类、功能和应用集成寄存器的的种类、功能和应用u 集成计数器的种类、功能和应用集成计数器的种类、功能和应用电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础12.1 集成组合逻辑器件集成组合逻辑器件 一、编码器一、编码器 能够实现编码操作过能够实现编码操作过程的器件被称为编码器。程的器件被称为编码器。 1、二进制编码器、二进制编码器 三位二进制编码器三位二进制编码器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础三位二进制编码器的真值表三位二进制编码器的真值表 输输 入入输输 出出I I7 7I I6 6I I5 5I I4 4I I3 3I I2 2I I1 1 I I0 0Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 00 00 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 01 10 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 11 11 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 01 1电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 2、优先编码器、优先编码器 74LS148优先编码器优先编码器 优先编码器允许电路同时输入多个信号，而电路只对其中优先级别最高的信号进行编码。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础3、BCD编码器编码器 集成集成8421BCD码编码器码编码器74LS147 BCD编码器是对输入的十进制数09进行二进制编码。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础输 入输出101111111110111111110111111101111110111110111101110110100111111111100001111110011001101010101074LS147的真值表的真值表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础二、译码器二、译码器 译码是编码的逆过程。译码器可分为二进制译码器、BCD码译码器和数码显示译码器三种。 1、二进制译码器、二进制译码器 集成集成3线线-8线译码器线译码器74LS138 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础输 入入输 出出SAA2A1A00111111111000000000000111100110011010101011111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111174LS138的真值表的真值表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 2、BCD码译码器码译码器 译码器译码器74LS42 BCD码译码器是能将BCD代码转换成一位十进制数的电路，常见的有8421BCD码译 码器、余3码译码器等。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础3、数码显示译码器、数码显示译码器 七段七段LED显示器显示的数字显示器显示的数字 数字显示器件常用的有荧光 显示器、辉光显示器、 LED（半导体发光二极管）显示器。 LED显示器是一种七段显示器，它由七个发光二极管封装而成。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 LED显示器有两种接法，即共阴极接法和共阳极接法。 七段发光二极管的两种形式七段发光二极管的两种形式电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 集成译码器集成译码器74LS48能将输入的能将输入的8421BCD码译成七段码译成七段LED显示器所需要的七位输入代码。显示器所需要的七位输入代码。 集成显示译码器集成显示译码器电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 三、数据选择器三、数据选择器 数据选择器又称多路选择器，它能从多个输入数据中选择一个数据输出，数据选择器有四选一、八选一、十六选一等多种类型。 集成集成8选选1数据选择器数据选择器电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础输 入入输 出出A2A1A0Y1010000D00001D10010D20011D30100D40101D50110D60111D774LS151的真值表的真值表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 数据选择器的主要应用是进行数据传输和实现任意的逻辑函数。 1、数据传输、数据传输 从多路输入信号中选择一个输出，是数据选择器的基本用途。此外，它还可以将多路数据的并行输入转换成串行输出。 2、实现任意逻辑函数、实现任意逻辑函数 用数据选择器则可以实现逻辑函数的任意改变，只要将数据输入端的信号变化一下即可。对于n变量 的逻辑函数，可以选用2n 选一的数据选择器来实现。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础例如：例如： 用数据选择器产生序列 01101001。 解解: 使用一片八选一数据选择器，使D0=D3=D5=D6=1，D1=D2=D4=D7= 0，在地址控制端上将A2A0由 000顺序变换到 111，则在输出端就能得到序列 01101001。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 四、数据分配器四、数据分配器 数据分配器是将一路输入数据按需要分配到指定输出通道上的电路。 用用3线线-8线译码器线译码器74LS138构成的构成的8路数据分配器路数据分配器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 五、数值比较器五、数值比较器 1、一位数值比较器、一位数值比较器 输 入入输 出出ABYABYABIABYAB3A3B2A2B1A1B0A0B0A0=B0A0=B0A0=B010001000110101010100010101010100000000000174LS85的真值表的真值表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础六、加法器六、加法器 加法运算的核心部件是半加器和全加器。加法运算的核心部件是半加器和全加器。1、半加器、半加器逻辑表达式： S= B+A =A B C=AB 输 入输 出ABSC0011010101100001半加器的真值表半加器的真值表 半加器半加器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础2、全加器、全加器 输 入入输 出出AiBiCi-1SiCi0000111100110011010101010110100100010111全加器的真值表全加器的真值表 逻辑表达式：全加器全加器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础将多个一位全加器组合起来，可以实现多位二进制数的相加。 四位二进制加法器四位二进制加法器 集成四位全加器集成四位全加器74LS283 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础七、集成存储器七、集成存储器 1、半导体存储器的概念、半导体存储器的概念存储元和存储单元存储元和存储单元 存储单元地址存储单元地址存储容量和存储时间存储容量和存储时间 2、只读存储器、只读存储器ROM 3、可编程只读存储器、可编程只读存储器PROM 4、可擦除可编程的只读存储器、可擦除可编程的只读存储器EPROM 5、可编程逻辑阵列、可编程逻辑阵列PLA 只读存储器只读存储器ROM的结构的结构 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础12.2 集成触发器集成触发器 一、触发器的基本电路一、触发器的基本电路 1、基本、基本RS触发器触发器 输入入原原态次次态功能功能说明明QnQn+10 00 001不定不定态不允不允许0 10 10100置置01 01 00111置置11 11 10101保持保持与非门构成的基本与非门构成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表 特性方程：特性方程： 与非门构成的基本与非门构成的基本RS触发器触发器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 2、用或非门构成的基本、用或非门构成的基本RS触发器触发器 输入入原原态次次态功能功能说明明R SQnQn+10 00 00101保持保持0 10 10111置置11 01 00100置置01 11 101不定不定不允不允许或非门构成的基本或非门构成的基本RS触发器触发器 用或非门构成的基本用或非门构成的基本 RS触发器的特性表触发器的特性表 特性方程：特性方程： 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础二、同步触发器二、同步触发器 1、同步、同步RS触发器触发器 时钟输入入原原态新新态功能功能说明明CPR SQnQn+1000101保持保持110 00 00101保持保持110 10 10111置置1111 01 00100置置0111 11 101不定不定不允不允许同步同步 RS触发器的特性表触发器的特性表 特性方程：特性方程： 同步同步RS触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础2、同步、同步JK触发器触发器 Qn+1=J KQnQn+1功能功能说明明0 00101Qn+1=Q保持保持0 10100Qn+1=0置置01 00111Qn+1= 1置置11 10110翻翻转功能功能JK触发器特性表触发器特性表 同步同步JK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 特性方程：特性方程： 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 3、同步、同步D触发器触发器 DQnQn+1功能功能说明明000100置置0110111置置1D触发器特性表触发器特性表 同步同步D触发器触发器 特性方程：特性方程： Qn+1= D电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 4、T和和T触发器触发器 TQn+1功能功能说明明0Qn保持保持1翻翻转T触发器的特性表触发器的特性表 令令J=K=T 可得特性方程：可得特性方程： 令令T=1 可得可得T触发器触发器的特性方程：的特性方程： 把JK触发器的两个输入端J和K相连，并把相连后的输入端用T表示，就构成了T触发器。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 三、集成触发器三、集成触发器 1、主从、主从JK触发器触发器 主从主从JK触发器触发器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础2、边沿触发器、边沿触发器 边沿边沿D触发器触发器 边沿边沿JK触发器触发器 维持阻塞维持阻塞D触发器的逻触发器的逻辑符号辑符号(上升沿触上升沿触发 ) 集成双集成双 D触发器触发器74LS74的外引线排列图的外引线排列图 下降沿触发的下降沿触发的JK触触发器的逻辑符号发器的逻辑符号 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础12.3 集成时基电路集成时基电路555及其应用及其应用 集成时基电路集成时基电路555是一种应用广泛的器件，其内是一种应用广泛的器件，其内部既有运算放大器这样的模拟电子电路，又有触发器部既有运算放大器这样的模拟电子电路，又有触发器这样的逻辑电路，是模拟电子技术与数字电子技术的这样的逻辑电路，是模拟电子技术与数字电子技术的结合体。结合体。 集成时基电路集成时基电路555的结构简单，使用方便灵活，的结构简单，使用方便灵活，只要外部配接少数几个阻容元件，便可组成数字电路只要外部配接少数几个阻容元件，便可组成数字电路的三种最基本的电路的三种最基本的电路:双稳态电路（施密特触发器）、双稳态电路（施密特触发器）、单稳态电路、无稳态电路（多谐振荡器）。单稳态电路、无稳态电路（多谐振荡器）。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础一、集成时基电路一、集成时基电路555的内部结构及其功能的内部结构及其功能 1、电路结构、电路结构 集成集成555时基电路时基电路 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础2、功能分析、功能分析 清清0端端( )高触高触发端端（TH）低触低触发端端( )输出出(Uo) 放放电管管VT00 导通通11 截止截止10 导通通1 保持保持 保持保持555时基电路功能表时基电路功能表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 二、时基电路二、时基电路555的典型应用的典型应用 1、用、用555组成单稳态触发器组成单稳态触发器输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：TW1.1 RC 555构成的单稳态触发器构成的单稳态触发器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 2、用、用555构成多谐振荡器构成多谐振荡器 电路的振荡周期：电路的振荡周期：T0.7(R1+2R2)C 555构成的多谐振荡器构成的多谐振荡器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础3、用、用555构成施密特触发器构成施密特触发器 555构成的施密特触发器构成的施密特触发器 回差电压：回差电压：电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 三、集成时基电路三、集成时基电路555的扩展应用的扩展应用 1、单稳态触发器的应用、单稳态触发器的应用 单稳态触发器可以构成定时电路，与继电器或驱动放大电路配合，可实现自动控制、定时开关的功能。 单稳态触发器还可以用于波形的整形及信号的分频。 555构成开机延时接通电源电路构成开机延时接通电源电路 555构成的定时电路构成的定时电路 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 2、多谐振荡器的应用、多谐振荡器的应用 555构成的光控开关电路构成的光控开关电路 555构成的多谐振荡器通常作为脉冲信号发生器，在时序电路中的时钟脉冲信号就可以由多谐振荡器产生。多谐振荡器还可构成定时、声响等其他电路。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础12.4 常用集成时序逻辑电路常用集成时序逻辑电路 一、时序逻辑电路概述一、时序逻辑电路概述 1、时序逻辑电路的组成、时序逻辑电路的组成 时序电路由组合逻辑电路和存储电路组成，组合逻辑电路是由各种逻辑门电路组成，存储电路是由各种触发器组成。 时序逻辑电路框图时序逻辑电路框图 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础2、时序逻辑电路的分类、时序逻辑电路的分类 同步时序逻辑电路：同步时序逻辑电路：所有触发器的时钟输入端CP都连在一起，使所有触发器的状态变化和时钟脉冲CP是同步的。 异步时序逻辑电路：异步时序逻辑电路：时钟脉冲只触发部分触发器，其余触发器则是由电路内部信号触发的。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础3、时序逻辑电路的分析方法、时序逻辑电路的分析方法 写方程式根据给定的时序电路写出时钟方程、驱动方程和输出方程，也就是各个触发器的时钟信号、输入信号及电路输出信号的逻辑表达式。 求状态方程把驱动方程代入相应触发器的特性方程，即可求出电路的状态方程，也就是各个触发器的次态方程。 列出状态转换表把电路的输入和现态的各种取值组合代入状态方程和输出方程进 行计算，求出相应的次态和输出，填入状态转换表。 用文字对电路的逻辑功能进行描述。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 二、集成寄存器二、集成寄存器 寄存器是一种重要的数字逻辑部件，常用于接收、暂存、传递数码和指令等信息。 寄存器按它的功能可分为两大类：数码寄存器和移位寄存器。 1、数码寄存器、数码寄存器 在数字系统中，用来暂时存放数码的单元电路称为数码寄存器，它只有接收、暂存和清 除原有数码的功能。集成四位数码寄存器74LS175由4个D触发器组成。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础四位数码寄存器四位数码寄存器 输 入入输 出出 CP Qn+10 0 11 1 01 0 11 0 Qn74 LS175的功能表的功能表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础2、移位寄存器、移位寄存器 单向移位寄存器单向移位寄存器 四位右移寄存器四位右移寄存器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础移位移位脉冲脉冲输入输入数据数据输输 出出Q3 Q2 Q1 Q0初始初始10 0 0 0101 0 0 0210 1 0 0311 0 1 041 1 0 1四位右移寄存器工作波形四位右移寄存器工作波形 四位右移寄存器状态表四位右移寄存器状态表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 集成移位寄存器集成移位寄存器 74LS194：是一种典型的中规模四位双向移位寄存器。 74LS194四位双向移位寄存器四位双向移位寄存器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础M1 M0CPSR SLD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3功能功能说明明0 0 0 0 0异步置异步置01 0 Q0Q1Q2Q3静静态保持保持10 0 Q0Q1Q2Q3动态保持保持10 1DIR DIRQ0Q1Q2右移右移11 0DILQ1Q2Q3DIL左移左移11 1 D0D1D2D3D0D1D2D3并行并行输入入74LS194的功能表的功能表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 CC4015 ：是串入串出右移位寄存器的典型产品。 CPDCrQ0Q1Q2Q310 0 0 00保 持000 Q0Q1Q2101 Q0Q1Q2CC4015功能表功能表 CC4015引线排列图引线排列图 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础3、快速闪存技术与、快速闪存技术与U盘盘 闪存就是Flash RAM，是一种非易失性存储器。 闪存的主要特点闪存的主要特点: （1）可靠性极高，可以确保100万次以上的可靠写入。 （2）容量大，存储密度高。（3）存储速度快。（4）使用方便。（5）抗震，防潮，在高温和低温环境下都能可靠工作。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 三、集成计数器三、集成计数器 1、计数器的类型、计数器的类型 计数器可以累计输入脉冲的个数，常用于数字系统的定时、延时、分频及构成节拍脉冲发生器等。 按计数进制可分为：按计数进制可分为：二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器。 按计数的增减可分为：按计数的增减可分为：加法计数器、减法计数器、可逆计数器。 按计数器中各触发器的翻转是否同步可分为：按计数器中各触发器的翻转是否同步可分为：异步计数器、同步计数器。 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 2、集成计数器介绍、集成计数器介绍 集成计数器集成计数器74LS161 74LS161是四位二进制同步计数器，具有计数、保持、预置、清零功能。 74LS161逻辑符号逻辑符号 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础输 入入输出出功能功能说明明CPEPETD0D1D2D3Q0 Q1 Q2 Q300 0 0 0异步清零异步清零10D0D1D2D3D0 D1 D2 D3并行置数并行置数110Q0 Q1 Q2 Q3保持保持110Q0 Q1 Q2 Q3保持保持1111计数计数74LS161的功能表的功能表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 用用74LS161构成任意进制的计数器构成任意进制的计数器 预置数端复位法预置数端复位法 用预置数法构成的十进制计数器用预置数法构成的十进制计数器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 异步清零复位法异步清零复位法 用异步清零复位法构成的十进制计数器用异步清零复位法构成的十进制计数器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础 集成计数器集成计数器74LS192 74LS192是一个同步十进制可逆计数器。 输 入入输出出功能功能说明明CR CPU CPD D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q31 0 0 0 0异步清零异步清零0 0 D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3并行置数并行置数0 1 1 加法加法计数数0 1 1 减法减法计数数0 1 1 1 Q0 Q1 Q2 Q3保持保持74LS192的功能表的功能表 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础74LS192的逻辑符号的逻辑符号 74LS192用预置数法接成的五进制减法计数器用预置数法接成的五进制减法计数器 电工电工 电电 子子 技技 术基础术基础用两个用两个74LS192构成一百进制计数器构成一百进制计数器