【正文】 是一個能把十進制數(shù)變成二進制碼的編碼器。一個十進制數(shù)被表示成二進制碼必須 4 位，常用的碼是使從低到高的每一位二進制碼相當(dāng)于　　十進制數(shù)的 1 、 2 、 4 、 8 ，這種碼稱為 8 － 4 － 2 － 1 碼或簡稱 BCD 碼。所以這種編碼器就稱為“ 10 線 4 線編碼器”或“ DEC ／ BCD 編碼器”。　　從圖看到，它是由與非門組成的。有 10 個輸入端，用按鍵控制，平時按鍵懸空相當(dāng)于接高電平 1 。它有 4 個輸出端 ABCD ，輸出 8421 碼。如果按下“ 1 ”鍵，與“ 1 ”鍵對應(yīng)的線被接地，等于輸入低電平 0 、于是門 D 輸出為 1 ，整個輸出成 0001 ?！　　　∪绨聪隆?7 ”鍵，則 B 門、 C 門、 D 門輸出為 1 ，整個輸出成 0111 。如果把這些電路都做在一個集成片內(nèi)，便得到集成化的 10 線 4 線編碼器，它的邏輯符號見圖 4 （ b ）。左側(cè)有 10 個輸入端，帶小圓圈表示要用低電平，右側(cè)有 4 個輸出端，從上到下按從低到高排列。使用時可以直接選用?！　。?2 ）譯碼器　　要把二進制碼還原成十進制數(shù)就要用譯碼器。它也是由門電路組成的，現(xiàn)在也有集成化產(chǎn)品供選用。圖 5 是一個 4 線 —10 線譯碼器。它的左側(cè)為 4 個二進制碼的輸入端，右側(cè)有 10 個輸出端，從上到下按 0 、 1 、 …9 排列表示 10 個十進制數(shù)。輸出端帶小圓圈表示低電平有效。平時 10 個輸出端都是高電平 1 ，如輸入為 1001 碼，輸出“ 9 ”端為低電平 0 ，其余 9 根線仍為高電平 1 ，這表示“ 9 ”線被譯中?！　　　《O管，如每段都接低電平 0 ，七段都被點亮，顯示出數(shù)字“ 8 ”；如 b 、 c 段接低電平 0 ，其余都接 1 ，顯示的是“ 1 ”?？梢娨咽M制數(shù)用七段顯示管顯示出來還要經(jīng)過一次譯碼。如果使用“ 4 線 —7 線譯碼器”和顯示管配合使用，就很簡單，輸入二進制碼可直接顯示十進制數(shù)，見圖 6 。譯碼器左側(cè)有 4 個二進制碼的輸入端，右側(cè)有 7 個輸出可直接和數(shù)碼管相連。左上側(cè)另有一個滅燈控制端 I B ，正常工作時應(yīng)加高電平 1 ，如不需要這位數(shù)字顯示就在 I B 上加低電平 0 ，就可使這位數(shù)字熄滅。　　　　如果要想把十進制數(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 D 觸發(fā)器組成的寄存器，它能存貯 4 位二進制數(shù)。 4 個 CP 端連在一起作為控制端，只有 CP=1 時它才接收和存貯數(shù)碼。 4 個 R D 端連在一起成為整個寄存器的清零端。如果要存貯二進制碼 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?！　D 8 是一個能把數(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 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 CP 后， 1 被打入第 1 個觸發(fā)器，寄存器成 0001 ；第 2 個 CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成為 0010 ；第 3 個 CP 后，成為 0100 ；第 4 個 CP 后，成為 1001 ?！　】梢娊?jīng)過 4 個 CP ，寄存器就寄存了 4 位二進制碼 1001 。目前已有品種繁多的集成化寄存器供選用?！　∮嫈?shù)器和分頻器　?。?1 ）計數(shù)器　　能對脈沖進行計數(shù)的部件叫計數(shù)器。計數(shù)器品種繁多，有作累加計數(shù)的稱為加法計數(shù)器，有作遞減計數(shù)的稱為減法計數(shù)器；按觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來分又有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按數(shù)制來分又有二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和其它進位制的計數(shù)器等等?！　‖F(xiàn)舉一個最簡單的加法計數(shù)器為例，見圖 9 。它是一個 16 進制計數(shù)器，最大計數(shù)值是 1111 ，相當(dāng)于十進制數(shù) 15 。需要計數(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 時來一個 CP ，觸發(fā)器便翻轉(zhuǎn)一次。在全部清零后， ① 第 1 個 CP 后沿，觸發(fā)器 C0 翻轉(zhuǎn)成 Q0=1 ，其余 3 個觸發(fā)器仍保持 0 態(tài)，整個計數(shù)器的狀態(tài)是 0001 。 ② 第 2 個 CP 后沿，觸發(fā)器 C0 又翻轉(zhuǎn)成“ Q0=0 ， C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 ，計數(shù)器成 0010 。 …… 到第 15 個 CP 后沿，計數(shù)器成 1111 ?？梢娺@個計數(shù)器確實能對 CP 脈沖計數(shù)?！　　　。?2 ）分頻器　　計數(shù)器的第一個觸發(fā)器是每隔 2 個 CP 送出一個進位脈沖，所以每個觸發(fā)器就是一個 2 分頻的分頻器， 16 進制計數(shù)器就是一個 16 分頻的分頻器?！　榱颂岣唠娮隅姳淼木_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。因為晶體振蕩器的準(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，只是在進行電路分析時處處要用邏輯分析的方法。讀圖時要： 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?！　±?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，進入準(zhǔn)備狀態(tài)。這時 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，揚聲器無聲?！　　　「傎愰_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，揚聲器發(fā)聲； ②HL1 燈點亮； ③ 門 1 輸出為 1 ，這時 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 ，電路又進入準(zhǔn)備狀態(tài)?！　±?2 彩燈追逐電路　　圖 12 是 4 位移位寄存器控制的彩燈電路。開始時按下 SA ，觸發(fā)器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩燈 HL1 被點亮。 CP 脈沖來到后，寄存器移 1 位，觸發(fā)器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩燈 HL2 點亮。第 2 個 CP 脈沖點亮 HL3 ，第 3 個點亮 HL4 ，第 4 個 CP 又把觸發(fā)器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又點亮 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?！　　　?55 集成電路開始出現(xiàn)時是作定時器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。但是后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可以用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制以及計量檢測等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，作為交流信號源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等用途。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，因此目前被廣泛用于各種小家電中?！　?55 集成電路內(nèi)部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。它的性能和參數(shù)要在非線性模擬集成電路手冊中才能查到。 555 集成電路是 8 腳封裝，圖 1 （ a ）是雙列直插型封裝，按輸入輸出的排列可畫成圖 1 （ b ）。　　　其中 6 腳稱閥值端（ TH ），是上比較器的輸入。 2 腳稱觸發(fā)端（ ），是下比較器的輸入。 3 腳是輸出端（ V O ），它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平?jīng)Q定的。 7 腳的放電端（ DIS ），它是內(nèi)部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定的。 4 腳是復(fù)位端（ ），加上低電砰（＜ 伏）時可使輸出成低電平。 5 腳稱控制電壓端（ V C ），可以用它改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳是電源， 1 腳為地端?！　　　τ诔鯇W(xué)者來說，可以把 555 電路等效成一個帶放電開關(guān)的 R － S 觸發(fā)器，如圖 2 （ a ）。這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端；閾值端（ TH ）可看成是置零端 R ，要求高電平；觸發(fā)端（ ）可看成是置位端，低電平有效。它只有 1 個輸出端 V O ， V O 可等效成觸發(fā)器的 Q 端。放電端（ DIS ）可看成由內(nèi)部的放電開關(guān)控制的一個接點，放電開關(guān)由觸發(fā)器的 Q 端控制：=1 時 DIS 端接地； =0 時 DIS 端懸空。此外這個觸發(fā)器還有復(fù)位端 ，控制電壓端 V C ，電源端 V DD 和地端 GND ?！　∵@個特殊的 R － S 觸發(fā)器有 2 個特點：（ 1 ）兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閾值端 TH 要求高電平，而置低端 即觸發(fā)端 則要求低電平。（ 2 ）兩個輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng) V C 端不接控制電壓時，對 TH （ R ）端來講， 》 2 /3 V DD 是高電平 1 ， 《 2 /3 V DD 是低電平 0 ；而對 （ ）端來講，＞ 1/ 3 V DD 是高電平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低電平 0 。如果在控制端（ V C ）加上控制電壓 V C ，這時上觸發(fā)電平就變成 V C 值，而下觸發(fā)電平則變成 1 /2 V C 。可見改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值?！　　　〗?jīng)過簡化， 555 電路可以等效成一個觸發(fā)器，它的功能表見圖 2 （ b ）。　　555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 CMOS 型的優(yōu)點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率較小，輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。雙極型的優(yōu)點是輸出功率大，驅(qū)動電流達 200 毫安，其它指標(biāo)則不如 CMOS 型的。　　此外還有一種 556 雙時基電路， 14 腳封裝，內(nèi)部包含有兩個相同的時基電路單元。 555 的應(yīng)用電路很多，大體上可分為 555 單穩(wěn)、 555 雙穩(wěn)和 555 無穩(wěn)三類。 555 單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。 555 的單穩(wěn)電路是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的，因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容，常見的 555 單穩(wěn)電路有兩種?！　。?1 ）人工啟動型單穩(wěn)　　將 555 電路的 6 、 2 端并接起來接在 RC 定時電路上，在定時電容 C T 兩端接按鈕開關(guān) SB ，就成為人工啟動型 555 單穩(wěn)電路，見圖 3 （ a ）。用等效觸發(fā)器替代 555 ，并略去與單穩(wěn)工作無關(guān)的部分后畫成等效圖 3 （ b ）。下面分析它的工作：　?、?穩(wěn)態(tài)：接上電源后，電容 C T 很快充到 V DD ，從圖 3 （ b ）看到，觸發(fā)器輸入 R=1 ， =1 ，從功能表查到輸出 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)?！　　　、?暫穩(wěn)態(tài)：按下開關(guān) SB ， C T 上電荷很快放到零，相當(dāng)于觸發(fā)器輸入 R=0 ， =0 ，輸出立即翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ，暫穩(wěn)態(tài)開始。開關(guān)放開后，電源又向 C T 充電，經(jīng)時間 t d 后， C T 上電壓升到 》 2 /3 V DD 時，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。 t d 就是單穩(wěn)電路的定時時間或延時時間，它和定時電阻 R T 和定時電容 C T 的值有關(guān)； t d= T C T ?！　。?2 ）脈沖啟動型單穩(wěn)　　把 555 電路的 6 、 7 端并接起來接到定時電容 C T 上，用 2 端作輸入就成為脈沖啟動型單穩(wěn)電路，見圖 4 （ a ）。電路的 2 端平時接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負脈沖時才啟動電路。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 4 （ b ）。這個電路利用放電端使定時電容能快速放電。下面分析它的工作狀態(tài)：　　　?、?穩(wěn)態(tài)：通電后， R=1 ， =1 ，輸出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上電壓為 0 即 R=0 ，輸出仍保持 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)?！　、?暫穩(wěn)態(tài)：輸入負脈沖后，輸入=0 ，輸出翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ， DIS 端開路，電源通過 R T 向 C T 充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過 t d 后， C T 上電壓升到＞ 2 /3 V DD ，這時負脈沖已經(jīng)消失，輸入又成為 R=1 ，=1 ，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V o =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時內(nèi)部放電開關(guān)接通， DIS 端接地， C T 上電荷很快放到零，為下一次定時控制作準(zhǔn)備。電路的定時時間 t d = T C T ?！　∵@兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制?！　?55 雙穩(wěn)電路　　常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種。　?。?1 ） RS 觸發(fā)器型雙穩(wěn)　　把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個控制輸入端， 7 端不用，就成為一個 R － S 觸發(fā)器。要注意的是兩個輸入端的電平要求和閾值電壓都不同，見圖 5 （ a ）。有時可能只有一個控制端，這時另一個控制端要設(shè)法接死，根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端，見圖 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作輸入?！　∮袃蓚€輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機調(diào)速、電源上下限告警等用途，有一個輸入端的雙穩(wěn)電路常作為單端比較器用作各種檢測電路?！　　　。?2 ）施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)　　把 555 電路的 6 、 2 端并接起來成為只有一個輸入端的觸發(fā)器，見圖 6 （ a ）。這個觸發(fā)器因為輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是一個長方形的回線形，見圖 6