如何看懂电路图（六）：数字逻辑电路详解

　　如果要想把十进制数显示出来，就要使用数码管。现以共阳极发光二极管（ LED ）七段数码显示管为例，见图 6 。它有七段发光

　　寄存器和移位寄存器

　　（ 1 ）寄存器

　　能够把二进制数码存贮起来的的部件叫数码寄存器，简称寄存器。图 7 是用 4 个 D 触发器组成的寄存器，它能存贮 4 位二进制数。 4 个 CP 端连在一起作为控制端，只有 CP=1 时它才接收和存贮数码。 4 个 R D 端连在一起成为整个寄存器的清零端。如果要存贮二进制码 1001 ，只要把它们分别加到触发器 D 端，当 CP 来到后 4 个触发器从高到低分别被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次输入数据之前。要想取出这串数码可以从触发器的 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，也可是双向移位的。

　　图 8 是一个能把数码逐位左移的寄存器。它和一般寄存器不同的是：数码是逐位串行输入并加在最低位的 D 端，然后把低位的 Q 端连到高一位的 D 端。这时 CP 称为移位脉冲。

　　先从 R D 端送低电平清零，使寄存器成 0000 状态。假定要输入的数码是 1001 ，输入的次序是先高后低逐位输入。第 1 个 CP 后， 1 被打入第 1 个触发器，寄存器成 0001 ；第 2 个 CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成为 0010 ；第 3 个 CP 后，成为 0100 ；第 4 个 CP 后，成为 1001 。

　　可见经过 4 个 CP ，寄存器就寄存了 4 位二进制码 1001 。目前已有品种繁多的集成化寄存器供选用。
计数器和分频器

　　（ 1 ）计数器

　　能对脉冲进行计数的部件叫计数器。计数器品种繁多，有作累加计数的称为加法计数器，有作递减计数的称为减法计数器；按触发器翻转来分又有同步计数器和异步计数器；按数制来分又有二进制计数器、十进制计数器和其它进位制的计数器等等。

　　现举一个最简单的加法计数器为例，见图 9 。它是一个 16 进制计数器，最大计数值是 1111 ，相当于十进制数 15 。需要计数的脉冲加到最低位触发器的 CP 端上，所有的 J 、 K 端都接高电平 1 ，各触发器 Q 端接到相邻高一位触发器的 CP 端上。 J—K 触发器的特性表告诉我们：当 J=1 、 K=1 时来一个 CP ，触发器便翻转一次。在全部清零后， ① 第 1 个 CP 后沿，触发器 C0 翻转成 Q0=1 ，其余 3 个触发器仍保持 0 态，整个计数器的状态是 0001 。 ② 第 2 个 CP 后沿，触发器 C0 又翻转成“ Q0=0 ， C1 翻转成 Q1=1 ，计数器成 0010 。 …… 到第 15 个 CP 后沿，计数器成 1111 。可见这个计数器确实能对 CP 脉冲计数。

　　（ 2 ）分频器

　　计数器的第一个触发器是每隔 2 个 CP 送出一个进位脉冲，所以每个触发器就是一个 2 分频的分频器， 16 进制计数器就是一个 16 分频的分频器。

　　为了提高电子钟表的精确度，普遍采用的方法是用晶体

　　生 32768 赫标准信号脉冲，经过 15 级 2 分频处理得到 1 赫的秒信号。因为晶体振荡器的准确度和稳定度很高，所以得到的秒脉冲信号也是精确可靠的。把它们做到一个集成片上便是电子手表专用集成电路产品，见图 10 。

　　
数字逻辑电路读图要点和举例

　　数字逻辑电路的读图步骤和其它电路是相同的，只是在进行电路分析时处处要用逻辑分析的方法。读图时要： ① 先大致了解电路的用途和性能。

　　② 找出输入端、输出端和关键部件，区分开各种信号并弄清信号的流向。

　　③ 逐级分析输出与输入的逻辑关系，了解各部分的逻辑功能。

　　④ 最后统观全局得出分析结果。

　　例 1 三路抢答器

　　图 11 是智力竞赛用的三路抢答器电路。裁判按下开关 SA4 ，触发器全部被置零，进入准备状态。这时 Q1 ～ Q3 均为 1 ，抢答灯不亮；门 1 和门 2 输出为 0 ，门 3 和门 4 组成的音频振荡器不振荡，扬声器无声。

　　竞赛开始，假定 1 号台抢先按下 SA1 ，触发器 C1 翻转成 Q1=1 、 Q1=0 。于是： ① 门 2 输出为 1 ，振荡器振荡，扬声器发声； ②HL1 灯点亮； ③ 门 1 输出为 1 ，这时 2 号、 3 号台再按开关也不起作用。裁判宣布竞赛结果后，再按一下 SA4 ，电路又进入准备状态。

　　例 2 彩灯追逐电路

　　图 12 是 4 位移位寄存器控制的彩灯电路。开始时按下 SA ，触发器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩灯 HL1 被点亮。 CP 脉冲来到后，寄存器移 1 位，触发器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩灯 HL2 点亮。第 2 个 CP 脉冲点亮 HL3 ，第 3 个点亮 HL4 ，第 4 个 CP 又把触发器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又点亮 HL1 。如此循环往复，彩灯不停闪烁。只要增加触发器可使灯数增加，改变 CP 的频率可变化速度。