數(shù)字電路及其應(yīng)用復(fù)習(xí)資料

  當(dāng)今時代，數(shù)字電路已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。本報將在“電路與制作”欄里，刊登系列文章介紹數(shù)字電路的基本知識和應(yīng)用實例。

在介紹基本知識時，我們將以集成數(shù)字電路為主，該電路又分TTL和CMOS兩種類型，這里又以CMOS集成數(shù)字電路為主，因它功耗低、工作電壓范圍寬、扇出能力強和售價低等，很適合電子愛好者選用。

介紹應(yīng)用時，以實用為主，特別介紹一些家電產(chǎn)品和娛樂產(chǎn)品中的數(shù)字電路。這樣可使剛?cè)腴T的電子愛好者盡快學(xué)會和使用數(shù)字電路。

一、基本邏輯電路1.數(shù)字電路的特點在電子設(shè)備中，通常把電路分為模擬電路和數(shù)字電路兩類，前者涉及模擬信號，即連續(xù)變化的物理量，例如在24小時內(nèi)某室內(nèi)溫度的變化量；后者涉及數(shù)字信號，即斷續(xù)變化的物理量，如圖1所示。當(dāng)把圖1的開關(guān)K快速通、斷時，在電阻R上就產(chǎn)生一連串的脈沖（電壓），這就是數(shù)字信號。人們把用來傳輸、控制或變換數(shù)字信號的電子電路稱為數(shù)字電路。

數(shù)字電路工作時通常只有兩種狀態(tài)：高電位（又稱高電平）或低電位（又稱低電平）。通常把高電位用代碼“1”表示，稱為邏輯“1”；低電位用代碼“0”表示，稱為邏輯“0”（按正邏輯定義的）。注意：有關(guān)產(chǎn)品手冊中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。實際的數(shù)字電路中，到底要求多高或多低的電位才能表示“1”或“0”，這要由具體的數(shù)字電路來定。例如一些TTL數(shù)字電路的輸出電壓等于或小于0.2V，均可認(rèn)為是邏輯“0”，等于或者大于3V，均可認(rèn)為是邏輯“1”（即電路技術(shù)指標(biāo)）。CMOS數(shù)字電路的邏輯“0”或“1”的電位值是與工作電壓有關(guān)的。

討論數(shù)字電路問題時，也常用代碼“0”和“1”表示某些器件工作時的兩種狀態(tài)，例如開關(guān)斷開代表“0”狀態(tài)、接通代表“1”狀態(tài)。

2.三種基本邏輯電路數(shù)字電路中的基本電路是與門、或門和非門（反相器）。與門和或門電路的基本形式有兩個或兩個以上的輸入端、一個輸出端。因輸入和輸出可以各自為“0”或“1”狀態(tài)，具有判定的功能，所以把它們稱為基本邏輯電路。三種基本邏輯電路的符號（圖形）和主要表達(dá)式如附表所示。該表對初學(xué)者可能難于理解，一旦了解之后就會覺得比通常的模擬電路還簡單些。

（1）與門電路。以下討論的與門是2輸入端的，它對多端輸入的與門同樣適用。2輸入端與門的功能設(shè)計成這樣：當(dāng)輸入端A、B同時都為邏輯“1”狀態(tài)時，輸出Z才是邏輯“1”狀態(tài)。2輸入端與門的這種邏輯關(guān)系可以用圖2模式的電路描述。對圖2，這里作如下規(guī)定：開關(guān)K1、K2斷開時，代表輸入A、B的“0”狀態(tài)、接通時代表輸入A、B的“1”狀態(tài)；燈L滅代表輸出的Z的“0”狀態(tài)，燈L亮代表輸出Z的“1”狀態(tài)。之后將開關(guān)K1、K2“接通”和“斷開”的各種組合狀態(tài)，以及由此引起燈“亮”和“滅”的輸出狀態(tài)列成表格，該表格叫做真值表，，如附表中所示。從真值表中看出，要使燈L點亮，即輸出Z必須是“1”狀態(tài)，輸入的A、B也必須是“1”狀態(tài)。

具有圖2模式電路功能（指輸入、輸出關(guān)系）的電路稱為2輸入端與門，并用附表中的邏輯符號來代表。

（2）或門和非門?；蜷T的邏輯關(guān)系如下：各輸入端只要有一個狀態(tài)為“1”時，輸出便是“1”。非門只有一個輸入端和一個輸出端，并且其輸出狀態(tài)總是和輸入狀態(tài)相反的，即求“反”。這里同樣可以用圖3和圖4模式的電路分別描述或門和非門的功能，也可以作相應(yīng)的真值表，繪出邏輯符號，如附表中所示。

3.邏輯函數(shù)的表示方法在邏輯電路的設(shè)計時，常用四種方法表示邏輯電路的函數(shù)關(guān)系（指輸入、輸出關(guān)系），即邏輯圖、真值表、函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖。附表中僅列出了三種表達(dá)式，實際應(yīng)用中邏輯圖和真值表是最常用的，應(yīng)必須掌握的；函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖主要供設(shè)計人員按要求設(shè)計數(shù)字邏輯電路時使用。

數(shù)字電路及其應(yīng)用（二）

1999年電子報第17期

現(xiàn)在數(shù)字集成電路產(chǎn)品已完全取代了早期分立元件組成的數(shù)字電路。數(shù)字電路產(chǎn)品的種類愈來愈多，其分類方法也有多種。若按用途來分，可分成通用型的IC（中、小規(guī)模IC）產(chǎn)品，微處理（MPU）

產(chǎn)品和面向特定用途的IC產(chǎn)品三大類?？删幊踢壿嬈骷翘囟ㄓ猛井a(chǎn)品的一個重要分支。若按邏輯功能來分，可以分成組合邏輯電路，簡稱組合電路，如各種門電路，各種編譯碼器；時序邏輯電路，簡稱為時序電路，如各種觸發(fā)器、各種計數(shù)器、各種寄存器等。若按電路結(jié)構(gòu)來分，可分成TTL型和CMOS型兩大類。

常見的TTL54/74系列，有如下的共同的特性：電源電壓為5.0V，邏輯“0”輸出電壓為≤0.2V，邏輯“1”輸出電壓為≥3.0V和抗擾度為1.0V. CMOS數(shù)字集成電路比TTL型占有更多的優(yōu)點，前者的工作電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗低、抗干擾能力強、輸入阻抗高、成本低等。所以電子鐘表、電子計算器等均用了該種電路。鑒于此，以后介紹數(shù)字集成電路時，主要以CMOS型為實例。

CMOS數(shù)字集成電路品種繁多，包括了各種門電路、編譯碼器、觸發(fā)器、計數(shù)器和存貯器等上百種器件。

二、CMOS集成電路的應(yīng)用1.常用特性（1）工作電源電壓。常用的CMOS集成電路工作電壓范圍為3～18V（也有7～15V的，如國產(chǎn)的C000系列），因此使用該種器件時，電源電壓靈活方便，甚至未加穩(wěn)壓的電源也可使用。（2）供電引腳。CMOS集成電路外加供電時其引腳如圖5所示。（3）輸入阻抗高。CMOS電路的輸入端均有保護(hù)二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護(hù)電路，在正常工作范圍內(nèi)，保護(hù)二極管均處于反向偏置狀態(tài)，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄漏電流。通常情況下，等效輸入電阻大于108Ω，因此驅(qū)動CMOS集成電路時，所消耗的驅(qū)動功率幾乎可以不計。（4）輸出電流。CMOS集成電路的輸出電流（指內(nèi)部各獨立功能的輸出端）一般是10mA，所以使用時應(yīng)加推動級輸出，但輸出端若連接CMOS電路時（即扇出能力），因CMOS電路的輸入阻抗高，對于低頻工作時，一個輸出端可以帶動50個以上輸入端，實際上幾乎不需考慮扇出功能的限制。（5）抗干擾能力強。CMOS電路抗干擾能力是指電路在干擾噪聲的作用下，能維持電路原來的邏輯狀態(tài)并正確進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。電路的抗干擾能力通常以噪聲容限來表示，即直流電壓噪聲容限、交流（指脈沖）噪聲容限和能量噪聲（指輸入端積累的噪聲能量）三種。直流噪聲容限可達(dá)電源電壓的40％以上，所以使用的電源電壓越高，抗干擾能力越強。這是工業(yè)中使用CMOS邏輯電路時，都采用較高的供電電壓的原因。TTL相應(yīng)的噪聲容限只有0.8V（因TTL工作電壓為5V）。（6）說明。目前市場上數(shù)字電路產(chǎn)品進(jìn)口的較多，產(chǎn)品型號的前綴為公司代號，如MC、CD、μPD、HFE分別代表摩托羅拉半導(dǎo)體（MOTA）、美國無線電（RCA）、日本電氣（NEC）、菲力蒲等公司。各產(chǎn)品的后綴相同的型號均可互換。

為了引起初學(xué)者的興趣，筆者以下介紹時，先從應(yīng)用電路切入，同時介紹它們的使用方法，以便能快速掌握它們的應(yīng)用。

湖北王紹華成都遙約

數(shù)字電路及其應(yīng)用（三）

1999年電子報第18期

2.CMOS門電路的應(yīng)用門電路是一種基本邏輯部件，用它們可以構(gòu)成組合邏輯和時序邏輯電路。

CMOS門電路產(chǎn)品種類很多，均可從相應(yīng)的手冊上查到，但歸納起來有八類：反相器、與非門、或非門、與門、或門、緩沖/電平變換器、組合邏輯和具有三態(tài)輸出的邏輯門等。熟悉門電路的特性和應(yīng)用，可為學(xué)習(xí)各種數(shù)字設(shè)備（包括PC機(jī)硬件）的工作原理打下良好的基礎(chǔ)。

（1）環(huán)形振蕩器。CD4069是六反相器集成電路（IC），采用雙列式塑封裝（14引腳），如圖6所示。該IC內(nèi)含六個獨立的反相器。每個反相器均可執(zhí)行邏輯的反相操作。用它還可構(gòu)成振蕩器、脈沖整形和小信號的電壓放大等。圖7是用奇數(shù)級（3）的反相器串聯(lián)，并首尾相接構(gòu)成的環(huán)形振蕩器電路，它的輸出波形如圖8所示。振蕩器的工作是基于電平通過每個反相器時，需要一定的傳輸時間τ，即每個反相器均存在電平傳輸?shù)难舆t而形成的方波輸出。例如，當(dāng)圖7電路加電時，其輸出端設(shè)定為“0”電平（也可設(shè)定為“1”電平），按圖的環(huán)形連接法，A點也為“0”電平。根據(jù)反相器求反邏輯，反相器Ⅰ的輸出為“1”電平，從Ⅰ的輸入到Ⅰ的輸出電平的傳輸延時為τ。同理電平通過反相器Ⅱ和Ⅲ時，共需傳輸2τ的時間。“0”電平從A的輸入到Ⅲ的輸出端需傳輸3τ的時間。按反相器求反的功能，從Ⅰ的A點“0”電平經(jīng)3τ后，Ⅲ的輸出端從原來的“0”電平轉(zhuǎn)為“1”電平。該“1”

電平又到A點，再經(jīng)3τ又到Ⅲ的輸出端使輸出又從“1”電平轉(zhuǎn)到“0”電平。結(jié)果，在Ⅲ的輸出端形成圖8的方波。從方波的形成過程可知，該方波的周期T=6τ。

由于τ的時間很短，所以方波的頻率很高，只有用示波器才能把波形顯示出來。由于該電路簡單，所以工廠中批量用它時，常用圖7的電路并配上示波器以檢查CD4069產(chǎn)品的好壞，并從波形的周期上估算它們的傳輸特性。

圖9是圖7方波發(fā)生器的改進(jìn)電路，特點是輸出的方波頻率是可調(diào)的。圖9電路中，增加了附加的RC電路，使電平從反相器Ⅱ的輸入端到Ⅱ的輸出端，因RC的充放電時間常數(shù)遠(yuǎn)大于反相器的傳輸時間，電平通過反相器Ⅱ時，延時大大增加，加之R是可調(diào)電阻，結(jié)果在Ⅲ的輸出端形成的方波，其頻率是可調(diào)的。輸出的方波周期可根據(jù)公式T=2RC估算，按圖的RC值，方波的頻率下限約1Hz.圖9的電路，因電路簡單，一裝即成，對頻率穩(wěn)定度要求不高的場合是很適用的。若再配上圖10的LED驅(qū)動電路，并把R值取大些，可觀察到LED的發(fā)光閃動。利用該組合電路，無需配接示波器，就可批量、快速檢查CD4069產(chǎn)品的好壞。如果將驅(qū)動級管子BG換成9018，其集電極上插入電聲器件（LED、R2去掉），調(diào)整R值，使組合電路工作在音頻段，就可作訊響器。過去一些電碼練習(xí)器就是用了這種電路作訊響器的。

湖北王紹華成都遙約

數(shù)字電路及其應(yīng)用（四）

1999年電子報第19期

（2）與非和或非門的調(diào)制型振蕩器。CD4011（MC14011B）和CD4001（MC14001B）分別是一種4－2輸入端與非門和或非門IC，如圖11和圖12所示。它們都可以構(gòu)成調(diào)制振蕩器且電路形式完全相同，也極其簡單，用途很廣。

把CD4011或CD4001的各輸入端并聯(lián)在一起就成了非門，再按圖13外接RC元件就組成改進(jìn)型的多諧振蕩器。振蕩器的周期T2.2RC，RS是穩(wěn)頻電阻，設(shè)計時取RSR，一般取RS 3R.當(dāng)RS=10R時，其振蕩器的頻率穩(wěn)定性為5％。

利用與非門和或非門的一個輸入端受控，就可組成脈沖鍵控多諧振蕩器，如圖14所示。根據(jù)門電路的邏輯關(guān)系，對圖中的與非門，當(dāng)控制端A點為高電平時，電路振蕩，當(dāng)A點為低電平時，電路停振。對或非門正好相反。

因此，若輸入端A點加上控制脈沖，就組成了脈沖鍵控振蕩器，輸出端的波形如圖15所示。這里在A點上的控制脈沖頻率必須低于多諧振蕩器的頻率。

如果將CD4011 4－2輸入與非門，用其中的兩個門組成低頻多諧振蕩器，另兩個門組成38kHz高頻振蕩器，再將它們按鍵控方式連接就組成38kHz的調(diào)制振蕩器，如圖16所示。該振蕩器中IC－1、IC－2組成低頻振蕩器，IC－3和IC－4組成38kHz的高頻振蕩器，輸出端C點信號即為38kHz的調(diào)制波。該調(diào)制波電路再與圖17的紅外管發(fā)射電路組合就構(gòu)成常用的單通道紅外遙控器（發(fā)射）電路。若再配上紅外接收解調(diào)器電路把低頻脈沖解調(diào)出來，就可用作各種家電產(chǎn)品的遙控信號。

湖北王紹華成都遙約

數(shù)字電路及其應(yīng)用（五）

1999年電子報第20期

三、組合電路和時序電路的應(yīng)用以上介紹的各種門電路均可組成組合電路。組合電路的特點是電路的輸出信號僅與該時刻的輸入信號有關(guān)而與電路原來所處的狀態(tài)無關(guān)，通常稱他們?yōu)榻M合邏輯電路，簡稱組合電路。常見的組合電路有編碼器、譯碼器、數(shù)字分配器和數(shù)字選擇器等。時序電路是指電路的輸出狀態(tài)與電路輸入信號時間順序有關(guān)，所以稱為時序電路，如各類數(shù)碼寄存器、各種計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等。上述的兩類電路均有相應(yīng)的器件，用戶只需學(xué)會他們的使用方法。

鑒于這兩類電路的器件品種繁多，涉及的專業(yè)術(shù)語一時難于理解，要想系統(tǒng)地介紹他們實為困難，所以筆者以應(yīng)用實例出發(fā)介紹以上兩類電路的特點和使用方法，初學(xué)者可以按照所介紹的內(nèi)容再找有關(guān)書籍學(xué)習(xí)，即可深入學(xué)習(xí)數(shù)字電路了。

1.BCD碼和數(shù)碼顯示電路數(shù)碼顯示在電子領(lǐng)域中處處需要、且制作十分容易，一裝即成。圖18是數(shù)碼顯示電路的原理框圖。初學(xué)者通過制作數(shù)碼顯示電路還可學(xué)到數(shù)字電路很多的基本知識。

（1）編碼器編碼和譯碼是數(shù)字電路（包括工業(yè)控制、單片機(jī)和PC機(jī)）常用的一種手段。通過編譯碼器可以解決家電、工業(yè)和工程上的許多問題，也是初學(xué)者必須掌握的數(shù)字電路知識。

所謂“編碼”是指用若干數(shù)字或文字符號按照預(yù)先的約定（又稱規(guī)定或定義）表示特定對象的過程。例如電信局給某用戶編制了一個電話號碼3245110，實際上就是把這個用戶用代碼3245110表示出來，這就是編碼。

日常生活中的一個數(shù)按一定的計數(shù)方式（制）寫出來也叫編碼，如寫成十進(jìn)制，就是按十進(jìn)制編碼；如果寫成二進(jìn)制，就是按二進(jìn)制編碼。一旦編碼的規(guī)則定義后，由此派生的問題都應(yīng)遵循編碼的規(guī)定。例如十進(jìn)制編碼規(guī)定，十進(jìn)制的一位數(shù)是按十個符號0、1、2……9來表示十種不同的代碼，若超過9的數(shù)，則用多位數(shù)表示，且低位和高位關(guān)系是“逢十進(jìn)一”。在二進(jìn)制中，每個數(shù)位（即二進(jìn)制的1位）只能取兩種不同的數(shù)碼即“0”和“1”，其特點是：“逢二進(jìn)一”，即當(dāng)本位是1，又要再加1時，本位便成0，同時向高位進(jìn)1，例如1＋1=10.為了熟悉二進(jìn)制的表示和運算規(guī)則，我們用四位二進(jìn)制數(shù)碼來表示十進(jìn)制的一位數(shù)，并列成表，如附表所示。

該表也是一種編碼方式，這種編碼就稱為BCD碼。所謂BCD碼就是用二進(jìn)制的編碼表示十進(jìn)制數(shù)。將四位二進(jìn)制碼一直加1時，還有六種狀態(tài)，但按BCD碼的約定，其余六種狀態(tài)（1010、1011、1100、1101、1110、1111）對BCD碼都是非法的，即在BCD碼中是不允許出現(xiàn)的。

（2）位、字節(jié)這里順便說說關(guān)于計算機(jī)技術(shù)中常見的專業(yè)用語：位、字節(jié)。計算機(jī)（包括單片機(jī)）中的“位”是指二進(jìn)制數(shù)的位，常用bit表示，例如BCD碼中的1001是4位。單片機(jī)中常處理8位二進(jìn)制數(shù)，常把它定義成一個字節(jié)，常用Byte表示。單片機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲量，處理速度都是以字節(jié)為單位的。表示存儲器容量的單位是kB，稱為千字節(jié)（實際是1024個字節(jié)）。在計算技術(shù)中，為了說明計數(shù)方式是二進(jìn)制數(shù)，常在二進(jìn)制數(shù)后面加B，以與其它計數(shù)制區(qū)別，如BCD碼中的1101B.湖北王紹華成都遙約

數(shù)字電路及其應(yīng)用（六）

1999年電子報第21期

（3）顯示器件。顯示器件是圖18（上期連載圖）框圖電路的末級電路，是將輸入數(shù)碼還原成數(shù)字（這里是十進(jìn)制）的。顯示器件有多種類型，各有特點，應(yīng)按使用的場所選購。液晶顯示器亮度不高但耗電?。粺晒鈹?shù)碼管亮度一般，耗電亦小，但工作電壓較高（陽極電壓12V、20V兩種）；LED數(shù)碼管亮度高，售價低但耗電較高（指筆段耗電約10mA）。這里主要介紹LED數(shù)碼管顯示器。

市售的LED數(shù)碼顯示器其品種很多，以WD系列為例，其數(shù)顯器的位數(shù)有一位、二位、三位和四位的；每位的外形尺寸和顯示的顏色也有多種，如：紅、綠、黃、橙等。這里以WD50系列為例說明其特點和用途。其外形尺寸如圖19所示，主要參數(shù)如下：正向電壓1.6V～2.2V；功耗≤400mW，工作電流≤10mA；發(fā)光強度IV由具體型號而定，如WD506C（橙色）的IV為4500μcd、WD508C（紅色超高亮）IV為13000μcd（工作電流10mA的測試條件）。

一位的LED數(shù)碼顯示器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖20所示，顯示字時其筆段是些發(fā)光二極管，它們工作時可分共陽極（連接）如圖20的（b）和共陰極（連接）如圖20（a）兩種。WD506A是共陽連接、WD506C是共陰極連接，其發(fā)光筆段引腳如圖21所示。

引腳按頂視圖的1腳起，順時針讀數(shù)，其中5腳為小數(shù)點顯示位DP，若不用可不連接。由于顯示器的筆段數(shù)字是7段組成的（不計小數(shù)點），所以常稱他們?yōu)長ED 7段數(shù)碼顯示器。

（4）BCD—鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器。數(shù)碼顯示器與配套的驅(qū)動器集成器件一起工作。這些驅(qū)動器常稱BCD－7段譯碼器。不同的顯示器配用相應(yīng)的驅(qū)動器件，如CD4055專配液晶顯示用的。CD4547是BCD－7段譯碼大電流驅(qū)動器，這些都屬于BCD－7段譯碼器。圖18中配LED的驅(qū)動器，是用CD4543集成器件，該器件是一種可驅(qū)動LED的，也可驅(qū)動LCD的7段譯碼器。用CD4543驅(qū)動LED時的配接電路如圖22所示。圖中R1～R7是LED的限流電阻。

數(shù)字電路及其應(yīng)用（七）

1999年電子報第22期

（5）數(shù)碼顯示電路和學(xué)習(xí)數(shù)字集成電路的方法。以下繼續(xù)介紹數(shù)碼顯示框圖18的電路組成。

在上期連載（六）的圖22，已示出了數(shù)碼顯示電路中的BCD－7段譯碼/驅(qū)動器和數(shù)碼管LED的一種配套電路。從圖22看出，數(shù)碼管LED驅(qū)動器的輸入端是BCD碼信號。該信號可用CD4518——二/十進(jìn)制同步加計數(shù)器的輸出供給，如圖23（a）所示。圖23（b）中還示出了已介紹過的CD4543集成電路。在這里首先對初學(xué)者談?wù)勈褂脭?shù)字集成電路的方法，它與使用分立元件電路完全不同，使用前者時，應(yīng)把握以下幾點。

1）學(xué)會查閱數(shù)字電路產(chǎn)品手冊。從手冊產(chǎn)品性能介紹中，查出數(shù)字電路的引腳功能。一般引腳功能分兩大類，其一是輸入與輸出功能；其二是控制功能（包括被控和對外控制）。例如圖23的（a）

CD4518，該IC是一種同步加計數(shù)器，在一個封裝中含有兩個可互換二/十進(jìn)制計數(shù)器，其功能引腳分別為1～7和9～{15}.該計數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳；9腳或10腳），4路BCD碼信號輸出（3腳～6腳；{11}腳～{14}腳）。此外還必須掌握其控制功能，否則無法工作。手冊中給有控制功能的真值（又稱功能表），即集成塊的使用條件，如表2所示。從表2看出，CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN，若用時鐘上升沿觸發(fā)，信號由CP輸入，此時EN端應(yīng)接高電平“1”，若用時鐘下降沿觸發(fā)，信號由EN端輸入，此時CP端應(yīng)接低電平“0”，不僅如此，清零（又稱復(fù)位）端Cr也應(yīng)保持低電平“0”，只有滿足了這些條件時，電路才會處于計數(shù)狀態(tài)，若不滿足則IC不工作。計數(shù)時，其電路的輸入輸出狀態(tài)如表3所示。值得注意，因表3輸出是二/十進(jìn)制的BCD碼，所以輸入端的記數(shù)脈沖到第十個時，電路自動復(fù)位0000狀態(tài)（參看連載五）。另外，該CD4518無進(jìn)位功能的引腳，但從表3看出，電路在第十個脈沖作用下，會自動復(fù)位，同時，第6腳或第{14}腳將輸出下降沿的脈沖，利用該脈沖和EN端功能，就可作為計數(shù)的電路進(jìn)位脈沖和進(jìn)位功能端供多位數(shù)顯用。由此可見充分利用真值表的特性，才能使用好數(shù)字電路。

讀者可以按照上述方法查出BCD－7段譯碼/驅(qū)動器的CD4543輸入、輸出真值表，從表中學(xué)會電路的使用方法。由于篇幅有限，這里沒有列出它的真值表。圖24是LED數(shù)碼顯示框圖18的部分電路圖，圖中引腳連接完全根據(jù)真值表的要求連接的。

在圖24電路的CD4518中，因設(shè)定CP端為時鐘（計數(shù)）輸入，所以EN端10腳接電源正端（高電平）

；清零端Cr{15}腳通過R1接地為零電平，電容C1是開機(jī)置Cr“1”電平清零用的。開機(jī)之后，C1不再起作用，由此可見，該IC的連接均符合表2的要求。只要從9腳輸入計數(shù)脈沖，CD4518就輸出BCD碼。在CD4543中，LD（鎖存控制）端1腳接電源正端（高電平），BI（消隱）端7腳、ph（L6CD用）6腳均接地電平，這些條件均符合CD4543真值表要求。

由此可見，學(xué)習(xí)使用數(shù)字IC是以此真值表為依據(jù)的。

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數(shù)字電路及其應(yīng)用（八）

1999年電子報第23期

（6）斯密特4－2輸入與非門CD4093.斯密特與非門又稱斯密特觸發(fā)器。該器件既可以像普通“與非”門那樣工作，也可以接成斯密特觸發(fā)器來使用。在數(shù)碼顯示電路中將用它作脈沖整形電路。

圖25是CD4093（IC）的引腳圖，從IC內(nèi)部的邏輯符號和“與非”門的邏輯符號相比略有不同，增加了一個類似方框的圖形，該圖形正是代表斯密特觸發(fā)器一個重要的滯后特性。當(dāng)把CD4093兩個輸入端并接成非門時，它們的輸入、輸出特性如圖26所示。其中圖26的上部位置代表輸入信號；圖26的下部位置代表輸出波形。從圖中看出，當(dāng)輸入電壓V1上升到VT＋電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出負(fù)跳變；過了一段時間輸入電壓回降到VT＋電平時，輸出并不回到初始狀態(tài)而需輸入V1繼續(xù)下降到VT－電平時，輸出才翻轉(zhuǎn)至高電平（正跳變），這種現(xiàn)象稱它為滯后特性，VT＋—VT－=△VT.△VT稱為斯密特觸發(fā)器的滯后電壓?！鱒T與IC的電源電壓有關(guān)，當(dāng)電源電壓提高時，△VT略有增加，一般△VT值在3V左右。因斯密特觸發(fā)器具有電壓的滯后特性，常用它對脈沖波形整形，使波形的上升沿或下降沿變得陡直；還可以用它作電壓幅度鑒別。在數(shù)字電路中它也是很常用的器件。

圖27是一種用開關(guān)K產(chǎn)生單脈沖的原理圖。當(dāng)按下按鍵開關(guān)K時，我們雖然感覺不到開關(guān)觸點的抖動，但是因?qū)嶋H存在抖動而使K的輸出端產(chǎn)生多個脈沖，為了消除開關(guān)的抖動，使用了圖28的消除開關(guān)抖動的電路。圖中注明了電路的組成和各點的輸出波形。電路中R1是上拉電阻。R2是C1的泄放電阻，R3、C1為常數(shù)，決定C點波形的前沿和后沿狀態(tài)。R4、D1和R5是斯密特觸發(fā)電路輸入、輸出必需的延遲反饋元件。該電路是一種消除開關(guān)抖動的單脈沖發(fā)生器典型電路。

（7）CD4060時鐘脈沖發(fā)生器。CD4060（IC）是一種帶有振蕩器的14級分頻器電路。用作振蕩器時需外接R、C元件或石英晶體和電容器。如圖29所示。有關(guān)CD4060的詳細(xì)資料，本報已介紹過多次，這里不再重復(fù)。

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數(shù)字電路及其應(yīng)用（九）

1999年電子報第24期

（8）數(shù)碼顯示中的時鐘信號。圖30是數(shù)碼顯示的完整電路圖。該電路是取自工程上一種多點檢測控制箱的部分電路。由圖可知，數(shù)碼顯示不僅可用在計數(shù)上，更多的還是其它用途。在圖30中，IC1是數(shù)碼顯示用的時鐘信號發(fā)生器，IC2是人工檢測（數(shù)碼顯示）的單脈沖發(fā)生器電路，IC3是計數(shù)器，IC4是BCD－7段譯碼器和LED的驅(qū)動器。

CD4060（IC1）時鐘信號發(fā)生器。數(shù)碼顯示用的時鐘信號是由使用場合決定的，如工廠中產(chǎn)品自動計數(shù)是由光電傳感器產(chǎn)生時鐘信號，在這里是由脈沖發(fā)生器IC1產(chǎn)生的時鐘信號。該發(fā)生器的脈沖周期T=2.2R2C1，設(shè)置為兩秒鐘，即LED計數(shù)顯示每兩秒鐘變化讀數(shù)一次。

電路中，CD4093（IC2）和開關(guān)K3共同組成供自檢用的單脈沖發(fā)生器。觸動一次K3，IC2的1腳接地一次，便在R4端產(chǎn)生一個脈沖（負(fù)的），為了消除開關(guān)通斷的抖動，再利用斯密特與非門IC2對1腳上的脈沖信號整形，然后由IC2的10腳輸出整形后的單脈沖信號（具體工作原理見上期介紹）。將開關(guān)K2閉合，由人工不斷觸動K3，IC210腳輸出的信號加到IC3的CP端9腳，結(jié)果LED就顯示出K3的閉合次數(shù)（0～9），達(dá)到人工檢測數(shù)顯示電路是否正常工作的目的。若將IC1中的電阻R2用電位器（200kΩ）代換，即可調(diào)節(jié)LED的顯示速度。圖31是數(shù)碼顯示的面板圖。其中K1、K2是互鎖按鍵開關(guān)，K3是不帶鎖的按鍵開關(guān)。工作時，按下“循測”鍵則自動計數(shù)顯示；檢測時按下“人工”鍵，再觸動K3，LED就隨K3觸動而顯示。湖北王紹華成都遙約

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十）

1999年電子報第25期

四、LED數(shù)碼顯示的應(yīng)用已介紹過的數(shù)碼顯示電路只需配上相應(yīng)的器件，就可組成多路監(jiān)示的報警裝置。圖32是取自工程上一種10路報警系統(tǒng)的原理框圖。其中的LED數(shù)碼顯示電路具有兩種功能，1.發(fā)出BCD碼，供多路報警循測開關(guān)的接通信號。設(shè)定每個開關(guān)接通兩秒鐘，然后斷開，20秒鐘一個接通循環(huán)。2.LED顯示0～9個數(shù)，用來指示各路報警傳感器的位號，以便發(fā)出報警聲時，用戶可從LED上看出報警點的位置。以下分別介紹各框圖的組成。有關(guān)LED數(shù)碼顯示電路已作過詳細(xì)介紹，這里不再復(fù)述。

1.CD4067模擬開關(guān)。數(shù)字電路中模擬開關(guān)是很有用的器件，用它來切換數(shù)字信號的傳輸是十分方便的。模擬開關(guān)的等效電路如圖33所示。該圖中0～n是開關(guān)的位，A代表開關(guān)的公共端刀，它等效一個單刀多位開關(guān)。各開關(guān)的切換是由BCD碼作指令，BCD碼的每四位二進(jìn)制碼可對應(yīng)一個開關(guān)的接通，其余開關(guān)都斷開。各開關(guān)都可雙向傳輸信號，即各開關(guān)允許從n線到1線的信號傳送（輸入/輸出）或1線到n線的分離（輸出/輸入），以及允許信號的并/串轉(zhuǎn)換。開關(guān)所需的BCD碼由外部電路產(chǎn)生，并稱BCD碼為外部地址輸入信號。

圖34是一種集成模擬開關(guān)器件CD4067的引腳圖。CD4067是單16路（單刀16位）模擬開關(guān)，各開關(guān)由外部輸入二進(jìn)制的地址碼A、B、C、D來切換。其中腳10、{11}、{14}和{13}是地址碼A、B、C、D的輸入端；腳2～{11}和{16}～{23}是開關(guān)的輸入/輸出端（開關(guān)位）；腳1是開關(guān)的輸出/輸入公共端（開關(guān)刀）；腳{15}為控制端，低電平有效（選通），高電平禁止（開關(guān)開路）。CD4067的真值表如附表所示。4位二進(jìn)制碼A、B、C、D共有16種狀態(tài)，所以可以控制16個開關(guān)的通斷。從真值表上看出，CD4067的工作方式和圖33介紹的完全相同，不過實際的IC多了一個控制端口{15}INH.這種模擬開關(guān)具有低的導(dǎo)通電阻和高的斷開電阻，被傳輸?shù)臄?shù)字信號幅度為3V～15V. 2.多路報警傳感器和訊響器這里各路設(shè)置的報警傳感器依用戶按要求設(shè)定，所以難以詳細(xì)介紹，不過可以介紹其要求。不管設(shè)置何種傳感器，如防盜的振動或斷線傳感器；防火的感煙傳感器；家用或商用的燃?xì)鈿饷魝鞲衅鞯?，都要作數(shù)字化處理，即報警時，傳感器的輸出應(yīng)輸出高電平（≥12V），以保證傳感器的報警信號可以遠(yuǎn)距離傳送。如圖35防盜的斷線傳感器，當(dāng)A、B兩點的布線一旦斷開，A點就輸出高電平（12V）的報警信號，再通過CD4067的輸出到訊響器上。報警用的高響度訊響器，本報均有過介紹。

本10路報警裝置與CD4067有關(guān)的電路如圖36所示。它可用于倉庫、石油液化站，當(dāng)然也可以用于多居室別墅的防盜系統(tǒng)，不同的場所使用不同種類的傳感器。各傳感器設(shè)在需要的地方，報警電路安裝在一個箱內(nèi)作為監(jiān)測箱掛在室內(nèi)（工程上稱為中心控制室）。一旦出現(xiàn)報警聲，從監(jiān)測箱的LED顯示中即可查到報警位置。值得注意，因CD4067的外部地址碼是二/十進(jìn)制的BCD碼，所以控制的報警路數(shù)最多10路，余有6路空著不同。實際使用時，也可按需要設(shè)置報警路數(shù)，這種情況下，由LED數(shù)碼顯示電路產(chǎn)生的10路循測信號也無需更改，未用上的循測信號，作空位運行。

湖北王紹華成都遙約

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十二）

1999年電子報第27期

2.三態(tài)輸出與非門和集成三態(tài)R－S鎖存觸發(fā)器。

（1）三態(tài)輸出與非門。又稱三態(tài)門，它與一般的與非門不同，其輸入、輸出除了具有與非門的功能外，還可以出現(xiàn)第三種狀態(tài)——高阻狀態(tài)（或稱禁止態(tài)）。三態(tài)門的邏輯符號如圖41所示，當(dāng)EN端接“0”（或“1”）電平時，三態(tài)門按照與非門邏輯工作；當(dāng)EN端接“1”（或“0”）電平時，三態(tài)門截止，這時若從輸出端看進(jìn)去，它處于高阻狀態(tài)，所以稱EN端為控制端（又稱使能端）。在計算機(jī)電路中，常把A、B端叫做數(shù)據(jù)輸入端；還把EN端接“0”（或“1”）時叫三態(tài)門的工作狀態(tài)——高阻狀態(tài)。至于EN端該接“1”或“0”，才能使它成高阻狀態(tài)？這由給定型號集成電路的真值表而定，讀者無需硬記。

在計算機(jī)（包括單片機(jī)）中，三態(tài)電路很有用處，用它可在一根導(dǎo)線上輪流（輸入/輸出）傳送多個不同的數(shù)據(jù)信號或控制信號，如圖42所示。通常把圖中接受三個門的AB線叫做總線（又稱母線）。

若令EN1、EN2和EN3分時地接“0”（或“1”）電平時，則AB、CD、EF的三組數(shù)據(jù)就會輪流地按與非門關(guān)系送到總線AB上，達(dá)到用一根總線傳輸（輸入/輸出）三組信號目的。

（2）三態(tài)R－S鎖存觸發(fā)器CD4044將三態(tài)輸出的與非門接成R－S觸發(fā)器，就構(gòu)成了具有三態(tài)的鎖存觸發(fā)器，如集成電路CD4044.CD4044是16引腳的IC，內(nèi)含4個三態(tài)R－S觸發(fā)器，其引腳功能如圖43所示。圖中的EN端是各R－S觸發(fā)器共同的三態(tài)控制端（“0”電平禁止）；S、R代表各自的R－S觸發(fā)器的輸入端，Q1～Q4代表各觸發(fā)器的輸出端，觸發(fā)器的Q端均未引出。附表是CD4044的真值表。從表中看出它與上次連載中的R－S與非門觸發(fā)器的真值表相比，除多了一個控制端EN外，均完全相同，只需把EN端接高電平，該IC就是含有四個R－S與非門觸發(fā)器的集成電路。注意：用或非門也可以構(gòu)成三態(tài)R－S鎖存觸發(fā)器，如集成電路CD4043.圖44是用CD4044設(shè)計的報警器電路。AB線是用戶設(shè)置的防盜線（用漆包線組成）。用該線把需防盜的區(qū)域圍起來。圖中繪出的R－S觸發(fā)器是指CD4044內(nèi)部電路的原理而非實際的完整電路。圖中S1端通過電阻R2高電平（“1”），但由于AB線的短路使S1處于“0”電平，R1端通過電阻R1接“0”電平，EN端（三態(tài)）接高電平使CD4044按照R－S觸發(fā)器的邏輯工作。電容器C是開機(jī)時，使R1端置“1”電平的，由CD4044的真值表可知，開機(jī)加電之后R－S觸發(fā)器處于“1”態(tài)，Q1輸出高電平，BG1管飽和導(dǎo)通，BG2管截止。一旦AB線被賊切斷，S處于“1”

電平，因R1處于“0”電平，結(jié)果R－S觸發(fā)器置“0”態(tài)（參看真值表），BG1管截止，BG2導(dǎo)通，訊響器工作發(fā)出報警聲。開關(guān)K是二次分布AB線的復(fù)位開關(guān)。由上述可見，分析電路時只需把握R－S觸發(fā)器的特性和CD4044真值表，則圖44的電路原理就一目了然。成都史為

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十三）

1999年電子報第28期

3T型觸發(fā)器和定時器電路。

將R－S觸發(fā)器的引出端作適當(dāng)?shù)倪B接，可以構(gòu)成T型觸發(fā)器，如圖45所示。T型觸發(fā)器屬于雙穩(wěn)態(tài)電路，可作分頻器。電路中的T點稱觸發(fā)端（又稱時鐘端）。當(dāng)T型觸發(fā)器的電源接通時，A、B端中哪個為高電平或低電平，是隨機(jī)性的。一旦在觸發(fā)端T輸入脈沖信號時，該脈沖通過電容器C1、C2加到R、S端，由上期的與非門R－S觸發(fā)器的真值表可以看出，當(dāng)輸入脈沖是高電平時，電路保持原狀態(tài)；當(dāng)輸入脈沖由高電平下跳到低電平瞬間，電路被觸發(fā)改變原來的狀態(tài)，其輸入、輸出的波形如圖46所示。由波形圖看出，輸出端與輸入端的脈沖波是一種二分頻作用。實用中的T型觸發(fā)器電路有多種形式，如有的T型觸發(fā)器帶有清零端，但它們的基本功能是相同的。

在數(shù)字集成電路中，T型觸發(fā)器用途很廣，已介紹過的IC CD4060和CD4518產(chǎn)品，其內(nèi)部的計數(shù)單元就是由多個T型觸發(fā)器構(gòu)成的串行計數(shù)器。因T型觸發(fā)器有分頻作用，所以可用它制作定時器。

圖47是一種由CD4060、CD4518、CD4069和BG管等組成的定時器電路，其定時時間可調(diào)，最長定時可達(dá)10小時以上。電路中的各集成電路功能都已作過詳細(xì)介紹，這里不作復(fù)述。定時器工作原理如下：電路通電（＋12V），因電容器C3、C2不能瞬變，開機(jī)電源信號（高電平）對IC1、IC2清零，IC26腳輸出低電平，經(jīng)IC3反相成高電平，該高電平驅(qū)動繼電器J工作，其觸點J0閉合，提供定時開始信號。電源接通后IC14060開始振蕩和內(nèi)部分頻（14級二分頻），其振蕩周期T=2.2（R2＋R3）C1，振蕩周期由R3可調(diào)。振蕩的脈沖信號經(jīng)內(nèi)部分頻后由3腳Q14端輸出脈沖信號加到IC2CD4518（單端輸入、BCD碼輸出）

的2腳時鐘端EN（負(fù)跳變觸發(fā)），該時鐘信號由內(nèi)部再分頻從IC2的6腳Q4端輸出高電平信號，該高電平經(jīng)IC3－1反相后，一路信號使BG截止，繼電器停止工作，J0斷開定時結(jié)束；另一路信號經(jīng)IC3－2反相成高電平加到IC2的1腳使CD4518停止工作（保持原狀）。要第二次定時，先按動同步開關(guān)K，使IC1、IC2復(fù)位，又可開始定時。圖48是CD4518輸出各點波形圖。

關(guān)于定時時間的設(shè)定，可調(diào)節(jié)R3.數(shù)字電路及其應(yīng)用（十四）

1999年電子報第29期

4J－K型和D型觸發(fā)器。J－K型和D型觸發(fā)器，仍以R－S型觸發(fā)器電路為主，再附加一些其它功能電路而構(gòu)成，其具體電路也較復(fù)雜。不過，按照學(xué)習(xí)數(shù)字電路的方法，可不管它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只注重其輸入/輸出關(guān)系。所以介紹J－K型和D型觸發(fā)器時仍以它的真值表和用途為主。

為了理解各種觸發(fā)器的記憶功能，這里再介紹數(shù)據(jù)的鎖存概念。已介紹過的組合邏輯電路，其特點是電路的輸出信號僅僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，輸入信號一旦撤除，輸出信號也就消失。例如在十進(jìn)制—二進(jìn)制的編碼電路中，當(dāng)手動按下單脈沖的開關(guān)時，編碼電路會產(chǎn)生對應(yīng)的編碼信號（可看成數(shù)據(jù)），一旦手離開開關(guān)時，輸出端復(fù)原為原狀態(tài)。若需要編碼器的輸出信號保留住（即存儲），就需要再附加觸發(fā)器電路，不僅如此，在計算機(jī)電路中，為了處理多個數(shù)據(jù)，均在給定的時間（即時鐘信號）

進(jìn)行，這就要求各種觸發(fā)器的輸入端除了數(shù)據(jù)信號外，還有時鐘輸入信號（CP端）。時鐘CP信號未到觸發(fā)器的輸入端時，輸入端的控制信號（包括數(shù)據(jù)）均對觸發(fā)器不起作用。J－K型觸發(fā)器的邏輯符號和真值表見圖49和附表，它有兩個控制端J、K和一個時鐘端CP.從附表中看出，J－K型觸發(fā)器是在時鐘脈沖的下降沿時，它才改變其輸出狀態(tài)（置“0”或置“1”態(tài)）。表中的Qn代表原狀態(tài)，Qn代表與原狀態(tài)相反的狀態(tài)，Qn＋1代表時鐘CP到達(dá)后的新狀態(tài)。圖50是J－K型觸發(fā)器輸入端的時鐘信號與輸出信號二分頻關(guān)系時的波形。

注意：本連載（十二）的圖42中的總線AB改為MN，以便與輸入端的A、B相區(qū)別。

成都史為

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十五）

1999年電子報第30期

D型觸發(fā)器的邏輯電路符號如圖51所示。附表a是它的真值表。圖52是D型觸發(fā)器電路組成的原理圖，根據(jù)圖52，讀者很容易由上期連載附表的真值表過渡到附表a.由附表a看出，D型觸發(fā)器相似于晶體三極管的射極輸出器電路，即在時鐘CP信號上升沿指揮下，D型觸發(fā)器就能把D端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵龆恕］斎攵藷oCP信號時，D端信號對觸發(fā)器不起作用。圖53是用D型觸發(fā)器組成的二分頻電路，圖54是二分頻電路的輸入時鐘與輸出Q的波形圖。注意：各觸發(fā)器一旦做成產(chǎn)品IC時，其輸入端還增加有置“0”端或置“1”端。

圖55是集成電路CD4013的引腳圖，其內(nèi)部有兩個D觸發(fā)器，附表b是它的真值表。圖56是某職業(yè)學(xué)校采用CD4060和雙D觸發(fā)器CD4013制作的教學(xué)實驗——交通紅、綠燈管理器部分原理電路圖。在這里CD4013用作分頻器，并在它的輸出端Q和Q端外接紅、綠色發(fā)光二極管。圖56的IC2各引腳的連接完全符合附表b的真值表要求。IC1是CD4060組成的振蕩分頻電路（已介紹過），調(diào)節(jié)R3使IC1的1腳輸出脈沖周期為定值（如兩分鐘），再由IC2分頻，結(jié)果紅、綠發(fā)光管就按規(guī)定的時間各自循環(huán)點亮，達(dá)到實驗?zāi)康摹?br>
成都史為

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十六）

1999年電子報第31期

六、計數(shù)器在數(shù)字電路中，計數(shù)器屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。計數(shù)器不僅僅用來記錄脈沖的個數(shù)，還大量用作分頻、程序控制及邏輯控制等，在計算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。在CMOS電路系列產(chǎn)品中，計數(shù)器是用量最大、品種很多的產(chǎn)品。

1計數(shù)器IC的輸出方式。計數(shù)器IC是一種單端輸入、多端輸出的記憶器件，它能記住有多少個時鐘脈沖送到輸入端、而在輸出端又以不同的狀態(tài)來表示，這就構(gòu)成了不同的輸出方式。這種不同的輸出方式為用戶提供了多種用途，給使用帶來極大的方便。以下介紹計數(shù)器IC輸出的幾種常用方式。

（1）單端輸入十進(jìn)制計數(shù)/7段譯碼輸出。這種輸出方式通常用于計數(shù)顯示，它把輸入脈沖數(shù)直接譯成7段碼供數(shù)碼管顯示0～9的數(shù)，如圖57所示。圖57中的IC是CD4033，從IC的時鐘端CP1腳輸入脈沖數(shù)，其輸出端可直接帶動LED數(shù)碼管顯示輸入脈沖個數(shù)。該電路的顯示也可用于熒光數(shù)碼管，但應(yīng)按熒光數(shù)碼管的使用加接電源。

（2）單端輸入BCD碼輸出。圖58是一種單端輸入、BCD碼輸出的計數(shù)器電路。該電路可對外控制10路信號，具體用途請參看本連載（九）、（十）中的介紹。CD4518和CD4520是一對姊妹產(chǎn)品，CD4518是采用二/十進(jìn)制的BCD，而CD4520則是二進(jìn)制碼，它們除了這點不同外，其余都完全相同。所以在圖58中，若把CD4518換成CD4520時（管腳接法不變），則其輸出為二進(jìn)制碼，共有16種狀態(tài)，可對外控制16路信號。

（3）單端輸入/分配器輸出。圖59是IC CD4017的單端輸入十進(jìn)制計數(shù)、分配輸出電路。計數(shù)狀態(tài)由CD4017的十個譯碼輸出端Y0～Y9顯示。每個輸出狀態(tài)都與輸入計數(shù)器的時鐘脈沖的個數(shù)相對應(yīng)。

例如：若輸入了6個脈沖，則輸出端Y5應(yīng)為高電平，其余輸出端為低電平（條件：從零開始計數(shù)）。CD4017仍有兩個時鐘端CP和EN，若用時鐘脈沖的上沿計數(shù)，則信號從CP端輸入；若用下降沿計數(shù)，則信號從EN端輸入。設(shè)置兩個時鐘端是為了級聯(lián)方便。CD4017與CD4022是一對姊妹產(chǎn)品，主要區(qū)別是CD4022是八進(jìn)制的，所以譯碼輸出僅有Y0～Y7，每輸入8個脈沖周期，就可得到一個進(jìn)位輸出，它們的管腳相同，不過CD4022的6、9腳是空腳。有關(guān)CD4017的應(yīng)用，各電子報刊均有過介紹。

（4）多位二進(jìn)制輸出串行計數(shù)器。常用的IC有CD4024、CD4040和CD4060，它們分別是7、12和14位的串行計數(shù)/分配器。它們都具有相同的電路結(jié)構(gòu)和功能，都是由T型觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計數(shù)器。不同的是它們的位數(shù)不同。多位二進(jìn)制計數(shù)器主要用于分頻和定時，使用極其簡單和方便。

圖60是以CD4024為代表的7位二進(jìn)制串行計數(shù)器/分配器電路圖，其特點是IC內(nèi)部有7個計數(shù)級，每個計數(shù)級均有輸出端子，即Q1～Q7.CD4024計數(shù)工作時，Q1是CP脈沖的二分頻；Q2又是Q1輸出的二分頻……，所以有頻率fQ7= fcp.CD4024也可擴(kuò)展更多的分頻。CD4024的真值表如上表所示，由表可知，清零端Cr加“1”電平時，各輸出端都清零；電路正常工作條件是Cr加零電平，當(dāng)CP脈沖下降沿時，CD4024作增量計數(shù)。

成都史為

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十七）

1999年電子報第32期

2計數(shù)器分類和應(yīng)用。計數(shù)器產(chǎn)品種類多，為了便于學(xué)習(xí)，可根據(jù)計數(shù)器的種類來學(xué)習(xí)它，但不必死記，重要的是掌握它的特點和各類計數(shù)器的用途。附表1是CMOS計數(shù)器產(chǎn)品的常見分類表。

圖61是一種兒童玩具旋光盒電路。該盒外形如圖62所示。盒面安裝有20只發(fā)光二極管LED，它依序沿周邊等距離排列，使用9V疊層電池供電，盒底有一電源開關(guān)，開關(guān)接通后，旋光盒面的LED依序發(fā)光產(chǎn)生旋光感覺。

IC1是由CD4060構(gòu)成的脈沖發(fā)生器，它產(chǎn)生可調(diào)的時鐘信號供IC2 CD4017工作。CD4017是單端輸入CP信號，十進(jìn)制計數(shù)/分配輸出，即IC1的振蕩輸出脈沖加在IC2的CP端{(lán)14}腳，使IC2輸出端Y0～Y9的10個端子依次出現(xiàn)高電平，三極管BG1～BG10依次導(dǎo)通，發(fā)光管LED1～LED20也依次發(fā)亮。電路中的LED1、LED2直到LED19、LED20都是依次兩兩并聯(lián)的，形成盒面的兩路移動光點，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的光環(huán)感。IC2 CD4017的各引腳連接符合附表2的真值表。按附表2要求，當(dāng)用時鐘信號端CP輸入時，則時鐘端EN{13}腳和清零端Cr{15}腳均應(yīng)接零電位，這時CD4017就能從CP輸入信號，使Y0～Y9依次高電平輸出。

電路中可調(diào)電阻R3是調(diào)節(jié)發(fā)光管LED的旋光速度的。

成都史為

數(shù)字電路及其應(yīng)用（十八）

1999年電子報第33期

3四位二進(jìn)制同步加計數(shù)器CD4520.CD4520是一種二進(jìn)制同步加計數(shù)器。在CD4520的一個封裝中有兩組二進(jìn)制計數(shù)器，其引腳功能如圖63所示，真值表如附表1所示。

學(xué)習(xí)數(shù)字電路重在引腳功能的用法，這里以圖64的定時器電路說明CD4520的特點和用法。圖64的電路是一種通過K1～K8的通斷，實現(xiàn)編程定時。定時時間可從1分～255分鐘。若改變振蕩頻率，另外級聯(lián)CD4520，可使定時的最大值達(dá)幾天或月以上。圖中的IC1（CD4001）是一種鍵控的振蕩器（見本連載之四的介紹——編者注），調(diào)節(jié)R2，可使振蕩周期為1分鐘（T=2.2R C1），要提高定時精度，IC1的振蕩電路還可用CD4060帶晶振的振蕩器。IC3是一種八輸入端的與非門/與門電路，這里的與非關(guān)系是指從IC3的{13}腳輸出；與門關(guān)系是指從IC3的1腳輸出，如圖65所示。

這里把IC2 CD4520內(nèi)部的兩組二進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)，即1Q4的輸出作EN2的時鐘脈沖（IC2的5、10腳相連），使IC2構(gòu)成一種八位二進(jìn)制計數(shù)器，可完成八級二分頻的功能，如圖64中IC2的2～5和{11}～{14}引腳的八個輸出端。八個輸出端的脈沖周期分別為2N（分），N代表1～8的變化，即周期分別為2、4、8……256（分）。定時編程時，把IC3的八輸入端與IC2的八個輸出端用小鈕子開關(guān)K1～K8組合相連，只要接通某些開關(guān)，即可實現(xiàn)可變定時，例如設(shè)定時間為18分鐘，則18=16＋2，將開關(guān)K2和K5接通，其余開關(guān)斷開，就實現(xiàn)了定時目的。

電路通電時，電源對IC2清零，IC3的{13}腳輸出高電平，作為定時開始信號（后續(xù)執(zhí)行電路從略），其1腳輸出低電平，產(chǎn)生鍵控信號使IC1振蕩，只要預(yù)先編程的定時值到達(dá)時，IC3的{13}腳輸出低電平送出定時結(jié)束信號，1腳輸出高電平IC1停振。若要改變定時，只需關(guān)斷電源再編程，再將電路通電，二次定時又開始。讀者可以檢查CD4520的其它功能腳的連接是完全符合附表2的真值表。

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數(shù)字電路及其應(yīng)用（二十）

1999年電子報第35期

2存儲器的種類從附表1看出存儲器的種類較多，依不同的類型可用在不同的方面。（1）

在單片機(jī)中常見有ROM和RAM、E2PROM或Flash E2PROM.因受芯片結(jié)構(gòu)的限制，一般的存儲容量都不大。

（2）供專用的MCU和CPU芯片配套使用，作片外存儲器，這類存儲器容量可大、可小，在一定的范圍內(nèi)任意選擇。（3）給存儲器配上編程器（可自制、編程電路簡單易作，下期詳細(xì)介紹），可獨立開發(fā)成電子小產(chǎn)品。由此可見存儲器是數(shù)字電路中的重要器件。在單片機(jī)芯片內(nèi)，常見的順序存取存儲器SRAM未列入表1中。附表2是常用部分存儲器產(chǎn)品型號表，供讀者參閱。成都史為

數(shù)字電路及其應(yīng)用（二十二）

1999年電子報第39期

九、手動RAM（6116）編程器實驗電路目前可編程的只讀存儲器（EPROM、E2PROM、標(biāo)準(zhǔn)閃速卡PCMCIA）其最大的優(yōu)點是可根據(jù)需要隨時編制固定程序（包括數(shù)據(jù)、表格），并可在必要時擦除另編。

現(xiàn)今存儲器容量已可達(dá)1M×8、1M×16（并行位）的閃速電可擦存儲器是10年前未料到的。這些大容量（有的稱為海量）存儲器均可選配相應(yīng)的編程器，可見存儲器產(chǎn)品的應(yīng)用已十分廣泛。

這里介紹的隨機(jī)讀寫存儲器RAM6116（2k字節(jié)）的編程器，雖然與以上提到的海量存儲器無法相比，但其基本功能和運作方式卻大同小異，不過后者的編程是在PC機(jī)（均帶軟硬件）上進(jìn)行的。

電子愛好者通過學(xué)習(xí)手動RAM的編程方法，不僅可以進(jìn)一步理解存儲器的特性和工作原理，也為今后使用海量存儲器的編程器產(chǎn)品打好基礎(chǔ)。

1電路工作原理如圖69所示，其框圖原理見圖68（本連載二十一中）。該圖中的IC1、IC2和IC3共同組成RAM6116的地址發(fā)生器，其中IC2CD4520對RAM6116地址作增量計數(shù)；IC3是單脈沖發(fā)生器，它與IC2配合工作產(chǎn)生RAM6116單步執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)的地址；IC1是脈沖發(fā)生器，它與IC2配合產(chǎn)生RAM6116可變速度的讀數(shù)據(jù)地址（電路原理可見本連載十八、十一、九），IC4是RAM6116，它的地址端A0～A7與IC2的輸出端相連，組成8位的256個可選地址；RAM6116地址A8～A10接地，對手動編程實驗，為了簡化編程電路，256個地址已足夠使用了。K3～K10與其相關(guān)的元器件組成RAM6116寫入電路的D0～D7數(shù)據(jù)發(fā)生器，各開關(guān)接通產(chǎn)生“1”信號；開關(guān)斷開產(chǎn)生“0”信號。K11～K13、K2和K1是手動編程的控制開關(guān)。

編程器電路的電源共兩組，一組是＋12V供IC1～I(xiàn)C3的工作電源；另一組經(jīng)7805輸出＋5V供IC4的工作電源。IC2輸出的地址信號均經(jīng)電阻分壓成5V（如R1、R9；R8、R16的分壓器）的電平后注入到RAM6116的地址端。電路中的所有發(fā)光管LED均是用作對RAM6116編程時或讀信號時的指示信號。

LED亮代表指示的位信號為“1”信號（高電平）；LED滅為“0”信號，以保證檢測實驗的各個步驟是否合乎要求。為了使編程實驗直觀、成功，所以編程之前應(yīng)把要求的數(shù)據(jù)列成表格以便寫入數(shù)據(jù)到RAM6116中去。