電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能第11單元 時(shí)序邏輯電路課件

電子技術(shù)基礎(chǔ)

與技能人民郵電出版社第11單元時(shí)序邏輯電路知識(shí)目標(biāo)：了解寄存器的基本構(gòu)成和常見類型。了解寄存器的功能和典型集成寄存器的應(yīng)用。了解計(jì)數(shù)器的類型和功能。掌握二進(jìn)制、十進(jìn)制等典型集成計(jì)數(shù)器的外特性及使用。技能目標(biāo)：能按工藝要求制作印制電路板。根據(jù)要求，能安裝電路，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的邏輯功能。寄存器1

計(jì)數(shù)器2

技能實(shí)訓(xùn)3一、數(shù)碼寄存器發(fā)光二極管的發(fā)光情況知識(shí)探究1．集成數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器用來存放二進(jìn)制代碼，也稱為基本寄存器。演示電路中所用的74LS175是一個(gè)集成數(shù)碼寄存器，其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖11.3（a）、（b）所示。2．邏輯功能

由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：無論寄存器中原來存儲(chǔ)的數(shù)碼是什么，只要時(shí)鐘脈沖（CP）上升沿到來，4位待存的數(shù)碼D3～D0就同時(shí)被存入，使Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，并一直保存，直到下一個(gè)CP上升沿到來時(shí)存入新的數(shù)碼為止。這個(gè)過程也就是數(shù)碼寄存器接收和寄存數(shù)碼的過程。當(dāng)外部電路需要這些數(shù)碼時(shí)，可以直接從輸出端Q3Q2Q1Q0讀出。因此，數(shù)碼寄存器的邏輯功能是：接收并寄存數(shù)碼，輸出數(shù)碼。二、移位寄存器發(fā)光二極管的發(fā)光情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察到的發(fā)光二極管發(fā)光情況如表11.1所示。2．邏輯功能

在演示過程中，清零端=0時(shí)，4個(gè)輸出端Q3、Q2、Q1、Q0全為0輸出，發(fā)光二極管都不亮。清零端=1、M1=0、M0=1時(shí)，在第1個(gè)CP上升沿，右移串行輸入的第1個(gè)數(shù)碼“1”被移入寄存器，Q0=1，發(fā)光二極管VD0亮，其余發(fā)光二極管不亮。當(dāng)?shù)?個(gè)CP上升沿到來時(shí)，右移串行輸入的第2個(gè)數(shù)碼“0”進(jìn)入寄存器，Q0=0；同時(shí)原Q0的數(shù)碼“1”右移入使Q1=1，發(fā)光二極管VD1亮，其余發(fā)光二極管不亮。于是，在CP上升沿作用下，依次移入“1”、“0”、“0”、“0”，并保存在寄存器中，得到了表11.1所示的發(fā)光二極管發(fā)光情況。如果將發(fā)光二極管“亮”用對應(yīng)的“Q=1”替換，發(fā)光二極管“不亮”用對應(yīng)的“Q=0”替換，則表11.1可轉(zhuǎn)換為4位串行輸入右移寄存器狀態(tài)表如表11.2所示。74LS194實(shí)現(xiàn)右移還是左移由工作模式控制端M1、M0的輸入決定，具體工作模式選擇如表11.3的功能表所示。由表可知：M1M0=01時(shí)，右移；M1M0=10時(shí)，左移；M1M0=11時(shí)，并行輸入。第2節(jié)計(jì)數(shù)器一、計(jì)數(shù)器的分類二、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器三、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器一、計(jì)數(shù)器的分類根據(jù)觸發(fā)器的觸發(fā)方式不同，分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。在同步計(jì)數(shù)時(shí)，構(gòu)成計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘脈沖，觸發(fā)器的狀態(tài)同時(shí)更新，計(jì)數(shù)速度快；而在異步計(jì)數(shù)時(shí)，構(gòu)成計(jì)數(shù)器的某個(gè)觸發(fā)器可能用另一個(gè)觸發(fā)器的輸出作為其時(shí)鐘脈沖，所有觸發(fā)器更新狀態(tài)的時(shí)刻不一致，計(jì)數(shù)速度相對較慢。根據(jù)進(jìn)位規(guī)則不同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)是增還是減，每一種進(jìn)制的計(jì)數(shù)器又可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。二、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器遵循二進(jìn)制計(jì)數(shù)規(guī)則計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器稱為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。通常，集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器由4位觸發(fā)器構(gòu)成，通過引腳選擇、外電路控制可組成二～16進(jìn)制計(jì)數(shù)器。將兩個(gè)集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制、60進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。1．集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器發(fā)光二極管的發(fā)光情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察到的情況如表11.6所示。知識(shí)探究（1）集成異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器演示電路所用的74LS197是一個(gè)集成異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖11.9（a）、（b）所示。將開關(guān)S閉合看作是“0”、斷開看作是“1”，用CR替換S；將發(fā)光二進(jìn)制“亮”看作是“1”、“不亮”看作是“0”，用輸出端Q替換對應(yīng)的發(fā)光二極管；則表11.6可轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表11.7所示。由表11.7可知，選擇74LS197的6腳CP1作為時(shí)鐘脈沖輸入端時(shí)，74LS197可實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)在時(shí)鐘脈沖的下降沿轉(zhuǎn)換。74LS197的全部功能如表11.8所示。74LS161的功能表如表11.9所示。2．集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的應(yīng)用發(fā)光二極管的發(fā)光情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察到的情況如表11.10所示。知識(shí)探究將演示過程中的開關(guān)S閉合看作是“0”、斷開看作是“1”，用CR替換S；發(fā)光二極管“亮”看作是“1”、“不亮”看作是“0”，用輸出端Q替換對應(yīng)的發(fā)光二極管；則表11.10可轉(zhuǎn)換為表11.11所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。知識(shí)探究（1）集成異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器演示電路所用的74LS90是集成異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有二—五—十進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，時(shí)鐘脈沖下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器狀態(tài)改變，其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖11.13（a）、（b）所示74LS90的全部功能如表11.14所示。（2）集成同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖11.14所示是集成同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192的實(shí)物圖、引腳圖和邏輯符號(hào)。2．集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的應(yīng)用圖11.15所示是用2塊集成異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90組成的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖中計(jì)數(shù)器A的Q2、Q1分別接至ROA、ROB端，當(dāng)Q2、Q1同時(shí)為高電平時(shí)，將計(jì)數(shù)器A清零，實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器B為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，歸零時(shí)，觸發(fā)計(jì)數(shù)器A計(jì)數(shù)；2個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制計(jì)數(shù)。技能實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)制作秒計(jì)數(shù)器1．實(shí)訓(xùn)目的（1）掌握計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器、七段數(shù)碼管的合理選用。（2）掌握秒計(jì)數(shù)器安裝技巧。（3）掌握秒計(jì)數(shù)器的調(diào)試方法。（4）會(huì)按工藝要求制作印制電路板。2．器材準(zhǔn)備4．內(nèi)容與步驟（1）根據(jù)圖11.17所示的電路，列出元件清單，備好元件，檢查各元件的好壞。（2）根據(jù)圖11.17所示的電路，畫出裝配圖。在確定引腳的連線時(shí)，應(yīng)注意計(jì)數(shù)器與顯示譯碼器、顯示譯碼器與數(shù)碼管引腳之間的搭配。（3）根據(jù)裝配圖完成電路安裝。（4）檢查電路安裝是否正確。主要檢查數(shù)碼管的引腳是否裝錯(cuò)，集成塊引腳之間是否搭焊等。（5）檢查無誤后，接通電源。斷開S1，閉合S2、S3，對計(jì)數(shù)器清零。然后，閉合S1，斷開S2、S3。（6）從秒信號(hào)發(fā)生器輸入秒脈沖，觀察秒計(jì)數(shù)器工作是否正常。如不正常，分別檢查各級(jí)電路的輸入輸出狀況，直到排除故障為止。（7）制作安裝秒計(jì)數(shù)器的印制電路板。（8）實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，整理好本次實(shí)訓(xùn)所用的器材、儀表，清掃工作臺(tái)，打掃實(shí)訓(xùn)室。單元小結(jié)（1）時(shí)序邏輯電路中，一定含有觸發(fā)器。任何時(shí)刻的輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，而且還和電路原來的狀態(tài)有關(guān)。（2）時(shí)序邏輯電路分為同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路兩類。同步時(shí)序邏輯電路的所有觸發(fā)器受同一時(shí)鐘脈沖控制，而異步時(shí)序邏輯電路的各個(gè)觸發(fā)器受不同的時(shí)鐘脈沖控制。（3）寄存器有數(shù)碼寄存器和移位寄存器兩大類。數(shù)碼寄存器用觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)來存儲(chǔ)0或1，一般具有清0、存數(shù)、輸出等功能。移位寄存器除具有數(shù)