第7章時序邏輯電路

第7章時序邏輯電路第7章時序邏輯電路第1節(jié) 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第2節(jié) 寄存器第3節(jié) 計數(shù)器第4節(jié) 555定時器及其應用第5節(jié) 時序邏輯電路應用舉例第7章重點各種觸發(fā)器，包括符號、功能、觸發(fā)方式數(shù)碼寄存器、移位寄存器的電路組成和工作原理計數(shù)器的電路組成和工作原理（加法計數(shù)器、減法計數(shù)器、二進制、十進制、其它進制）555定時器的三種基本應用時序邏輯電路：含有雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯電路稱為時序邏輯電路雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是數(shù)字電路的基本部件之一，它具有記憶和存儲的功能。有記憶功能第1節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（簡稱觸發(fā)器）是由門電路加上適當?shù)姆答伓鴺嫵傻倪壿嫴考?。觸發(fā)器輸出端有兩種可能的穩(wěn)定狀態(tài)：0、1

觸發(fā)器的輸出狀態(tài)不只取決于當時的輸入，還與以前的輸出狀態(tài)有關；它是有記憶功能的邏輯部件。一、RS觸發(fā)器&DG1&DG1反饋兩個輸入端兩個輸出端QQSDRD1、基本RS觸發(fā)器&DG1&DG2輸入RD=0,SD=1時若原狀態(tài)：11001010輸出仍保持：&DG1&DG2輸入RD=0,SD=1時若原狀態(tài)：01111010輸出變?yōu)椋狠斎隦D=1,SD=0時若原狀態(tài)：10101011輸出變?yōu)椋?DG1&DG2輸入RD=1,SD=0時若原狀態(tài)：00110101輸出保持：&DG1&DG2輸入RD=1,SD=1時若原狀態(tài)：10111001輸出保持原狀態(tài)：&DG1&DG2輸入RD=1,SD=1時若原狀態(tài)：01110110輸出保持原狀態(tài)：&DG1&DG2輸入RD=0,SD=0時0011輸出全是1但當RD=SD=0同時變?yōu)?時，翻轉快的門輸出變?yōu)?，另一個不得翻轉。&DG1&DG2基本觸發(fā)器的功能表

基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)隨時隨輸入狀態(tài)的變化而變化，是由輸入端直接以電平的方式觸發(fā)改變觸發(fā)器的狀態(tài)，是直接低電平觸發(fā)方式，邏輯符號中輸入端靠近矩形框處的非號“○”說明它是用低電平觸發(fā)。

2、鐘控RS觸發(fā)器&DG1&DG2&DG3&DG4CP時鐘信號直接置0或置1RDSDRSCQ&DG1&DG2&DG3&DG4CPCP=0時011觸發(fā)器保持原態(tài)CP=1時1&DG1&DG2&DG3&DG4CPRS觸發(fā)器的功能表簡化的功能表Qn+1---下一狀態(tài)（CP過后）Qn---原狀態(tài)

同步RS觸發(fā)器是電平觸發(fā)方式，在CP的高電平期間，觸發(fā)器的輸出隨輸入的變化而變化；在CP的低電平期間，輸入信號被封鎖，觸發(fā)器保持不變。由于控制門的倒相作用，同步RS觸發(fā)器是用高電平去復位和置位的。

例：畫出RS觸發(fā)器的輸出波形。CPRSQSetReset使輸出全為1CP撤去后狀態(tài)不定KJJK觸發(fā)器的功能最完善，有兩個控制端J、K。二、JK觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CP1JK觸發(fā)器的結構JK觸發(fā)器的功能=0=0被封鎖保持原態(tài)J=K=0時：KJR2S2CF從R1S1CF主CP1JK觸發(fā)器的功能=1=1相當于T觸發(fā)器T=1J=K=1時：KJR2S2CF從R1S1CF主CP1JK觸發(fā)器的功能=0=1Qn=0時01Qn+1=11J=1，K=0時：分兩種情況（Q=0,Q=1）KJR2S2CF從R1S1CF主CP1JK觸發(fā)器的功能=0=1Qn=1時1000F主被封保持原態(tài)Qn+1=1KJR2S2CF從R1S1CF主CP1JK觸發(fā)器的功能=1=0Qn+1=0同樣原理：J=0，K=1時：KJR2S2CF從R1S1CF主CP1功能表邏輯符號RDSDCQKJ時序圖CPKJQJQ

保持翻轉1、什么是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器？2、觸發(fā)器有哪幾種觸發(fā)方式？3、什么是空翻現(xiàn)象？習題：思考題三、D觸發(fā)器D&c&d&a&bCP輸入端CP=0時，a、b門被堵，輸出保持原態(tài)：011保持D&c&d&a&bCPCP=1時，a、b門被打開，輸出由D決定：若D=01011001D&c&d&a&bCPCP=1時，a、b門被打開，輸出由D決定：若D=11100110D&c&d&a&bCP功能表邏輯符號RDSDDCQ例：畫出D觸發(fā)器的輸出波形。CPDQ四T觸發(fā)器T觸發(fā)器的真值表T

Qn+10Qn1QnT=1時，每來一個CP脈沖觸發(fā)器就翻轉一次T觸發(fā)器具有記憶功能和計數(shù)功能RDSDDCQT′觸發(fā)器RDSDCQKJTT觸發(fā)器P346例子S集成D觸發(fā)器及其應用例：四人搶答電路。四人參加比賽，每人一個按鈕，其中一人按下按鈕后，相應的指示燈亮。并且，其它按鈕按下時不起作用。電路的核心是74LS175四D觸發(fā)器。它的內部包含了四個D觸發(fā)器，各輸入、輸出以字頭相區(qū)別，管腳圖見下頁。CLRD

CPQCLRD

CPQCLRD

CPQCLRD

CPQ1Q1D2Q2DGND4Q4D3Q3D時鐘請零UCC公用清零公用時鐘74LS175管腳圖+5VD1D2D3D4

CLRCP&1&2&3清零CP賽前先清零0輸出為零發(fā)光管不亮D1D2D3D4

CLRCP+5V&1&2&2清零CP1反相端都為11開啟D1D2D3D4

CLRCP&1&2&2清零CP+5V若有一按鈕被按下，比如第一個鈕。=1=000被封這時其它按鈕被按下也沒反應第2節(jié)寄存器

一、數(shù)碼寄存器Q3Q2Q1Q0&&&&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取數(shù)脈沖接收脈沖(CP)四位數(shù)碼寄存器并行輸入并行輸出二、移位寄存器

所謂“移位”，就是將寄存器所存各位數(shù)據(jù)，在每個移位脈沖的作用下，向左或向右移動一位。根據(jù)移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器和雙向移位寄存器三種：寄存器左移(a)寄存器右移(b)寄存器雙向移位(c)

根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸入－輸出方式，又可將它分為串行輸入－串行輸出、串行輸入－并行輸出、并行輸入－串行輸出和并行輸入－并行輸出四種電路結構：FFFFFFFFFFFFFFFF串入－串出串入－并出并入－串出并入－并出jQQDQQDQQDQQD&&&&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位脈沖CP0串行輸出數(shù)據(jù)預置3210存數(shù)脈沖清零脈沖四位串入-串出的左移寄存器初始狀態(tài)：設A3A2A1A0

＝1011在存數(shù)脈沖作用下Q3Q2Q1Q0

＝1011。D0

＝0D1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2QQDQQDQQDQQD移位脈沖CP0串行輸出3210

下面將重點討論蘭顏色部分電路的工作原理。D0

＝0D1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2QQDQQDQQDQQD移位脈沖CP0串行輸出3210設初態(tài)Q3Q2Q1Q0

＝1011CP110100110011000100000000狀態(tài)表0110110010000000cpD3D2D1D001231011Q0

Q1Q2Q3QQDQQDQQDQQD移位脈沖CPL串行輸出3210四位串入-串出的左移寄存器：D0

＝

LD1

＝

Q0D2

＝

Q1D3

＝

Q2QDQQ3DQDQD移位脈沖CPR串行輸出Q1Q2Q0四位串入-串出的右移寄存器：D1＝Q2D2＝Q3D3＝RD0＝Q1循環(huán)右移能否一次移位兩位?VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCPS1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS1940111100011011直接清零保持右移(從QA向右移動)左移(從QD向左移動)并入CLRCPS1S0功能思考題1、JK觸發(fā)器能否轉變成D觸發(fā)器？2、什么是寄存器？有哪幾種類型的寄存器?計數(shù)器的功能

記憶輸入脈沖的個數(shù)；用于定時、分頻、產生節(jié)拍脈沖及進行數(shù)字運算等等。計數(shù)器的分類同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器。有時也用計數(shù)器的計數(shù)容量(或稱模數(shù))來區(qū)分各種不同的計數(shù)器，如二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器、二－十進制計數(shù)器等等。第3節(jié)計數(shù)器

一、二進制加法計數(shù)器Q2Q1Q0

000001010110

1110001CPQ0Q1Q2優(yōu)點：電路簡單、可靠缺點：速度慢1.三位二進制異步加法計數(shù)器CP計數(shù)脈沖Q2D2Q2Q2D2Q2Q2D2Q2

在異步計數(shù)器中，有的觸發(fā)器直接受輸入計數(shù)脈沖控制，有的觸發(fā)器則是把其它觸發(fā)器的輸出信號作為自己的時鐘脈沖，因此各個觸發(fā)器狀態(tài)變換的時間先后不一，故被稱為“異步計數(shù)器”。思考題：

試畫出三位二進制異步減法計數(shù)器的電路圖，并分析其工作過程。優(yōu)點：電路簡單、可靠缺點：速度慢2.三位二進制同步加法計數(shù)器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&計數(shù)脈沖CPJ2=K2=Q1Q0J1=K1=Q0J0=K0=1驅動方程Q0Q1Q2CP狀態(tài)轉換表10010011110000000011201000001130111111114100000011510100111161100000117111111111CPQ2Q1Q0J2＝K2＝J1＝K1＝J0＝1K0＝1Q1Q0Q1Q0Q0Q0

原狀態(tài)控制端

在同步計數(shù)器中，各個觸發(fā)器都受同一時鐘脈沖——輸入計數(shù)脈沖的控制，因此，它們狀態(tài)的更新幾乎是同時的，故被稱為“同步計數(shù)器”。思考題：

試設計一個四位二進制同步加法計數(shù)器電路，并檢驗其正確性。二、十進制加法計數(shù)器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0計數(shù)脈沖CPQ3Q3K3J3Q0Q1CP10234567891Q2Q3三、任意進制加法計數(shù)器J2=Q1Q0，K2

＝1

J1=K1

＝1

J0=Q2

，K0

＝1

Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0計數(shù)脈沖CPCPQ2Q1Q0000010012010301141005000異步五進制加法計數(shù)器。自行畫出波形圖。驅動方程另有三種狀態(tài)111、110、101不在計數(shù)循環(huán)內，如果這些狀態(tài)經若干個時鐘脈沖能夠進入計數(shù)循環(huán)，稱為能夠自行啟動。檢驗其能否自動啟動？CPQ2Q1Q0J2=K2=J1=K1=J0=K0=Q2Q1Q0

Q1Q0111

原狀態(tài)控制端下狀態(tài),,,1Q2

111111101000

110011101010

101011101010結論：經檢驗，可以自動啟動。000100011001010110101111狀態(tài)轉換圖集成計數(shù)器介紹1.二-五-十進制計數(shù)器74LS9074LS90內部含有兩個獨立的計數(shù)電路：一個是模2計數(shù)器(CPA為其時鐘，QA為其輸出端)，另一個是模5計數(shù)器(CPB為其時鐘，QDQCQB為其輸出端)。

外部時鐘CP是先送到CPA還是先送到CPB，在QDQCQBQA這四個輸出端會形成不同的碼制。74LS90原理電路圖QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR0(1)R0(2)R9(2)R9(1)QAQBQCQD&&CPACPBR0(1)R0(2)R9(2)R9(1)NCNCVCCQAQDQBQCGND1234567141312111098QAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)CPBCPA74LS9074LS90管腳分布圖R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDQCQBQAXX111001110X000011X000000X0X0XX0X00XX0X0計數(shù)狀態(tài)74LS90功能表歸納：1.74LS90在“計數(shù)狀態(tài)”或“清零狀態(tài)”時，均要求R9(1)和R9(2)中至少有一個必須為“0”。2.只有在R0(1)和R0(2)同時為“1”時，它才進入“清零狀態(tài)”；否則它必定處于“計數(shù)狀態(tài)”。計數(shù)時鐘先進入CPA時的計數(shù)編碼。CPACPCPBQBQDQCQA25QDQCQB

000001010011100QDQCQBCPBQA

00000001001000110100010101100111100010010000結論：上述連接方式形成8421

碼。QDQCQBCPBQA

0000000011001020011301004010150110601117100081001900000十進制數(shù)計數(shù)時鐘先進入CPB時的計數(shù)編碼。CPACPQA2CPBQBQDQC5QDQCQB

000001010011100結論：上述連接方式形成5421

碼。0000QAQDQCQBCPA

000100100011010010001001101010111100

0

0

00

00000QAQDQCQBCPA

000110010200113010041000510016101071011811009

0

0

000

十進制數(shù)思考題1、什么是同步計數(shù)器？什么是異步計數(shù)器?2、加法計數(shù)器與減法計數(shù)器之間有什么聯(lián)系？習題：，

555定時器是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。它使用方便,帶負載能力較強,目前得到了非常廣泛的應用。一、555定時器第4節(jié)555定時器及其應用RSQQ+-A1+UCCVuoRD87645321RRR+-A2++THCOTRD電源電壓范圍:4.5V~18V輸入狀態(tài)中間狀態(tài)高觸發(fā)端低觸發(fā)端RS<2/3UCC<1/3UCC10<2/3UCC>1/3UCC11>2/3UCC>1/3UCC01>2/3UCC<1/3UCC00中間狀態(tài)輸出狀態(tài)RS輸出端三極管101截止11不變不變010導通000導通+UCCRS+-A187652RRR+-A2+