知識(shí)資料第二十一章觸發(fā)器(二)及第二十二章時(shí)序邏輯電路(新版)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁(yè)/共頁(yè)例題：1用與非門組成的基本RS觸發(fā)器如圖（a）所示，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入R、S的波形圖如下圖，畫出輸出Q、的波形圖。解：由可畫出輸出Q、的波形如圖所示。圖中虛線所示為考慮門電路的延遲時(shí)光的情況。2主從JK觸發(fā)器如圖所示，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入J、K的波形圖如圖，畫出輸出Q的波形圖。解：如圖所示。3維持—阻塞D觸發(fā)器如圖所示，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入D的波形圖如圖所示，畫出輸出Q的波形圖。解：因?yàn)槭沁呇赜|發(fā)器，在波形圖時(shí)，應(yīng)注重以下兩點(diǎn)：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是升高沿）。（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的根據(jù)是時(shí)鐘脈沖觸發(fā)沿前一眨眼（這里是升高沿前一眨眼）輸入端的狀態(tài)。按照D觸發(fā)器的功能表或特性方程或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可畫出輸出端Q的波形圖如圖所示。圖波形圖第22章時(shí)序邏輯電路大綱要求：控制時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)及組成了解時(shí)序邏輯電路的分析步驟和主意，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖的畫法；觸發(fā)器觸發(fā)方式不同時(shí)對(duì)不同功能計(jì)數(shù)器的應(yīng)用銜接控制計(jì)數(shù)器的基本概念、功能及分類了解二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（同步和異步）邏輯電路的分析了解寄存器和移位寄存器的結(jié)構(gòu)、功能和容易應(yīng)用了解計(jì)數(shù)型和移位寄存器型順序脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)、功能和分析應(yīng)用計(jì)數(shù)器是數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)中廣泛應(yīng)用的一種邏輯部件，可累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，可用于定時(shí)、分頻、時(shí)序控制等。按計(jì)數(shù)功能：加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)脈沖引入方式：異步計(jì)數(shù)器、同步計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)制：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、N進(jìn)制計(jì)數(shù)器22.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器按二進(jìn)制的邏輯累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，它也是構(gòu)成其它進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)。要構(gòu)成n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需用n個(gè)具有計(jì)數(shù)功能的觸發(fā)器。1.異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖C不是同時(shí)加到各位觸發(fā)器。最低位觸發(fā)器由計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，其他各位觸發(fā)器偶爾需由相鄰低位觸發(fā)器輸出的進(jìn)位脈沖來(lái)觸發(fā)，因此各位觸發(fā)器狀態(tài)變換的時(shí)光先后不一，惟獨(dú)在前級(jí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后,后級(jí)觸發(fā)器才干翻轉(zhuǎn)。2.同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)接到各位觸發(fā)器，各觸發(fā)器狀態(tài)的變換與計(jì)數(shù)脈沖同步。異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器線路聯(lián)接容易。各觸發(fā)器是逐級(jí)翻轉(zhuǎn)，因而工作速度較慢。同步計(jì)數(shù)器因?yàn)楦饔|發(fā)器同步翻轉(zhuǎn)，因此工作速度快。但接線較復(fù)雜。同步計(jì)數(shù)器組成原則:按照翻轉(zhuǎn)條件，決定觸發(fā)器級(jí)間銜接方式—找出J、K輸入端的聯(lián)接方式。22.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)邏輯：“逢十進(jìn)一”。它是用四位二進(jìn)制數(shù)表示對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，所以又稱為二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表1.十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器2.異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290是異步二-五-十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器74LS290功能表74LS290外引線羅列圖22.3隨意進(jìn)制計(jì)數(shù)器反饋置“0”法：當(dāng)滿意一定的條件時(shí)，利用計(jì)數(shù)器的復(fù)位端強(qiáng)迫計(jì)數(shù)器清零，重新開始新一輪計(jì)數(shù)。利用反饋置“0”二片74LS290可構(gòu)成100以內(nèi)的計(jì)數(shù)器例：二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器22.4、數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器具有存儲(chǔ)二進(jìn)制代碼，并可輸出所存二進(jìn)制代碼的功能。按接收數(shù)碼的方式可分為：?jiǎn)闻氖胶碗p拍式。單拍式：接收數(shù)據(jù)后直接把觸發(fā)器置為相應(yīng)的數(shù)據(jù)，不考慮初態(tài)。雙拍式：接收數(shù)據(jù)之前，先用復(fù)"0"脈沖把所有的觸發(fā)器恢復(fù)為"0",第二拍把觸發(fā)器置為接收的數(shù)據(jù)。1、雙拍工作方式的數(shù)碼寄存器雙拍工作方式是指接收數(shù)碼時(shí)，先清零，再接收數(shù)碼。分析下圖四位數(shù)碼寄存器邏輯圖。它的核心部分是4個(gè)D觸發(fā)器。其工作過(guò)程：清零。CR=0，異步清零。即有：Q3n+1Q2n+1Q1n+!Q0n+1=0000送數(shù)。CR=1時(shí)，CP升高沿送數(shù)Q3n+1Q2n+1Q1n+!Q0n+1=D3D2D1D0保持。在CR=1、CP升高沿以外時(shí)光，寄存器內(nèi)容將保持不變。實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼寄存的功能。2、單拍工作方式的數(shù)據(jù)寄存器單拍工作方式是指只需一個(gè)接收脈沖就可以完成接收數(shù)碼的工作方式。集成數(shù)碼寄存器幾乎都采用單拍工作方式。數(shù)碼寄存器要求所存的代碼與輸入代碼相同，故由D觸發(fā)器構(gòu)成。分析下圖D觸發(fā)器組成的4位數(shù)據(jù)寄存器的邏輯功能。無(wú)論寄存器中本來(lái)的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)在控制時(shí)鐘脈沖CP升高沿到來(lái)時(shí)，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0～D3，就趕緊被送入進(jìn)寄存器中，即有：Q3n+1Q2n+1Q1n+!Q0n+1=D3D2D1D0。二、移位寄存器移位寄存器具有數(shù)碼寄存和移位兩個(gè)功能，在移位脈沖的作用下，數(shù)碼如向左移一位，則稱為左移，反之稱為右移。

移位寄存器具有單向移位功能的稱為單向移位寄存器，即可向左移也可向右移的稱為雙向移位寄存器。1、單向移位寄存器（1）、右移寄存器上圖是由4個(gè)D觸發(fā)器組成的右向（由低位到高位）移位寄存器邏輯電路圖。圖中各觸發(fā)器的CP接在一起作為移位脈沖控制端，數(shù)據(jù)從最低位觸發(fā)器D輸入，前一觸發(fā)器輸出端和后一觸發(fā)器D端銜接。設(shè)4位二進(jìn)制數(shù)碼d3d2d1d0=1011，按移位脈沖工作節(jié)拍，從高位到低位逐位送到D端。按照D觸發(fā)器特性方程Qn+1=D，經(jīng)第一個(gè)CP后，Q0=d3，經(jīng)第二個(gè)CP后，F(xiàn)0狀態(tài)移入F1，F(xiàn)0移入新數(shù)碼d2，即變成Q1=d3，Q0=d2，依次類推，經(jīng)過(guò)4個(gè)CP脈沖Q3=d3，Q2=d2，Q1=d1，Q0=d0。上表是右移寄存器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。可見數(shù)碼由低位觸發(fā)器逐位移入高位觸發(fā)器，是一個(gè)右移寄存器。（2）、左移寄存器下圖用JK觸發(fā)器組成的左向（由高位向低位）移位寄存器。R為正脈沖清零端，各觸發(fā)器CP連在一起做移位脈沖控制端，最高位觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器，D端做串行數(shù)碼輸入端，其余各觸發(fā)器也具有D觸發(fā)器的功能，顯然，經(jīng)過(guò)4個(gè)CP后4位數(shù)據(jù)所有存人寄存器。上表是左移寄存器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。2、雙向移位寄存器74LS194四位雙向移位寄存器具有左移、右移、并行數(shù)據(jù)輸入、保持、清除功能。1）從圖1中74LS194的圖形符號(hào)和引腳圖分析。SRG4是4位移位寄存器符號(hào)，D0~D3并行數(shù)據(jù)輸入端、DSL左移串行數(shù)據(jù)輸入端、DSR右移串行數(shù)據(jù)輸入端、SA（M0）和SB（M1）（即9腳和10腳）工作方式控制端分離接電平開關(guān)，置1或置0，CP時(shí)鐘輸入端接正向單次脈沖，清零端接負(fù)向單次脈沖，Q0~Q3輸出端。2）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）74LS194的功能表分析。R=1（即=0）輸出腳15、14、13、12被復(fù)“0”，即清零。=1時(shí)：SASB=00，M=0，輸出保持。SASB=10，M=1，2腳被選中，CP升高沿時(shí)“1”SASB=01，M=2，7腳被選中，CP升高沿時(shí)“2”SASB=11，M=3，腳3、4、5、6被選中，CP升高沿時(shí)數(shù)據(jù)并行輸入。因此，74LS194四位雙向移位寄存器具有左移、右移、并行數(shù)據(jù)輸入、保持、清除功能。例題例：試分析圖2所示的時(shí)序邏輯電路圖2例1的邏輯電路圖解：因?yàn)閳D2為同步時(shí)序邏輯電路，圖中的兩個(gè)觸發(fā)器都接至同一個(gè)時(shí)鐘脈沖源CP，所以各觸發(fā)器的時(shí)鐘方程可以不寫。（1）寫出輸出方程：（1）（2）寫出驅(qū)動(dòng)方程：（2a）（2b）（3）寫出JK觸發(fā)器的特性方程，然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：（4）作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)圖因?yàn)檩斎肟刂菩盘?hào)X可取1，也可取0，所以分兩種情況列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和畫狀態(tài)圖。①當(dāng)X=0時(shí)。將X=0代入輸出方程（1）和觸發(fā)器的次態(tài)方程，則輸出方程簡(jiǎn)化為：；觸發(fā)器的次態(tài)方程簡(jiǎn)化為：，。設(shè)電路的現(xiàn)態(tài)為，依次代入上述觸發(fā)器的次態(tài)方程和輸出方程中舉行計(jì)算，得到電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表1所示。按照表1所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3所示。圖3②當(dāng)X=1時(shí)。輸出方程簡(jiǎn)化為：；觸發(fā)器的次態(tài)方程簡(jiǎn)化為：，計(jì)算可得電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表2所示，狀態(tài)圖如圖4所示。圖4將圖3和圖4合并起來(lái)，就是電路殘破的狀態(tài)圖，如圖5所示。（5）畫時(shí)序波形圖。如圖6所示。圖6例1電路的時(shí)序波形圖（6）邏輯功能分析該