電工學章時序邏輯電路

第13章時序邏輯電路時序邏輯電路……x1x1xnz1z1znF組合邏輯電路…x1x1xnz1z1zn…時序邏輯電路的特點：電路的輸出不但取決于電路的輸入，而且與電路原來的狀態(tài)有關(guān)——具有記憶作用?；締卧|發(fā)器§13–1基本雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

基本R—S觸發(fā)器（Flip/Flop）1.邏輯圖及其符號SDRDQQ&/G1&/G2

特點：1）兩個輸入端：SD

、RD2）兩個輸出端：Q、Q3）兩個穩(wěn)態(tài)(SD、RD

懸空)：

Q=1,Q=0——“1”態(tài)——置位

Q=0,Q=1——“0”態(tài)——復位4）符號如右圖QQSDRD真值表

SDRDQQ&/G1&/G2輸入輸出說明SDRDQn+111Qn原態(tài)100復位011置位00φ不定注意事項：1）低電平有效2）當輸入的負脈沖過去后Qn+1的狀態(tài)維持不變——記憶作用3）SD、RD不可同時為0，否則將出現(xiàn)不定狀態(tài)，造成邏輯混亂§13–2鐘控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

一、R—S鐘控觸發(fā)器QQSD

SCRRDQQ&/G1&/G2SDSCPR&/G3&/G4RD1.邏輯圖及其符號特點——加上導引電路（G3/G4）控制輸入信號R、S——輸入端CP(ClockPulse)——控制端CP=1，R、S的信號可以通過——打開CP=0，R、S的信號不能通過——關(guān)閉SD——直接置位端RD——直接復位端2.波形圖與真值表CPSRQ??SCPRQQ&/G1&/G2&/G3&/G4SDRD輸入輸出SRQn+100Qn01010111φ123453.

注意事項1）輸入變化時，輸出不會立即變化，要等CP到來——時序變化的結(jié)果不但取決于輸入，而且與原態(tài)Qn有關(guān)——記憶2）不可同時為“1”3）計數(shù)方式下，要求的脈寬3tPd>tP>2tPd，否則會產(chǎn)生“空翻”現(xiàn)象計數(shù)方式QQSD

SCRRD二、主—從式J—K觸發(fā)器1.邏輯圖及其符號1SDSQCRQRD主SDSQCRQRD從JCPKQQSDJ

QCK

QRD

2.狀態(tài)方程與真值表Qn+1=JQn+KQnJKQn+100Qn01010111Qn3.波形圖CPJKQQ’Qn=1Qn=04.異步輸入端SD、RDSD、RD——不受CP的控制只要加負脈沖即可起作用——異步的SDJ

QCK

QRD

5.J—K集成觸發(fā)器74LS72（DualJ-K）詳見TTL手冊三、維持—阻塞式D觸發(fā)器利用電路內(nèi)部的反饋信號維持輸出狀態(tài)、阻塞改變輸出的通路、防止“空翻”&G1&G3&G5&G2&G4&G6SDRDCPDQQ置1維持線置0維持線置0阻塞線置1阻塞線1.電路結(jié)構(gòu)CP1）在CP到來前，D=1，G3=G4=1,G6=0,G5=1;CP=1后，G3打開，G4被封鎖，G3=0(a)使G1、G2組成的基本F/F置“1”(b)封鎖G4、G5，既維持了G1、G2

置“1”(G3=0)；又阻塞了G1、G2

置“0”(G4=1)

使輸出在CP=1期間保持不變&G1&G3&G5&G2&G4&G6SDRDD=1QQ置1維持線置0維持線置0阻塞線置1阻塞線111010110012.工作原理2）在CP到來前，D=0G3=G4=1,G6=1,G5=0;CP=1后，G4打開，G3被封鎖，G4=0(a)使G1、G2組成的基本F/F置“0”(b)封鎖G6，使G6的輸出不受D的影響既維持了G1、G2

置“0”(G4=0)；又阻塞了G1、G2

置“1”(G3=1)

使輸出在CP=1期間保持不變&G1&G3&G5&G2&G4&G6SDRDD=0QQ置1維持線置0維持線置0阻塞線置1阻塞線1111010011012.工作原理（續(xù)）SDD

QC

QRD

DQn+111003.符號及狀態(tài)表TQn+10Qn1QnSDT

QC

QRD

四、T觸發(fā)器1.J—K→D觸發(fā)器SDJ

QCK

QRD

1D2.J—K→T觸發(fā)器SDJ

QCK

QRD

T3.D→T’觸發(fā)器SDD

QC

QRD

五、觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換1.電平觸發(fā)，high,low邊沿觸發(fā)，↑,↓脈沖觸發(fā)(主-從)六、觸發(fā)器的觸發(fā)方式一、數(shù)碼寄存器(并入—并出)§13–3寄存器(Register)&ENQDQDQDQDENENEN&&&RDy3y2y1y0輸出指令寄存指令輸入指令x3x2x1x01

0

1

11

0

1

11

0

1

11

0

1

1其作用類似于RAM二、移位寄存器1.并入——串出移位寄存器并入——由SD端置入（寄存指令）串出——由Q3端輸出（3個CP后）注：必須先清零！Q3JQ3kQ2JQ2kQ1JQ1kQ0JQ0k1&&&&并行輸入1

0

1

1D3

D2D1D0

SDSDSDSDRDCP寄存指令10112.串入——串出/并出移位寄存器Q3D3Q3

Q2D2Q2

Q1D1Q1

Q0D0Q0

并行輸出y3

y2y1y0

SDSDSDSDRDCP取出指令1011ENENENEN1011串行輸出串入——由D0輸入4個CP后，來“取出指令”可由y3~y0并行輸出再來3CP個后，在Q3端可得到串行碼輸出3.循環(huán)移位寄存器——Q3與D0相連可實現(xiàn)循環(huán)移位（左移、右移、雙向）4.常用TTL74

系列集成寄存器*1）基本寄存器A）多位D觸發(fā)器：175,173,174,177,374B）鎖存器：375,278,116,373C）寄存器陣列：170,670,1722）移位寄存器A）單向移位寄存器：195,395,164,165,166,199B）雙向移位寄存器：194,95,1985.常用CMOS

4000

系列集成寄存器1）基本寄存器：CC4042,CC40174,CC45082）移位寄存器：A）單向：CC14006,CC4015,CC4014,CC4021,CC4035,CC40195B）雙向：CC40194,CC4034§13–4計數(shù)器(Counter)——對脈沖個數(shù)進行計數(shù)

運算進制

工作方式

器件

加法二進制同步TTL分類：減法十進制可逆任意異步CMOS一個觸發(fā)器可以記錄1位二進制數(shù)“0”和“1”，如下圖——最簡單的CounterQJQ

kCPn位二進制數(shù)，需用n個觸發(fā)器，計數(shù)范圍為：0~2n-1

一、二進制計數(shù)器1.異步二進制加法計數(shù)器CPQ2Q1Q0DecRD00001001120102301134100451015611067111780000QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2 Q1 Q0+5VCPRD模8計數(shù)器CPQ0Q1Q2

12345678Notice1）異步——各出發(fā)器不同時接CP——不同時翻轉(zhuǎn)2）計數(shù)器不僅僅可以計數(shù)，而且有多種用途

a)計數(shù)——CP周期可以不恒定

b)定時——CP周期恒定

c)分頻——從Q0、Q1、Q2分別可以得到2、4、8分頻信號3）對于后沿觸發(fā)的觸發(fā)器，后級的CP只能接到前級的Q而不是Q端，否則將出錯CPQ0Q1Q2

12345678接錯CP所產(chǎn)生的后果QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2 Q1 Q0+5VCPRD可逆計數(shù)器QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2 Q1 Q0+5VCPRD4）由D觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進制加法計數(shù)器QDQ

QDQ

QDQ

Q2 Q1 Q0CPRD2.例題，分析圖示電路的邏輯功能，設初始狀態(tài)為：000QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2Q1Q0CPRDF2F1F0方法一：波形圖法（注意到僅當Q0的下降沿到來時，F(xiàn)1才翻轉(zhuǎn)）CPQ0Q1Q2J0=Q2J2=Q1Q0

123456010100100110000000100方法二：列表法（多用于同步時序電路）注意到電路的特點：F0和F2為同步時序；F1隨Q0的下降沿而翻轉(zhuǎn)CPQ2Q1Q0J2K2J1K1J0K0000001111110010111112010011111301111111141000111015000011111QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2Q1Q0CPRDF2F1F0注意到:J2=Q1Q0J0=Q2二、十進制（BCD）計數(shù)器1.十進制加法計數(shù)器狀態(tài)表CPQ3Q2Q1Q0DECRD000001000112001023001134010045010156011067011178100089100191000000(Cy)2.十進制異步加法計數(shù)器QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ3Q2Q1F3F2F1Q0CPRDQJQ

kF0CPQ0Q1Q2Q3J1=Q3J3=Q2Q112345678910十進制計數(shù)器——十分頻，60分頻——電子鐘五進制方法一：波形圖法3.同步十進制加法計數(shù)器Q3Q2Q1

Q0QJQ

kF3QJQ

kF2QJQ

kF1CPRDQJQ

kF0&&&CPQ0J1=k1=Q0Q3Q1J2=k2=Q1J1Q2J3=Q2J2k3=Q0Q312345678910方法二：列表法輸入輸出控制端CPQ3Q2Q1Q0J3K3J2=K2J1=K1J0=K0=1000000000001110001010011112001000000011300110111111140100000000115010101001111601100000001170111111111118100000000011910010100001110000000000011K3=Q0J2=Q3Q0J3=Q3Q2Q1Q0J2=Q3Q1Q0§13–5集成定時器

一、555集成定時器1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、外部封裝NE555GNDTLTHCODiscUDDUORD12348765RQQSRDC156271348C2R5kΩTHRDGNDUDDUODiscTLCO模擬－數(shù)字組合體R5kΩR5kΩ3、引腳功能①GND——接地端⑧UDD——電源端，5~18V⑥TH——高電平觸發(fā)端，

與2/3UDD比較③UO——輸出端，②TL——低電平觸發(fā)端，

與1/3UDD比較⑤CO——電壓控制端，

外加參考電壓④RD——外部復位端，⑦Disc——放電端，RQQSRDC156271348C2RRRTHRDGNDUDDUODiscTLCO4、狀態(tài)表U6U2RSQQMOS>2/3UDD>1/3UDD0101導通<2/3UDD<1/3UDD1010截止<2/3UDD>1/3UDD11保持保持RQQSRDC156271348C2RRRTHRDGNDUDDUODiscTL2/3UDD1/3UDD5、簡單應用簡易溫控電路12345678Rt555UDDUOR1CR2Rt——負溫MTC1、溫度↑→Rt↓→U6U2↑當U6>2/3UDD,U2>1/3UDD時→UO=0→停止加熱，溫度↓溫度↓→Rt↑→U6U2↓當U6<2/3UDD,U2<1/3UDD時→UO=1→接通加熱器，溫度↑tT二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1、電路結(jié)構(gòu)12345678555UDDUOC1UiC2、工作原理tUiotUCotUOotPt3t2t11)初始狀態(tài)，0~t1，UO=0(自行證明)2/3UDD2)t1到來時,U2<1/3UDD,U6=UC<2/3UDD(不能突變),使UO=1,C開始充電UC↑12345678555UDDUOC1UiCUCR3)t2~t3,Ui↑→R,S=11,Q不變，UO=1(保持),C繼續(xù)充電→UC↑4)t=t3時,U6=UC=2/3UDD,Q翻轉(zhuǎn)，使UO=0(保持),C放電→UC↓5)脈沖寬度TP=RCln3=1.1RC6)TP必須>(t2-t1),

否則UO會出現(xiàn)附加脈沖！三、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用1、定時——洗照片曝光定時KA電源tP曝光時間

TP=1.1R2C1KR11245678555UDDUOC2DKATR3R