《大学电工与电子技术21章课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学电工与电子技术21章课件（135页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第21章 触发器和时序逻辑电路,21.1 双稳态触发器,21.2 寄存器,21.3 计数器,21.4 555定时器及其应用,21.5 应用举例,本章要求,1. 掌握 RS、JK、D 触发器的逻辑功能及不同结构触发器的动作特点; 2. 掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑电路; 3. 学会使用本章所介绍的各种集成电路; 4. 了解集成定时器及由它组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。,第21章 触发器和时序逻辑电路,电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序
2、逻辑电路。,时序逻辑电路的特点：,下面介绍双稳态触发器，它是构成时序电路的基本逻辑单元。,21.1 双稳态触发器,特点： 1. 有两个稳定状态 0 态和 1 态； 2. 能根据输入信号将触发器置成 0 或 1 态； 3. 输入信号消失后，被置成的 0 或 1 态能保存 下来，即具有记忆功能。,双稳态触发器： 是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。,21.1.1 RS 触发器,两互补输出端,1. 基本 RS 触发器,两输入端,反馈线,触发器输出与输入的逻辑关系,设触发器原态为“1”态。,1,0,1,0,1,设原态为“0”态,1,1,0,触发器保持 0 态不变,复位,0,设原态为
3、“0”态,1,1,0,0,设原态为“1”态,0,0,1,触发器保持 1 态不变,置位,1,设原态为“0”态,0,0,1,1,设原态为“1”态,0,0,1,触发器保持“1”态不变,1,1,0,若G1先翻转，则触发器为“0”态,1 态,若先翻转,基本 RS 触发器状态表,逻辑符号,2. 可控 RS 触发器,基本RS触发器,导引电路,时钟脉冲,当CP=0时,0,R，S 输入状态 不起作用。 触发器状态不变,当 CP = 1 时,1,打开,触发器状态由R，S 输入状态决定。,打开,当 CP = 1 时,1,打开,(1) S = 0, R = 0,触发器状态由R，S 输入状态决定。,打开,1,1,0,(
4、2) S = 0, R= 1,(3) S =1, R= 0,1,Q=1,Q=0,(4) S =1, R= 1,可控RS状态表,动作特点： CP 高电平时触发器状态由 R、S 确定,例：画出可控 RS 触发器的输出波形,可控 RS状态表,CP高电平时触发器状态由R、S确定,存在问题：,时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象,即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。,克服办法：采用 JK 触发器或 D 触发器,21.1.2 JK触发器,1.电路结构,从触发器,主触发器,反馈线,2. 工作原理,主触发器打开,主触发器状态由J、K决定，接收信号并暂存。,从触发器封锁,从触发器状态保持不变。,CP,状态保持
5、不变,从触发器的状态取决于主触发器，并保持主、从状态一致，因此称之为主从触发器。,从触发器打开,主触发器封锁,CP 高电平时触发器接收信号并暂存。,要求CP高电平期间 J、K状态保持不变。,CP 下降沿时( ) 触发器翻转。,CP 低电平时J、K 不起作用。,动作特点：,CP,分析JK触发器的逻辑功能,(1)J=1, K=1,设触发器原态为“0”态,主从状态一致,CP,设触发器原态为“1”态,为“？”状态,J=1, K=1时，每来 一个时钟脉冲，状 态翻转一次，即具 有计数功能。,(1) J=1, K=1,0,1,CP,(2) J=0，K=1,设触发器原态为“1”态,设触发器原态为“0”态,C
6、P,(3) J=1，K=0,设触发器原态为“0”态,设触发器原态为“1”态,CP,(4) J=0，K=0,设触发器原态为“0”态,CP,结论：,CP高电平时主触发器状态由J、K决定，从触发器状态不变。,3. JK触发器的逻辑功能,Qn,1,0 0,1 1,1 0,0,0 1,CP高电平时触发器接收信号并暂存。,CP 低电平时J、K不起作用。,(保持功能),(置“0”功能),(置“1”功能),(计数功能),(翻转功能),C下降沿触发翻转,例：JK 触发器工作波形,CP,J,K,Q,下降沿触发翻转,0 0,1 1,0 1,1 0,1 1,保持,翻转,置0,置1,翻转,根据 C 下降沿前 J、K 的
7、状态， 确定下降沿后 Q 的状态,74LS112双JK触发器,每个芯片内有两个独立的JK触发器,每个JK 有各自的置 0 端(清零端)和置 1 端 (预置端) , 低电平有效。,基本RS触发器,导引电路,21.1.3 D 触发器,1.电路结构,反馈线,21.1.3 D 触发器,2.逻辑功能,（1）D = 0,1,0,当CP = 0时,0,当CP= 1时,0,1,封锁,在CP= 1期间，触发器保持“0”不变,21.1.3 维持阻塞 D 触发器,2.逻辑功能,(1) D = 1,0,1,当CP= 0时,1,当CP= 1时,0,1,封锁,在CP= 1期间，触发器保持“1”不变,封锁,CP上升沿前接收
8、信号，上降沿时触发器翻转，( 其Q的状态与D状态一致；但Q的状态总比D的状态变化晚一步，即Qn+1 =Dn；上升沿后输入 D不再起作用，触发器状态保持。 即(不会空翻),结论：,上升沿触 发翻转,74LS74双D触发器,74LS74引脚图,每个芯片内有两个独立的 D 触发器,CP上升沿( )触发器翻转,每个 D 有各自的置“0”端和置“1”端, 低电平有效。,例：D 触发器工作波形图,21.1.4 触发器逻辑功能的转换,1. 将JK触发器转换为 D 触发器,仍为下降沿 触发翻转,2. 将JK触发器转换为 T 触发器,当J=K时，两触发器状态相同,3. 将 D 触发器转换为 T触发器,触发器仅具
9、有计数功能,即要求来一个CP， 触发器就翻转一次。,21.2 寄存器,寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放 n 位二进制时,要 n 个触发器。,21.2.1 数码寄存器,仅有寄存数码的功能。,清零,寄存指令,通常由D触发器或RS触发器组成,并行输入方式,寄存数码,触发器状态不变,清零,寄存指令,并行输出方式, 水位下降到探测器以下时，多谐振荡器开始工作，扬声器发出报警。,应用2：双音门铃,21.4.2 定时器电路的应用,单稳态触发器只有一个稳定状态。在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下，电路由稳定状
10、态翻转为暂稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。,暂稳定状态的长短，取决于电路的参数，与触发脉冲无关。,2. 由555定时器组成的单稳态触发器,单稳态触发器一般用做定时、整形及延时。,2. 由555定时器组成的单稳态触发器,(地),接通电源,2/3 UCC,0,1,1,Q=0,导通,1,稳定状态,Q=0,2. 由555定时器组成的单稳态触发器,(地),Q=1,截止,暂稳状态,0,0, 1/3 UCC,2. 由555定时器组成的单稳态触发器,(地),2/3 UCC,Q=1,0,1,稳定状态,T导通，C通过T放电,uC 0,接通电源,上升到2/3 UCC,因此暂稳态的长短 取决于RC时
11、间常数,暂稳态,单稳态触发器(a) 电路；(b) 输入输出波形,例1：单稳态触发器构成定时检测,例2：单稳态触发器构成短时用照明灯,若S未按下, 则 ui = 1,若S按下, 则 ui = 0,应用2：抗干扰的定时电路,在工业控制中，周围环境往往存在大量的干扰信 号产生，如高频火花、电磁波、继电器的开关，必须 要提高控制所用的定时电路的抗干扰能力。,21.5 应用举例,21.5.1优先裁决电路,工作原理：,开始比赛时，按下复位开关S。,1,未比赛时A1， A2为“0”复位开关S断开。,工作原理：,不亮,不亮,0,0,1,1,亮,0,1,保持不变,21.5.2 四人抢答电路,CT74LS175
12、外引线排列图,四人抢答电路的主要器件是 CT74LS175 型四上升沿 D 触发器，其外引线排列图如右图，它的清零端 和时钟脉冲CP是四个 D 触发器共用的。,抢答前先清零, Q4 Q1 均为0, 相应的发光二极管 LED 都不亮； 均为 1, 与非门G1的输出为 0，扬声器不响。同时，G2 输出为 1，将 G3 打开，时钟脉冲 CP 经过 G3 进入 D 触发器的 CP 端。此时，由于 S1 S4 均未按下, D1 D4 均为 0, 所以触发器的状态不变。,工作原理：,21.5.2 四人抢答电路,工作原理：抢答前清“0”,截止,0,若S1首先被按 下,D1和Q1 均变为 1, 相应的发光二 极管亮； 变为0, G1的输出为1, 扬 声器响。同时, G2 输出为0, 将G3 封 闭, 时钟脉冲CP 便不能经过G3 进 入 D 触发器。由 于没有时钟脉冲, 因此,再按其它按 钮,就不起作用了, 触发器的状态不 会改变。,抢答开始，若S1先被按下,亮,0,1,导通,响,0,封锁,1,
