《时序逻辑电路学生课件2016》由会员分享，可在线阅读，更多相关《时序逻辑电路学生课件2016（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 触发器和时序逻辑电路,9.1 时序逻辑电路简介9.2 双稳态触发器,9.3 寄存器,9.4 计数器,9.5 555定时器及其应用,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。(74ls90)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9章 触发器和时序逻辑电路,时序电路难点,熟悉各种触发器功能及触发脉冲，并能熟练识别（了解SD、RD的使用特点，用在设置触发器初始状态）；简单时序电路分析并
2、画相关波形；分析N进制计数器（同步、异步）,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逻辑电路。 记忆元件是时序逻辑的主要部分，而记忆元件都是由触发器担任的。,一、时序逻辑电路的特点：,9.1 时序逻辑电路,时序逻辑电路按照电路的工作方式，可分为 同步时序逻辑电路(简称同步时序电路) 异步时序逻辑电路(简称异步时序电路)两种类型。,二、触发器,能够记忆一位二值量信息的基本逻辑单元电路称作触发器；触发器的触发方式是指时钟CP在什么时刻可以使触发器的状态发生变化。一般分为电平触发和边沿触发。电平触发有高
3、电平触发和低电平触发两种；边沿触发有上升沿触发和下降沿触发两种。,双稳态触发器 双稳态触发器是组成一切时序逻辑电路的基本元件。 按触发器的逻辑功能来分有： RS触发器、JK触发器、D型触发器和T型触发器等等,触发器按其稳定状态来分：双稳态触发器、单稳态触发器和无稳态触发器。,三、识别触发器触发方式,在触发器逻辑符号图的CP端有不同标记。,C下降沿触发翻转,上升沿触发翻转,高电平触发,9.2 双稳态触发器,二 主从JK 触发器,三 维持阻塞D 触发器,四 触发器逻辑功能转换,一 RS 触发器,双稳态触发器，它是构成时序电路的基本逻辑单元。,双稳态触发器,特点：1、有两个稳定状态“0”态和“1”态
4、；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。,触发器包含三种不同功能的输入端,1.直接置位SD、复位端RD；小圆圈表示触发信号时低电平有效；2.时钟脉冲输入端C，用来控制触发器触发翻转（或状态更新）；3.数据输入端：触发器状态更新的依据。,1、基本R-S触发器,基本RS触发器可以由两个与非门首尾交叉联接而成。其逻辑电路和逻辑符号如图所示。,一、R-S触发器,基本 RS 触发器状态表,逻辑符号,2、 可控 RS 触发器,基本R-S触发器,导引电路
5、,时钟脉冲,C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,C高电平时触发器状态由R、S确定,可控RS触发器可以实现计数功能，即来一个脉冲，触发器翻转一次. 但可控RS触发器对C脉冲的脉宽有很严格的要求，否则有出现空翻的问题。 为了防止这个问题，一般采用主从JK触发器或者维持阻塞D型触发器。,例 已知高电平触发 RS 触发器，R 和 S 端的输入 波形如图所示，而且已知触发器原为 0 态，求输出端 Q 的波形。,R,S,CP,Q,多次翻转,解,二、主从JK触发器,1.电路结构,从触发器,主触发器,反馈线,2、主从JK触发器逻辑图,(保持功能),(置“0
6、”功能),(置“1”功能),(计数功能),C下降沿触发翻转,保持功能,3、主从JK触发器状态表,例：JK 触发器工作波形, 触发器输出的状态，由 CP 前沿所对应的 J 和 K 决定。 触发器输出相应状态的时间却在 CP 后沿到来时。在 CP 有效期间输入信号不应变化，不发生一次翻转现象。,注意：,三、 D触发器,上升沿触发翻转,C上升沿前接收信号，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：,例：D 触发器工作波形图,四、 触发器逻辑功能的转换,1、 将JK触发器转换
7、为 D 触发器,仍为下降沿触发翻转,2、将 D 触发器转换为 T触发器,触发器仅具有计数功能,3、翻转计数器,J=K=1,翻转计数器QN+1=QN,J=K=Q0,实例,虚拟实验,时序电路分析,根据给定的时序逻辑电路图，在时钟和输入信号作用下，找出电路状态及输出的变化规律，从而确定电路的逻辑功能。当时序逻辑电路比较简单时，可以直接列出状态转换表，确定电路的逻辑功能。,9.3 寄存器,寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来接收、存放、传送数码或指令等。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。,接收或传送数据的工作方法有并行和串行两种。,一、
8、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R-S触发器组成,并行输入方式,寄存数码,触发器状态不变,并行输出方式,二、 移位寄存器,不仅能寄存数码（接收、存放、传送）， 还有移位的功能。,所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。,寄存数码,1、单向移位寄存器,D,1011,1,Q,1011,1,0,1,1,J,K,F3,数据依次向左移动，称左移寄存器，输入方式为串行输入。,Q,Q,Q,0000,再输入四个移位脉冲，1011由高位至低位依次从Q3端输出。,串行输出方式,0000,左移寄存器波形图,1,1,1,1,1,1,0,待存数据,
9、1011存入寄存器,从Q3取出,1,0,1,1,0,1,1,1,1,四位左移移位寄存器状态表,1,2,3,1,0,1,并 行 输 出,再继续输入四个移位脉冲,从Q3端串行输出1011数码,2、右移寄存器,0001,3、环形移位寄存器,仿真,环形移位寄存器波形,9.4 计数器,计数器是数字电路和计算机中广泛应用的一种逻辑部件，可累计输入脉冲的个数，可用于定时、分频、时序控制等。,一、二进制计数器,二进制有二个数码“1”与“0” 一位触发器只有二种状态，所以它能表示一位二进制数。,要表示四位二进制需要四位触发器。,要表示N位二进制数需要N位触发器。,在电路图中J、悬空表示J、K=1。此时，具有计数
10、功能，每来一个脉冲触发器就翻转一次.,例如：三位异步二进制加法计数器,下降沿触发翻转,当相邻低位触发器由1变 0 时翻转,异步二进制加法器工作波形,每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步-异步工作,举例：,二、 N进制计数器：能够累计N个状态,分析,5,0 0 0,同步五进制加法计数器,例: 分析图示逻辑电路的逻辑功能,说明其用处。 设初始状态为“000”。,解：1、写出各触发器 J、K端和C端的逻辑表达式,解：当初始状态为“000”时， 各触发器J、K端和C端的电平为,由表可知，经5个脉冲循环一次，为五进制计数器。,2、列写状态转换表，分析其状态转换过程,C1= Q0,由于计数脉冲没有
11、同时加到各位触发器上，所以为异步计数器。,异步五进制计数器工作波形,三、 十进制计数器,十进制计数器： 计数规律：“逢十进一”。它是用四位二进制数表示对应的十进制数，所以又称为二-十进制计数器。,四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用 8421编码的十进制计数器，计数0-9。,十进制加法计数器状态表,十进制同步加法计数器,十进制计数器工作波形,中规模数字集成电路计数器,1、 CT74LS290(T1290)二-五-十进制集成计数器,CT74LS290 功能表,输 入,输 出,Q2,Q3,Q1,Q0,1,1
12、,0,1,1,0,1,1,R01,S92,S91,R02,有任一为“0”,有任一为“0”,计数,置9,8421异步十进制计数器,计数状态,2、CT74LS290的应用,异步五进制计数器,工作波形,如何用CT74LS290构成 N进制计数器,反馈置“0”法：当满足一定的条件时，利用计数器的复位端强迫计数器清零，重新开始新一轮计数。 利用反馈置“0”法可用已有的计数器得出小于原进制的计数器。 例：用一片CT74LS290可构成十进制计数器，如将十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈清零，则可得出十以内的任意进制计数器。,四、 应用90构成N进制计数器,用一片CT74LS290构成十以内的任意进
13、制计数器,例：六进制计数器,例：六进制计数器,当状态 0110（6）出现时，将 Q2=1，Q1=1 送到复位端 R01和R02，使计数器立即清零。状态 0110仅瞬间存在。,CT74LS290为异步清零的计数器,反馈置“0”实现方法:,六进制计数器,S92,S91,Q3,Q0,Q2,Q1,R01,R02,C1,C0,计数脉冲,计数器清零,七进制计数器,当出现 0110（6）时，应立即使计数器清零，重新开始新一轮计数。,当出现 0111(7)时，计数器立即清零，重新开始新一轮计数。,实验：计数、8421显示电路,虚拟实验,五 、环行计数器,工作原理：,先将计数器置为Q3 Q2 Q1 Q0=100
14、0,而后每来一个C，其各触发器状态依次右移一位。,即：,环行计数器工作波形,环行计数器可作为顺序脉冲发生器。,例题,时序电路图中，触发器Q0Q1Q2的初始状态为“100”，请画出脉冲控制下的Q0Q1Q2的波形图。,9.5 555定时器及其应用,555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。 用555定时器可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。,一、 555定时器的结构及工作原理,1.分压器：由三个等值电阻构成,2.比较器：由电压比较器C1和C2构成,3.R-S触发器,4.放电开关管T,VA,VB,输出端,电压控制端
15、,高电平触发端,低电平触发端,放电端,复位端,UCC,分压器,比较器,R-S触发器,放电管,地,555 集成定时器,555 集成定时器状态表,1、 由555定时器组成的多谐振荡器,多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。,多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器,触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的。,二、 定时器电路的应用,1、 由555定时器组成的多谐振荡器,接通电源,通电前uC=0,1,2/3 UCC,C充电,C放电,1,1/3 UCC,接通电源,C充电,C放电,结论：无稳态触发器,例：多谐振荡器构成水位监控报警电路,水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不发音；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。,+,例 下图是一个简易电子琴电路，试说明 其工作原理。,解 由集成定时器组成的多谐振荡器的工作原理可知，按下不同的琴键 ( S1S8 ) ，便接入了不同的电阻( R21R28 )。也就改变了输出方波的频率，使外接的喇叭发出不同的音调 。,
