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1、第13章：门电路与组合逻辑电路 第14章：触发器与时序逻辑电路 1第第13章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路13.1 13.1 分立元件门电路分立元件门电路分立元件门电路分立元件门电路13.2 13.2 TTLTTL门电路门电路门电路门电路13.4 13.4 组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合13.5 13.5 加法器加法器加法器加法器13.6 13.6 编码器编码器编码器编码器13.7 13.7 译码器和数字显示译码器和数字显示译码器和数字显示译码器和数字显示2第第13章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路重点
2、为组合逻辑电路的分析与设计：重点为组合逻辑电路的分析与设计：重点为组合逻辑电路的分析与设计：重点为组合逻辑电路的分析与设计：分析：给电路图，写表达式，化简，分析功能分析：给电路图，写表达式，化简，分析功能分析：给电路图，写表达式，化简，分析功能分析：给电路图，写表达式，化简，分析功能设计：给要求，分析，写表达式，画图设计：给要求，分析，写表达式，画图设计：给要求，分析，写表达式，画图设计：给要求，分析，写表达式，画图看例题看例题看例题看例题3(1) (1) 写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式例例例例 2 2：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能A B.
3、Y = AB AB .AB化简化简化简化简AB= AB +AB&1 11 1BAY&4 (2) (2) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表Y= AB +AB(3) (3) 分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为输出为“1”,“1”,输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为“0”,“0”,称称称称为为为为“ “判一致电路判一致电路判一致电路判一致电路” ”(“(“同或门同或门同或门同或门”)”) , ,可用于判断各输入端可用于判断各输入端可用于判断各输入端可用于判断各输入端的状态是否相同。的状态是否相同。
4、的状态是否相同。的状态是否相同。=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式 =1ABY逻辑符号逻辑符号=A BABY001 100100111513. 5. 2 全加器全加器输入输入A Ai i表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数B Bi iC Ci i-1表示低位来的进位表示低位来的进位输出输出输出输出表示本位和表示本位和表示本位和表示本位和表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位C Ci iS Si i 全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现
5、两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。自低位的进位。自低位的进位。自低位的进位。逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号： 全加器：全加器：全加器：全加器：AiBiCi-1SiCiCOCO CICI6(1) (1) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(2) (2) 写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式A Ai i B Bi i C Ci-1i-1 S Si i C Ci i 0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 11 0 0 1 1 01 0 1 0 1 11 1 0 0 1 11 1 1 1 17半加器构成的全加器半加器构成的全加器半
6、加器构成的全加器半加器构成的全加器1BiAiCi-1SiC Ci iC COO C COO 逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图&=1=1ABSCCOCOA AB BS SC C 8(2) (2) 写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式9逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图&=11A Ai iCiSiC Ci-1i-1B Bi i&1013. 11. 1 13. 11. 1 交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路 交通信号灯在正常情况下，交通信号灯在正常情况下，红灯红灯红灯红灯(R)亮亮停车，停车，黄灯黄灯黄灯黄灯(Y)亮亮 准备，准备，绿灯绿灯绿灯绿灯(G)亮亮
7、通行。正常时，通行。正常时，只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个灯同只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个灯同时亮，都是故障。时亮，都是故障。灯亮灯亮灯亮灯亮 “1” “1” “1” “1”表示，灯灭表示，灯灭表示，灯灭表示，灯灭 “0” “0” “0” “0”表示，表示，表示，表示，故障故障故障故障 “1” “1” “1” “1”表示，正常表示，正常表示，正常表示，正常 “0” “0” “0” “0”表示，表示，表示，表示，解：解：解：解：输入信号三个，输出信号一个输入信号三个，输出信号一个13. 8 应用举例应用举例11 (1) 1) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表 (
8、2) (2) 写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式(3) (3) 化简可得化简可得化简可得化简可得: :为减少所用门数为减少所用门数为减少所用门数为减少所用门数, ,将上式变换为将上式变换为将上式变换为将上式变换为: : 0 0 0 1 R R Y Y G F F0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 112 (4) (4) 画画画画逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图FGYR&11&11KAKAKAKA 发生故障时，发生故障时，发生故障时，发生故障时，F F=1=1，晶体管导通，晶体管导通，晶体管导通，晶体管导通, , 继电器继
9、电器继电器继电器KAKA通通通通电，其触点闭合电，其触点闭合电，其触点闭合电，其触点闭合, , 故障指示灯亮。故障指示灯亮。故障指示灯亮。故障指示灯亮。13实验的举重比赛的设计14第第14章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路14.1 双稳态触发器双稳态触发器14.2 寄存器寄存器14.3 计数器计数器本章要求本章要求:1. 1. 掌握掌握掌握掌握 R RS S、J JKK、D D 触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及 不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。2. 2. 掌握时序电路：计
10、数器的分析与设计掌握时序电路：计数器的分析与设计掌握时序电路：计数器的分析与设计掌握时序电路：计数器的分析与设计15基本基本基本基本 R RS S 触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 逻辑状态错误；逻辑状态错误；不允许不允许 同时变同时变 1后不确定后不确定功能功能反态反态反态反态低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效R RD D(Reset Direct)-(Reset Direct)-直接置直接置直接置直接置“0”“0”端端端端( (复位复位复位复位端端端端) )S S
11、D D(Set Direct)-(Set Direct)-直接置直接置直接置直接置“1”“1”端端端端( (置位端置位端置位端置位端) )16J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK JK触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表( (保持功能保持功能保持功能保持功能) ) ( (置置置置“0”“0”功能功能功能功能) ) ( (置置置置“1”“1”功能功能功能功能) ) (翻转翻转计数功能计数功能计数功能计数功能)C C下降沿有效触发下降沿有效触发下降沿有效触发下降沿有效触发S SD D 、 R RD D为直接置为直接置为直接置为直接置 1 1、置、置
12、、置、置 0 0 端，不受时钟控制，低端，不受时钟控制，低端，不受时钟控制，低端，不受时钟控制，低电平有效，电平有效，电平有效，电平有效，触发器工作时触发器工作时SD 、 RD应接高电平。应接高电平。逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号 CQJKSDRDQ特性方程：特性方程：特性方程：特性方程：QQn+1n+1= =J JQQn n+ +K KQQn n17D D触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表D Qn+1 0101上升沿触上升沿触上升沿触上升沿触发翻转发翻转发翻转发翻转逻辑符号逻辑符号D CQQRDSDC C上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，
13、上降沿时触发器翻转，上降沿时触发器翻转，上降沿时触发器翻转，上降沿时触发器翻转，（ 其其其其Q Q的状态与的状态与的状态与的状态与D D状状状状态一致；但态一致；但态一致；但态一致；但Q Q的状态的状态的状态的状态总比总比总比总比D D的状态变化晚的状态变化晚的状态变化晚的状态变化晚一步，即一步，即一步，即一步，即Qn+1 =Dn；上升沿后输入上升沿后输入上升沿后输入上升沿后输入 D D不再不再不再不再起作用，触发器状态起作用，触发器状态起作用，触发器状态起作用，触发器状态保持不变。保持不变。保持不变。保持不变。 即即即即( (不会空不会空不会空不会空翻翻翻翻) )2. 2.逻辑功能逻辑功能逻
14、辑功能逻辑功能Qn+1 =D特性方程：特性方程：特性方程：特性方程：1814.1.4 14.1.4 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换1. 1. 将将将将JKJK触发器转换为触发器转换为触发器转换为触发器转换为 D D 触发器触发器触发器触发器 当当当当J=DJ=D，K K= =D D时，时，时，时，两触发器状态相同两触发器状态相同两触发器状态相同两触发器状态相同D D触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表D Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK JK触发器状态表触发器状态表触发器状
15、态表触发器状态表D1 CQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转Qn+1 =DQQn+1n+1= =J JQQn n+ +K KQQn nJ J= =D DK K= =D D特性方程：转换条件：192. 2. 将将将将JKJK触发器转换为触发器转换为触发器转换为触发器转换为 T T 触发器触发器触发器触发器T CQJKSDRDQT T触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表T T Q Qn+1n+1 0 01 1Q Qn nQ Qn nJ K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK JK触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表当当当当J
16、JK KT T时，时，时，时，两触发器状态相两触发器状态相两触发器状态相两触发器状态相同同同同特性方程：QQn+1n+1= =J JQQn n+ +K KQQn n转换条件：J J= =T TK K= =T TQQn+1n+1= =T TQQn n+ +T TQQn n20例例例例: :分析图示逻辑电路的逻辑功能。分析图示逻辑电路的逻辑功能。分析图示逻辑电路的逻辑功能。分析图示逻辑电路的逻辑功能。 设初始状态为设初始状态为设初始状态为设初始状态为“000”“000”。RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲21解：解：解：解：1. 1. 写出写出写出写出各触发器各
17、触发器各触发器各触发器 J J、K K端和端和端和端和C C端的逻辑表达式端的逻辑表达式端的逻辑表达式端的逻辑表达式 C0= C K0 =1 J0 =Q2K1 =1 J1 =1C1= Q0J2=Q0Q1K2 =1C2= C RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲22解：当初始状态为解：当初始状态为解：当初始状态为解：当初始状态为“000”“000”时，时，时，时， 各触发器各触发器各触发器各触发器J J、K K端和端和端和端和C C端的电平端的电平端的电平端的电平为为为为 C0= C=0 K0 =1 J0 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 C1= Q0=0J2
18、=Q0Q1=0K2 =1C2= C=0 RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲23011111C CJ J2 2= =Q Q0 0Q Q1 1K K2 2 =1=1 J J1 1 = = K K1 1 =1=1K K0 0 =1=1 J J0 0 = =Q Q2 2Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0011111011111111111011101011111000010012010301141005000由表可知，经由表可知，经由表可知，经由表可知，经5 5个脉冲循环一次，个脉冲循环一次，个脉冲循环一次，个脉冲循环一次，为五进制计数器。为五进制计数器。为五
19、进制计数器。为五进制计数器。2.2.2.2.列写状态转换表，分析其状态转换过程列写状态转换表，分析其状态转换过程列写状态转换表，分析其状态转换过程列写状态转换表，分析其状态转换过程 由于计数脉冲没有同时加到各位触发器上，所以为由于计数脉冲没有同时加到各位触发器上，所以为由于计数脉冲没有同时加到各位触发器上，所以为由于计数脉冲没有同时加到各位触发器上，所以为异步计数器异步计数器异步计数器异步计数器。C1= Q024异步五进制计数器工作波形异步五进制计数器工作波形异步五进制计数器工作波形异步五进制计数器工作波形C12345Q0Q1Q225输入计输入计数脉冲数脉冲84218421异步十进制计数器异步
20、十进制计数器异步十进制计数器异步十进制计数器十分频输出十分频输出(进位输出进位输出)计数状态计数状态计数器输出计数器输出2. CT74LS2902. CT74LS290的应用的应用的应用的应用S91NCT74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02C0C1Q0Q3地地外引线排列图外引线排列图外引线排列图外引线排列图17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C026如何构成如何构成如何构成如何构成 N N进制计数器进制计数器进制计数器进制计数器 反馈置反馈置反馈置反馈置“0”“0”法：法：法：法：当满足一定的条件时，利用计数器的当满足一定的条件时，利用计数器的当满足一定的条件时，
21、利用计数器的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。复位端强迫计数器清零，重新开始新一轮计数。复位端强迫计数器清零，重新开始新一轮计数。复位端强迫计数器清零，重新开始新一轮计数。 利用反馈置利用反馈置利用反馈置利用反馈置“0”“0”法可用已有的计数器得出小于原进法可用已有的计数器得出小于原进法可用已有的计数器得出小于原进法可用已有的计数器得出小于原进制的计数器。制的计数器。制的计数器。制的计数器。 例：用一片例：用一片例：用一片例：用一片CT74LS290CT74LS290可构成十进制计数器，如将可构成十进制计数器，如将可构成十进制计数器，如将可构成十进制计数
22、器，如将十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈清零，十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈清零，十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈清零，十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。则可得出十以内的任意进制计数器。则可得出十以内的任意进制计数器。则可得出十以内的任意进制计数器。271111六进制计数器六进制计数器六进制计数器六进制计数器S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数脉冲计数脉冲计数脉冲计数脉冲计数器清零计数器清零七进制计数器七进制计数器七进制计数器七进制计数器 当出现当出现当出现当出现 01100110（6 6）时，）时，
23、）时，）时，应应应应立即使立即使立即使立即使计数器清零，重计数器清零，重计数器清零，重计数器清零，重新开始新一轮计数。新开始新一轮计数。新开始新一轮计数。新开始新一轮计数。当出现当出现当出现当出现 0111(7)0111(7)时，时，时，时，计计计计数器数器数器数器立即立即立即立即清零，重新清零，重新清零，重新清零，重新开始新一轮计数。开始新一轮计数。开始新一轮计数。开始新一轮计数。S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数脉冲计数脉冲计数脉冲计数脉冲计数器清零计数器清零&.28二片二片二片二片74LS29074LS290构成构成构成构成100100以内的计数器以内的计数器以内的计数
24、器以内的计数器例例例例1 1：二十四进制计数器：二十四进制计数器：二十四进制计数器：二十四进制计数器二十四分频输出二十四分频输出二十四分频输出二十四分频输出.0010(2)0010(2)0100(4)S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0计数计数脉冲脉冲S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0十位十位个位个位两位十进制计数器两位十进制计数器两位十进制计数器两位十进制计数器(100(100进制进制进制进制) )29 例例2: 六十进制计数器六十进制计数器Q3 Q2 Q1 Q0S9(1) S9(2) R0(1) R0(2)CP1 CP0 个位个位Q3 Q2 Q1 Q0S9(1) S9(2) R0(1) R0(2)CP0CP1 十位十位 个位为十进制，十位为六进制。个位为十进制，十位为六进制。个位的最高位个位的最高位 Q3 接十位的接十位的 CP0 ，个位十进制，个位十进制计数器经过十个脉冲循环计数器经过十个脉冲循环一次，每当第十个脉冲来到后一次，每当第十个脉冲来到后 Q3由由 1 变为变为 0，相当于，相当于一个下降沿，使一个下降沿，使十位六进制十位六进制计数器计数。经过六十个计数器计数。经过六十个脉冲，个位和脉冲，个位和十位十位计数器都恢复为计数器都恢复为 0000。30
