觸發(fā)器和時序邏輯電路設(shè)計

1、000000郭世香課件可登錄密sdlyjllpx主講陸以下郵箱下載000000培訓(xùn)內(nèi)容重點掌握各種典型電子電路的功能、 工作原理、性能指標和分析方法。1掌握典型組合邏輯電路的分析和 設(shè)計方法2、掌握典型時序邏輯電路的分析與 設(shè)計方法3、集成555定時器應(yīng)用與電路設(shè)計第3章時序邏輯電路的分析與設(shè)計第一節(jié)觸發(fā)器第二節(jié)時序邏輯電路的分析與設(shè)計方法第三節(jié)計數(shù)器 第四節(jié)寄存器退出第一節(jié)觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器 三、邊沿觸發(fā)器四、不同類型觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換退出觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本邏輯部件。*它有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)； 崇在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀 態(tài)或1狀態(tài)

2、；*當輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保 持不變。所以，觸發(fā)器可以記憶1位二值信號。根據(jù)邏 輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T和T'觸發(fā)器；按照結(jié) 構(gòu)形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同 步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。_、基本RS觸發(fā)器電 路 組 成 和 邏 輯 符信號輸出端，Q=0. 0=1的狀態(tài)稱0 狀態(tài)，Q=l> Q=0的狀態(tài)稱1狀態(tài)，工作原理RSQ0 10®R=0> "S=l時：由于豆二0,不論原來Q為0還是1,都有Q=l； 再由丞：1、Q二1可得Q=0o即不論觸發(fā)器原來處壬什么狀態(tài)都 將變成0狀態(tài)，這種情況稱

3、將觸發(fā)器置0或復(fù)位。錄端稱為觸發(fā) 器的置0端或復(fù)位端。RSQ0 101 0®R=1. g=0 時：由 S=0, 冉由R=1、Q二1可得Q Oo不論原來Q為0還是1,都有Q=l； 即不論觸發(fā)器原來處壬什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。RSQ0 101 011 1不變錄二l、g二1時：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，觸發(fā)器保 持原有狀態(tài)不變，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲起來，這體現(xiàn)了 觸發(fā)器具有記憶能力。RSQ1 000 111 1不變0 0不定R=0、S二0時：Q=Q=L不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由 于與非門延遲時間不可能完全相等，在兩輸

4、入端的0同時撤除 后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不 允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件。2 S（Q"）功能0 0 00 0 1不用不用不允許0 1 00 1 100Qn+l =0-置01 0 01 0 111Qn+l =1置11 1 01 1 1010 = 0保持%態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之后所處 諭新的穩(wěn)定狀態(tài)。現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀 態(tài)，也就是觸發(fā)器原來的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)Qn+l的卡諾圖00 01 11 10001011特性方程CQn+i = (S) + RQn=S + RQn<臣+ 1 = 1 約束條件觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器

5、次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Q"之間的邏輯關(guān)系式狀態(tài)圖01/當觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即QJ0時，若輸入信#RS=01或11,觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RS=10,觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。當觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即QJ1時，若輸入信#RS=10或11,觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；若RS=01,觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。波形圖蟲映謎器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的圖形稱為基本RS觸發(fā)器的特點(1) 觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有關(guān)，而且與觸 發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。(2) 電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號作用時, 電路將保持原狀態(tài)不變。(3) 在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn) 置0或置1 o(4) 在

6、穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補關(guān)系, 即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號E S情況的 不同乙具有聖、置1和保持功能的電路，都 稱卩二、同步觸發(fā)器K同步RS觸發(fā)器S CP R(b)曾用符號S CP R(c)國標符號S CP R(a)邏輯電路CP=O時，R=S=1,觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。CP=1時，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。特性方程Qw = S + RQRS =0CP=1期間有效CPRSQnQn+l功能0XXXQ"Qn+i=Qn保持10000Qn+l=Qn保持特10011性10101en+1=i 置表1011111000嚴=0置。110101110不用不允許1111

7、不用主要特點(1) 時鐘電平控制。在CP=1期間接收輸入信號， CP=O時狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對觸 發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時間控制。(2) R、S之間有約束。不能允許岀現(xiàn)7?和S同時為1 的情況，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。11 11 11 11 1 1CP |rr1_.1111111111廠11111111111111111111S_| 11111111111111111111Q1111111 >111 1111111111Q111-1111 -1-11 :1111不I置I不I置I不I置I不I置I不I不I不變；I；變；0；變；1；變；0 ；變；變；變2、同步JK觸發(fā)器

8、QQG3J CP K(b)曾用符號J CP K(c)國標符號CP K(a)邏輯電路將S二jQn、R二KQn代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得 同步JK觸發(fā)器的特性方程：CP=1期間有效Qn+ = S + RQn = JQ“ + KQnQn= JQn + KQn特性表CP JK0"Qn+i功能0XXXQnQn+1 = Qn 保持10000Qn+l = Qn 保持1001110100en+I=o 置。1011011001Q7置i1101111101Q40翻轉(zhuǎn)11110JK=OO時不變JK=01時置0JK=10時置1JK=11時翻轉(zhuǎn)0X/X0/cp _rn_rn_n_n_ j 1 II IK

9、QQ在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸 入信號人K情況的不同，具有置0、置1、保持和 翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為JK觸發(fā)器。3、同步D觸發(fā)器(D鎖存器)ccCID ClccD CP(c)邏輯符號Q Q將s二D、R至代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步 D觸發(fā)器的特性方程：Qn+l = 5 + RQn = D + DQn = D CP=1 期間有效1/CP _D JQ _Q 在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸 入信號D情況的不同，具有置0、置1功能的電路, 都稱為D觸發(fā)器。工作原理三、主從觸發(fā)器K主從RS觸發(fā)器（1）接收輸入信號過程CP二1期間：主觸發(fā)器控制門G?、 Gg打開，接

10、收輸入信號乩S,有:+1 = S + RQn 二 m匚 mRS =0從觸發(fā)器控制門G3、G4封鎖，其 狀態(tài)保持不變。QQg7 &丄觸發(fā)器& g8(2)輸出信號過程CP下降沿到來時，主觸發(fā)器控 制門G7、G*封鎖，在CP=1期間 接收的內(nèi)容被存儲起來。同時, 從觸發(fā)器控制門G3、G4被打開, 主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入 從觸發(fā)器，輸岀端隨Z改變狀 態(tài)。在CP=O期間，由于主觸發(fā) 器保持狀態(tài)不變，因此受其攔 制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即Q、Q 的值當然不可能改變。QQQQ特性方程Qg = S + RQRS =0cp下降沿到來時有效邏輯符號000SCP R(b)曾用符號Qf I-1-1IS

11、 欣 1R20cS CP R(c)國標符號電路待點主從RS觸發(fā)器采用主從控制 結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入 信號直接控制的問題，具有 CP=1期間接收輸入信號， CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn) 的特點。但其仍然存在著約 束問題，即在CP=1期間， 輸入信號7?和S不能同時為1 o2、主從JK觸發(fā)器將S = JQ" R = KQ"代入主從rs觸發(fā)器的特性方程， 即可得到主從JK觸發(fā)器的特性 方程：Qn+l=S + RQn二 JQn + KQnQn二 JQn + KQn CP下降沿到來時有效CP主從JK觸發(fā)器沒有約束。JKQn02+1功能0000Qn+l = Qn保持00110100Qn

12、+ = 0置001101001Qn+l =1置110111101Qn+l = Qn翻轉(zhuǎn)1110CPK邏輯符號電路特點-QO&CP1J 9 IKJ CP K曾用符號o o oJ CP K國標符號 主從JK觸發(fā)器采用 主從控制結(jié)構(gòu)，從根 本上解決了輸入信號 直接控制的問題，具 有CP=1期間接收 輸入信號，CP下降沿 到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特 點。 輸入信號J、KZ間 沒有約束。 存在一次變化問題。帶淸零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器Rd=0,直接置0瓦）=0，直接置1帶清零端和預(yù)置端的主從 JK觸發(fā)器的邏輯苻號Sd °SdRdqKJ CPSDJ CPKRd曾用符號國標符號集成主從JK觸發(fā)

13、器|低電平有效K = KxK2K3IK 10 Q GND2K 2Q 2Q 2J1 1 cVcc( Sd RM© K2 KJ Q16151413121110974LS7612345678141312111098J74721234567低電平有效9RjlJVcc2CP2R(a) 74LS76的引腳圖7472的弓卿圖NC CPCP下降沿觸發(fā)h y Q GND瓦丿丿2厶CP kk2k3兀主從丿K觸發(fā)器功能完善，并且輸入信號人K之間沒有約 束。但主從丿K觸發(fā)器還存在著一次變化問題，即主從JK 觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP=1期間其狀態(tài)能且只能變化 一次，這種變化可以是人K變化引起，也可以是干擾脈

14、沖 引起，因此J5抗T擾能力尚需進一步提咼。四、邊沿觸發(fā)器1、邊沿D觸發(fā)器DCP工作原理(1) CP=Q時，門G7、Gg被封 鎖，門G3、G4打開，從觸發(fā)器 的氏態(tài)取決于主觸發(fā)器Q二Qm、 Q二Qm,輸入信號D不起作用。CP=1 時，門G7、G*打開, 門G3、G4被圭寸鎖，從觸發(fā)器狀 態(tài)不變，主觸發(fā)器的狀態(tài)跟隨 輸入信號£的變化而變化，即 在CP = 1期間始終都有Qm=D 0DCP(2) CP下降沿到來時，封鎖門 G7> G8,打開門G3、g4,主觸 發(fā)器鎖存CP下降時刻D的值，即 Qm二D，隨后卷逐眞送入從觸發(fā) 器，使Q二D、Q=Do(3) CP下降沿過后，主觸發(fā)器 鎖存

15、的CP下降沿時刻。的值被保 存下來，而從觸發(fā)器的狀態(tài)也將 保持不變。綜上所述，邊沿D觸發(fā)器的特性 方程為：=D下降沿時刻有效邊沿D觸發(fā)器沒有一次變化問題。邏輯符號QQQQD CPD CP曾用符號國標符號集成邊沿D觸發(fā)器Vcc 2Rd 2D 2CP 2Sd 2Q 2Q Vcc 2Q 2Q 2CP 2心 2D 25D注意：CC4013的異步輸入端心和Sd為高電平有效。2、邊沿JK觸發(fā)器2CP2CP2 &1D = J +Qn +KQn= （J+Q“）KQ“二（八0"）（斤+?！保?二 JQn + KQn + JK=JQn + KQn=D二 JQn + KQnCP下降沿時刻有效2CP

16、邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號邊沿JK觸發(fā)器的特點QQQQJ CP KJ CP K 邊沿觸發(fā)，無一 次變化問題。 功能齊全，使用 方便靈活?？垢蓴_能力極強, 工作速度很高。曾用符號國標符號集成邊沿JK觸發(fā)器Vcc 1Rd 2Rd 2CP 2K 2J 2SD 2QVDD 2Q 2Q 2CP 2R°2K 2J 2SDq q Q Q Q Q Q Q99 A 9 9 R 9 9161514131211109116151413121110974LS1121)CC402712345678112345678d adddddd 0a a o a o aCP K J SQ Q 2QGND IQ QCP 1/

17、?D K iJ 1SD Vss(a) 74LS112的引腳圖 CC4027的引腳圖珪 74LS112為CP下降沿觸發(fā)。X CC4027為CP上升沿觸發(fā)，且其 意I異步輸入端心和Sd為高電平有效。五、不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換方法：利用令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等 的原則，求出轉(zhuǎn)換邏輯。轉(zhuǎn)換步驟：(1) 寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。(2) 變換待求觸發(fā)器的特性方程，使Z形式與 已有觸發(fā)器的特性方程一致。(3) 比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù) 兩個方程相等的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。(4) 根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫出邏輯電路圖。1、將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS、D、T和觸發(fā)器JK觸發(fā)器一RS融

18、發(fā)器RS觸發(fā)器特性方程Qn+iS + RQnRS =0<變換RS觸發(fā)器的特性方程，使之形式與丿K 觸發(fā)器的特性方程一致：Qn+i 二 S + RQn = S（Qn + Q"） + RQn=SQn + SQn + RQnSQn +RQn + SQZ（R+R）=SQn + RQn + RSQn + RS二 SQn + RQnQ+l = JQn + KQnn+=SQn+RQJ = S比較，得：K = R電路S 01J-CPo兀oQoQR 0IK。JK觸發(fā)器D觸發(fā)器寫岀D觸發(fā)器的特性方程，并進行變換，使之形式與觸發(fā) 器的特性方程一致：Qn+i =D = D（Qn + 0）二 DQn +

19、 DQn（J = D與丿K觸發(fā)器的特性方程比較，得：K = DQQJK觸發(fā)器tT觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號卩取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路 不變，：r=i時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱,嚴當&g時能保持狀態(tài) 範艸發(fā)營）特性表邏輯符號TQnQn+1功能0 00 101eZ7+1 = Q"保持1 01 110Q"+1 = Qn 翻轉(zhuǎn)廠觸發(fā)器特性方程:0+1 =TQn + Qn 二卩與丿K觸發(fā)器的特性方程比較，得:QT=1/CPTQQJK觸發(fā)器tT觸發(fā)器CPQ卩/觸發(fā)器特性方程：Qn+l=Qn變換卩觸發(fā)器的特性方程：?+1 二。"=+

20、了0“與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：J =T< K = T1JL>ci1Kcpj QCPQQ2.將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、T和觸發(fā)器D觸發(fā)器一JK觸發(fā)器D = JQn +KQD觸發(fā)器->T觸發(fā)器D = T VCPCPo_CPD觸發(fā)器->T觸發(fā)器D = QnID-QCP。一>C1Q-lLp q本節(jié)小結(jié)：觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個 穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€ 穩(wěn)態(tài)；無夕卜界信號作用時狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作 為 二進制 存儲單元使用。觸發(fā)器的邏輯功能可以用真值表、卡諾圖. 特性方程. 狀 態(tài)圖和波形圖等5種方式

21、來描述。觸發(fā)器的特性方程是表示其邏 輯功能的重要邏輯函數(shù)，在分析和設(shè)計時序電路時常用來作為 判斷電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依據(jù)。各種不同邏輯豈皂的觸發(fā)器的特性方程為：RSM發(fā)器：Qn+1=S+RQ 其約束條件為：RS = OJK 觸發(fā)器：Qn+1=JQn+KQnD觸發(fā)器：Qn+1=D_ _T 觸發(fā)器：Qn+1=TQ2+TQnV觸發(fā)器：Qn+1=Qn同_種功育邑的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)； 反過來，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種 類型觸發(fā)器。觸發(fā)器的邏輯功能比較A具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸 發(fā)器。A具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱 為JK觸發(fā)器。A具

22、有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。A具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當T=0時能保 持狀態(tài)不變，T=1時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為 T觸發(fā)器。A凡每來一個時鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱 為r觸發(fā)器。第鬲第鬲、時序邏輯電路概述第鬲第鬲二、時序邏輯電路的分析方法三、時序邏輯電路的設(shè)計方法退出3.2.1時序邏輯電路概述1、時序電路的特點時序電路在任何時刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時刻的 輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。2.時序電路邏輯功能的表示方法時序電路的邏輯功能可用邏輯表達式、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài) 圖、時序圖和邏輯圖6種方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相 同的，可以互相轉(zhuǎn)換。邏輯表達式有:輸出

23、方程廠E = "X,X2，Xp；0,0,0)叫=6”/2，兀00,.,0：)”0©i = 12 Wj = 1,2,，廠 k = 1,2, 、t狀態(tài)方程激勵方程3時序電路的分類（1）根據(jù)時鐘分類同步時序電路中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖相同，即電路中有 一個統(tǒng)一的時鐘脈沖，每來一個時鐘脈沖，電路的狀態(tài)只改 變一次。異步時序電路中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖不同，即電路中沒 有統(tǒng)一的時鐘脈沖來控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時, 電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進行的。（2）根據(jù)輸出分類米利型時序電路的輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路 當前的輸入。穆爾型時序電路的其輸出僅

24、決定于電路的現(xiàn)態(tài)，與電路當前的輸入無關(guān)；或者根本就不存在獨立設(shè)置的輸出，而以電路的狀態(tài)直接作為輸出。一、時序邏輯電路的分析方法時序電路的分析步驟:匚二 狀態(tài)方程時鐘方程. 驅(qū)動方程和 輸出方程判斷電路狀態(tài)圖. 狀態(tài)表或 時序圖Y時鐘方程：CP2=CP=CPQ=CP輸出方程:Y = 00輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān), 為穆爾型時序電路。同步時序電路的時 鐘方程可省去不寫。廠2< J = QoK嚴©JG=Q2K。：二0驅(qū)動方程:（2）求狀態(tài)方程0V 丿 1 =0Jq = Q2JK觸發(fā)器的特性方程:Qn+i 二 JQn + KQnk2 = g K嚴©將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電

25、路的狀態(tài)方程：er1 = J© + 心 Q； = W + Q；Q； = Q；< er1 = AQin + Q© + Q0Q1 = Go0+1 =去 + 忌 0 =竝"+ Q;q： = er1er1er1=Q：-Q2Y = QCQ2er1=1<0+1=1Q：0y = o-o = o現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出0 er 2oer1 q;i+1 Qo+110000 0 100 0 101100 1 010100 1 11 1 101 0 000011 0 101011 1 010001 1 11100（3） 計算.列狀態(tài)表(4) 畫狀態(tài)排列順序：/YQ2Q1QS T/0 /

26、0000-001-011/if；/0010/0101/I100-110-111/0 /0(a)有效循環(huán)(b)無效循環(huán)狀態(tài)Cp _rui_mn_TLn_0o2iQiY有效循環(huán)的6個狀態(tài)分別是05這6個十進制數(shù)字的格 雷碼，并且在時鐘脈沖CP的作用下，這6個狀態(tài)是按 遞增規(guī)律變化的，即：000-> 001011-> 111-> 110-> 100-000-. 所以這是一個用格雷碼表示的六進制同步加法計數(shù)器。 當對第6個脈沖計數(shù)時，計數(shù)器又重新從000開始計數(shù), 并產(chǎn)生輸出丫=1。CPXY"1輸岀與輸入有關(guān)， 為米利型時序電路。同步時序電路，時鐘方程省去。輸出方程：

27、Y = XQn=X+Q"T.=X 0驅(qū)動方程：忱=1（2）求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程:" V將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程:er1=tx q"=x 0 a”、QE 0=1 Qo-Q；cp _n_n_n_n_n_rLn_n_000/101X0oQxY(a)狀態(tài)圖時序圖電路功能由狀態(tài)圖可以看出，當輸入X =0時，在時鐘脈沖CP 的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即:00-01-> 10-> 11 -00-> 當時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài) 按遞減規(guī)律循環(huán)變化，W：00-11->10->01->

28、00->.可見，該電路既具有遞增計數(shù)功能，又具有遞減計數(shù) 功能，是一個2位二進制同步可逆計數(shù)器。本節(jié)小結(jié):時序電路的特點是：在任何時刻的輸出不僅和 輸入有關(guān)，而且還決定于電路原來的狀態(tài)。為了記憶電路的狀態(tài), 時序電路必須包含有存儲電路。存儲電路通常以觸發(fā)器為基本單元電路構(gòu)成。兩類。它們的主耍區(qū)別是，前者的所有觸發(fā)器受同一 時鐘脈沖控制，而后者的各觸發(fā)器則熒不同的脈沖源 控制。時序 電路的 邏輯功竟邑可用邏輯.狀態(tài)方程.、狀態(tài)圖和時序圖等6種方法來描述,狀態(tài)表、卡諾 它們在本質(zhì)上足相通的，可以互相 軼換。時序電路的分析，就是由邏輯圖到狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換; 而時序電路的設(shè)計，在畫出狀態(tài)圖后，其余就

29、是由狀 態(tài)圖到邏輯圖 的轉(zhuǎn)換。第三節(jié)計數(shù)器一、二進制計數(shù)器 二、十進制計數(shù)器三、N進制計數(shù)器在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱遐更軫r加法計數(shù)器 /二進制計數(shù)器彳減法計數(shù)器I可逆計數(shù)器同步計數(shù)器計數(shù)器加法計數(shù)器 <十進制計數(shù)器丿減法計數(shù)器I可逆計數(shù)器N進制計數(shù)器r二進制計數(shù)器、異步計數(shù)器 < 十進制計數(shù)器N進制計數(shù)器一、二進制計數(shù)器二逬制同步計數(shù)器3位二進制同步加法計數(shù)器排列順序：狀態(tài)圖丿 /0 /0 /0QQiQo 000-001-010-011/I tI/O111-llOTOlTOO/o /o /o選用3個CP下降沿觸發(fā)的丿K觸發(fā)器， 分別用FF。、FF、FF?表示。時

30、鐘方程：CPQ=CPi=CP2=CP輸出方程:C = 00丿。= 1J 嚴J2=K2=QFF°每輸入一個時鐘脈 沖翻轉(zhuǎn)一次FF在Q°=l時，在下一個CP 觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。FF?在Qo=Q!=1時，在下一個 CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。由于沒有無 效狀態(tài)，電 路能自啟動。丿0 =K° =1 人=0=0r驅(qū)動方程推廣到n位二進制同步加法計數(shù)器J輸出方程厶=心=00血一嚴心_嚴0：_20一300c 二 QIQ；_2 4位集成二進制同 步加法計數(shù)器74LS161/163Vcc CO。0。2。3 CTtLDq Q Q Q q Q QCT，0CTpdCP °74LS16

31、1161514131211109)74LS161CR Z)q D | Z)2 D?(b)邏輯功能示意圖12345678CRCP Do D D2 D3 CTP GND(a)引腳排列圖 至二四異步清零。CR=K ED=O時同步置數(shù)。 CR=LD=1且CPt二CPp二1時，按照4位自然二進制碼進行 同步二進制計數(shù)。 頁二屮=1且CPCPp二0時，計數(shù)器狀態(tài)保持不平。74LS163的引腳排列和74LS161相同"不 同之處是74LS163采用同步清零方式。EN CP CR(b)邏輯功能示意圖1CP EN 1心10 1°2 103 I" Vss(a)引腳排列圖 CR=1時，

32、異步清零。 CR=O、EN=1時，在CP脈沖上升沿作用下進行加法計數(shù)。 CR=O、CP=O時，在EN脈沖下降沿作用下進行加法計數(shù)。CR=O、EN=O或CR=O、CP=1時，計數(shù)器狀態(tài)保持不變。4位集成二進制同 步可逆計數(shù)器74LS191Vcc D° CP RC CO IB OL D D2 D32o 2i Qi 03QQqqoqoq(a)引腳排列圖1111161514131211109CT o_ooo RC74LS191U/Do74LS191o CO/BO12345678CPLDq q q 9 q 9D 0 Go CT U/D Q2 幺 GNDD° D2 D3(b)邏輯功能示

33、意圖石/d是加減計數(shù)控制端；頁是使能端；ED是異步置數(shù)控制端； D。D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q。Q是計數(shù)器狀態(tài)輸出端； CO/BO是進位借位信號輸出端；RC是多個芯片級聯(lián)時級間串行 計數(shù)使能端，CT=0, CO/BO=1時，RC = CP,由胚端產(chǎn)生的 輸出進位脈沖的波形與輸入計數(shù)脈沖的波形相同。4位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS193Vcc Dq CR CO BOLD D2 D3>cCCCc1f 116151413121110974LS1931 2 :3456"7 8>ccc»cD Q Qq CPd CPu Q2 Q3 GNDQo Q Q2 Q31 111CR

34、 a0o BOCP74LS1930o COcpdj EB<cc<Do D2 D3(a)引腳排列圖(b)邏輯功能示意圖CR是異步清零端，高電平有效；訃是異步置數(shù)端，低電平有效; CPu是加法計數(shù)脈沖輸入端；CP。是減法計數(shù)脈沖輸入塗D。 6是并行數(shù)碰端；Q。Qs是計數(shù)器狀態(tài)輸出端；而是進位 脈沖輸岀端；頁是借位脈沖輸出端;多個74LS193級聯(lián)時，只要 把低位的而端、BO端空與高位的CPu、CP。連接起來，各個芯 片的CR端連接在一起，訃端連接在一起，就可以了。二、十進制計數(shù)器十逬制同步計數(shù)器十進制同步加法計數(shù)器狀態(tài)圖排列順序：23 22 ef Go/o/o /o /oOOOOOOO

35、1->0010OO11O1OO/I tI/O1001 1000011101100101/o /o /o /o00X000X100XX00XX1110C的卡諾圖選用4個CP下降沿觸發(fā) 的丿K觸發(fā)器，分別用FF。、FFP FF2 > FF3表示。時鐘方程：CP0=CPi=CP2=CPi=CP 輸出方程： C = Q型00n00010101X X X X100100100110X X X X000001001000X X X XX X X X00110111X X X XX X X X00011110011110次態(tài)卡諾圖狀態(tài)方程000111 1000000100X°1101X

36、X1000XX(d) S的卡諾圖Qrl二竝a+aQ： =©00 + Q© + Q2Q0=Q；7Qo - + 00 - 0(er1= 000 + 0型0+'l.Qo” + 1.0qT=q：q：.©+.q：比較，得驅(qū)動方程：丿0 = K（）=1J2 = K2=QQn+i = JQn + KQn >將無效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證 在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。十進制同步減法計數(shù)器狀態(tài)圖排列順序:63 62 ef Go/o /o /o /o00000001 00100011 0100/I It/o1001 1

37、000011101100101/o /o /o /o選用4個CP下降沿觸發(fā) 的丿K觸發(fā)器，分別用FF。、FF、FF2 > FF3表示。 時鐘方程：CP0=CPi=CP2=CPi=CP輸出方程：B =00 01 11 101 5、0010X00100X01100XX1000XXB的卡諾圖次態(tài)卡諾圖0010010011X X X X011100000100X X X X100000100110X X X XX X X X00010101X X X XX X X X01 11 10生丄0"0 + 10er1 二 ©宜+QiQoQQ： + 00 + 00二還咎理邁藥0er1e

38、r1= ；+Q；比較，得驅(qū)動方程：er1 =Qin + Q1丿0 = K° =1<丿嚴嚴、Q二竝+QLQ；J2=Q；©,K2=QQn+l 二 JQn + KQnJ3=QnQK3=Q；將無效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證 在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。N進制計數(shù)器利用集成計數(shù)器的清零端和置數(shù)端實現(xiàn)歸零，從而構(gòu)成按自然 態(tài)序進行計數(shù)的N進制計數(shù)器的方法。1、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器(1) 寫出狀矯爲二進 制代碼。(2) 求歸零邏輯，即求同 步清零端或置數(shù)控制端信 號的邏輯表達式。(3) 畫連線圖。2、用異步清零端

39、或置數(shù)端歸零構(gòu)成N逬置計數(shù)器(1) 寫出狀奩Sn印二進制 代碼。(2) 求歸零邏輯，即求異 步清零端或置數(shù)控制端信 號的邏輯表達式。(3) 畫連線圖。在前面介紹的雋成計數(shù)器中，清零、置數(shù)均采用同步方式的有74LS163；均采用異步方式的有74LS193、74LS197、74LS192； 清零采用異步方式、置數(shù)采用同步方式的有74LS161 > 74LS160；有的只具有異步清零功能，如CC4520、74LS190、 74LS191； 74LS90則具有異步清零和異步置9功能。用74LS163來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。(1) 寫出狀態(tài)Sn_i的二進制代碼。Sn-1=Si2_i=S = 10

40、11(2) 求歸零邏輯。CR = LD = Pn-i = A i,厲_=厶=0©(3) 畫連線圖。00。2。300。1。2。3Z)o D D2 D3(a)用同步清零端CR歸零Do D D2 D3用同步置數(shù)端厲歸零Z)0Z)3可隨意處理DqD3必須都接04、計數(shù)器容量的擴展異步計數(shù)器一般沒有專門的進位信號輸出端，通?？梢杂?本級的高位輸出信號驅(qū)動下一級計數(shù)器計數(shù)，即采用串行 進位方式來擴展容量。CPoQo Q。2。3。0。2。3100進制計數(shù)器本節(jié)小結(jié):計數(shù)器是一種應(yīng)用十分廣疾的時序 電路，除 用于計數(shù)、分頻外，還廣疾用于數(shù)字測、運算 和控制，從小型數(shù)字儀農(nóng)，到大型數(shù)字電子計算 機，幾

41、乎無所不在，淫任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng) 中不可 缺少的組成部分。計數(shù)器可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實 際工作中，主耍處利用集成計數(shù)器來構(gòu)成。在用 集成計數(shù)器構(gòu)成2V進制計數(shù)器時，需要利用淸零 端如t數(shù)控制端，讓電路跳過某些狀態(tài)來獲得N 進制計數(shù)器。P356維修電工技師培訓(xùn)教材74下列集成電路中具有記憶功能的是（）。 a 與非門電路b 或非門電路cRS觸發(fā)器75若將一個頻率為10kHz的矩形波，變換成一 個1kHz的矩形波，應(yīng)采用（）電路。）信號。 d 鋸齒波）顯示器。a 二進制計數(shù)器b譯碼器c十進制計數(shù)器 76多諧振蕩器主要是用來產(chǎn)生（a正弦波b矩形波c三角波77數(shù)字式萬用表一般都是采用（a.LED數(shù)碼b 熒光數(shù)碼c 液晶數(shù)碼d 氣體放電式74下列集成電路中具有記憶功能的是（c ）。a 與非門電路 b 或非門電路C