時(shí)序邏輯電路

1、項(xiàng)目7 時(shí)序邏輯電路7.1 實(shí)訓(xùn)概要時(shí)序邏輯電路的輸出不僅和當(dāng)時(shí)輸入的邏輯值有關(guān)，而且與電路以前曾輸入過(guò)的邏輯信號(hào)有關(guān)，這類邏輯電路稱為時(shí)序邏輯電路（Sequential Logic Circuit）。按照時(shí)序邏輯電路的工作方式可將時(shí)序邏輯電路分為同步時(shí)序邏輯電路為異步時(shí)序邏輯電路。時(shí)序邏輯電路通常包括組合電路和存儲(chǔ)電路兩部分，時(shí)序邏輯電路中的組合邏輯電路可以非常簡(jiǎn)單，但必須有存儲(chǔ)電路，且存儲(chǔ)電路的輸出必須反饋到輸入端，與輸入信號(hào)一起決定電路的輸出狀態(tài)。7.1.1實(shí)訓(xùn)總體要求通過(guò)實(shí)訓(xùn)，要進(jìn)一步理解時(shí)序邏輯電路的工作原理；進(jìn)一步理解時(shí)序邏輯電路邏輯功能的描述方法：輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程和狀態(tài)方程；掌

2、握時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法和步驟；掌握時(shí)序邏輯電路的測(cè)試和分析方法； 實(shí)訓(xùn)重點(diǎn)熟悉時(shí)序邏輯電路的功能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；了解計(jì)數(shù)器、寄存器的電路結(jié)構(gòu)及其邏輯功能；學(xué)習(xí)時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法；學(xué)習(xí)時(shí)序邏輯電路的測(cè)試和分析方法；了解集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其波形產(chǎn)生和測(cè)試方法。實(shí)訓(xùn)知識(shí)準(zhǔn)備1預(yù)習(xí)時(shí)序邏輯電路的分析方法；2預(yù)習(xí)觸發(fā)器邏輯電路的邏輯功能及其表示方法；3預(yù)習(xí)時(shí)序邏輯電路中異步控制信號(hào)的置位、復(fù)位功能；4預(yù)習(xí)不同結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如74LS160、74LS163的管腳功能及功能差別。實(shí)訓(xùn)考核標(biāo)準(zhǔn)1掌握觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理；2掌握時(shí)序邏輯電路的一般分析、設(shè)計(jì)方法；3掌握時(shí)序邏輯電

3、路功能的測(cè)試方法；7.2 實(shí)訓(xùn)案例操作分析案例題目：基本R-S觸發(fā)器功能測(cè)試實(shí)訓(xùn)目的1通過(guò)實(shí)訓(xùn)熟悉基本RS觸發(fā)器的邏輯功能和特點(diǎn)；2通過(guò)實(shí)訓(xùn)掌握基本RS觸發(fā)器的測(cè)試方法；3通過(guò)實(shí)訓(xùn)熟悉異步輸入信號(hào)RD、SD、RD、SD的作用；4通過(guò)實(shí)訓(xùn)掌握基本RS觸發(fā)器的典型應(yīng)用。實(shí)訓(xùn)原理基本RS觸發(fā)器是由兩個(gè)與非門交叉耦合組成，它是最基本的觸發(fā)器，也是構(gòu)成其它復(fù)雜觸發(fā)器電路的一個(gè)組成部分。當(dāng)RDSD1時(shí)，兩個(gè)與非門的工作都尤如非門，Q接至與非門G2的輸入，使G2輸出為Q；Q接至與非門G1的輸入，使G1的輸出為Q。從而使觸發(fā)器維持輸出狀態(tài)不變。實(shí)訓(xùn)儀器和設(shè)備S303-4型（或其它型號(hào)）數(shù)字電路實(shí)訓(xùn)箱一只；SR

4、8（或其它型號(hào)）雙蹤示波器一只；直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)；74LS00 二輸入四與非門 1片。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟1兩個(gè)TTL與非門首尾相接構(gòu)成的基本R-S觸發(fā)器的電路如圖7.2.1所示邏輯電路。為便于接線檢查，在圖中要注明芯片編號(hào)及各引腳對(duì)應(yīng)的編號(hào)。圖 7.2.1 基本R-S觸發(fā)器功能測(cè)試2按表7-2-1所示的順序在Sd、Rd兩端信號(hào)，觀察并記錄R-S觸發(fā)器Q端的狀態(tài)，并將結(jié)果填入表7.2.1中表7.2.1SdRdQQn+1邏 輯 功 能0000010100111001011101113Sd端接低電平，Rd端加脈沖。4Sd端接高電平，Rd端加脈沖。5令Sd=Rd，在 Sd端加脈沖。6記錄并觀

5、察2、3、4三種情況下，Q，Qn+1端的狀態(tài)。從中總結(jié)基本R-S觸發(fā)器的Q端的狀態(tài)改變和輸入端的關(guān)系。實(shí)訓(xùn)思考題試根據(jù)基本R-S觸發(fā)器給定的輸入信號(hào)波形畫(huà)出與之對(duì)應(yīng)的輸出端的波形；試寫(xiě)出基本R-S觸發(fā)器的約束方程，并說(shuō)明哪個(gè)是復(fù)位端、哪個(gè)是置位端？實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)接線時(shí)要注意電路圖中各引腳的編號(hào)，連接時(shí)不要接錯(cuò)；手動(dòng)施加0、1輸入電平時(shí)要注意開(kāi)關(guān)動(dòng)作的穩(wěn)定性和可靠性，要避免開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)；用雙蹤示波器觀察輸出波形時(shí)，要注意選擇一個(gè)較為合適的輸入信號(hào)的頻率。實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求實(shí)訓(xùn)報(bào)告要包含以下內(nèi)容1實(shí)訓(xùn)名稱：2實(shí)訓(xùn)目的：請(qǐng)參閱3實(shí)訓(xùn)原理：簡(jiǎn)單說(shuō)明原理，并附上實(shí)訓(xùn)電路圖，請(qǐng)參閱；4實(shí)訓(xùn)儀器、儀表、設(shè)備：請(qǐng)?jiān)趯?shí)訓(xùn)

6、時(shí)記錄下各儀器、儀表的名稱、型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量和備注等；5實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟：請(qǐng)參閱, 簡(jiǎn)略敘述完成實(shí)訓(xùn)的關(guān)鍵步驟，分析比較實(shí)訓(xùn)結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)訓(xùn)結(jié)論；6實(shí)訓(xùn)思考題：通過(guò)實(shí)訓(xùn)過(guò)程，并結(jié)合教材相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行回答；7實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)：請(qǐng)參閱有關(guān)注意事項(xiàng)。7.3 計(jì)數(shù)器的功能測(cè)試實(shí)訓(xùn)目的1掌握計(jì)數(shù)器的工作原理；2通過(guò)實(shí)訓(xùn)熟悉計(jì)數(shù)器的功能特點(diǎn)和典型應(yīng)用；3通過(guò)實(shí)訓(xùn)掌握如何利用現(xiàn)有集成計(jì)數(shù)器來(lái)構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。實(shí)訓(xùn)原理計(jì)數(shù)器是一種含有若干個(gè)觸發(fā)器、并按預(yù)定順序改變各觸發(fā)器的狀態(tài)來(lái)累計(jì)輸入脈沖個(gè)數(shù)的數(shù)字電路，被廣泛應(yīng)用于定時(shí)、分頻及各種數(shù)字電路中。用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)四位異步二進(jìn)制加法器。CP接低頻連續(xù)脈沖，輸出接

7、指示燈。觀察指示燈的變化規(guī)律，寫(xiě)出狀態(tài)圖。實(shí)訓(xùn)儀器和設(shè)備1S303-4型（或其它型號(hào)）數(shù)字電路實(shí)訓(xùn)箱一只；2SR8（或其它型號(hào)）雙蹤示波器一只；3直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)；474LS00 二輸入四與非門 1片；574LS160 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1片；674LS74 雙D觸發(fā)器 2片；774LS49 4線七段譯碼器 1片。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，圖7-3-1是用74LS160實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的參考電路。當(dāng)Q3Q2Q1Q0=0111時(shí)，經(jīng)過(guò)與非門所產(chǎn)生的零脈沖迅速使計(jì)數(shù)器清零，之后在輸入CP脈沖的作用下，依次輸出0000000100100011010001010000。輸入低頻連續(xù)脈沖，觀察數(shù)碼管的顯

8、示結(jié)果。圖7-3-1 74LS160實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的7.3.5實(shí)訓(xùn)思考題1六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)(1)自擬一個(gè)線路，試用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的參考電路；(2)要求的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：0010001101000101011001110000；(3)按圖接線，輸入端接入低頻連續(xù)脈沖，觀察計(jì)數(shù)規(guī)律。2八進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)(1)自擬一個(gè)線路，試用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器的參考電路；(2)要求的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：000000010010001101000101011001110000；(3)按圖接線，輸入端接入低頻連續(xù)脈沖，觀察計(jì)數(shù)規(guī)律。實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)1要總結(jié)時(shí)序邏輯電

9、路的分析、設(shè)計(jì)方法；2要注意狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與電路接線之間的關(guān)系；3要正確處理電路中多余的引腳；4在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中要遵守實(shí)訓(xùn)規(guī)則，注意人身安全，避免設(shè)備的損壞。實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求實(shí)訓(xùn)報(bào)告要包含以下內(nèi)容1實(shí)訓(xùn)名稱：2實(shí)訓(xùn)目的：請(qǐng)結(jié)合簡(jiǎn)述；3實(shí)訓(xùn)原理：簡(jiǎn)單說(shuō)明原理，并附上實(shí)訓(xùn)電路圖，請(qǐng)參閱；4實(shí)訓(xùn)儀器、儀表、設(shè)備：請(qǐng)?jiān)趯?shí)訓(xùn)時(shí)記錄下各儀器、儀表的名稱、型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等；5實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟：請(qǐng)參閱, 簡(jiǎn)略敘述完成實(shí)訓(xùn)的關(guān)鍵步驟，分析比較實(shí)訓(xùn)結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)訓(xùn)結(jié)論；6實(shí)訓(xùn)思考題：通過(guò)實(shí)訓(xùn)過(guò)程，并結(jié)合教材相關(guān)內(nèi)容完成實(shí)訓(xùn)思考題；7實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)：請(qǐng)參閱有關(guān)注意事項(xiàng)。7.4 *觸發(fā)器邏輯功能的測(cè)試實(shí)訓(xùn)目的1了解D鎖存器、JK觸發(fā)

10、器的工作原理；2學(xué)習(xí)D鎖存器、JK觸發(fā)器的測(cè)試方法和典型應(yīng)用；3學(xué)習(xí)用功能表、特性方程和狀態(tài)圖來(lái)表示觸發(fā)器的邏輯功能。實(shí)訓(xùn)原理按照邏輯功能的不同，一般可把觸發(fā)器分成RS、JK、D、和T四種類型；按其結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為基本（RS）觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。本節(jié)主要介紹的維持阻塞型D觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分二步進(jìn)行：在CP1期間主觸發(fā)器接收輸入端的信號(hào)，被置成相應(yīng)的狀態(tài)，此時(shí)從觸發(fā)器不動(dòng)作；在CP0期間主觸發(fā)器輸出保持不變，此時(shí)從觸發(fā)器按主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。實(shí)訓(xùn)儀器和設(shè)備1S303-4型（或其它型號(hào)）數(shù)字電路實(shí)訓(xùn)箱一只；2SR8（或其它型號(hào)）雙蹤示波器一只；3直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)；474LS74 雙D

11、觸發(fā)器 1片；574LS112 雙J-K觸發(fā)器 1片；674LS00 二輸入端四與非門 1片。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟維持阻塞型D觸發(fā)器的功能測(cè)試雙D正邊沿維持阻塞型觸發(fā)器74LS74的邏輯符號(hào)如圖7-4-1所示，試按下面步驟完成實(shí)訓(xùn)1分別在PRE、CLR端加低電平，觀察并紀(jì)錄Q、Q端的狀態(tài)；2令PRE、CLR端為高電平，D端分別接高、低電平，用點(diǎn)動(dòng)脈沖作為CP，觀察并紀(jì)錄當(dāng)CP為0、上升沿、1、下降沿時(shí)Q端的變化；3令PRE、CLR端為高電平，將D端和Q端相連，CP加連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察并紀(jì)錄Q相對(duì)于CP的波形；4按表7.4.1的變化，用雙蹤示波器觀察并紀(jì)錄Q相對(duì)于CP的波形。表7.4.1PRECLRCPDQNQN+101XX0110XX011100111101 圖7.4.1 維持阻塞型D觸發(fā)器的功能測(cè)試7.4.5實(shí)訓(xùn)思考題觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換；將D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器；要求列出表達(dá)式、畫(huà)出實(shí)訓(xùn)電路圖；輸入連續(xù)脈沖，觀察各觸發(fā)器CP及Q端波形。實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)要正確理解基本RS觸發(fā)器輸入信號(hào)的約束問(wèn)題，依據(jù)實(shí)訓(xùn)體會(huì)D觸發(fā)器的邏輯功能；要正確理解功能表、特性方程和狀態(tài)圖三者之間的關(guān)系；要正確理解D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器三者之間的關(guān)系；在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中要遵守實(shí)訓(xùn)規(guī)則，注意人身安全，避免設(shè)備的損壞。實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求實(shí)訓(xùn)報(bào)告要包含以下內(nèi)容1實(shí)訓(xùn)名稱：