电工学-第13章时序逻辑电路.ppt

第13章时序逻辑电路 13 1基本双稳态触发器 13 2钟控双稳态触发器 13 3寄存器 13 4计数器 13 5集成定时器 下一章 上一章 返回主页 大连理工大学电气工程系 2 双稳态触发器 由门电路加上适当的反馈而构成的一种新的逻辑部件 双稳态触发器与门电路区别 双稳态触发器输出电平的高低不仅取决于当时的输入 还与以前的输出状态有关 是有记忆功能的逻辑部件 13 1基本双稳态触发器 大连理工大学电气工程系 3 逻辑状态相反 触发器的状态 Q 0 Q 1 规定 Q端的状态为触发器的状态 一 输入为低电平有效的基本RS触发器 复位状态 置位状态 1 电路 大连理工大学电气工程系 4 01010101 11011000 0 1 2 逻辑功能 Qn 11 保持原态 大连理工大学电气工程系 5 0 0 直接置0端直接复位端 0 10 置0 01 大连理工大学电气工程系 6 1 1 直接置1端直接置位端 01010101 11011000 Qn Qn 1 Qn 0 1 01 置1 10 大连理工大学电气工程系 7 1 1 负脉冲有效 01010101 11011000 Qn Qn 1 Qn 0 1 不定 00 不定 11 大连理工大学电气工程系 8 00不定01010111Qn 3 真值表 4 逻辑符号 大连理工大学电气工程系 9 二 输入为高电平有效的基本RS触发器 1 电路 2 真值表 3 逻辑符号 R和S端部不加一个小圆圈 表示输入信号为高电平有效 大连理工大学电气工程系 10 一 RS触发器 1 电路结构 四门钟控型电路结构门1 2组成基本RS触发器 门3 4组成导引电路 13 2钟控双稳态触发器 时钟脉冲 指挥各触发器动作的信号 钟控触发器 又称同步触发器 按逻辑功能分类 RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器 大连理工大学电气工程系 11 2 逻辑功能 1 CP 0时 0 导引门3 4被封锁 触发器保持原态 Qn 1 Qn 设置初态为1 设置初态为0 大连理工大学电气工程系 12 1 2 CP 1时 导引门3 4打开 接收R S的信号 00 11 Qn 保持原态 大连理工大学电气工程系 13 1 2 CP 1时 导引门3 4打开 接收R S的信号 10 01 Qn 10 1 大连理工大学电气工程系 14 1 2 CP 1时 导引门3 4打开 接收R S的信号 01 10 Qn 01 1 0 大连理工大学电气工程系 15 1 2 CP 1时 导引门3 4打开 接收R S的信号 11 00 Qn 11 1 0 不定 大连理工大学电气工程系 16 3 触发方式 电平触发方式 CP 1接受信号 并立即输出相应信号 高电平触发CP 0接受信号 并立即输出相应信号 低电平触发 大连理工大学电气工程系 17 例13 2 1 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 大连理工大学电气工程系 18 二 JK触发器 1 电路结构 R KQn 主从型电路结构 从触发器的输出状态由主触发器的状态决定 CP 0 1主触发器打开 接受信号从触发器关闭 输出状态不变CP 1 0主触发器关闭 不接受信号从触发器打开 输出相应状态 大连理工大学电气工程系 19 2 逻辑功能 Qn 1 00 00 保持不变 R KQn 大连理工大学电气工程系 20 2 逻辑功能 Qn 0 1 01 01 01 R KQn 大连理工大学电气工程系 21 2 逻辑功能 Qn 0 1 10 10 10 R KQn 1 大连理工大学电气工程系 22 2 逻辑功能 Qn 0 1 11 10 原态 01 R KQn 1 新态 10 大连理工大学电气工程系 23 2 逻辑功能 Qn 0 1 11 01 原态 10 R KQn 1 新态 01 大连理工大学电气工程系 24 真值表 JK触发器具有功能 记忆置数 置0和置1 计数 3 触发方式 1 CP 1 或0 时主触发器接收信号 从触发器关闭 2 CP 0 或1 时主触发器关闭 从触发器接收主触发器的信号 主从触发 大连理工大学电气工程系 25 a 后沿主从触发 b 前沿主从触发 后沿主从触发前沿主从触发 大连理工大学电气工程系 26 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 例13 2 2已知后沿主从触发的JK触发器 J和K端的输入信号波形如图所示 而且已知触发器原为0态 求输出端Q的波形 解 注意 大连理工大学电气工程系 27 三 D触发器 1 电路结构 维持阻塞型 特点 在CP 1期间 即使输入信号变化 输出状态不会改变 只有等下一个CP 1 输出状态由输入信号决定 大连理工大学电气工程系 28 2 逻辑功能 1 当CP 0时 S R 1 门5和门6打开 可接受输入信号D A D 门3和门4关闭 0 大连理工大学电气工程系 29 D 1 2 当CP由0变1时门3和门4打开 则Q D R D D D 大连理工大学电气工程系 30 3 当CP 1时输入信号被封锁 门3和门4始终打开 S和R的状态是互补的 如果 R D 0 门6被关闭 D的变化不能传递到S R端 1 0 1 0 0 1 大连理工大学电气工程系 31 1 0 1 0 如果 门4和门5同时被关闭 D的变化不能传递到S R端 1 0 1 0 大连理工大学电气工程系 32 真值表 01 01 3 触发方式在跳变沿触发 a 上升沿触发 b 下升沿触发 大连理工大学电气工程系 33 例13 2 3 已知上升沿触发D触发器D端的输入信号波形 而且触原为0态 求输出端Q的波形 1234 Q CP D D的变化对Q无影响 解 大连理工大学电气工程系 34 四 T触发器 01 Qn 相同逻辑功能的触发器 电路结构不同 触发方式就不同 不同逻辑功能的触发器可相互转换 但是逻辑功能改变 触发方式不变 大连理工大学电气工程系 35 1 将主从型JK触发器改接成T触发器 J K 0 1 Qn 1 Qn 逻辑符号 主从触发T触发器 大连理工大学电气工程系 36 2 将维持阻塞型D触发器改接成T触发器 边沿触发T触发器 a 改接方法 b 逻辑符号 大连理工大学电气工程系 37 例13 2 4 是供四组人员参加智力竞赛的抢答电路 其中采用了四个D触发器的集成电路 试分析电路的工作过程 大连理工大学电气工程系 38 UCC 清零 1D2D3D4DUCC CP 1Q2Q3Q4Q RD R 4 时钟脉冲 1 0000 发光二极管不亮 1 大连理工大学电气工程系 39 0000 1 1 1 0 1 0 UCC 清零 1D2D3D4DUCC CP 1Q2Q3Q4Q RD R 4 时钟脉冲 1 按其他按钮不起作用 大连理工大学电气工程系 40 A4A3A2A1 O4O3O2O1 一 数码寄存器 预先清零 0000 清零指令 0 0 1 0000 0000 13 3寄存器 大连理工大学电气工程系 41 0000 0000 寄存数码 取出数码 1101 1101 1101 并行输入并行输出 寄存指令 取出指令 A4A3A2A1 O4O3O2O1 大连理工大学电气工程系 42 二 移位寄存器 按移位方向的不同 右移位寄存器左移位寄存器双向移位寄存器 数码取出端 数码存入端 1101 0000 1000 0100 1010 1101 清零 大连理工大学电气工程系 43 移位寄存器状态表 串行输入串行输出 大连理工大学电气工程系 44 移位寄存器的波形图 大连理工大学电气工程系 45 13 4计数器 按计数方式加法计数器 减法计数器 可逆计数器 按触发方式同步计数器 异步计数器 按进位制二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 一 二进制计数器 大连理工大学电气工程系 46 1000 8 0111 7 异步二进制加法计数器 大连理工大学电气工程系 47 Q1Q2Q3Q4十六分频 四分频 八分频 二分频 二进制加法计数器波形图 大连理工大学电气工程系 48 CP Q4Q3Q2Q1 Q4Q3Q2Q1 012 6789 1516 000000010010 0110011110001001 11110000 111111101101 1001100001110110 00010000 移位寄存器状态表 大连理工大学电气工程系 49 二 十进制计数器 0000000100100011010001010110011110001001 0123456789进位 0000 十进制计数器状态表 大连理工大学电气工程系 50 J1 K1 1 J3 K3 Q2Q1J4 Q3Q2Q1 K4 Q1 K2 Q1 大连理工大学电气工程系 51 十进制加法计数器波形图 大连理工大学电气工程系 52 一 555集成定时器 13 5集成定时器 电源端 放电端 GND 低电平触发端 高电平触发端 电压控制端 复位端 输出端 大连理工大学电气工程系 53 8 8 RS Q Q UDD TH CO TL D MOS uO 8 7 4 5 3 2 1 RD RRR 6 U6 时 R 0 Q 0 MOS管导通 U2 时 S 0 Q 1 MOS管截止 大连理工大学电气工程系 54 555集成定时器状态表 大连理工大学电气工程系 55 ToC R1 U6 U2 uO 0 例13 5 1 如图所示是利用集成定时器组成的温度控制电路 试分析该电路的工作原理 切断加热器 ToC R1 U6 U2 uO 1 接通加热器 84 15 6237 R1R2R3 555 UDD uo 0 01 F 解 大连理工大学电气工程系 56 二 单稳态触发器 特点 在外来触发信号的作用下 能够由稳态翻转成另一暂稳状态 暂稳状态维持一定时间后 又会自动返回到稳态 只有一个稳态的触发器 大连理工大学电气工程系 57 无输入信号时 uI 1 设Q 1 Q 0 7端接通 C放电 U6 设Q 0 Q维持0态 MOS管截止 7端断开 电容C充电 uC u6 Q 0 7端接地 C不能充电 触发器的稳态为 uO Q 0 大连理工大学电气工程系 58 1 t 0 t1时 uI未输入 uO 0 2 t t1 t2时 输入触发脉冲uI u2 ui uO 1 C充电 uC u6 3 t t2时 uI消失 u2 uI C继续充电 uC u6 uO Q 1 大连理工大学电气工程系 59 4 t t3时 uO Q 0 C放电 uO Q 0 暂稳态 tW tln3 1 1RC 大连理工大学电气工程系 60 单稳态触发器状态表 3 1 大连理工大学电气工程系 61 例13 5 2 洗相曝光定时电路 它是在集成定时器组成的单稳态触发器的输出端接一继电器KA的线圈 并用继电器的动合和动断触点控制曝光用的红灯和白灯 控制信号由按钮SB发出 图中二极管D1起隔离作用 D2起防止继电器线圈断电时产生过高的电动势损坏集成定时器 试说明该电路的工作原理 解 由集成定时器组成的单稳态触发器的工作原理可知 不按按钮SB 2端为高电平 输出uO 0 继电器KA线圈不通电 动合触点断开 白灯灭 动断触点闭合 红灯亮 大连理工大学电气工程系 62 按下SB后立即放开 2端输入负脉冲 3端输出矩形脉冲 KA线圈通电 它的动断触点断开 红灯灭 它的动合触点闭合 白灯亮 开始曝光 当输出的矩形脉冲结束 KA线圈又断电 白灯灭 红灯亮 曝光结束 改变RC即可改变曝光的时间 uo 大连理工大学电气工程系 63 三 无稳态触发器 产生方波的电路 又称多谐振荡器 t1 t2 t3 大连理工大学电气工程系 6