组合逻辑电路与时序逻辑电路

1、电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 知识目标知识目标 理解组合逻辑电路的读图方法和理解组合逻辑电路的读图方法和 步骤。步骤。 了解典型编码、译码集成电路的了解典型编码、译码集成电路的 引脚功能，会根据功能表正确使用。引脚功能，会根据功能表正确使用。 了解半导体数码管的基本结构和了解半导体数码管的基本结构和 工作原理。工作原理。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 熟悉熟悉RS触发器、触发器、JK触发器、触发器、D触触 发器的逻辑功能。发器的

2、逻辑功能。 了解集成移位寄存器的基本功能了解集成移位寄存器的基本功能 和应用。和应用。 掌握典型计数集成电路的引脚功掌握典型计数集成电路的引脚功 能和应用常识。能和应用常识。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 技能目标技能目标 会用编码、译码集成电路组装应会用编码、译码集成电路组装应 用电路。用电路。 会对会对RS触发器、触发器、JK触发器、触发器、D触触 发器进行逻辑功能的检测。发器进行逻辑功能的检测。 能用典型计数集成电路装配计数能用典型计数集成电路装配计数 功能电路。功能电路。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺

3、校区） 11.1 11.1 组合逻辑电路组合逻辑电路 11.2 11.2 触发器触发器 11.3 11.3 时序逻辑电路时序逻辑电路 11.4 11.4 技能实训技能实训 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.1 11.1 组合逻辑电路组合逻辑电路 组合逻辑电路是由与门、或门、与非组合逻辑电路是由与门、或门、与非 门、或非门等几种逻辑电路组合而成的门、或非门等几种逻辑电路组合而成的 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.1.1 组合逻辑电路的读图方组合逻辑电路的读图方 法法 组合逻辑电路的读图步骤一般按图组

4、合逻辑电路的读图步骤一般按图 11.2所示的方法进行。所示的方法进行。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.2 组合逻辑电路的读图步骤组合逻辑电路的读图步骤 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （1）根据给定的逻辑原理电路图，）根据给定的逻辑原理电路图， 由输入到输出逐级推导出输出逻辑函由输入到输出逐级推导出输出逻辑函 数表达式。数表达式。 （2）对所得到的表达式进行化简和）对所得到的表达式进行化简和 变换，得到最简式。变换，得到最简式。 （3）依据简化的逻辑函数表达式列）依据简化的逻辑函数表达式列 出真

5、值表，根据真值表分析、确定电出真值表，根据真值表分析、确定电 路所完成的逻辑功能。路所完成的逻辑功能。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.1.2 编码器编码器 在数字电路中，经常要把输入的各种在数字电路中，经常要把输入的各种 信号（例如十进制数、文字、符号等）转信号（例如十进制数、文字、符号等）转 换成若干位二进制码，这种转换过程称为换成若干位二进制码，这种转换过程称为 编码。编码。 能够完成编码功能的组合逻辑电路称能够完成编码功能的组合逻辑电路称 为编码器为编码器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1二

6、进制编码器二进制编码器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.4 3位二进制编码器示意图位二进制编码器示意图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.5 3位二进制编码器逻辑图位二进制编码器逻辑图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2二二-十进制编码器十进制编码器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.6 二二-十进制编码器示意图十进制编码器示意图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（

7、番禺校区） 11.1.3 译码器译码器 译码是编码的逆过程，其功能是把某译码是编码的逆过程，其功能是把某 种代码种代码“翻译翻译”成一个相应的输出信号成一个相应的输出信号 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1通用译码器通用译码器 通用译码器常用的有二进制译码器、通用译码器常用的有二进制译码器、 二二-十进制译码器。十进制译码器。 （1）二进制译码器。）二进制译码器。 现以现以74LS138集成电路为例介绍集成电路为例介绍3-8线线 译码器。译码器。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.8 2-4线译码器

8、方框图线译码器方框图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.9 74LS138集成译码器集成译码器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）二）二-十进制译码器。十进制译码器。 图图11.10所示为所示为74LS42译码器的集成译码器的集成 电路引脚排列图。电路引脚排列图。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.10 74LS42译码器引脚功能图译码器引脚功能图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2显示译码器显示译码

9、器 （1）数码显示器。）数码显示器。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.11 七段数码显示器七段数码显示器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）显示译码集成电路。）显示译码集成电路。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.14 CT5449外引脚排列图外引脚排列图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.2 11.2 触发器触发器 在数字电路和计算机系统中，需要具在数字电路和计算机系统中，需要具 有记忆和存储

10、功能的逻辑部件，触发器就有记忆和存储功能的逻辑部件，触发器就 是组成这类逻辑部件的基本单元。是组成这类逻辑部件的基本单元。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.2.1 基本基本RS触发器触发器 1电路组成电路组成 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.17 基本基本RS触发器触发器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2逻辑功能逻辑功能 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州

11、机电技师学院（番禺校区） 11.2.2 同步同步RS触发器触发器 在数字系统中，通常由时钟脉冲在数字系统中，通常由时钟脉冲CP来来 控制触发器按一定的节拍同步动作，即在控制触发器按一定的节拍同步动作，即在 时钟脉冲到来时输入触发信号才起作用。时钟脉冲到来时输入触发信号才起作用。 由时钟脉冲控制的由时钟脉冲控制的RS触发器称为同步触发器称为同步 RS触发器，也称为钟控触发器，也称为钟控RS触发器，时钟脉触发器，时钟脉 冲冲CP通常又称为同步信号。通常又称为同步信号。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1电路结构电路结构 电子电工技术基础 广州机电技师学院

12、（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.20 同步同步RS触发器触发器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2工作原理工作原理 （1）无时钟脉冲作用时（）无时钟脉冲作用时（CP = 0），）， 与非门与非门G3、G4均被封锁，均被封锁，R、S输入输入 信号不起作用，触发器维持原状态不信号不起作用，触发器维持原状态不 变，即处于保持状态。变，即处于保持状态。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）有时钟脉冲输入时（）有时钟脉冲输入时（CP = 1），）， G3、G4门打开，门打开，R、S输入信号才能输

13、入信号才能 分别通过分别通过G3、G4门加在基本门加在基本RS触发触发 器的输入端，从而使触发器翻转。器的输入端，从而使触发器翻转。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.2.3 JK触发器触发器 为了避免为了避免RS触发器存在的不确定状态，触发器存在的不确定状态， 在在RS触发器的基础上发展了几种不同逻辑触发器的基础上发展了几种不同逻辑 功能的触发器，常用的有功能的触发器，常用的有JK、D和和T触发触发 器，下面讨论器，下面讨论JK触发器。触发器。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1电路组成和电路符号电路

14、组成和电路符号 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.22 JK触发器电路符号触发器电路符号 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2逻辑功能逻辑功能 JK触发器不仅可以避免不确定状态，触发器不仅可以避免不确定状态， 而且增加了触发器的逻辑功能，其逻辑功而且增加了触发器的逻辑功能，其逻辑功 能如下。能如下。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （1）J = 0，K = 0，Qn + 1 = Qn，输出，输出 保持原态不变。保持原态不变。 （2）J = 1，K = 0，Q

15、n + 1 = 1，触发，触发 器被置器被置1态。态。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （3）J = 0，K = l，Qn + 1 = 0，触发器，触发器 被置被置0态输出。态输出。 （4）J = 1，K = 1，每来一个，每来一个CP， 触发器状态就翻转一次。触发器状态就翻转一次。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 3集成集成JK触发器触发器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.23 JK触发器触发器74LS76 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区

16、）广州机电技师学院（番禺校区） 11.2.4 D触发器触发器 D触发器只有一个信号输入端，时钟触发器只有一个信号输入端，时钟 脉冲脉冲CP未到来时，输入端的信号不起任何未到来时，输入端的信号不起任何 作用；只在作用；只在CP信号到来的瞬间，输出立即信号到来的瞬间，输出立即 变成与输入相同的电平，即变成与输入相同的电平，即Qn + 1 = D。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1电路符号电路符号 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.24 D触发器触发器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州

17、机电技师学院（番禺校区） 2逻辑功能分析逻辑功能分析 当输入当输入D = 1时，时，J = 1，K = 0，时钟，时钟 脉冲脉冲CP加入后，加入后，Q端置端置1，输出端，输出端Q与输入与输入 端端D状态一致。状态一致。 当输入当输入D = 0时，时，J = 0，K = 1，时钟，时钟 脉冲脉冲CP加入后，加入后，Q端复端复0，也是与输入端，也是与输入端D 状态一致，即状态一致，即Qn + 1 = D，表明输出端，表明输出端Q与与 输入端输入端D状态一致。状态一致。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 3集成集成D触发器触发器 D触发器有触发器有TTL型和

18、型和CMOS型两类。型两类。 常用的常用的TTL型双型双D触发器触发器74LS74引脚引脚 功能如图功能如图11.25所示，所示，CMOS型双型双D触发器触发器 CC4013引脚功能如图引脚功能如图11.26所示。所示。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.25 74LS74引脚功能引脚功能 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.26 CC4013引脚功能引脚功能 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.3 11.3 时序逻辑电路时序逻辑电路 11.3.1

19、 寄存器寄存器 寄存器主要用来暂存数码和信息，在寄存器主要用来暂存数码和信息，在 计算机系统中常常要将二进制数码暂时存计算机系统中常常要将二进制数码暂时存 放起来等待处理，这就需要由寄存器存储放起来等待处理，这就需要由寄存器存储 参加运算的数据。参加运算的数据。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 寄存器由触发器和门电路组成，一个寄存器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码，存放触发器只能存放一位二进制数码，存放N 位二进制数码就需要位二进制数码就需要N个触发器。个触发器。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院

20、（番禺校区） 寄存器有多种类型，按寄存器功能的寄存器有多种类型，按寄存器功能的 不同，可分为数码寄存器和移位寄存器；不同，可分为数码寄存器和移位寄存器； 按寄存器输入、输出方式不同，可分为并按寄存器输入、输出方式不同，可分为并 行方式和串行方式。行方式和串行方式。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 并行方式是各位数码从寄存器各个触并行方式是各位数码从寄存器各个触 发器同时输入或同时输出，如图发器同时输入或同时输出，如图11.33（a） 所示；串行方式是各位数码从寄存器输入所示；串行方式是各位数码从寄存器输入 端逐个输入，在输出端是逐个输出，如图端逐个输

21、入，在输出端是逐个输出，如图 11.33（b）所示。）所示。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.33 寄存器输入、输出数码的方式寄存器输入、输出数码的方式 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1数码寄存器数码寄存器 （1）电路组成。）电路组成。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.34 4位数码寄存器位数码寄存器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）工作原理。）工作原理。 第第1步，寄存前先清零。步，寄存前先

22、清零。 第第2步，接收脉冲控制数据寄存。步，接收脉冲控制数据寄存。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2移位寄存器移位寄存器 （1）电路组成。）电路组成。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.35 4位左移寄存器位左移寄存器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）工作过程。）工作过程。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.36 左移寄存器工作状态示意图左移寄存器工作状态示意图 电子电工技术基础 广州机电技师学院

23、（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.3.2 计数器计数器 1二进制计数器二进制计数器 每输入一个脉冲，就进行一次加每输入一个脉冲，就进行一次加1运运 算的计数器称为加法计数器，也称为递增算的计数器称为加法计数器，也称为递增 计数器。计数器。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.37 4位二进制异步递增计数器逻辑图位二进制异步递增计数器逻辑图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.38 4位二进制递增计数器时序图位二进制递增计数器时序图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州

24、机电技师学院（番禺校区） 2十进制计数器十进制计数器 （1）电路组成。）电路组成。 （2）工作原理）工作原理 。 计数器输入计数器输入09个计数脉冲时，工作个计数脉冲时，工作 过程与过程与4位二进制异步加法计数器完全相同，位二进制异步加法计数器完全相同， 第第9个计数脉冲后，个计数脉冲后，Q3Q2Q1Q0状态为状态为1001。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 第第10个计数脉冲到来后，个计数脉冲到来后，Q0由由1变变0， 其负跳变脉冲输入到其负跳变脉冲输入到FF1和和FF3的输入端的输入端Cl。 因因FF1的输入端的输入端J = = 0，所以，所以Q

25、1仍仍 为为0。 3 Q 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 在在FF3的输入端的输入端J = Q2Q1 = 0，因而，因而 FF3置置0态。态。 此时计数器状态恢复为此时计数器状态恢复为0000，跳过了，跳过了 10101111这这6个状态，同时个状态，同时Q3输出负跳变输出负跳变 进位脉冲，从而实现进位脉冲，从而实现842lBCD码十进制递码十进制递 增计数的功能。增计数的功能。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.39 异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番

26、禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 3集成计数器的应用集成计数器的应用 （1）计数集成电路。）计数集成电路。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.40 计数集成电路计数集成电路74LS160 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） VCC接电源正端，接电源正端，GND接地端。接地端。 是清零端，将是清零端，将 置于低电平，计置于低电平，计 数器实现清零。数器实现清零。 Q0Q3为为842lBD码的码的4位数码输出端。位数码输出端。 CRCR 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番

27、禺校区） D0D3为并行数据输入端，为并行数据输入端， 是并行是并行 数据控制端。数据控制端。 为低电平，并在为低电平，并在CP脉冲到来时，输出脉冲到来时，输出 端端Q0Q3与并行数据输入端与并行数据输入端D0D3状态一状态一 致。致。 LD 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） CTT、CTP是计数控制端，全为高电是计数控制端，全为高电 平时为计数状态，若其中有一个是低电平，平时为计数状态，若其中有一个是低电平， 则处于保持数据的状态。则处于保持数据的状态。 CO是进位输出端，当计数发生溢出是进位输出端，当计数发生溢出 时，从时，从CO端送出正跳变进位脉

28、冲。端送出正跳变进位脉冲。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）计数集成电路的连接。）计数集成电路的连接。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.41 模为模为100的计数器连接图的计数器连接图 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 11.4 11.4 技能实训技能实训 任务一任务一 制作数码显示计数器制作数码显示计数器 1实训目的实训目的 （1）通过实训，熟悉计数电路、译）通过实训，熟悉计数电路、译 码电路、数码显示器外形及引脚功能。码电路、数码显示器外形及引脚

29、功能。 （2）学会对十进制计数器进行安装）学会对十进制计数器进行安装 和功能测试。和功能测试。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2器材准备器材准备 直流稳压电源、万用表、计数电路直流稳压电源、万用表、计数电路 74LS161、译码电路、译码电路74LS48、数码显示器、数码显示器 BS202、数字电路实验装置、组装工具一、数字电路实验装置、组装工具一 套。套。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 3实训相关知识实训相关知识 通过上网搜寻或查找图书，查阅集成通过上网搜寻或查找图书，查阅集成 电路电路74LS161

30、、74LS48的相关资料，了解的相关资料，了解 其逻辑功能，列出功能表，并说明各引脚其逻辑功能，列出功能表，并说明各引脚 的作用。的作用。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 4实训内容与步骤实训内容与步骤 （1）按图）按图11.45所示连接电路，注意所示连接电路，注意 图中图中74LS48的的 、 、 脚和脚和 74LS161的的 、 、CTP、CTT 脚应置于高电平。脚应置于高电平。 LTBBR I /YBRI CR LD 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） （2）检查电路连线无误后，）检查电路连线无误后，VC

31、C端接端接 上上 + 5V电源。电源。 （3）在计数器的）在计数器的CP端连续输入单个端连续输入单个 脉冲，观测数码器的显示结果，并用脉冲，观测数码器的显示结果，并用 万用表对万用表对74LS48的的ag引脚电平进引脚电平进 行测量，记录于表行测量，记录于表11.14中。中。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 图图11.45 十进制数码显示计数器十进制数码显示计数器 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 5问题讨论问题讨论 （1）若将）若将74LS48的的 脚置于低电脚置于低电 平，对计数器的工作有何影响？平，对计

32、数器的工作有何影响？ （2）若数码显示器的）若数码显示器的a段缺画，分析段缺画，分析 故障可能原因，并说明检修方法。故障可能原因，并说明检修方法。 CR 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 1实训目的实训目的 （1）认识集成移位寄存器的外形及）认识集成移位寄存器的外形及 引脚功能。引脚功能。 （2）掌握组装数字电路的基本技能）掌握组装数字电路的基本技能 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 2器材准备器材准备 稳压电源、万用表、脉冲信号发生器、稳压电源、万用表、脉冲信号发生器、 电子套件、组装工具一套。电子套件、组装工具一套。 电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区） 3实训相关知识实训相关知识 本实验使用的本实验使用的74LS