实验06集成触发器与时序逻辑设计

1、1集成触发器集成触发器n实验目的实验目的n器件：器件：4000系列系列4027、 4011、4023n电路：电路：JK触发器构成触发器构成3分频电路分频电路n测试方法：测试方法：n时序逻辑的功能测试时序逻辑的功能测试n示波器使用示波器使用: 时序电路（计数器）的时序电路（计数器）的波形测量方法波形测量方法n实验内容实验内容n内容内容1: 同步三分频电路同步三分频电路n内容内容2: 同步模同步模4可逆可逆计数器计数器 二、触发器基本知识n定义：能够存储1位二值信号的单元电路统称为触发器。n特点：1、具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1。 2、根据不同的输入信号可以置成1或0状态

2、电路结构：具有两个互补的输出端Q端和 Q 端。当Q=1时，称触发器的状态为1状态，也称触发器置位；当Q=0时，称触发器的状态为0状态，也称触发器复位。触发器的类型、逻辑功能及相互转换n触发器的类型n按照逻辑功能分：RS触发器，D触发器，JK触发器，T触发器，T触发器n按触发方式分：高电平触发，低电平触发，上升沿触发，下降沿触发等n按电路工艺分： CMOS，TTLn触发器的逻辑功能（表5.19.1)n触发器的相互转换关系（表5.19.2)n本实验用的CC4027，CMOS双JK触发器CMOS双JK触发器CC4027(教材P147 表5.19.3 功能表)2、正常工作（ SD = RD =0）1、

3、异步清零和异步置数 SD =0 RD =1 SD =1 RD =01nnnQJQKQ 14131211123410916567158C C 4027 双 上 升 沿J-K触 发 器 VD D 2Q 2Q 2C P 2RD 2K 2J 2SD 1Q 1Q 1C P 1RD 1K 1J 1SD VSS引脚图见附录D P345面5 SD J Q Q K RD JK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 SD J Q Q K RD 高高低低电电平平 220 3 手动单次脉冲手动单次脉冲 正方波正方波( f 1Hz TTL OUT) 14131211123410916567158CC4027 双 上 升 沿J

4、-K触 发 器 VDD 2Q 2Q 2CP 2RD 2K 2J 2SD 1Q 1Q 1CP 1RD 1K 1J 1SD VSSMC14027 CD4027保持保持置置0置置1翻转翻转逻辑功能逻辑功能: 输入分为输入分为2组组异步异步（直接）（直接）同步同步功能测试功能测试 ？J=K=0SD= RD=06三：内容三：内容1: 设计设计同步三分频电路同步三分频电路 2Q 1Q CP 1 2 3 4 5 6 7 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 SD J Q Q K RD 正方波正方波(TTL OUT) SD J Q Q K RD CP 1 1Q 2Q 1 1212QQQn 222212Q

5、KQJQn 1211QQQn 111111QKQJQn 1212 KQJ1121 KQJ7三：三：内容内容2:设计同步模设计同步模4可逆计数器可逆计数器 M0时，进行递增计数；时，进行递增计数；M1时，进行递减计数。时，进行递减计数。Z为进位或借位信号。为进位或借位信号。8n同步模4递增计数同教材例主体部分n同步模4递减计数依类似步骤可推得n由M控制而合并激励可得n按现有芯片转换组合逻辑以控制触发器001101nJKJKQ 递增001101nJKJKQ 递减0011001nnJKJKMQMQ 三：三：内容内容2:设计同步模设计同步模4可逆计数器可逆计数器 设计内容参考思路设计内容参考思路四、具

6、体实验内容和要求教材P149面 硬件电路实验内容 （1，2，3 跳过）4设计组装观察同步三分频电路，波形如图5.19.55设计组装观察可逆的同步模4计数器时序脉冲产生器，框图如图 5.19.6。M0递增计数，M1递减计数；另有输出端Z输出进位或借位信号。CP由TTL-OUT输出，频率1KHz。现场验收只对内容5，验收时示波器上显示Q0Q1，频率低（周期长）的信号放屏幕上方以便教师读数，注意触发设置！10 时序电路（计数器）的时序电路（计数器）的波形测量方法波形测量方法 2Q 1Q CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 问题：问

7、题：2. CP CH1，1Q CH2。触发信源选谁？触发信源选谁？1. 观测观测3个以上的波形，应该如何操作？个以上的波形，应该如何操作？3. 触发斜率应选上升沿还是下降沿？触发斜率应选上升沿还是下降沿？两两比较两两比较 与谁比较？与谁比较？应选择频率低的，即应选择频率低的，即CH2加计数器上升沿；减计数器下降沿加计数器上升沿；减计数器下降沿11 示波器的示波器的“触发触发”触发触发示波器示波器何时开始何时开始显示波形显示波形 一旦触发被正确设定，它可以把不稳定的显示一旦触发被正确设定，它可以把不稳定的显示转换为有意义的波形转换为有意义的波形同步点同步点触发触发电平电平触发水平位置触发水平位置

8、或左移、或右移或左移、或右移触发触发电平电平12 触发的正确设定触发的正确设定 三要素三要素1.信源信源：本身可以不显示（如：本身可以不显示（如EXT），但要有稳定信号接入），但要有稳定信号接入3.触发斜率：触发斜率：对模拟量对模拟量显示影响很小，对数字显示影响很小，对数字序列显示有意义序列显示有意义2.触发电平：触发电平：最好在触最好在触发信号幅度范围内，具发信号幅度范围内，具体值不重要体值不重要波形不稳的常见问题：波形不稳的常见问题：2.信源选择：信源选择： CH1未加信号，信号未加信号，信号CH2，信源选择信源选择CH11.触发电平触发电平：在信号变化范围外在信号变化范围外时序电路（计数

9、器）的波形测量 2Q 1Q CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 问题：问题：2. CP CH1，1Q CH2。触发信源选谁？触发信源选谁？1. 观测观测3个以上的波形，应该如何操作？个以上的波形，应该如何操作？两两比较两两比较 应选择频率低的，即应选择频率低的，即CH22. CP CH1，Q1 CH2。触发信源选谁？触发信源选谁？应选频率低的通道！应选频率低的通道！ 1Q CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 0 1 0 1 2 1 1Q CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 0 1

10、0 1 错误错误：信源：信源=CH1正确正确：信源：信源=CH2 2 1 显示情况显示情况1. 观测3个以上的波形，应该如何操作？ Q2 Q1 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 应将所有波形与频率最低的波形比较！ 建议将频率最低(周期最长)的信号始终保持在CH1中 Q2 Q1 CP 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 CP 具体操作： 选择频率最低的信号Q2 CH1显示 触发信源选择 CH1 其它信号CP、Q1分别送 CH2显示错误的操作：观察CP和Q1观察CP和Q2注意事项 n1电源（VDD=5V、VSS

11、=地）n核对无误，再接入！n2输出端切忌短路、线与！n3多余输入端处理方法不能悬空nCMOS与非门、与门：接+5VnCMOS或非门、或门：接地n4芯片管脚图（4011见389页）17注意事项注意事项1413121112341098567CC4011 四2输入与非门 VDD 4B 4A 4Y 3Y 3B 3A 1A 1B 1Y 2Y 2A 2B VSS141312111234109856774LS00 四 2 输入与非门VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y& 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND141312111234109856774LS10 三 3 输入与非门 VCC 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y& 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND&1413121112341098567CC4023 三3输入与非门 VDD 3C 3B 3A 3Y 1Y 1C 1A 1B 2A 2B 2C 2Y VSS+5V多余多余输入端输入端处理方法处理方法不能悬空不能悬空?18芯片管脚图芯片管脚图1413121112341098567CC4011 四 2 输入与非门 VDD 4B 4A 4Y 3Y 3B 3A 1A 1B 1Y 2Y 2A 2B VSS1413121112341098567CC4023 三 3 输入与非门 VDD 3C 3B