电子技术13时序逻辑电路.

1、 原来的状态原来的状态 下面介绍下面介绍，1.具有两个能自行保持的稳态(1态或0态)； 2.外加触发信号时，电路的输出状态可以翻转；3.在触发信号消失后，能将获得的新态保存下来。触发器的分类：触发器的分类： 1). RS触发器 2). JK触发器 4). D触发器 3). T触发器从逻辑功能不同分两互补输出端两互补输出端两输入端两输入端&.G1&.G2反馈线反馈线 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系101设触发器原态设触发器原态为为“1”态。态。翻转为翻转为“0”态态(1) SD=1，RD = 0.G1&.&G2设原态为设原态为“0”态态10触

2、发器保持触发器保持“0”态不变态不变复位复位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=1， RD=0时时， 将使将使触发器触发器 置置“0”或称或称 为为复位复位。.G1&.&G2设原态为设原态为“0”态态0翻转为翻转为“1”态态(2) SD=0，RD = 1.G1&.&G2设原态为设原态为“1”态态01触发器保持触发器保持“1”态不变态不变置位置位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=0， RD=1时时， 将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为置位置位。.G1&am

3、p;.&G2设原态为设原态为“0”态态1保持为保持为“0”态态(3) SD=1，RD = 1.G1&.&G2设原态为设原态为“1”态态11触发器保持触发器保持“1”态不变态不变 当当 SD=1， RD=1时时， 触发器保持触发器保持 原来的状态，原来的状态， 即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功能忆功能。.G1&.&G211111110若若G1先翻转，则触发器为先翻转，则触发器为“0”态态“1”态态(4) SD=0，RD = 0 当信号当信号SD= RD = 0同时变为同时变为1时，由时，由于与非门的翻转于与非门的翻转时间不可能完全时间不可能

4、完全相同，触发器状相同，触发器状态可能是态可能是“1”态，态，也可能是也可能是“0”态，态，不能根据输入信不能根据输入信号确定。号确定。.G1&.&G210逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 状态不确定状态不确定功能功能基本基本R-S触发器触发器控制电路控制电路& G4SR& G3CP.& G1& G2.SDRDQQ当当CP=0时时01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP当当 CP = 1 时时1打开打开11.&

5、; G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP当当 CP = 1 时时1(1) S=0, R=00011触发器保持原态触发器保持原态触发器状态由触发器状态由R，S 输入状态决定。输入状态决定。11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP1101010(2) S = 0, R= 1触发器置触发器置“0”(3) S =1, R= 0触发器置触发器置“1”11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP1110011110Q=1Q=011(4) S =1, R= 1当时钟由当时

6、钟由 1变变 0 后后 触发器状态不定触发器状态不定11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态逻辑符号逻辑符号QQSRCPSDRD不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnCP0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnQ=SQ=R从触发器从触发器主触发器主触发器CP CPKQRQJS R CF主主QJKQSRS CF从从QQQQSDRD1互补时互补时钟控制钟控制主、从主、

7、从触发器触发器不能同不能同时翻转时翻转0101RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP0110F主主封锁封锁0RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C01C01010010CP高电平时触发器高电平时触发器接收信号并暂存（即接收信号并暂存（即F主主状态由状态由J、K决定，决定，F从从状态保持不变）。状态保持不变）。CP下降沿下降沿( )触发器触发器翻转翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。CP低电平时低电平时,F主主封封锁锁J、K不起作用不起作用CRS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP 01RS CF从从QQQQS

8、DRD1R CF主主QJKQSCP CP010(1)J=1, K=1 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态11 011010100101RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(1)J=1,K=110设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”状态状态J=1, K=1时，每来时，每来一个时钟脉冲，状一个时钟脉冲，状态翻转一次，态翻转一次，即具即具有计数功能。有计数功能。(1)J=1, K=1跳转跳转01RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(2)J=0，K=1 设触发器原设触发器原态为态为“1”态态翻转为

9、翻转为“0”态态01 100101011001设触发器原设触发器原态为态为“0”态态为为“？”态态01RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(3)J=1，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态10 011010100101设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”态态RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(4)J=0，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态保持原态保持原态00 010001RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP01001nQJS nKQR CP高

10、电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。C下降沿下降沿( )触发器触发器翻转翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。nSJQ nRKQ Qn10 0 1 1 1 0 0Qn0 0 0 1 1 0 0 1C高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。C下降沿下降沿( )触发器触发器翻转翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。0 1 0 1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()触发器工作时触发器工作时SD 、 RD应接高电平。应接高电平。 CP

11、QJKSDRDQ例：例：JK 触发器工作波形触发器工作波形CPJKQ下降沿触发翻转下降沿触发翻转特性表特性表4. JK4. JK触发器的特性方程触发器的特性方程 Q = J Q + K Qn+1nn由特性表填卡诺图化简得：J K Qn Qn+10 0 10 1 00 1 11 0 11 0 01 1 10 0 0 11100011 1 00JKQQn+1n0 1000111100 10 01 01 1J=K=0时, Qn+1=QnJK 时，Qn+1=JJ=K=1时，Qn+1=Qn1. T 触发器触发器 T触发器是特殊的JK触发器，只需将JK触发器的J和K相连，命名为T，就构成了T触发器。 由于

12、J=K，所以T触发器只能具有JK触发器的部分功能：每输入一个脉冲，输出状态改变一次100111保持原状态010100功能说明TnQ1nQT=0，为保持状态；T1时，翻转。nnQQ1nnQQ1D Qn+1 0101逻辑符号逻辑符号D CPQQRDSD2、D触发器触发器 特性方程特性方程Q = Dn+1逻辑符号逻辑符号CPDQ 按功能分按功能分清零清零寄存指令寄存指令RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q3000011011101触发器状态不变触发器状态不变移位电路组成移位电路组成（从Q3 向Q0移)Q0端是串行输出端；DIL是左移数据输入端；1DC1FFDQ

13、31DC1FFCQ21DC1FFBQ11DC1FFAQ0CLKDILQ0Q1Q2Q3 端是并行输出端。2 2、工作过程、工作过程例如：要移入D0D1D2D3左移状态表Q0 Q1 Q2 Q3 DIL CP顺序X X X D0 X X D0 D1X D0 D1 D2D0 D1 D2 D3 4个CLK过后，D0D1D2D3移入D01D12D23D34右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入UCCQ0Q1Q2Q3S1S0 C16151413121110913456782D0D1D2D3DSRDSL GNDCT74LS194并行输入并行输入2、双向移位寄存器双向移位寄存器既能左移又能右移既能左移

14、又能右移011110 00 11 01 1直接清零直接清零(异步异步)保保 持持右移右移(向向Q0移动移动)左移左移(向向Q3移动移动)并行输入并行输入 CPS1 S0功功 能能 UCCQ0Q1Q2Q3S1S0 C161514131211109CT74LS19413456782D0D1D2D3DSRDSL GND13.3 13.3 同步时序逻辑电路的分析方法同步时序逻辑电路的分析方法v 同步时序电路：构成电路的每块触发器的时钟脉冲来自同 一个脉冲源，同时作用在每块触发器上 。v 异步时序电路：构成电路的各触发器的时钟脉冲来自不同的脉冲源，作用在每块触发器上的时间也不一定相同。 一、同步时序逻辑

15、电路的分析步骤一、同步时序逻辑电路的分析步骤1、写输出方程（输出输入）2、写驱动方程（触发器输出输入）3、写状态方程（触发器的次态初态、触发器输入）4、填状态转换表6、画状态转换图7、分析其功能5、检查自启动二、举例二、举例 1.试分析下图时序电路的逻辑功能。解：1）输出方程Y = Q3Q22）驱动方程J3 = Q2Q1 ；J1 = Q3Q2 ； K2 = Q3 Q1 3) 状态方程=Q3Q2 Q1 =Q2Q1+Q3Q2Q1=Q3Q2Q1+Q3Q2Q1n+1 = J1Q1+K1Q1Q2n+1 = J2Q2+K2Q2Q3n+1 = J3Q3+K3Q3 K1 = 1J2 = Q1 ；K3 = Q2

16、=（Q3+Q2 ） Q1Q3Q2Q1YCP1J1K1J1K 1J1K&1&Q3Q2Q1C1C1C1&4）状态转换表）状态转换表CP的顺序Q3 Q2 Q1Y 设： 0 0 0 0 设：0 1 1 1 则：1 0 0 0Q1n+1Q2n+1Q3n+1 =Q2Q1+Q3Q2Q1=Q3Q2Q1+Q3Q2=（Q3+Q2 ） Q1Y = Q3Q2 则： 100120103011410051016110000000170000已知：已知：5、检查自启动、检查自启动由状态转换表知，此电路能自启动。6）状态转换图）状态转换图000001010011100101110111/0/1Q3Q2

17、Q1/Y/0/0/0/0/0/17)、分析电路的功能、分析电路的功能随CP的输入，电路循 环输出七个稳定状态，所以是七进制计数器。Y端的输出是此七进制 计数器的进位脉冲。输入变量/输出变量1、同步二进制加法计数器CPT0=1Q0T1Q1T2Q2CQ3T3&C11NC11NC11NC11N&T0=1；T1=Q0；T2=Q1Q0；T3=Q2Q1Q0C=Q3Q2Q1Q0(2) 驱动方程驱动方程(1) (1) 输出方程输出方程已知：已知：T0=1T1=Q0T2=Q1Q0T3=Q2Q1Q0C=Q3Q2Q1Q0(3)时序波形图时序波形图Q0tQ1tQ2tQ3t1 2 3 4 5 67 8

18、910 11 1213 14 1516CPtCt(4) 状态转换情况状态转换情况 （在波形图上读）000000010010001101001110111110000(5) 分析功能分析功能这是十六进制计数器(也是四位二进制加法计数器)计数容量为24-1=152、集成四位二进制加法计数器、集成四位二进制加法计数器74LS16174LS161Q 1、Q 2、Q 3 端分别为四分频、八分频和十六分频端。Q0端为二分频端。则，Q0端输出脉冲的频率为1/2f 若CP的频率为f 计数器的另一个作用是分频：同理：逻辑符号逻辑符号CP：时钟输入端EP、ET：功能转换端C：进位输出端RD：复位端LD：预置数的控

19、制端D3D2D1D0：预置数的输入端功能表：10 0 0 0RD 端 LD 端功能的区别：0CPRDLDEP ET工作状态0XXX X置零01X X预置数X110 1保持X11X 0保持111 1计数Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS161RDLD D3 D2 D1 D0X X X X01Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS161RDLD D3 D2 D1 D0X X X XX X X X0例如：0 0 1 10 0 1 14、四位二进制可逆计数器、四位二进制可逆计数器74LS19174LS191逻辑符号逻辑符号功能表功能表1X1X保持0XX预置数010加法计数011减法计数

20、CPIENLDU/D 工作状态XD3 D2 D1 D0C/BCPCPI I74LS191LD Q3 Q2 Q1 Q0CPCPO OU/DEN二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(C)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890RDQJKQF0QJKQF1C计数脉冲计数脉冲QJKQF2QJKQQ3F3Q2Q1Q0Q0Q1Q2Q3C12345678910v 功能说明（表1）1、异步二、异步二五五十进制计数十进制计数742

21、9074290CP输入端进制输出状态分频端CP0Q0二0、1Q0为二分频端CP1Q3Q2Q1五000100Q3为五分频端CP0Q3Q2Q1Q0十00001001Q3为十分频端且Q0与CP1相连输出端&S91S92&R01R02CP1CP0Q0Q1Q2Q3S1JC11KR11JC11KR11JC11KR&FF0FF1FF2FF3S1JC11KRv 功能说明异步置0端RO1 RO2异步置9端S91 S92功能说明1 1X 01 10 X置 00 X1 1X 01 1置 90 00 0计 数（表2）v 逻辑符号CP0CP1Q3Q2Q1Q0R01R02S92S9174290置

22、9 端有两个，全高时有效；清零端有两个，全高时有效。计数时两者均应无效。输入计输入计数脉冲数脉冲十分频输出十分频输出(进位输出进位输出)计数状态计数状态计数器输出计数器输出S91NCT74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02C0C1Q0Q3地地17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0五进制输出五进制输出计数脉冲计数脉冲输入输入C12345Q1Q2Q3工作波形工作波形2、集成同步十进制加法计数器、集成同步十进制加法计数器74160集成同步十进制加法计数器有74160。逻辑符号、功能表 和74161相同，但输出只有00001

23、001十个稳定状态。进位输出函数C=Q3Q0Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74160RDLD D3 D2 D1 D074LS16074LS160的状态转换图的状态转换图（Q3Q2Q1Q0 ）0000000100100011010001010110011110001001101010111110111111001101C=Q3Q0=113.4.3 任意进制计数器的构成方法任意进制计数器的构成方法用 N 进制计数器，构成 M 进制计数器（一）（一） MN 的情况的情况 （用多片N进制计数器组合构成）1 1、连接线路（并行进位方式低位进位作为高位状态选择）、连接线路（并行进位方式低位进位作为高

24、位状态选择）Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS160RDLDD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS160RDLDD3 D2 D1 D0CP1Y（1）（2）11例例2 2电路如图，试分析电路为几进制计数器，两片之间是几进制。解：（1）片的进位信号控制（2）片的使能端，Y 端是此计数器的进位输出端，进位信号为Y=0。两片之间是16进制。当两片计数到0100、0010状态时，电路总体置入0（称为整体置数法）。CPYQ3 Q2 Q1 Q0CCPETEP74LS161RDLDD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0CCPETEP74LS161RDLD D3 D2

25、 D1 D01（1）（2）11&同步CP方式。（2）片仅在 ET=EP=C1=1 的时间内计数。1 1、连接方式与特点、连接方式与特点0 1 0 00 0 1 00 0 0 00 0 0 0（2）片 （1）片CP顺序 Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 状态数1160 0 0 00 0 0 112170 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 10 0 0 0 150 0 0 0161 1 1 1310 0 0 1321 1 1 1 320 0 1 0330 0 0 0 470 0 1 0481 1 1 1 480 0 1 1490 0 0 0 630

26、0 1 1641 1 1 1 640 1 0 0650 0 0 0 67650 1 0 00 0 0 1 660 1 0 00 0 1 0 3 3、进制、进制 M:M = 164 + 3 = 672 2、计数状态表、计数状态表6667LD=0获取获取矩形脉冲波形矩形脉冲波形（时钟）（时钟）的途径有两种：的途径有两种：2、用整形电路把已有的周期性变化的波形整形产生1、用多谐振荡器直接产生矩形脉冲波形的整形电路施密特触发器、单稳态触发器。用门电路可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。用555定时器也可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。555定时器是单片集成电路，用途广，可构成

27、施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等双极型产品型号的后三位数码为555。单极型产品型号的后四位数码为7555。其功能和外部引脚的排列完全相同。13.5.1 55513.5.1 555定时器定时器一、组成与特点一、组成与特点UR1UR2UOTD+VCCCOU6U212658437（TH）（TR）RD当当CO端不接控制电压端不接控制电压UCO时：时：UR2 = VCC ，13UR1 = VCC23国产CB555的结构框图：它由三个5K电阻、比较器C1和C2、基本RS触发器和放电管TD 组成。QQC1+-C2+-RdSd5K5K5KTDC1出1；C1出0。C1将U6 和 进行比较 VCC23当U

28、6 时， VCC23放电管TD的作用：给外接电容C提供放电通路。QQC1+-C2+-RdSdUR1UR25K5K5KUOTD+VCCCOU6U212658437（TH）（TR）RDC2出0；C2出1。C2将U2和 进行比较 VCC13当U2 时， VCC13二、工作原理二、工作原理输 入过 渡输 出RDU6U2RdSdQQTD状态0XXX X 导通123VCC23VCC13VCC导通113VCC截止123VCC13VCC保 持表表 1 CB555功能表（功能表（CO端悬空时）端悬空时）表1 的主要内容见表2：U6U223VCC23VCC13VCC13VCC23VCC13VCCQ01保 持工作原

29、理见表1表表2 RD =1时的表时的表1由表2可得如下口诀：大于、大于、出0；小于、小于、出1；小于、大于、保持011011010110当CO端接有UCO 时：12UCO ，UR2 =三、说明三、说明UR1 =UCO、换为13VCC将上述分析中的 换为23VCC12UCO ，所有结论仍成立。四、电路符号四、电路符号555 定时器的电源电压范围较宽，CMOS类：VDD为318伏，（UOHVDD95% ，IOm4mA）TTL类： VCC为516伏，（UOHVCC90%）， IOm200mA）UOTHTDCOVCC12345678555TRRDGNDUCO ，一、施密特触发器特点一、施密特触发器特点 1、电平触发：、电平触发：触发信号UI可以是变化缓慢的模拟信号， UI达某一电平值时，输出电压U0突变。 U0为脉冲信号。 2、电压滞后传输：、电压滞后传输：输入信号UI从低电平上升过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与UI 从高电平下降过程中电路状态转换时对应的输入电平不同。施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。 利用上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。13.5.2 13.5.2 施密特触发器施密特触发器同相传输特性：同相传输特性： VT+UoUIUoLUoH二、二