电工学章时序逻辑电路

第13章时序逻辑电路时序逻辑电路……x1x1xnz1z1znF组合逻辑电路…x1x1xnz1z1zn…时序逻辑电路的特点：电路的输出不但取决于电路的输入，而且与电路原来的状态有关——具有记忆作用。基本单元——触发器§13–1基本双稳态触发器

基本R—S触发器（Flip/Flop）1.逻辑图及其符号SDRDQQ&/G1&/G2

特点：1）两个输入端：SD

、RD2）两个输出端：Q、Q3）两个稳态(SD、RD

悬空)：

Q=1,Q=0——“1”态——置位

Q=0,Q=1——“0”态——复位4）符号如右图QQSDRD真值表

SDRDQQ&/G1&/G2输入输出说明SDRDQn+111Qn原态100复位011置位00φ不定注意事项：1）低电平有效2）当输入的负脉冲过去后Qn+1的状态维持不变——记忆作用3）SD、RD不可同时为0，否则将出现不定状态，造成逻辑混乱§13–2钟控双稳态触发器

一、R—S钟控触发器QQSD

SCRRDQQ&/G1&/G2SDSCPR&/G3&/G4RD1.逻辑图及其符号特点——加上导引电路（G3/G4）控制输入信号R、S——输入端CP(ClockPulse)——控制端CP=1，R、S的信号可以通过——打开CP=0，R、S的信号不能通过——关闭SD——直接置位端RD——直接复位端2.波形图与真值表CPSRQ??SCPRQQ&/G1&/G2&/G3&/G4SDRD输入输出SRQn+100Qn01010111φ123453.

注意事项1）输入变化时，输出不会立即变化，要等CP到来——时序变化的结果不但取决于输入，而且与原态Qn有关——记忆2）不可同时为“1”3）计数方式下，要求的脉宽3tPd>tP>2tPd，否则会产生“空翻”现象计数方式QQSD

SCRRD二、主—从式J—K触发器1.逻辑图及其符号1SDSQCRQRD主SDSQCRQRD从JCPKQQSDJ

QCK

QRD

2.状态方程与真值表Qn+1=JQn+KQnJKQn+100Qn01010111Qn3.波形图CPJKQQ’Qn=1Qn=04.异步输入端SD、RDSD、RD——不受CP的控制只要加负脉冲即可起作用——异步的SDJ

QCK

QRD

5.J—K集成触发器74LS72（DualJ-K）详见TTL手册三、维持—阻塞式D触发器利用电路内部的反馈信号维持输出状态、阻塞改变输出的通路、防止“空翻”&G1&G3&G5&G2&G4&G6SDRDCPDQQ置1维持线置0维持线置0阻塞线置1阻塞线1.电路结构CP1）在CP到来前，D=1，G3=G4=1,G6=0,G5=1;CP=1后，G3打开，G4被封锁，G3=0(a)使G1、G2组成的基本F/F置“1”(b)封锁G4、G5，既维持了G1、G2

置“1”(G3=0)；又阻塞了G1、G2

置“0”(G4=1)

使输出在CP=1期间保持不变&G1&G3&G5&G2&G4&G6SDRDD=1QQ置1维持线置0维持线置0阻塞线置1阻塞线111010110012.工作原理2）在CP到来前，D=0G3=G4=1,G6=1,G5=0;CP=1后，G4打开，G3被封锁，G4=0(a)使G1、G2组成的基本F/F置“0”(b)封锁G6，使G6的输出不受D的影响既维持了G1、G2

置“0”(G4=0)；又阻塞了G1、G2

置“1”(G3=1)

使输出在CP=1期间保持不变&G1&G3&G5&G2&G4&G6SDRDD=0QQ置1维持线置0维持线置0阻塞线置1阻塞线1111010011012.工作原理（续）SDD

QC

QRD

DQn+111003.符号及状态表TQn+10Qn1QnSDT

QC

QRD

四、T触发器1.J—K→D触发器SDJ

QCK

QRD

1D2.J—K→T触发器SDJ

QCK

QRD

T3.D→T’触发器SDD

QC

QRD

五、触发器逻辑功能的转换1.电平触发，high,low边沿触发，↑,↓脉冲触发(主-从)六、触发器的触发方式一、数码寄存器(并入—并出)§13–3寄存器(Register)&ENQDQDQDQDENENEN&&&RDy3y2y1y0输出指令寄存指令输入指令x3x2x1x01

0

1

11

0

1

11

0

1

11

0

1

1其作用类似于RAM二、移位寄存器1.并入——串出移位寄存器并入——由SD端置入（寄存指令）串出——由Q3端输出（3个CP后）注：必须先清零！Q3JQ3kQ2JQ2kQ1JQ1kQ0JQ0k1&&&&并行输入1

0

1

1D3

D2D1D0

SDSDSDSDRDCP寄存指令10112.串入——串出/并出移位寄存器Q3D3Q3

Q2D2Q2

Q1D1Q1

Q0D0Q0

并行输出y3

y2y1y0

SDSDSDSDRDCP取出指令1011ENENENEN1011串行输出串入——由D0输入4个CP后，来“取出指令”可由y3~y0并行输出再来3CP个后，在Q3端可得到串行码输出3.循环移位寄存器——Q3与D0相连可实现循环移位（左移、右移、双向）4.常用TTL74

系列集成寄存器*1）基本寄存器A）多位D触发器：175,173,174,177,374B）锁存器：375,278,116,373C）寄存器阵列：170,670,1722）移位寄存器A）单向移位寄存器：195,395,164,165,166,199B）双向移位寄存器：194,95,1985.常用CMOS

4000

系列集成寄存器1）基本寄存器：CC4042,CC40174,CC45082）移位寄存器：A）单向：CC14006,CC4015,CC4014,CC4021,CC4035,CC40195B）双向：CC40194,CC4034§13–4计数器(Counter)——对脉冲个数进行计数

运算进制

工作方式

器件

加法二进制同步TTL分类：减法十进制可逆任意异步CMOS一个触发器可以记录1位二进制数“0”和“1”，如下图——最简单的CounterQJQ

kCPn位二进制数，需用n个触发器，计数范围为：0~2n-1

一、二进制计数器1.异步二进制加法计数器CPQ2Q1Q0DecRD00001001120102301134100451015611067111780000QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2 Q1 Q0+5VCPRD模8计数器CPQ0Q1Q2

12345678Notice1）异步——各出发器不同时接CP——不同时翻转2）计数器不仅仅可以计数，而且有多种用途

a)计数——CP周期可以不恒定

b)定时——CP周期恒定

c)分频——从Q0、Q1、Q2分别可以得到2、4、8分频信号3）对于后沿触发的触发器，后级的CP只能接到前级的Q而不是Q端，否则将出错CPQ0Q1Q2

12345678接错CP所产生的后果QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2 Q1 Q0+5VCPRD可逆计数器QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2 Q1 Q0+5VCPRD4）由D触发器构成的异步二进制加法计数器QDQ

QDQ

QDQ

Q2 Q1 Q0CPRD2.例题，分析图示电路的逻辑功能，设初始状态为：000QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2Q1Q0CPRDF2F1F0方法一：波形图法（注意到仅当Q0的下降沿到来时，F1才翻转）CPQ0Q1Q2J0=Q2J2=Q1Q0

123456010100100110000000100方法二：列表法（多用于同步时序电路）注意到电路的特点：F0和F2为同步时序；F1随Q0的下降沿而翻转CPQ2Q1Q0J2K2J1K1J0K0000001111110010111112010011111301111111141000111015000011111QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ2Q1Q0CPRDF2F1F0注意到:J2=Q1Q0J0=Q2二、十进制（BCD）计数器1.十进制加法计数器状态表CPQ3Q2Q1Q0DECRD000001000112001023001134010045010156011067011178100089100191000000(Cy)2.十进制异步加法计数器QJQ

kQJQ

kQJQ

kQ3Q2Q1F3F2F1Q0CPRDQJQ

kF0CPQ0Q1Q2Q3J1=Q3J3=Q2Q112345678910十进制计数器——十分频，60分频——电子钟五进制方法一：波形图法3.同步十进制加法计数器Q3Q2Q1

Q0QJQ

kF3QJQ

kF2QJQ

kF1CPRDQJQ

kF0&&&CPQ0J1=k1=Q0Q3Q1J2=k2=Q1J1Q2J3=Q2J2k3=Q0Q312345678910方法二：列表法输入输出控制端CPQ3Q2Q1Q0J3K3J2=K2J1=K1J0=K0=1000000000001110001010011112001000000011300110111111140100000000115010101001111601100000001170111111111118100000000011910010100001110000000000011K3=Q0J2=Q3Q0J3=Q3Q2Q1Q0J2=Q3Q1Q0§13–5集成定时器

一、555集成定时器1、内部结构2、外部封装NE555GNDTLTHCODiscUDDUORD12348765RQQSRDC156271348C2R5kΩTHRDGNDUDDUODiscTLCO模拟－数字组合体R5kΩR5kΩ3、引脚功能①GND——接地端⑧UDD——电源端，5~18V⑥TH——高电平触发端，

与2/3UDD比较③UO——输出端，②TL——低电平触发端，

与1/3UDD比较⑤CO——电压控制端，

外加参考电压④RD——外部复位端，⑦Disc——放电端，RQQSRDC156271348C2RRRTHRDGNDUDDUODiscTLCO4、状态表U6U2RSQQMOS>2/3UDD>1/3UDD0101导通<2/3UDD<1/3UDD1010截止<2/3UDD>1/3UDD11保持保持RQQSRDC156271348C2RRRTHRDGNDUDDUODiscTL2/3UDD1/3UDD5、简单应用简易温控电路12345678Rt555UDDUOR1CR2Rt——负温MTC1、温度↑→Rt↓→U6U2↑当U6>2/3UDD,U2>1/3UDD时→UO=0→停止加热，温度↓温度↓→Rt↑→U6U2↓当U6<2/3UDD,U2<1/3UDD时→UO=1→接通加热器，温度↑tT二、单稳态触发器1、电路结构12345678555UDDUOC1UiC2、工作原理tUiotUCotUOotPt3t2t11)初始状态，0~t1，UO=0(自行证明)2/3UDD2)t1到来时,U2<1/3UDD,U6=UC<2/3UDD(不能突变),使UO=1,C开始充电UC↑12345678555UDDUOC1UiCUCR3)t2~t3,Ui↑→R,S=11,Q不变，UO=1(保持),C继续充电→UC↑4)t=t3时,U6=UC=2/3UDD,Q翻转，使UO=0(保持),C放电→UC↓5)脉冲宽度TP=RCln3=1.1RC6)TP必须>(t2-t1),

否则UO会出现附加脉冲！三、单稳态触发器的应用1、定时——洗照片曝光定时KA电源tP曝光时间

TP=1.1R2C1KR11245678555UDDUOC2DKATR3R