《汽车电工与电子技术基础》课件项目10：时序逻辑电路的认知与

汽车电工与电子技术基础多媒体教学课件项目10时序逻辑电路的认知与设计西安电子科技大学出版社出版情境导入：

在汽车的仪表盘上，胎压报警、燃油报警、充电指示报警、发动机温度报警等都只与当前实际状态有关而与之前的工作状态无关。故障解除或恢复正常时无需存储结果，用组合逻辑电路进行设计即可。而实际上，汽车ECU很多数据需要进行存储，单纯组合逻辑电路是不能满足要求的。这时就需要具有记忆功能的逻辑电路。例如汽车里程表的计数与存储、计算、各种传感器数字的存储与比较等。项目描述：

日间行驶灯安装于汽车车身前部，它的功效不是为了使驾驶员能更好地看清路面，而是为了让别人知道有一辆汽车正开过来了。根据要求，选择车灯设计为环形流动LED；用具有自启动功能的环形计数器电路，时钟脉冲取自车速传感器，用分频器降频。完成项目必须：1.知道触发器的逻辑功能并对其进行测试；2.知道寄存器及计数器的分析；3.知道时序逻辑电路在汽车上的应用。完成项目，你需要：1.触发器的功能测试3.二-十进制计数、译码与显示电路2.移位寄存器测试与应用触发器时序逻辑电路时序逻辑电路4.汽车转向灯电路调试555定时器知识导航：任务10.1触发器的功能测试10.1.2RS触发器10.1.3JK触发器10.1.1触发器概述10.1.4D触发器与T触发器10.1.5集成触发器简介10.1.1触发器概述10.1.1触发器概述1.时序逻辑电路

在数字电路中，具有记忆功能的电路称为时序逻辑电路，简称时序电路。特点：任一时刻的稳定输出不仅决定于该时的输入，而且还和电路原来的状态有关。

时序逻辑电路由组合逻辑电路与触发器构成。组合逻辑电路存储功能............XYZW10.1.1触发器概述2.触发器

具有记忆功能的基本逻辑单元就是触发器，它能够存储一位二进制数。

触发器是一种最简单的时序逻辑电路，是构成其它时序逻辑电路的最基本的单元电路。10.1.1触发器概述触发器的特征

（1）触发器有两个稳定状态，一个称为“0”态，另一个称为“1”态，在没有外来信号作用时，它将一直处于某一种稳定状态。

（2）触发器能从一种稳定状态翻转为另一种稳定状态。只有在一定的输入信号控制下，才有可能从一种稳定状态转换到另一种稳定状态，并保持这一状态不变，直到下一个输入信号使它翻转为止。（3）触发器有两个互补的输出端，一个为Q，另一个为？提问与答疑10.1.2RS触发器10.1.2RS触发器RS触发器按电路结构分类，有基本RS触发器、可控RS触发器和主从RS触发器。1．基本RS触发器（1）电路结构时称触发器为“0”态。时称触发器为“1”态；10.1.2RS触发器（2）逻辑功能分析②①③④禁止011010101触发信号输入前的稳定状态叫原（初）态，用表示。触发信号输入后的稳定状态叫现（次）态，用表示。10.1.2RS触发器基本RS触发器功能表波形图称为置0端，低电平有效。称为置1端，低电平有效。总结5、输入信号直接触发翻转，不受控。1、触发器是双稳态器件，两输出互补。2、有效电平：低电平。3、能实现置0、置1、保持三种功能。4、端不能同时为有效电平。？提问与答疑&a&b&c&dCP时钟信号直接置0或置1触发器保持原态CP=0时2．同步RS触发器10.1.2RS触发器（1）电路结构CP=1时触发器接收信号

同步RS触发器功能表10.1.2RS触发器例：画出同步RS触发器的输出波形。CPRSQ使输出全为1CP撤去后状态不定10.1.2RS触发器

空翻CPRSQ翻转空翻总结4、空翻现象。1、同步RS触发器实现置0、置1、保持功能。2、受时针脉冲CP控制，有效电平：高电平。3、R、S端不能同时为高电平。10.1.2RS触发器？提问与答疑三、主从RS触发器（1）电路结构10.1.2RS触发器10.1.2RS触发器（2）逻辑功能分析①CP=1时主触发器控制门G7G8打开，接收输入信号R、S，从触发器控制门G3G4封锁，其状态保持不变。②CP下降沿到来时，主触发器控制门封锁，在期间接收的内容被存储起来。同时，从触发器控制门被打开，主触发器将其接收的信号送入从触发器，输出端随之改变状态。③CP=0期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也不可能改变。主从时针CP互补10.1.2RS触发器由上述分析可得出主从RS触发器的特性方程：主从RS触发器逻辑功能表10.1.2RS触发器波形图翻转翻转总结4、克服了空翻现象。1、主从RS触发器实现置0、置1、保持功能。2、受时针脉冲CP控制，CP=0下降沿有效。3、R、S端不能同时为高电平。10.1.2RS触发器？提问与答疑10.1.3JK触发器10.1.3JK触发器逻辑符号1.电路结构10.1.3JK触发器根据逻辑图可列出逻辑表达式：主从JK触发器的特性方程：10S2R2CF从S1R1CF主JK2.工作原理F主打开F从关闭F主封锁F从翻转10.1.3JK触发器&1&2&3&4CP’&5&6&7&8CJK3.逻辑功能分析（1）J=K=0时：

设触发器初态为0CP=1时CP=0下降沿到来10.1.3JK触发器2、J=0K=1时：若原状态：若原状态：CP=1时CP=0时CP=1时CP=0时10.1.3JK触发器&1&2&3&4CP’&5&6&7&8CJK3、J=1K=0时：若原状态：若原状态：CP=1时CP=0时10.1.3JK触发器CP=1时CP=1时&1&2&3&4CP’&5&6&7&8CJK4、J=K=1时：若原状态：若原状态：&1&2&3&4CP’&5&6&7&8CJK10.1.3JK触发器主从JK触发器逻辑功能表主从JK触发器波形图总结4、克服了空翻现象。1、JK触发器实现置0、置1、保持、翻转功能。2、受时针脉冲CP控制，CP=0下降沿有效。3、无约束条件10.1.3JK触发器？提问与答疑10.1.4D触发器与T触发器10.1.4D触发器与T触发器1.D触发器D触发器又叫D锁存器，只有一个信号输入端D，逻辑功能最简单，常用来储存一位二进制数。特性方程：CPDQ例：画出D触发器的输出波形。10.1.4D触发器与T触发器10.1.4D触发器与T触发器CQKJDCP10.1.4D触发器与T触发器2.T触发器T触发器具有保持与计数功能。特性方程是：T触发器功能表逻辑符号时序图CPQT10.1.4D触发器与T触发器JK触发器转换成T触发器CQKJTCP10.1.4D触发器与T触发器10.1.5集成触发器简介（a）TTL系列集成触发器（b）CMOS系列集成触发器

集成触发器有TTL系列与CMOS系统两大类TTL系列电路的电源为+5VCMOS系列电源通常在+3V~+18V？提问与答疑任务10.2移位寄存器测试与应用知识导航：10.2.1*时序逻辑电路的分析方法10.2.2常用时序逻辑电路——寄存器10.2.1*时序逻辑电路的分析方法10.2.1*时序逻辑电路的分析方法

时序逻辑电路的分析就是根据已知的逻辑电路，求出电路的逻辑功能。具体地说就是要求找出电路的状态和输出状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。时序逻辑电路的分析步骤：（1）分析电路的构成（2）由电路列出触发器驱动方程，即给每个触发器的输入信号列逻辑函数表达式（3）由驱动方程列出状态方程。即将触发器的输入信号代入触发器特性方程，得到由这些状态方程组成的整个时序电路的状态方程组（4）列出逻辑状态表（5）画出状态循环图（6）分析逻辑功能10.2.1*时序逻辑电路的分析方法例:如图电路，设初始状态为000，试分析其逻辑功能。

（1）电路结构分析：

该电路由三个JK触发器、一个与门和两个与非门构成。三个触发器的时钟脉冲相同，是一同步时序逻辑电路。10.2.1*时序逻辑电路的分析方法（2）列驱动方程（3）将上式代入JK触发器的特性方程，得到状态方程组。输出方程：10.2.1*时序逻辑电路的分析方法（4）列逻辑状态表

将000输入特性方程，得到001；再将001代入，得到010；依此类推，当输入第七个CP时，状态恢复为000，一次循环结束。而输出只有当Q2与Q3同时为1时，才输出1，否则为0。10.2.1*时序逻辑电路的分析方法（5）画状态循环图（6）分析电路逻辑功能

从以上状态循环图可以看出，电路每积累七个波形，向前进位。该电路为同步七进制计数器。？提问与答疑10.2.2常用时序逻辑电路10.2.2常用时序逻辑电路1.寄存器

一个触发器可以存放一位二进制数码。存n位二进制数码则需要n个触发器。

常用的寄存器有4位、8位、16位等。

寄存器是一种重要的数字逻辑部件，常用于接收、暂存、传递数码与指令等信息。存放数码方式串行:数码从一个输入端逐位输入到寄存器中并行:数码各位同时输入到寄存器中取出数码方式并行串行10.2.2常用时序逻辑电路（1）数码寄存器数码寄存器有接收、寄存、清除原有数码的功能。11000可控RS触发器0000000011111110.2.2常用时序逻辑电路（2）移位寄存器

移位寄存器不仅有存放数码的功能还有移位的功能。所谓移位就是每来一个时钟脉冲，触发器的状态向左或向右移动1位。1001000001CP112003141510.2.2常用时序逻辑电路4位左移寄存器4位左移寄存器波形图10.2.2常用时序逻辑电路双向移位寄存器B=1时，左移输入。B=0时，右移输入。10.2.2常用时序逻辑电路两片74LS194接成的8位双向移位寄存器？提问与答疑任务10.3二—十进制计数译码与显示知识导航：10.2.2常用时序逻辑电路——计数器10.2.3时序逻辑电路在汽车中的应用10.2.2常用时序逻辑电路——计数器10.2.2常用时序逻辑电路2.计数器

在电子计算机与数字逻辑系统中，计数器是基本部件之一。它的功能是累计输入脉冲的数目，最后给出累计总数。除了有计数功能外，还可以用于分频、定时、测量等电路。计数器分类同步计数器异步计数器。时钟：功能：加法计数器减法计数器可逆计数器数制：二进制计数器十进制计数器二-十进制计数器10.2.2常用时序逻辑电路（1）二进制计数器00000CPQ0Q1Q2Q3异步10.2.2常用时序逻辑电路由JK触发器构成的4位异步计数器10.2.2常用时序逻辑电路二进制同步计数器。FF0每来一个脉冲触发器翻转一次；FF1低位Q0输出为１时，翻转，否则不变；FF2低位Q0Q1都输出为1时，翻转，否则不变；FF3低位Q0Q1Q2都输出为1时，翻转，否则不变；10.2.2常用时序逻辑电路四位JK触发器同步二进制计数器状态表？提问与答疑10.2.2常用时序逻辑电路（2）十进制计数器00000每来一个脉冲翻转一次。时触发器翻转。当当时触发器置0。每来一个脉冲翻转一次。Q1Q2=1翻转，否则置010.2.2常用时序逻辑电路异步十进制计数器逻辑状态表异步十进制加法计数器波形图10.2.2常用时序逻辑电路同步十进制加法计数器每来一个脉冲翻转一次。00000当时再来一个脉冲翻转，时不得翻转。当时再来一个脉冲翻转当时再来一个脉冲翻转第十个脉冲时由1翻转为0。？提问与答疑10.2.2常用时序逻辑电路(3)N进制计数器74LS290内部电路与引脚排列74LS290是异步二—五—十进制计数器10.2.2常用时序逻辑电路表10.2-674LS290计数功能表11R0(1)R0(2)清零端,R0(1)R0(2)全为1，S9(1)S9(2)任一为零，置零。S9(1)S9(2)置位端,S9(1)S9(2)全为1，R0(1)R0(2)任一，置9。10.2.2常用时序逻辑电路

将74LS290十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈置0，可得出小于十进制的多种进制计数器。例：将74LS290型十进制计数分别接成六进制与七进制。解：列出六进制计数器状态循环图反馈置0法改装计数器①10.2.2常用时序逻辑电路六进制计数

七进制计数

用反馈置0法，适合有置零输入端的计数器。10.2.2常用时序逻辑电路100进制与24进制计数器10.2.2常用时序逻辑电路②置数法改装计数器

将具有并行预置数的计数器利用其预置功能改接成任意进制的计数器称为置数法。？提问与答疑（4）环形计数器10.2.2常用时序逻辑电路若将移位寄存器首尾相接，即，那么在不断地个输入时钟脉冲时，寄存器里的数据循环右移。设初态为0001CP1000010000100001具有自启动的环形计数器电路用环形计数器设计一款汽车日行灯，要求车灯流动的速度与车速成正比。思考：？提问与答疑10.2.3时序逻辑电路在汽车中的应用六拍环形分配器W10.2.3时序逻辑电路在汽车中的应用1.步进电机的驱动电源转向E=1正转控制E=0反转1000110100010101011110.2.3时序逻辑电路在汽车中的应用六拍环行分配器状态表？提问与答疑10.2.3时序逻辑电路在汽车中的应用2.数字钟计数与显示电路校准电路脉冲发生？提问与答疑10.2.3时序逻辑电路在汽车中的应用3.电子车速表晶振整形分频器＆计数与计算器译码与显示取样脉冲车速传感器整形待测脉冲？提问与答疑任务10.4汽车转向灯电路调试知识导航：10.3.1555集成定时器10.3.2汽车应用电路举例10.3.1555集成定时器10.3.1555集成定时器

555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件1.CB555内部电路分压器比较器RS触发器三极管反相器10.3.1555集成定时器（1）电阻分压器

三个等值的电阻5KΩ将电源电压VCC进行分压得到：5脚参考电压为：C2反相端参考电压为：++--C1C2VCCT875621RRR10.3.1555集成定时器（2）电压比较器++--C1C2VCCT875621RRRC1同相端参考电压为：C2反相端参考电压为：当6脚电压：当2脚电压：0101116端2端RS比较的结果小于小于大于小于大于大于++--C1C2VCCT875621RRR10.3.1555集成定时器10.3.1555集成定时器（3）基本RS触发器RSQ0110110101保持保持Q00禁止禁止RS触发器功能表复位端高电平触发端低电平触发端RS触发器Q输出OUT0×××01001111保持保持10.3.1555集成定时器（4）放电三极管与输出缓冲器RS触发器Q输出OUT三极管状态×0导通00导通11截止保持保持保持？提问与答疑10.3.1555集成定时器2.由555构成的多谐振荡器（1）电路结构

电压控制端5脚外接0.01微法电容防止干扰引入。

高电平触发端6脚与低电平触发端2脚相连，其电压随外接电容C两端的电压而变化。（2）工作过程

接通电源，电源经R1与R2向电容C充电，电容两端的电压上升。触发器置1，输出为高电平1。三极管V截止，电容C继续充电；初态：当时，保持：当时，触发器保持为1，输出仍为高电平1。触发器保持暂稳态，三极管仍保持截止状态；10.3.1555集成定时器（2）工作过程触发器置0，输出为低电平0。三极管V导通，电容C放电；保持：当时，触发器保持为0