《汽车电工电子技术》课件-项目5汽车数字电路的分析与应用

项目二汽车晶体管模拟电路的检测与应用项目三汽车常用电磁器件及应用项目四汽车电机原理分析及检测项目五汽车数字电路的分析与应用项目六汽车电子控制技术基础认知项目一汽车电路基础目录项目五汽车数字电路的分析与应用汽车数字燃油表的显示分析任务1汽车智能门锁控制电路的分析任务2汽车数字显示仪表的功能分析任务3集成555定时器构成的刮水器控制器分析任务4集成转向信号灯闪光器的认识和分析任务5知识目标：•了解数制及其之间的转换方法•掌握逻辑门电路的逻辑关系和逻辑函数的表示方法•掌握逻辑函数的基本化简方法•理解常用组合逻辑电路的逻辑功能•掌握常用触发器的逻辑功能和简单应用•理解汽车中时序逻辑控制电路的工作过程•理解555定时器的结构和工作原理•能够熟练地对不同进制的数制进行转换•通过公式法和卡诺图法化简逻辑函数•能够分析汽车数字显示电路的工作过程•能够对汽车中时序逻辑控制电路的工作过程进行分析•能够分析由555定时器构成的汽车主要集成电路的工作过程技能目标：任务1汽车数字燃油表的显示分析现代汽车的电子燃油表多采用数字式显示,其显示原理主要是通过数字信号与模拟信号的转换,其中各种数制的转换是其核心内容,本节任务希望通过学习数制的基本知识,能够自行分析如图5-1所示的数字燃油表的工作原理。任务描述一、模拟信号与数字信号电子电路中的信号可以分为模拟信号和数字信号两大类。（1）模拟信号是指时间连续，数值也连续的信号。例如，正弦交流电压就是一种典型的模拟信号，如图5-2a所示。模拟信号是时间和幅度上都连续的信号，如收音机信号和电话里的声音信号等。

知识准备（2）数字信号是指时间和数值都是“离散”的信号。例如，电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等，它们的变化发生在一系列离散的瞬间，它们的值也是离散的。数字信号只有两个离散值，常用数字0和1来表示。数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流，如图5-2b所示。

图5-2a正弦交流电压波形图5-2b典型的数字信号数字信号的0和1没有大小之分，只代表两种对立的状态，称为逻辑0和逻辑1，也称为二值数字逻辑。数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。那么究竟用哪个电平来表示哪个逻辑值呢？

在数字信号中一般规定两种逻辑体制。正逻辑体制规定，高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。如TTL门电路中高电平3.6V,低电平0.3V。负逻辑体制规定，低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。模拟电路，就是用来处理模拟信号的电路。与模拟电路相对应的是数字电路，但是模拟电路是数字电路的基础，数字电路的器件都是由模拟电路构成的！与模拟电路相比，数字电路主要有下列优点。（1）由于数字电路是以二值数字逻辑为基础的，只有0和1两个基本数字，易于用电路来实现。例如，可以用二极管、三极管的导通和截止这两个对立的状态，来表示数字信号的逻辑0和逻辑1。（2）由数字电路构成的数字系统工作可靠，精度较高，抗干扰能力强。它可以通过整形，很方便地去除叠加在传输信号中的噪声和干扰，还可以利用差错控制技术对信号进行查错和纠错。（3）数字电路不仅能完成数值运算，而且能进行逻辑判断和运算，这在控制系统中是不可缺少的。（4）数字信息便于长期保存。例如，可以将数字信息存入磁盘和光盘中长期保存。（5）数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。人们在生产和生活中，创造了各种不同的计数方法。采用哪一种方法计数，根据人们的需要而定。由数字符号构成，而且表示物理量大小的数字和数字组合称为数码。多位数码中每一位的构成方法以及从低位到高位的进制规则称为计数制，简称数制。常用的计数制有十进制、二进制、八进制、十六进制等。二、

数制1.常用数制（1）十进制（Decimalnumber）--逢十进一数码：0~9位权：10

i(123.45)10=(123.45)D（2）二进制（Binarynumber）--逢二进一数码：0，1位权：2i二进制数转换为十进制数：整数的转换--连除法26213余数2062132021101除基数得余数作系数从低位到高位十进制数转换为二进制数：2.常用数制转换（3）八进制（Octalnumber）--逢八进一

数码：0～7位权：（4）十六进制（Hexadecimalnumber）--逢十六进一数码：0～9,A,B,C,D,E,F位权：任意（N）进制数展开式的普遍形式：—第i位的系数,—第i位的权2.十、十六进制的数码比较十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制0000010011201023011341004510156110671117810008101010910019A111011B121100C131101D141110E151111F三、码制编码：用二进制数表示文字、符号等信息的过程。二进制代码：编码后的二进制数。几种常见的BCD代码：8421码2421码5421码00000001001000110100012348421码与十进制码的对应关系：余3码十进制数码：8421码：十进制数码：8421码：5678901010110011110001001【任务实施】汽车电子燃油表的显示分析1．工作原理分析分析电子燃油表的工作过程，电子燃油表的原理框图如图5-1所示。A/DMUXCPUROM/油量DEMUX译码器数字显示传感器图5-1电子燃油表的原理图

工作任务2．工作过程分析

通过对信号的理解，能够掌握汽车燃油表的信号转换过程。油箱内储存燃油量多少是通过油表指示的，并且是以数字信号的形式显示在显示屏上。以可变电阻式传感器作为燃油传感器，通过燃油液面的浮子上升和下降来改变传感器的电阻值，从而得到不同的输出电压。3.工作评价序号工作目标评价自评互评师评1是否理解数字信号和模拟信号的区别2是否能够通过信号的概念，分析电子燃油表的信号转换过程任务2汽车智能门锁控制电路的分析在汽车数字电路中广泛应用的主要门电路有与非门、或非门和与或非门。汽车智能门锁的设计目的是为了防止驾驶人将钥匙忘在车内而专门设计的控制电路。门电路是构成该门锁电路的主要环节,通过若干个常用的基本门电路组成一个由解锁信号和锁止信号控制的控制系统,从而控制车门的锁启,本任务在学习和掌握基本电路的基础上,分析该门锁控制电路的逻辑功能和控制过程。图5-3所示为一典型的门锁控制电路。任务描述数字电路反映的是一些离散的二进制数字量，使用数学工具是逻辑代数。数字电路的分析方法：真值表、波形图等。数字电路中的基本逻辑关系有三种：与、或、非；相应地，基本门电路有：与门、或门、非门。一、

与门电路决定一事件的所有条件都具备时事件才发生的逻辑关系功能表ABY断断断合合断合合灭灭灭亮真值表ABY000110110001逻辑函数式Y=A•B逻辑符号&ABY与门（ANDgate)

知识准备二、或门电路

决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个以上具备时，事件就会发生的逻辑关系。ABY000110110111逻辑函数式逻辑符号ABY真值表或门（ORgate)三、非门电路

只要条件具备了，事件便不会发生；条件不具备，事件一定发生的逻辑关系。真值表AY0110逻辑函数式逻辑符号非门（NOTgate)

与非逻辑运算

或非逻辑运算一、二极管门电路

+VCCABFR1.二极管与门

在输入A、B中，只要有一个（或一个以上）为低电平（如0V），接低电平的二极管导通，则输出F为低电平（0V）被钳位；只有输入A、B全为高电平（如3V）时，输出F才为高电平（3V)。可见输入与输出呈现“与”逻辑关系：与逻辑关系表达式F=AB晶体管电路实现逻辑门电路二极管与门电路输入输出关系ABF

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）输出与输入的关系式F=AB特点：见0出0，全1才出1。ABF000110110001与逻辑关系真值表：ABF&与逻辑关系逻辑符号：2.二极管或门

只要输入A、B中一个为高电平，高电平接二极管导通，则输出F为高电平；只有输入A、B同时为低电平时，二极管截止，输出F才为低电平。可见输入与输出呈现“或”逻辑关系。ABR-VCCF二极管或门电路输入输出关系ABF

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）1（+3V）输出与输入的关系式F=A+B特点：见1出1，全0才出0。或逻辑关系式:F=A+BABF>1或逻辑关系逻辑符号：ABF000110011或逻辑关系真值表：111二、三极管非门电路的实现AF

逻辑值（电压）

逻辑值（电压）三极管非门电路输入输出关系0（0V）0（0V）1（+5V）1（+5V）输出与输入的关系式F=A特点：见0出1，见1出0。1.晶体管非门•+VCCRC–VSSR2R1AF

当A为低电平时，三极管截止，输出端为高电平。当A为高电平时，三极管饱和导通，输出端为低电平，实现非运算。A1F非逻辑真值表AF0011逻辑关系式逻辑符号复合门电路：2.三极管与非门•+VCCRC–VSSR2R1FRAB与非逻辑式：逻辑符号：AB&与非逻辑真值表：111000011011ABF3.三极管或非门•+VCCRC–VSSR2R1AFB或非逻辑式：逻辑符号：或非逻辑真值表：100000011011ABFAB≥1四、

逻辑函数的表示方法逻辑代数（布尔代数BooleAlgebra）（开关代数）逻辑：事物因果关系的规律。逻辑自变量和逻辑结果的关系逻辑变量取值：0、1

分别代表两种对立的状态一种状态另一状态高电平低电平真假是非有无……1001正逻辑负逻辑一、逻辑函数1.常量之间的关系（常量：0和1）加：0+0=00+1=11+1=1

乘：0·0=00·1=01·1=1

非：2.变量和常量的关系（变量：A、B、C…）加：A+0=AA+1=1A+A=A乘:A·0=0A·1=AA·A=A

非：3.与普通代数相似的定理交换律逻辑代数的运算法则4.吸收律5.德摩根定律(反演律)2.结合律3.分配律(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC分配率A(B+C)=AB+AC=A+AB+AC+BCAA=A=A(1+B+C)+BC分配率A(B+C)=AB+AC=A+BCA+1=1证明分配率：A+BA=(A+B)(A+C)证明：分配率A+BC=(A+B)(A+C)A+A=1A·1=12.逻辑函数表示方法真值表是描述逻辑函数各个输入变量取值组合和指出函数取值对应关系的表格,常用来表示逻辑函数的逻辑关系。对于逻辑函数的输入变量,有0、1两个取值,如果有n个输入变量,则会相应的有2n个不同的取值组合。(1)真值表【例5-1】请列出逻辑函数Y=AB+AB的真值表。解:对于该逻辑函数,输入变量有两个,因此共有四种取值组合,把这四种取值组合分别带入表达式中进行运算,得到相应的函数值,即可得到Y的真值,见表5-7。将逻辑函数式的运算关系用对应的逻辑符号表示出来,所得到的图称为逻辑图。由于逻辑图中的逻辑符号通常表示了实现逻辑功能的具体电路器件,所以逻辑图又称为逻辑电路图。(2)逻辑图【例5-3】试画出函数Y=AC+BD+CD所对应的逻辑图。解:A和C、B和D及C和D之间都是与的逻辑关系,可用与门实现;AC、BD、CD三个与项之间是或的逻辑关系,可用或门实现。因此用三个与门、一个或门即可表示Y,如图5-7所示。五、逻辑函数的化简方法1.公式化简法(1)并项法(2)吸收法(3)消去法(4)配项消项法2.卡诺图化简法卡诺图,就是逻辑函数的一种图形表示。对n个变量的卡诺图来说,有2n

个小方格组成,每一小方格代表一个最小项。在卡诺图中,几何位置相邻(包括边缘、四角)的小方格在逻辑上也是相邻的。在n个变量的逻辑函数中,如乘积项中包含了全部变量,并且每个变量在该乘积项中或以原变量或以反变量的形式但只出现一次,则该乘积项就定义为该逻辑函数的最小项。通常用m表示最小项,其下标为最小项的编号。最小项的定义:1)对于任意一个最小项,只有一组变量取值使它的值为1,而其余各种变量取值均使它的值为0。2)不同的最小项,使它的值为1的那组变量取值也不同。3)对于变量的任一组取值,全体最小项的和为1。最小项有如下的基本性质:(2)卡诺图化简方法应用卡诺图化简逻辑函数时,先将逻辑式中的最小项(或逻辑状态表中取值为1的最小项)分别用1填入相应的小方格内,其他的则填0或空着不填。如果逻辑式不是由最小项构成,一般应先化为最小项或将其列出逻辑状态表后填写。①找没有相邻项的独立1方格,单独画圈。②找只能按一条路径合并的两个相邻方格,画圈。③找只能按一条路径合并的四个相邻方格,画圈。④找只能按一条路径合并的八个相邻方格,画圈。⑤依此类推,若还有1方格未被圈,找合适的圈画出。2)利用卡诺图化简逻辑函数的步骤:【任务实施】集成门电路的分析1.工作原理分析

门锁控制的目的是为了防止驾驶员将钥匙忘在车内而专门设计的控制电路。门锁控制电路主要由数字电路中的门电路构成，通过若干个常用的基本门电路组成一个由解锁信号和锁止信号控制的逻辑电路，从而控制车门的锁启。

工作任务（1）正常情况

当驾驶员拔出发动机钥匙，准备锁车时，由发动机钥匙检测开关信号如何实现控制？

发动机钥匙检测开关断开，非门a输入高电平，输出低电平，与门c、e均输出低电平，控制解锁信号A的或门f状态由车门锁或车内门锁控制开关对其实现控制。

当车门锁插入钥匙锁车时，钥匙旋向锁止位置时的控制过程如何？

非门h输入低电平，输出高电平，控制锁止信号的或门m输出高电平，发出锁止信号B。2.工作过程分析当车门锁插入的钥匙翻转解锁时，其电路控制过程如何？当车门钥匙转向解锁位置时，非门i输入低电平，输出高电平，控制解锁信号的或门1输出高电平，发出解锁信号A。当车门内锁控制开关置于锁止或解锁位置时，电路可控制如何？开关被扳向锁止或解锁位置时，或门m和或门1也会发出相应的锁止信号B和解锁信号A。（2）车门未关好情况准备锁车时，由车门位置检测开关提供闭合信号的控制过程？因为车门位置检测开关中必有一个闭合状态，与非门b有一个输入为低电平，所以输出为高电平，相应的使与门c、d均输出高电平，控制或门1输出高电平，发出解锁信号A，使得车门无法锁止，提醒驾驶员车门未关好。解锁时，解锁装备未能到位，其控制过程如何？解锁装置如果没能到位，开关断开，解锁检测开关输入为高电平，非门c、d中有一个输出为低电平，与非门f输出为高电平，与门g输出为高电平，或门1输出为高电平，发出解锁信号A，使解锁过程完全到位。（3）钥匙遗忘车内情况准备锁车时，门控电路将作如何控制？此时发动机的钥匙检测开关处于闭合状态，非门a输入低电平，输出高电平，与门c、d输出均为高电平，或门1输出高电平，发出解锁信号A，车门不能锁止，即提醒驾驶员钥匙遗忘车内。3.工作评价任务3汽车数字显示仪表的功能分析能够分析车用仪表集成电路的基本功能,并且通过分析了解汽车组合逻辑电路的逻辑功能,认识汽车仪表专用显示集成电路LM3914。图5-11所示为LM3914引脚图。任务描述已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。组合逻辑电路：逻辑电路在某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号所决定。（4）由状态表确定逻辑电路的功能（2）对逻辑函数表达式化简或变换分析步骤：（1）根据逻辑图，写出逻辑函数表达式（3）根据最简表达式列出状态表补充：组合逻辑电路的分析

组合逻辑电路的分析:逻辑函数用下列三种方法表示：

逻辑表达式、逻辑状态表和逻辑图

知识准备组合逻辑电路的分析方法图示

[例]分析下图逻辑电路的功能。状态表ABY000011101110功能:当A、B取值不相同时，输出为1。是异或门。F&&&AB&解:（1）由逻辑图写出逻辑函数表式，并进行化简。（2）由逻辑表达式列出状态表（3）分析逻辑功能2.组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计流程如图所示。

组合逻辑电路的设计方法流程图组合逻辑电路的设计实例真值表电路功能描述例：用与非门设计一个交通报警控制电路。交通信号灯有红、绿、黄3种，3种灯分别单独工作或黄、绿灯同时工作时属正常情况，其他情况均属故障，出现故障时输出报警信号。设红、绿、黄灯分别用A、B、C表示，灯亮时其值为1，灯灭时其值为0；输出报警信号用F表示，灯正常工作时其值为0，灯出现故障时其值为1。根据逻辑要求列出真值表。1穷举法1真值表2逻辑表达式最简与或表达式化简324逻辑变换345逻辑电路图5一、编码器（Encoder）编码：用文字、符号或者数码表示特定信息的过程二进制编码器二—十进制编码器分类：普通编码器优先编码器2n→n10→4或Y1I1编码器Y2YmI2In代码输出信息输入编码器框图编码器：能够实现编码功能的电路.1.编码器的含义编码器电路设计实现编码操作的电路称为编码器。1、3位二进制编码器输入8个互斥的信号输出3位二进制代码真值表

由于上面的编码器输入端有8根线，输出端有3根线，所以又叫8线-3线编码器。逻辑表达式逻辑图8421码编码器输入10个互斥的数码输出4位二进制代码真值表逻辑表达式逻辑图2.二进制优先编码器在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的，即具有单方面排斥的特性。设I7的优先级别最高，I6次之，依此类推，I0最低。真值表二、译码器（Decoder）

译码：编码的逆过程，将二进制代码翻译为原来的含义，完成这种功能的电路为译码器译码的含义变量译码器是n线—2n线译码器A0Y0A1An-1Y1Ym-1二进制译码器……常用的有：3线—8线译码器74LS1384线—16线译码器74LS154显示译码器功能示意图输入选通控制端：芯片禁止工作芯片正常工作

利用选通控制端，可将译码器当作数据配器来使用。74LS138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A0A1A2S3S2S1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y10A0A1A2STBSTCSTAY7二进制译码器00011111101&Y7&Y6&Y5&Y4&Y3&Y2&Y1&Y0A2A2A1A1A0A0111111A2A1A0001111101110101011111101111101111100111110111011111111011011011111111011111112.显示译码器

功能：将机器中运行的二-十进制BCD码直接译成能显示十进制数的代码，并通过显示器显示出来。aebcfgd•habcdefgcom共阳极abcdefgcom共阴极YaA3A2A1A0+VCC+VCC显示译码器共阳YbYcYdYeYfYg00000000001000100101001111001001000110100010101100000110100110001001000100000011100011111000000000010010000100三、

数据选择器与数据分配器

数据选择器是从多路数据中选择一路数据，送到惟一通道上的组合逻辑电路。数据选择器又称为多路选择器，简称MUX。2．数据分配器数据分配器则是从一个数据源来的数据，送到多个不同通道上去的组合逻辑电路。1．数据选择器【任务实施】汽车显示仪表功能分析（1）认识汽车仪表专用显示集成电路LM3914。（2）通过小组验证以下分析的结论:1脚,10~18脚为输出端,2脚为电源电压,即接地;3脚为电源电压端,即电源;5脚为输入脚。当输入端电压逐渐增大时,10个LED逐次点亮;9脚为模式选择端,当9脚与电源接通时,LED为线模式显示;9脚悬空时,LED为点模式显示;LM3914电源电压为3~20V,5脚输入电压比电源电压底1.5V。

工作任务1．工作过程分析2．工作评价任务4集成555定时器构成刮水控制器分析该任务完成对集成555定时器构成的刮水器控制器的认识,汽车刮水器的设计,很多是通过采用数字电路中的555定时器进行控制的。图5-19所示,就是一个由555定时器构成的刮水器间歇控制电路的基本构成,通过学习,能够对其工作过程进行详细的分析。任务描述1.R-S触发器及芯片

基本R-S触发器（与非门构成）（b）逻辑符号&B&A（a）逻辑图互为反状态且Q端为触发器的状态RESET：直接置0端，低电平有效SET：直接置1端，低电平有效

知识准备一、常用触发器

基本RS触发器由两个与非门交叉耦合而成，如下图：这种触发器有两个稳定状态：(2),称为复位状态(0态);(1),称为置位状态(1态);它有两个输出端Q和，二者的逻辑状态应相反。SQQR&&G1G2SRQQSR

当端加负脉冲时，不论触发器的初始状态是1态，还是0态，均有

即将触发器置0或保持0态，称为直接置0端。输出与输入的逻辑关系：所谓，即将端保持高电位；，即在端加一负脉冲

当端加负脉冲时，不论触发器的初始状态是1态，还是0态，均有，即将触发器置1或保持1态。称为直接置1端。即将触发器保持原状态不变。

这种输入状态下，当负脉冲除去后，将由各种偶然因素决定触发器的最终状态，因而禁止出现。这种情况，注：时，和均为高电平。0态信号同时撤消：状态不定(随机)1态先撤消：先撤消：

由以上分析可知：基本RS触发器有两个状态，他可以直接置位或复位，并具有存储和记忆功能。基本RS

触发器的逻辑状态表如下：

Q1001011011不变不变00不定不定QQ信号同时撤消,出现不确定状态信号不同时撤消，状态确定QQ练习同步RS触发器的引入

为了协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一时刻动作。为此必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。01101100010101不定×（b）特性表（c）特性方程约束条件（a）逻辑符号2.同步RS触发器同步R-S触发器3.D触发器维持-阻塞型D触发器的逻辑符号如下图示：SRQD1DC1CP输出与输入之间的关系见真值表：

11

00Qn+1D

逻辑功能为：触发器的输出状态仅决定于到达前输入端的状态，而与触发器现态无关，即：就构成了计数器，其连接图如下：当把D触发器的输入端与输出端连接到一起时，D触发器同步D触发器是由RS触发器演变而来，是条件下的特例。SRQ1DC1CP工作波形如下：CPQQ在CP=0时，G3和G4被封锁都输出1，触发器保持原状态不变，不受D端输入信号的控制；在CP=1时，G3和G4解除封锁，可接收D端输入的信号。D触发器及芯片维持阻塞D触发器及芯片（b）特性表0011（a）逻辑符号特性方程

它由两个同步RS

触发器串联组成，两者分别为主触发器和从触发器。主从型JK触发器的图形符号如下：4.主从JK触发器J1JK1KQQC1CP图5-23主从JK触发器

主触发器的输出端Q与从触发器的S端相连，端与从触发器的R端相连。非门的作用是使两个触发器的时钟脉冲信号反相。主从触发器的特性见真值表：

Qn+100Qn01010111QnJKSRQJ1SK1RC1SRQ1S1RC1111逻辑功能分析：(1)J=1,K=1

设时钟脉冲来到之前(CP=0)触发器的初始状态为0。这时主触发器的

当时钟脉冲来到后(CP=1),Q端由01，使从触发器的S=1，R=0，当CP从1下跳为0时，非门输出为1，从触发器也翻转为1态。

反之，设触发器的初始状态为1，同样可分析出，主、从触发器都翻转为0。JK触发器在J=1,K=1

的情况下，来一个时钟脉冲，它就翻转一次，此时触发器具有计数功能。(2)J=0,K=0

设触发器的初始状态为0。当CP=1时，由于主触发器的J=0,K=0，Q端的状态仍为0，保持不变;当CP跳变为0时，由于从触发器的S=0,R=0，也保持0态不变。如果初始状态为1，也有同样的结果。(3)J=1,K=0

可分析出不管触发器原来处于什么状态，一个时钟脉冲来到后，输出一定是1态。(4)J=0,K=1

可分析出不管触发器原来处于什么状态，一个时钟脉冲来到后，输出一定是0态。

主从型触发器具有在CP从1下跳为0时翻转的特点，也就是具有在时钟脉冲下降沿触发的特点。主从触发器避免了“空翻”。5.T触发器当J=K=1时的J-K触发器；在CMOS集成计数器中被广泛应用，并无单独的T触发器；将端与D端相连的D触发器；特性方程为：。二、

常用时序逻辑电路寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。

一个触发器可以存储1位二进制信号；寄存n位二进制数码，需要n个触发器。按功能分数码寄存器移位寄存器(并入并出)(并入并出、并入串出、串入并出、串入串出)分类：按存放数码的方式并行串行（1）

基本寄存器功能：寄存数码和清除原有数码。1.寄存器用构成的4位数码寄存器，原理图如下：QQ3QQ2QQ0QQ1取出脉冲D0&&&&1111...D1D2D31DC11DC11DC11DC1...寄存脉冲

移位寄存器是数字系统和计算机中应用很广泛的基本逻辑部件，具有数码寄存和移位两种功能。在移位脉冲的作用下，数码向左移一位，则称为左移，反之则称为右移。移位寄存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器两种，可以用D或JK触发器组成。（2）移位寄存器

移位寄存器不仅有存放数码的功能，而且有移位功能。所谓移位，就是每当来一个移位正脉冲，触发器的状态便向右或向左移一位。

右移寄存器设移位寄存器的初始状态为0000，串行输入数码DI

=

1

101，从高位到低位依次输入。在4个移位脉冲作用后，输入的4位串行数码1101全部存入了寄存器。电路的逻辑图和时序图如图所示。

图5-274位移位寄存器FF0接成D触发器，数码由D端输入。设寄存的二进制为1011，按移位脉冲（即时钟脉冲）从高位到低位依次串行送到D端；

移位寄存器的状态表

清零右移一位右移二位右移三位右移四位

00000001001001011011

01234

Q3Q2Q1Q0

移位过程

寄存器中的数码

移位脉冲数工作之前要先清零，经过四个时钟脉冲，数码依此存入各触发器。移位寄存器的状态表如右图所示：2.计数器(1)计数器的分类按计数步长分:二进制、十进制和任意进制;按计数增减趋势分:加计数器、减计数器和可逆计数器;按触发器的CP脉冲分:同步计数器和异步计数器;按内部器件分:TTL和CMOS计数器。二进制计数器CP清零Q1JFF01KC1Q1JFF11KC1Q1JFF21KC1Q1JFF31KC1Q3Q2Q0Q1计数脉冲二进制计数器分为：同步二进制计数器和异步二进制计数器。由主从型JK触发器构成的4位二进制计数器如下：工作原理：(1)每来一个时钟脉冲,最低位触发器翻转一次;(2)高位触发器是在相邻的低位触发器的输出端从

0

12345678

0000

00010010001101000101011001111000

012345678Q3Q2Q1Q0十进制数

二进制数

计数脉冲数

0

0000

16

910111213141510011010101111001101111011119101112131415Q3Q2Q1Q0十进制数

二进制数

计数脉冲数1变为0进位时翻转。

计数脉冲个数与各触发器输出状态及十进制数之间的关系如下表:CP12345678910111213141516Q1Q0Q2Q3工作波形如下：2.同步二进制计数器3个JK触发器都接成T触发器F0每输入一个时钟脉冲翻转一次F1在Q0=1时，在下一个CP触发沿到来时翻转。F2在Q0=Q1=1时，在下一个CP触发沿到来时翻转。

小结触发器、寄存器和计数器

一、触发器和门电路一样，也是组成数字电路的基本逻辑单元。它有两个基本特性：1.有两个稳定的状态（0状态和1状态）。2.在外信号作用下，两个稳定状态可相互转换；没有外信号作用时，保持原状态不变。因此，触发器具有记忆功能，常用来保存二进制信息。二、触发器的逻辑功能

指触发器输出的次态Qn+1

与输出的现态Qn及输入信号之间的逻辑关系。触发器逻辑功能的描述方法主要有特性表、卡诺图、特性方程、状态转换图和波形图（时序图）。根据逻辑功能不同，时钟触发器可分为三、触发器的分类（1）RS触发器（约束条件）（3）D触发器（2）JK

触发器四、寄存器和二进制计数器寄存器

—存储二进制数据或者代码。移位寄存器—不但可存放数码，还能对数据进行移位操作。二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器计数器分类：四、555定时器的应用

555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等。因此，在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555或5G555和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的3位数码都是555，CMOS产品型号的最后4位数码都是7555，它们的结构、工作原理和外部引脚排列基本相同。

集成555定时器的基本知识555定时器是目前应用最多的一种时基电路。1．555定时器电路结构与工作原理

555定时器的电气原理图555定时器的电路符号-+++▷▷∞C2∞+-RC15kΩSV5kΩ5kΩRCO1GRQQui2THDGNDVCC34856271555GNDOUTTRUCCDTHCO典型555定时器的电路结构和引脚排列图1.555电路的工作原理555电路又称时基电路，它是一种将数字电路和模拟电路结合制作在同一片硅片上的混合集成电路。555电路的简单化结构图如下：+_

+_

Q5K

5K

5K

84521013C1C26TSRUREF1UREF2

uc1

uc2

它的内部有两个电压比较器C1和C2

、一个基本RS触发器、一个晶体管和三个电阻组成的分压器。各引脚的功能如下：555定时器的结构和工作原理低电平触发端高电平触发端电压控制端复位端低电平有效放电端4.5～16V001①R=0时，Q=1、Q=0，uo=0，V导通。①R=0时，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。＞2UCC/3＞UCC/30011①R=0时，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。＜2UCC/3＞UCC/31001③R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=1、SD=1，Q、Q不变，uo不变，V状态不变。11①R=0时，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。＜2UCC/3＜UCC/31100③R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=1、SD=1，Q、Q不变，uo不变，V状态不变。④R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＜UCC/3时，RD=1、SD=0，Q=0、Q=1，uo=1，V截止。

2为低电平触发端。当2端的输入电压高于时，C2的输出为1；当输入电压低于时，C2的输出为0，使基本RS触发器置1。

4为复位端。由此端加负电平可使555电路直接复位，输出为低电平。

5是电压控制端。在此端可外加一电压以改变比较器的参考电压。不用时，经0.01F的电容接“地”,以防止干扰的引入。1为接“地”端。

3为输出端。最大输出电流达200mA，由此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。555电路应用广泛，它可以构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器等既经济又简单实用的器件7

为放电端D。也可以作为集电极开路输出端使用。

8为正电源端，CMOS555电路可以采用3至18V的单电源工作，可以与其他运算放大器和电路共用电源。

6为阈值端TH。当大于时引起触发。UREF1UTR555定时器的功能表

555定时器构成的施密特触发器(1)施密特触发器2.555定时器典型应用(2)构成单稳态触发器单稳态触发器的特点:（1）只有两种状态:稳态和暂稳态；（2）外来触发（窄）脉冲使:稳态

暂稳态

稳态；

（4）暂稳态持续时间仅取决于电路参数,与触发脉冲无关。（3）暂稳态维持一端时间之后又自动返回到稳态；

单稳态触发器的暂稳态通常是靠RC电路的充、放电过程来维持的。

单稳态触发器分为积分型和微分型两种。

(3)555定时器构成的多谐振荡器+_

+_

Q5K

5K

5K

84521013C1C26TSRUREF1UREF2

uc1

uc20.1F+VCCR1R2uC该电路的工作原理为：

当电源接通时，它经R1和R2对电容充电，当uC上升到略高于时，比较器C1的输出为0，将触发器置0,uo为0，晶体管V导通,电容器通过R2和晶体管放电，使uC下降。当uC下降略低于时，比较器C2的输出为0，将触发器置1，uo又由0变为1。由于，晶体管V截止,VCC又经R1和R2对电容充电。如此重复上述过程，在输出端就得到了矩形脉冲。如下图：

uCtUOH

uOtUOL振荡周期T=0.10(R1+2R2)C电容充电时间常数为：电容放电时间常数为：

1=（R1+R2）C

2=R2C一、555电路的工作原理

是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。55512348765双极型(TTL)电源:4.5

16V单极型(CMOS)电源:3

18V带负载能力强小结62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、无稳态振荡器

是