專升本電工觸發器和時序邏輯電路

電路的輸出狀態不僅取決于當時的輸入信號，而且與電路原來的狀態有關，當輸入信號消失后，電路狀態仍維持不變。這種具有存貯記憶功能的電路稱為時序邏輯電路。時序邏輯電路的特點：

下面介紹雙穩態觸發器，它是構成時序電路的基本邏輯單元。第21章觸發器和時序邏輯電路21.1

雙穩態觸發器特點：

1.有兩個穩定狀態“0”態和“1”態；

2.能根據輸入信號將觸發器置成“0”或“1”態；

3.輸入信號消失后，被置成的“0”或“1”態能保存下來，即具有記憶功能。雙穩態觸發器：是一種具有記憶功能的邏輯單元電路，它能儲存一位二進制碼。&QQG1&G2SDRD21.1.1R－S

觸發器兩互補輸出端1.基本R－S觸發器兩輸入端正常情況下，兩輸出端的狀態保持相反。通常以Q端的邏輯電平表示觸發器的狀態，即Q=1，Q=0時，稱為“1”態；反之為“0”態。反饋線基本R－S

觸發器狀態表邏輯符號RD(ResetDirect)-直接置“0”端(復位端)SD(SetDirect)-直接置“1”端(置位端)QQSDRDSDRDQ100置0011置111不變保持00同時變1后不確定功能低電平有效可控RS狀態表00SR01010111不定Qn+1QnQn—時鐘到來前觸發器的狀態Qn+1—時鐘到來后觸發器的狀態邏輯符號QQSRCPSDRDCP高電平時觸發器狀態由R、S確定例：畫出可控R－S

觸發器的輸出波形RSCP不定不定可控R－S狀態表

CP高電平時觸發器狀態由R、S確定QQ0100SR01010111不定Qn+1QnJ

K

Qn+1

00Qn

010

101

11

Qn

JK觸發器狀態表(保持功能)

(置“0”功能)

(置“1”功能)

(計數功能)C下降沿觸發翻轉SD

、RD為直接置1、置0端，不受時鐘控制，低電平有效，觸發器工作時SD

、RD應接高電平。邏輯符號CPQJKSDRDQ例：JK

觸發器工作波形CPJKQ下降沿觸發翻轉D觸發器狀態表D

Qn+1

0101上升沿觸發翻轉邏輯符號DCPQQRDSD

CP上升沿前接收信號，上降沿時觸發器翻轉，(其Q的狀態與D狀態一致；但Q的狀態總比D的狀態變化晚一步，即Qn+1=Dn；上升沿后輸入D不再起作用，觸發器狀態保持。即(不會空翻)結論：例：D

觸發器工作波形圖CPDQ上升沿觸發翻轉21.1.4觸發器邏輯功能的轉換1.將JK觸發器轉換為D

觸發器當J=D，K=D時，兩觸發器狀態相同D觸發器狀態表D

Qn+1

0101J

K

Qn+1

00Qn

010

101

11

Qn

JK觸發器狀態表D1CPQJKSDRDQ仍為下降沿觸發翻轉2.將JK觸發器轉換為T

觸發器T

CPQJKSDRDQT觸發器狀態表T

Qn+1

01QnQn(保持功能)(計數功能)J

K

Qn+1

00Qn

010

101

11

Qn

JK觸發器狀態表當J=K時，兩觸發器狀態相同3.將D

觸發器轉換為T′觸發器觸發器僅具有計數功能即要求來一個CP，

觸發器就翻轉一次。CPQD=QD觸發器狀態表D

Qn+1

0101CPQQD【習題】21.1.5分別畫出各觸發器Q端的波形。設初態均為0。指出哪個具有計數功能。CPQ(a)計數功能Q(b)Q(c)CPQ(a)Q(b)Q(c)Q(d)Q(e)Q(f)a,d,e具有計數功能。21.1.6分別畫出Q1和Q2的波形。設初態均為0。

CP頻率為4000HZ，則Q1和Q2波形的頻率為多少？CPQ1Q22000HZ1000HZ21.2

寄存器

寄存器是數字系統常用的邏輯部件，它用來存放數碼或指令等。它由觸發器和門電路組成。一個觸發器只能存放一位二進制數，存放n

位二進制時，要n個觸發器。按功能分數碼寄存器移位寄存器RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2QDFF3d3Q321.2.1數碼寄存器僅有寄存數碼的功能。清零寄存指令通常由D觸發器或R-S觸發器組成并行輸入方式00001101寄存數碼1101觸發器狀態不變RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零1100寄存指令&Q0&Q1&Q2&Q3取數指令1100并行輸出方式&&&&QQQQ00000011狀態保持不變1010111121.2.2移位寄存器不僅能寄存數碼，還有移位的功能。所謂移位，就是每來一個移位脈沖，寄存器中所寄存的數據就向左或向右順序移動一位。按移位方式分類單向移位寄存器雙向移位寄存器寄存數碼1.單向移位寄存器清零D1移位脈沖23410111QQ3Q1Q2RD0000000100101011010110111011QJKFF0Q1QJKFF2QJKFF1QJKFF3數據依次向左移動，稱左移寄存器，輸入方式為串行輸入。QQQ從高位向低位依次輸入數碼輸入右移串行輸入左移串行輸入UCCQ0Q1Q2Q3S1S0

CP16151413121110913456782D0D1D2D3DSRDSL

RDGND74LS194并行輸入0111100011011直接清零(異步)保持右移(從Q0向右移動)左移(從Q3向左移動)并行輸入

RDCPS1

S0功能74LS194功能表UCCQ0Q1Q2Q3S1S0CP16151413121110974LS19413456782D0D1D2D3DSRDSL

RDGND21.3

計數器計數器是數字電路和計算機中廣泛應用的一種邏輯部件，可累計輸入脈沖的個數，可用于定時、分頻、時序控制等。分類加法計數器減法計數器可逆計數器

(按計數功能)異步計數器同步計數器(按計數脈沖引入方式)

二進制計數器十進制計數器

N

進制計數器(按計數制)二進制數

Q2

Q1

Q0

000010012010301141005101611071118000脈沖數(CP)二進制加法計數器狀態表從狀態表可看出：最低位觸發器來一個脈沖就翻轉一次，每個觸發器由1變為0時，要產生進位信號,

這個進位信號應使相鄰的高位觸發器翻轉。1010當J、K=1時，具有計數功能，每來一個脈沖觸發器就翻轉一次.清零RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP計數脈沖三位異步二進制加法計數器在電路圖中J、Ｋ懸空表示J、K=1下降沿觸發翻轉每來一個CP翻轉一次當相鄰低位觸發器由1變0時翻轉異步二進制加法器工作波形2分頻4分頻8分頻每個觸發器翻轉的時間有先后，與計數脈沖不同步CP12345678Q0Q1Q2用D觸發器構成三位二進制異步加法器？？2、若構成減法計數器CP又如何連接？思考1、各觸發器CP應如何連接？各D觸發器已接成T′觸發器，即具有計數功能CP清零RDQDQQ0F0QDQQ1FF1QDQQ2FF22.同步二進制加法計數器異步二進制加法計數器線路聯接簡單。各觸發器是逐級翻轉，因而工作速度較慢。同步計數器：計數脈沖同時接到各位觸發器，各觸發器狀態的變換與計數脈沖同步。同步計數器由于各觸發器同步翻轉，因此工作速度快。但接線較復雜。同步計數器組成原則:根據翻轉條件,確定觸發器級間連接方式—找出J、K輸入端的聯接方式。二進制數

Q2

Q1

Q0

000010012010301141005101611071118000脈沖數(CP)二進制加法計數器狀態表

從狀態表可看出：最低位觸發器FF0每來一個脈沖就翻轉一次；FF1：當Q0=1時，再來一個脈沖則翻轉一次；FF2：當Q0=Q1=1時，再來一個脈沖則翻轉一次。計數脈沖數二進制數十進制數Q3Q2Q1Q0012345678000000010010001101000101011001111000012345678計數脈沖數二進制數十進制數Q3Q2Q1Q0910111213141510011010101111001101111011119101112131415

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00000四位二進制加法計數器的狀態表21.3.2十進制計數器十進制計數器：計數規律：“逢十進一”。它是用四位二進制數表示對應的十進制數，所以又稱為二-十進制計數器。四位二進制可以表示十六種狀態，為了表示十進制數的十個狀態，需要去掉六種狀態，具體去掉哪六種狀態，有不同的安排，這里僅介紹廣泛使用8421編碼的十進制計數器。1.同步十進制計數器十進制加法計數器狀態表二進制數Q3Q2Q1Q0脈沖數(CP)十進制數01234567891000000001001000110100010101100111100010010000012345678900011輸入脈沖輸出二進制輸入脈沖輸出五進制Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF00011輸入脈沖輸出十進制Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF074LS290型計數器功能表輸入輸出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一為“0”有任一為“0”計數清零置9輸入計數脈沖8421異步十進制計數器十分頻輸出(進位輸出)計數狀態計數器輸出(2)74LS290的應用S91N74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02CP0CP1Q0Q3地外引線排列圖17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0如何構成N進制計數器反饋置“0”法：當滿足一定的條件時，利用計數器的復位端強迫計數器清零,重新開始新一輪計數。

利用反饋置“0”法可用已有的計數器得出小于原進制的計數器。

例：用一片74LS290可構成十進制計數器，如將十進制計數器適當改接,利用其清零端進行反饋清零，則可得出十以內的任意進制計數器。用一片74LS290構成十以內的任意進制計數器例：六進制計數器六種狀態二進制數Q3Q2Q1Q0脈沖數(CP)十進制數0123456789100000000100100011010001010110011110001001000001234567890例：六進制計數