《電工電子技術(shù)》課件-模塊九 時(shí)序邏輯電路

1.時(shí)序邏輯電路概念、特點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí)。2.RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T′觸發(fā)器的邏輯功能及應(yīng)用。3.555定時(shí)器的功能及三種典型的應(yīng)用電路。4.時(shí)序邏輯電路的分析方法，中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器、寄存器的邏輯功能及應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)目標(biāo)：1.理解時(shí)序邏輯電路的概念，了解時(shí)序邏輯電路的分類。2.掌握各類觸發(fā)器的邏輯功能。3.掌握555定時(shí)器的功能及三種典型的應(yīng)用電路。4.掌握簡(jiǎn)單時(shí)序邏輯電路的分析方法。5.掌握常用集成計(jì)數(shù)器、寄存器的邏輯功能。能力目標(biāo)：1.能根據(jù)觸發(fā)器邏輯符號(hào)，識(shí)讀其功能。2.能用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器、定時(shí)電路。3.能夠查閱手冊(cè)，識(shí)讀集成觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和寄存器的引腳和功能。4.會(huì)使用集成觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等器件。目標(biāo)案例導(dǎo)入都市的夜晚，霓虹燈閃爍變幻；絢麗的舞臺(tái)，七彩的燈光色彩繽紛。變幻的彩燈已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚狞c(diǎn)綴，那么用電子技術(shù)知識(shí)如何實(shí)現(xiàn)流水彩燈的控制呢？觸發(fā)器1555定時(shí)器2計(jì)數(shù)器3寄存器4主要內(nèi)容1、觸發(fā)器的基本特性：（1）記憶功能；（2）有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q和概述Q類型：RS、D、JK、T、Tˊ

五種觸發(fā)器。功能描述：特性方程（表達(dá)式）、功能表、時(shí)充波形圖。2、觸發(fā)器的類型和邏輯功能的描述觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元一、

基本RS觸發(fā)器

工作原理及邏輯功能QQSDRDG1G2100111觸發(fā)器被置111011000SDRD

功能說(shuō)明輸入QQ輸出

置010

置1019.1.1RS觸發(fā)器9.1觸發(fā)器QQSDRDG1G211&&11011000SDRD

功能說(shuō)明輸入QQ輸出

置010

置101一、

基本RS觸發(fā)器

工作原理及邏輯功能保持不變QQSDRDG1G20011當(dāng)RD和SD同時(shí)0→1時(shí)，輸出狀態(tài)可能為0，也可能為1，即輸出狀態(tài)不定。

因此，這種情況禁用。一、

基本RS觸發(fā)器工作原理及邏輯功能邏輯功能的特性表描述特性表：觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號(hào)和電路原有狀態(tài)之間關(guān)系指觸發(fā)器在輸入信號(hào)變化前的狀態(tài)，用Qn

表示。指觸發(fā)器在輸入信號(hào)變化后的狀態(tài)，用Qn+1表示。次態(tài)現(xiàn)態(tài)00001×狀態(tài)不定0×1010100置000101101置1111110011保持原狀態(tài)不變說(shuō)明Qn+1QnSDRD一、

基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器特性表的簡(jiǎn)化表示Qn11101010不定00Qn+1SDRD邏輯功能的特性表描述

置0端RD和置1端SD低電平有效禁用RD=SD=0。稱約束條件注意一、

基本RS觸發(fā)器波形分析舉例解：【例】設(shè)下圖中觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，試對(duì)應(yīng)輸入波形，畫(huà)出Q和Q的波形。QQSDRDSRSDRD保持初態(tài)為0，故保持為0。置

0保持QQ置

1同學(xué)簡(jiǎn)述原理應(yīng)用舉例：防抖開(kāi)關(guān)A一、

基本RS觸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電路簡(jiǎn)單，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。1.輸出受輸入信號(hào)直接控制，不能定時(shí)控制。2.有約束條件。優(yōu)缺點(diǎn)一、

基本RS觸發(fā)器

二、

同步RS觸發(fā)器實(shí)際工作中，觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅要由觸發(fā)輸入信號(hào)決定，而且要求按照一定的節(jié)拍工作。為此，需要增加一個(gè)時(shí)鐘控制端CP。

CP即ClockPulse，它是一串周期和脈寬一定的矩形脈沖。

具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為時(shí)鐘觸發(fā)器，又稱鐘控觸發(fā)器。同步觸發(fā)器是其中最簡(jiǎn)單的一種，而基本RS觸發(fā)器稱異步觸發(fā)器。（1）電路結(jié)構(gòu)與工作原理QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4工作原理★CP=0時(shí)，G3、G4被封鎖，輸入信號(hào)R、S不起作用?；綬S觸發(fā)器的輸入均為1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變?！顲P=1時(shí)，G3、G4解除封鎖，將輸入信號(hào)

R和S取非后送至基本

RS觸發(fā)器的輸入端。0111SR基本

RS

觸發(fā)器時(shí)鐘

CP

控制

二、

同步RS觸發(fā)器（2）邏輯功能與符號(hào)QQ1SC11R

QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4不定11001110Qn00Qn+1SRRS功能

R、S信號(hào)高電平有效SSDRRDRDSD

二、

同步RS觸發(fā)器RDCPRQQ1SSC1CPR1RRSVCCRDS解：【例】試對(duì)應(yīng)輸入波形畫(huà)出下圖中Q端波形。原態(tài)未知QVCCRDRD0000101010101011010110001111×0×1Qn+1QnSR特性表同步RS觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖RSQn0100011110×

×

1

1

1

特性方程RS=0(約束條件)（3）特性表與特性方程

二、

同步RS觸發(fā)器一、

主從JK觸發(fā)器工作特點(diǎn)：CP=1期間，主觸發(fā)器接收輸入信號(hào)；CP=0期間，主觸發(fā)器保持CP下降沿之前狀態(tài)不變，而從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器狀態(tài)。9.1.2JK觸發(fā)器（1）主從JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)由四種不同輸入組合的分析，可得出JK觸發(fā)器的邏輯功能如表：JKQnQn+1功能說(shuō)明000101Qn+1=Qn

保持010100Qn+1=0置0100111Qn+1=1置1110110翻轉(zhuǎn)功能由表可得JK觸發(fā)器的特性方程：（2）JK觸發(fā)器的特性表與特性方程下圖是主從JK觸發(fā)器的波形圖，由此能更直觀地看出觸發(fā)器的狀態(tài)改變是在時(shí)鐘脈沖從1→0時(shí)才發(fā)生的。

主從JK觸發(fā)器的波形圖（3）JK觸發(fā)器的波形圖【例9-1】設(shè)主從JK觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖和J、K信號(hào)的波形如圖所示，畫(huà)出輸出端Q的波形，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。例9-1圖解：根據(jù)JK觸發(fā)器的特性可畫(huà)出輸出端Q的波形，如圖所示。從圖可以看出，觸發(fā)器的Q端的狀態(tài)改變發(fā)生在時(shí)鐘脈沖由1→0的下降沿。判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是脈沖為1期間主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。工作特點(diǎn)：只能在CP上升沿(或下降沿)時(shí)刻接收輸入信號(hào)，因此，電路狀態(tài)只能在CP上升沿(或下降沿)時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。而在CP=0或CP=1期間，輸入信號(hào)的變化對(duì)觸發(fā)器的狀態(tài)均無(wú)影響。TTL

維持阻塞

D

觸發(fā)器(通常上升沿觸發(fā))TTL

邊沿

JK觸發(fā)器(通常下降沿觸發(fā))CMOS

邊沿

D

觸發(fā)器和邊沿

JK

觸發(fā)器(通常上升沿觸發(fā))二、

邊沿JK觸發(fā)器9.1.2JK觸發(fā)器常見(jiàn)邊沿觸發(fā)器：QQ1JJCP1KKC1CP觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器C1具有異步端的邊沿

JK

觸發(fā)器

QQ1JJCP1KKRSC1RDSDRRDSSD二、

邊沿JK觸發(fā)器邏輯符號(hào)9.1.2JK觸發(fā)器邊沿JK觸發(fā)器與主從JK觸發(fā)器有同樣的特性方程：應(yīng)用舉例：應(yīng)用74HC112中的一個(gè)JK觸發(fā)器便可組成如圖所示的單按鈕電子開(kāi)關(guān)電路。圖中引腳2、3、16接電源+VCC，即有1J=1K=1，電路為計(jì)數(shù)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。4、15腳也與電源接，即，異步置0、置1功能處于無(wú)效狀態(tài)。手指每按一下開(kāi)關(guān)SB，1Q的輸出狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。若原來(lái)1Q為低電平，它使三極管VT截止，繼電器KA失電不工作，按一下開(kāi)關(guān)SB，1Q翻轉(zhuǎn)為高電平，VT飽和導(dǎo)通，繼電器KA得電工作。若再按一下SB，則1Q翻轉(zhuǎn)恢復(fù)為低電平，VT截止，繼電器KA失電停止工作。通過(guò)繼電器KA，可以控制其它電器的開(kāi)停。如臺(tái)燈、電風(fēng)扇等等。QQC1CP1DDCP觸發(fā)的邊沿D觸發(fā)器C1QQC1CPD具有異步端的邊沿

D

觸發(fā)器

1DSSDRRDRRDSSD9.1.3D觸發(fā)器（邊沿）（1）邊沿D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)Qn+1

=

D11↑11CP

時(shí)00↑11Qn×111保持Qn×011禁用不定態(tài)××00異步置11××01異步置00××10說(shuō)明Qn+1DCPSDRD特性方程：特性表（上升沿）：Qn＋1＝D（2）D觸發(fā)器的特性表和特性方程9.1.3D觸發(fā)器（邊沿）Q1Q1CPDC11D(a)(b)SC1R1DCPQ2Q2解：【例9-2】設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為

0，試對(duì)應(yīng)輸入波形畫(huà)出

Q1、Q2的波形。DCPQ1Q2D觸發(fā)器特性方程為Qn+1=D功能是翻轉(zhuǎn)因此C110C1該電路的功能是：在時(shí)鐘觸發(fā)沿到達(dá)時(shí)狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種功能稱為計(jì)數(shù)功能，相應(yīng)觸發(fā)器稱為計(jì)數(shù)觸發(fā)器。JCPKT解：【例9-3】設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為

1，試對(duì)應(yīng)輸入波形畫(huà)出

Q1、Q2的波形。Q1Q1CPJC11J(a)(b)SC1R1KCPQ2Q2K1K1JTVCCC111001001SVCCRC1CP1JT1K1010CP之前

J、K最后取值為

1CP之前

J、K最后取值為

0Q1Q2

T=0時(shí)，Qn+1=Qn

T=1時(shí)，Qn+1=Qn

這種功能稱T功能，相應(yīng)觸發(fā)器稱T觸發(fā)器。(1)弄清時(shí)鐘觸發(fā)沿是上升沿還是下降沿。(2)弄清有無(wú)異步輸入端，異步置0端和異步置1端是低電平有效還是高電平有效。(4)邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程與同步觸發(fā)器的相同，但由于觸發(fā)方式不一樣，因此，它們的邏輯功能和特性方程成立的時(shí)間不同。邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程只在時(shí)鐘的上升沿(或下降沿)成立。(3)異步端不受時(shí)鐘CP控制，將直接實(shí)現(xiàn)置0或置1。觸發(fā)器工作時(shí)，應(yīng)保證異步端接非有效電平。邊沿觸發(fā)器小結(jié)★觸發(fā)器由門(mén)電路構(gòu)成，因此，門(mén)電路的應(yīng)用注意事項(xiàng)在這里多適用。例如，TTL觸發(fā)器的輸入端懸空相當(dāng)于輸入高電平，而CMOS觸發(fā)器的輸入端不允許懸空?！飳?shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)需要選定觸發(fā)器的功能和觸發(fā)方式。例如：同步觸發(fā)器通常只用于數(shù)據(jù)鎖存，構(gòu)成計(jì)數(shù)器、移位寄存器時(shí)一般要用邊沿觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器小結(jié)

9.2555定時(shí)器及其應(yīng)用

555定時(shí)器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。它電源電壓范圍寬(雙極型555定時(shí)器為5~16V，CMOS555定時(shí)器為3~18V)，可提供與TTL及CMOS數(shù)字電路兼容的接口電平，還可輸出一定功率，驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、指示燈、揚(yáng)聲器等。

TTL單定時(shí)器型號(hào)的最后3位數(shù)字為555，雙定時(shí)器的為556；CMOS單定時(shí)器的最后4位數(shù)為7555，雙定時(shí)器的為7556。9.2.1555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及功能C1C2G3QQG1G2RSVR5k

5k

5k

UR1UR2GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS電路符號(hào)627153843OUT輸出端

8VCC電源端

4RD直接置0端

DIS7放電端TH6閾值輸入端TR2觸發(fā)輸入端CO5控制電壓輸入端

GND1接地端

集電極開(kāi)路輸出端UR1UR2構(gòu)成電阻分壓器，為比較器

C1、C2提供兩個(gè)參考電壓，UR1=2/3VCC，UR2=1/3VCC。

輸出緩沖器OUT=Q構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，決定電路輸出。

放電管，其輸入為Q，輸出為開(kāi)路集電極。Q構(gòu)成電壓比較器，比較TH與UR1和TR與

UR2的大小。C1C2G3QQG1G2RSVR5k

5k

5k

UR1UR23OUT輸出端

8VCC電源端

4RD直接置0端

DIS7放電端TH6閾值輸入端TR2觸發(fā)輸入端CO5控制電壓輸入端

GND1接地端

UR1UR2Q一、555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)、封裝、引腳、電路符號(hào)555電路結(jié)構(gòu)一、555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)、封裝、引腳、電路符號(hào)GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS62715384封裝、引腳、電路符號(hào)不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00放電管V

OUTRD輸出輸入TRTH××(1)

RD低電平有效,優(yōu)先級(jí)最高，

不用時(shí)應(yīng)接高電平。(3)

TR低電平有效，TH高電平

有效，因此，TH加低電平、

TR加高電平時(shí)為非有效電

平，電路狀態(tài)不變。(4)輸出

0

時(shí)，Q

=

1，因此

V

導(dǎo)通；輸出

1

時(shí)，

Q

=

0，故

V

截止。(5)注意：①

TH

電平高低是與

2/3VCC相比較，TR

電平高低是與

1/3VCC相比較。②若控制輸入端

CO

加輸入電壓

uCO，則

UR1=

uCO

UR2=

uCO/2，故

TH

和

TR

電平高低的比較值將變成

uCO和

uCO/2。(2)TH和TR均為高電平時(shí)輸出

0，均為低電平時(shí)輸出

1。二、555定時(shí)器功能功能表及使用要點(diǎn)555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器9.2.2555定時(shí)器三種典型應(yīng)用電路GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FR1CuOuC-+R2一、555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01

FOUTuOCuC-+R2電路結(jié)構(gòu)uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ充電UOHTH=TR=uC很?、窠油╒CC后，開(kāi)始時(shí)TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

工作原理uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡUOLTH

=

TR

≥

2/3

VCC

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC時(shí)，uO躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電管

V導(dǎo)通，C經(jīng)R2和V放電，uC

下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。Ⅱ

接通VCC后，開(kāi)始時(shí)TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC

經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

放電工作原理

當(dāng)uC下降到

TH=TR=uC

≤1/3

VCC時(shí)，uO重新躍變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)放電管V截止，C又被充電，uC

上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡTH=TR≤1/3VCCⅠ

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC≥

2/3

VCC時(shí)，uO躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電管

V導(dǎo)通，C經(jīng)R2和V放電，uC下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。

接通VCC后，開(kāi)始時(shí)TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

工作原理電容C如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡtWH

0.7(R1+R2)CtWL

0.7R2CT=tWH+tWL

0.7(R1+2R2)C周期與占空比估算GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FR1C+R2RP1RP2

[例]指出右圖中控制揚(yáng)聲器鳴響與否和調(diào)節(jié)音調(diào)高低的分別是哪個(gè)電位器？若原來(lái)無(wú)聲，如何調(diào)節(jié)才能鳴響？欲提高音調(diào)，又該如何調(diào)節(jié)？解：

R1、R2、RP1和C共同構(gòu)成定時(shí)元件，因此調(diào)節(jié)RP1可調(diào)節(jié)音調(diào)高低。RP2調(diào)節(jié)RP2可控制RD為0或1，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚(yáng)聲器鳴響與否。調(diào)節(jié)RP2使觸頭左移至適當(dāng)位置，可使RD=1，使揚(yáng)聲器鳴響。RP1GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FRCuIuOuC-+二、555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DISTHVCCRR、C為定時(shí)元件TRuIOUTuOGNDVCCRDCO0.01

FCuC-+電路結(jié)構(gòu)1.穩(wěn)定狀態(tài)

接通電源后VCC經(jīng)R向C充電，使uC

上升。該電路觸發(fā)信號(hào)為負(fù)脈沖，不加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，uI=

UIH(應(yīng)

>

1/3

VCC)。

當(dāng)uC

≥2/3VCC時(shí)，滿足TR=uI>1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,因此uO為低電平，V導(dǎo)通，電容C經(jīng)放電管V迅速放電完畢，uC

0V。這時(shí)TR=UIH>1/3VCC，TH=uC

0<2/3VCC，uO保持低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時(shí)

uC

0V，uO為低電平。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCCUILUOH充電工作原理

2.觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)

uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時(shí)，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時(shí)放電管V截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。UILUOH充電3.自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)

uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)

UIHUOL

TH≥2/3VCC放電V

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時(shí)，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變

為高電平，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時(shí)放電管V截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。這時(shí)uI必須已恢復(fù)為高電平

當(dāng)uC

上升到uC

≥2/3VCC時(shí)，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，因此uO重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，放電管導(dǎo)通，C

經(jīng)V迅速放電uC

0V，放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。[例]用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時(shí)時(shí)間為1s的正脈沖，R=27k

，試確定定時(shí)元件

C的取值。

uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC輸出脈沖寬度tW即為暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間，主要取決于充放電元件R、C。

該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器，且要求輸入脈寬tWI小于輸出脈寬tWO。解：因?yàn)?/p>

tWO

1.1RC故可取標(biāo)稱值

33

F。估算公式tWO

1.1RC課堂討論：敘述電路原理三、555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當(dāng)TH=TR=uI>2/3VCC時(shí)電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性u(píng)IuO當(dāng)TH=TR=uI<1/3VCC時(shí)1/3VCC0當(dāng)1/3VCC<TH=TR=uI<2/3VCC時(shí)當(dāng)uI<1/3VCC時(shí)當(dāng)uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC<uI<1/3VCC時(shí)不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUTRD輸出輸入TRTH××UT+=2/3VCCUT-

=1/3VCC

UT=UT+-

UT-

=1/3VCC電路結(jié)構(gòu)、工作原理OuO/Vt184355557+12V0.01

FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOHUT+=2/3VCC=8VUT-

=1/3VCC=4V因此可畫(huà)出輸出波形為工作波形應(yīng)用舉例1．定時(shí)應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以構(gòu)成定時(shí)電路，與繼電器或驅(qū)動(dòng)放大電路配合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)的功能，如圖所示是一個(gè)典型定時(shí)電路。若改變電路中的電阻RW或C，均可改變定時(shí)時(shí)間。每按動(dòng)一次開(kāi)關(guān)SB，電路就進(jìn)入定時(shí)狀態(tài)一次，所以這種電路適用于需要手動(dòng)控制定時(shí)的工作場(chǎng)合。平時(shí)按鈕開(kāi)關(guān)SB為常開(kāi)狀態(tài)，555定時(shí)器的3腳輸出為低電平，此時(shí)內(nèi)部放電管截止，電容上的電壓為0。繼電器KA（當(dāng)繼電器無(wú)電流通過(guò)時(shí)，常開(kāi)接點(diǎn)處于斷路狀態(tài)）無(wú)通過(guò)電流，故形不成導(dǎo)電回路，燈泡HL不亮。當(dāng)按下按鈕開(kāi)關(guān)SB時(shí)，低電平觸發(fā)端2腳接地，觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)，555的3腳輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，繼電器KA通過(guò)電流，使常開(kāi)接點(diǎn)閉合，形成導(dǎo)電回路，燈泡HL發(fā)亮。SB按下時(shí)刻起，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，即定時(shí)開(kāi)始，定時(shí)時(shí)間為2．光控開(kāi)關(guān)電路應(yīng)用舉例如圖555構(gòu)成的光控開(kāi)關(guān)電路，試敘述共原理。應(yīng)用舉例555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)振蕩頻率，可構(gòu)成各種聲響電路。圖示是555定時(shí)器構(gòu)成的“叮咚”雙音門(mén)鈴電路。試敘述其原理。3.“叮咚”雙音門(mén)鈴應(yīng)用舉例4.防盜報(bào)警電路圖示是一個(gè)防盜報(bào)警電路。a、b兩端被一細(xì)銅絲接通，此銅絲置于盜竊者必經(jīng)之處。當(dāng)竊賊闖入室內(nèi)將銅絲碰斷后，揚(yáng)聲器即發(fā)出報(bào)警聲。（1）試問(wèn)555接成了哪種電路？說(shuō)明本報(bào)警電路的工作原理。（2）估算報(bào)警聲的頻率。（3）用面包板或?qū)嶒?yàn)箱連接電路，檢查無(wú)誤通電檢驗(yàn)防盜報(bào)警電路成功了嗎？（4）改變報(bào)警聲調(diào)要換哪些元件？試試看。

計(jì)數(shù)器是用來(lái)累計(jì)時(shí)鐘脈沖（CP脈沖）個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。它是數(shù)字系統(tǒng)中用途最廣泛的基本部件之一，幾乎在各種數(shù)字系統(tǒng)中都有計(jì)數(shù)器。它不僅可以計(jì)數(shù)，還可以對(duì)CP脈沖分頻，以及構(gòu)成時(shí)間分配器或時(shí)序發(fā)生器，對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)、程序控制操作。此外，還能用它執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算。

9.3計(jì)數(shù)器概述按CP脈沖輸入方式分類同步計(jì)數(shù)器所有觸發(fā)器的時(shí)鐘控制端相同所有觸發(fā)器同步觸發(fā)動(dòng)作異步計(jì)數(shù)器觸發(fā)器的時(shí)鐘控制端輸入不同所有觸發(fā)器不是同步觸發(fā)動(dòng)作概述計(jì)數(shù)器分類按計(jì)數(shù)器增減趨勢(shì)分類在CP脈沖下累加計(jì)數(shù)在CP脈沖下累減計(jì)數(shù)由控制端決定按加法或減法計(jì)數(shù)加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器概述計(jì)數(shù)器分類按數(shù)制分類二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器概述計(jì)數(shù)器分類按二進(jìn)制規(guī)律計(jì)數(shù)，計(jì)滿例：四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從0000~1111按二進(jìn)制規(guī)律計(jì)數(shù)，任意進(jìn)制例：BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從0000~1001回章節(jié)目錄9.3.1同步計(jì)數(shù)器

一、同步時(shí)序電路分析方法

(1）寫(xiě)各觸發(fā)器的激勵(lì)方程——驅(qū)動(dòng)方程。（2）寫(xiě)狀態(tài)方程。將激勵(lì)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程即得到各觸發(fā)器的次態(tài)方程（又稱為狀態(tài)方程）。

(3）計(jì)算并列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。(4）作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。根據(jù)狀態(tài)真值表，作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。因?yàn)闋顟B(tài)轉(zhuǎn)移圖直觀，很容易分析其功能。

(5）功能描述。用文字概括電路的邏輯功能。[例1]圖所示電路，由兩個(gè)JK觸發(fā)器、一個(gè)異或門(mén)和一個(gè)與門(mén)組成，是同步時(shí)序邏輯電路。對(duì)其分析如下：（1）寫(xiě)時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程時(shí)鐘方程：CP0=CP1=CP↓驅(qū)動(dòng)方程：J0=K0=1J1=K1=當(dāng)X=0時(shí)，J1=K1=當(dāng)X=1時(shí)，J1=K1=（2）寫(xiě)狀態(tài)方程

當(dāng)X=0時(shí)，

（3）進(jìn)行狀態(tài)計(jì)算，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果如表所示當(dāng)X=0時(shí)當(dāng)X=1時(shí)⊙CP序列X=0X=1ZZ00000001010111210O10031110104000000Q0Q0Q1Q1（4）邏輯功能分析當(dāng)X＝0時(shí)進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，Z是進(jìn)位信號(hào)。當(dāng)X=1時(shí)，電路進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，Z是借位信號(hào)。所以說(shuō)電路是一個(gè)可控計(jì)數(shù)器。[例2]分析下圖電路的功能。答案：三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器回章節(jié)目錄二、異步時(shí)序電路分析

異步時(shí)序電路的分析與同步時(shí)序電路分析方法基本相同，只是所需觸發(fā)器脈沖不同，用波形分析更清晰。

[例3]異步時(shí)序電路如圖所示，試分析其電路。

畫(huà)時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖分析可知：每來(lái)一個(gè)脈沖，電路的狀態(tài)加1，所以它是一個(gè)異步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。一、

集成計(jì)數(shù)器74LS161并行輸入狀態(tài)輸出使能端同步置數(shù)端異步清零端進(jìn)位輸出端9.3.3集成計(jì)數(shù)器

引腳排列圖異步清0（優(yōu)先）同步并行置數(shù)CP上升沿計(jì)數(shù)

T*P＝0一、集成計(jì)數(shù)器74LS161輸

入輸

出功能說(shuō)明CP

EPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0×0×××××××0000異步清零

↑10××D3D2D1D0D3D2D1D0并行置數(shù)×110×××××Q3Q2Q1Q0保持×11×0××××Q3Q2Q1Q0保持

↑1111××××計(jì)數(shù)功能表

若輸入計(jì)數(shù)器的CP脈沖頻率為f，則從Q0端輸出脈沖頻率為f/2，稱Q0端是計(jì)數(shù)脈沖CP的2分頻信號(hào)，Q1端是計(jì)數(shù)脈沖CP的4分頻信號(hào)，Q3端是計(jì)數(shù)脈沖CP的16分頻信號(hào)。N進(jìn)制計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)n分頻。

一、集成計(jì)數(shù)器74LS161應(yīng)用預(yù)置數(shù)法構(gòu)成的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)端復(fù)位和異步清零復(fù)位構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步清零復(fù)位構(gòu)成的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器一、

集成計(jì)數(shù)器——74LS161課堂練習(xí)：分析圖示電路構(gòu)成幾進(jìn)制計(jì)數(shù)。1111計(jì)數(shù)：0000~1100計(jì)數(shù)：0000~1011二、

集成計(jì)數(shù)器——74LS19274LS192引腳排列圖二、集成計(jì)數(shù)器74LS192輸

入輸

出功能說(shuō)明CR

CPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××0000異步清零00××D3D2D1D0D3D2D1D0并行置數(shù)01↑1××××

加法計(jì)數(shù)011↑××××

減法計(jì)數(shù)0111××××Q3Q2Q1Q0保持功能表計(jì)數(shù)器作加法計(jì)數(shù)時(shí)，在CPU端第9個(gè)輸入脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)狀態(tài)為1001，當(dāng)其下降沿到來(lái)時(shí)，進(jìn)位輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的進(jìn)位脈沖，第10個(gè)脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器復(fù)位；計(jì)數(shù)器作十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)時(shí)，設(shè)初始狀態(tài)為1001。在CPD端第9個(gè)輸入脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)狀態(tài)為0000，當(dāng)其下降沿到來(lái)后，借位輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的借位脈沖。第10個(gè)脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)狀態(tài)恢復(fù)為1001。

74LS192是一個(gè)同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。功能描述[例]如圖是74LS192用預(yù)置數(shù)法接成的五進(jìn)制減法計(jì)數(shù)電路。應(yīng)用舉例寄存器是用來(lái)暫時(shí)存放二進(jìn)制代碼、指令、運(yùn)算數(shù)據(jù)或結(jié)果的邏輯部件。寄存器按功能可分為數(shù)碼寄存器和移位寄存器。

9.4寄存器回章節(jié)目錄9.4.1數(shù)碼寄存器

數(shù)碼寄存器是存放二進(jìn)制數(shù)碼的電路。由于觸發(fā)器具有記憶功能，因而它是數(shù)碼寄存器電路的基本單元電路。D觸發(fā)器是最簡(jiǎn)單的數(shù)碼寄存器。在CP脈沖作用下，它能夠寄存一位二進(jìn)制代碼。當(dāng)D＝0時(shí)，在CP脈沖作用下，將0寄存到D觸發(fā)器中；當(dāng)D＝1時(shí)，在CP脈沖作用下，將1寄存到D觸發(fā)器中。

74LS175是一個(gè)四位數(shù)碼寄存器。一、74LS175的引腳排列圖四D觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖輸入端清零輸入端二、74LS175的功能表輸入輸出功能RCPD1D2D3D4Q1n+1Q2n+1Q3n+1Q4n+10×××××0000清零10××××Q1nQ2nQ3nQ4n保持1↓↑d1d2d3d4d1d2d3d4跟隨三、74LS175應(yīng)用舉例如圖是74LS175構(gòu)成的四人搶答器，試分析電路的工作原理?；卣鹿?jié)目錄

9.4.1數(shù)碼寄存器

移位寄存器具有數(shù)碼寄存和移位兩個(gè)功能。若在時(shí)鐘脈沖的作用下，寄存器中的數(shù)碼向右移位，則稱右移；如依次向左移動(dòng)，稱為左移。移位寄存器具有單向移位功能的稱為單向移位寄存器；既可右移又可左移的稱為雙向移位寄存器。74LS194是集成四位雙向移位寄存器。一、單向四位移位寄存器四位右移位寄存器圖所示電路是用D觸發(fā)器組成的四位右移位寄存器。其中FF3是最高位觸發(fā)器，F(xiàn)F0是最低位觸發(fā)器。每個(gè)高位觸發(fā)器的輸出端Q與低一位的觸發(fā)器的輸入端D相接。整個(gè)電路只有最高位觸發(fā)器FF3的輸入端接收數(shù)據(jù)。

每當(dāng)移位脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，輸入數(shù)據(jù)便一個(gè)接一個(gè)地依次移入FF3中，同時(shí)其余觸發(fā)器的狀態(tài)也依次移給低一位觸發(fā)器，這種輸入方式稱為串行輸入。假設(shè)要存入的數(shù)碼為D3D2D1D0=1101，根據(jù)數(shù)碼右移的特點(diǎn)，首先輸入最低位D0，然后由低位到高位，依次