第8章 时序逻辑电路 .ppt

1、第第8 8章章机械工业出版社同名教材机械工业出版社同名教材配套电子教案配套电子教案第第8 8章章 时序逻辑电路时序逻辑电路 8.1 触发器触发器8.1.1 触发器基本概念触发器基本概念能够存储一位二进制数字信号的逻辑电路称为触发器能够存储一位二进制数字信号的逻辑电路称为触发器（Flip-Flop，简称，简称FF）。）。基本基本RS触发器触发器 电路组成电路组成 逻辑功能逻辑功能 功能缺陷功能缺陷 触发时刻不能同步。触发时刻不能同步。有不定状态。有不定状态。基本基本RS触发器的改进触发器的改进 钟控钟控RS触发器触发器由统一的由统一的CP脉冲触发翻转。脉冲触发翻转。属于电平触发，具有属于电平触发

2、，具有“透明透明”特性。特性。缺点：缺点：存在存在“空翻空翻”现象。现象。主从型主从型RS触发器触发器由主触发器由主触发器F1和从触发器和从触发器F2串接而成。串接而成。属于脉冲触发，不存在属于脉冲触发，不存在“空翻空翻”现象。现象。缺点：缺点：仍有输出状态不定问题。仍有输出状态不定问题。JK触发器触发器JK触发器解决了上述不同步、空翻和不定状态的问题。触发器解决了上述不同步、空翻和不定状态的问题。边沿触发边沿触发根据时钟脉冲根据时钟脉冲CP上升沿或下降沿时刻的输入信号转上升沿或下降沿时刻的输入信号转 换输出状态。换输出状态。抗干扰能力和实用性大大提高，得到了广泛应用。抗干扰能力和实用性大大提

3、高，得到了广泛应用。目前触发器大多采用边沿触发方式。目前触发器大多采用边沿触发方式。C端的小端的小“”表示动态输入，即边沿触发。无小圆圈表示动态输入，即边沿触发。无小圆圈表示上升沿触发；有小圆圈表示下降沿触发。表示上升沿触发；有小圆圈表示下降沿触发。初始状态的预置初始状态的预置预置端预置端 电平有效时，输出状态立即按要求转电平有效时，输出状态立即按要求转换。换。具有强置性质，即与具有强置性质，即与CP脉冲无关，与脉冲无关，与CP脉脉冲不同步。冲不同步。8.1.2 JK触发器触发器 JK触发器基本特性触发器基本特性 功能表功能表 特征方程特征方程 常用常用JK触发器典型芯片介绍触发器典型芯片介绍

4、 上升沿上升沿JK触发器触发器CC 4027 下降沿下降沿JK触发器触发器74LS112【例【例8-1】已知边沿型】已知边沿型JK触发器触发器CP、J、K输入波形如输入波形如图图8-6a所示，试分别按上升沿触发和下降沿触发画出其所示，试分别按上升沿触发和下降沿触发画出其输出端输出端Q波形。波形。解：解：上升沿触发输出波形上升沿触发输出波形Q如图如图8-6b所示。所示。下降沿触发输出波形下降沿触发输出波形Q 如图如图4-14c所示。所示。D触发器的基本特性触发器的基本特性8.1.3 D触发器触发器 功能表功能表 特征方程特征方程 常用常用D触发器典型芯片介绍触发器典型芯片介绍 TTL D触发器触

5、发器74LS74 CMOS D触发器触发器CC 4013【例【例8-3】已知已知4013输入信号输入信号CP、Rd、Sd、D波形波形如图如图8-12a所示，试画出输出信号所示，试画出输出信号Q波形（设初态波形（设初态Q=1）。）。解：画出输出波形如图解：画出输出波形如图8-12b所示。所示。CP1上升沿，上升沿，D=0，Q=0。CP1期间，期间，Sd=1，Q=1（与（与CP1无关）无关）CP2上升沿，上升沿，D=1，Q=1。CP3上升沿，上升沿，D=0，Q=0；CP3=1期间，期间，D变化对变化对Q无影响。无影响。CP4上升沿，上升沿，D=1，Q=1。CP4后，后，Rd=1，Q=0。8.1.4

6、 T触发器和触发器和T 触发器触发器 T触发器触发器 逻辑符号逻辑符号 功能表功能表 特征方程特征方程 T 触发器触发器T 触发器没有专门的逻辑符号。触发器没有专门的逻辑符号。功能：功能：每来一个每来一个CP脉冲，触发器输出状态就翻转一脉冲，触发器输出状态就翻转一次，相当于将次，相当于将CP脉冲二分频。脉冲二分频。特征方程：特征方程：JK触发器和触发器和D触发器转换为触发器转换为T 触发器触发器【例【例8-5】已知电路如图】已知电路如图8-17所示，试求所示，试求Q1、Q2、Q3、Q4表达式。表达式。8.2 寄存器寄存器能存放一组二进制数码的逻辑电路称为寄存器。能存放一组二进制数码的逻辑电路称

7、为寄存器。主要用于在计算机中存放数据和组成加法器、计数器等主要用于在计算机中存放数据和组成加法器、计数器等运算电路。运算电路。8.2.1 数码寄存器数码寄存器 工作原理工作原理 集成数码寄存器集成数码寄存器 8D触发器触发器74LS377 8D锁存器锁存器74LS373 8.2.2 移位寄存器移位寄存器 功能：除具有数码寄存功能外，还能使寄存数码逐位移动。功能：除具有数码寄存功能外，还能使寄存数码逐位移动。用途用途 是计算机系统中的一个重要部件，计算机中的各种算是计算机系统中的一个重要部件，计算机中的各种算术运算就是由加法器和移位寄存器组成的。术运算就是由加法器和移位寄存器组成的。现代通信中数

8、据传送主要以串行方式传送，而在计算现代通信中数据传送主要以串行方式传送，而在计算机或智能化通信设备内部，数据则主要以并行形式传送。机或智能化通信设备内部，数据则主要以并行形式传送。移位寄存器可以将并行数据转换为串行传送，也可将串移位寄存器可以将并行数据转换为串行传送，也可将串行数据转换为并行传送。行数据转换为并行传送。分类分类按数据移位方向，可分为左移和右移移位寄存器，单向按数据移位方向，可分为左移和右移移位寄存器，单向移位型和双向移位型。移位型和双向移位型。按数据形式变换，可分为串入并出型和并入串出型。按数据形式变换，可分为串入并出型和并入串出型。工作原理工作原理 串入并出串入并出 并入串出

9、并入串出 集成移位寄存器集成移位寄存器 74LS164 74LS1658.3 计数器计数器统计输入脉冲个数的过程叫做计数。统计输入脉冲个数的过程叫做计数。能够完成计数工作的数字电路称为计数器。能够完成计数工作的数字电路称为计数器。不仅可用于脉冲计数，而且广泛用于分频、定时、延时、不仅可用于脉冲计数，而且广泛用于分频、定时、延时、顺序脉冲发生和数字运算等。顺序脉冲发生和数字运算等。8.3.1 计数器基本概念计数器基本概念 计数器按计数长度可分为二进制、十进制和计数器按计数长度可分为二进制、十进制和N进制计数器；进制计数器；按计数增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆按计数增减趋势可分为加法计

10、数器、减法计数器和可逆计数器；计数器；按计数脉冲引入方式可分为异步计数器和同步计数器。按计数脉冲引入方式可分为异步计数器和同步计数器。异步计数器异步计数器计数脉冲未加到组成计数器的所有触发器的计数脉冲未加到组成计数器的所有触发器的CP端，只作端，只作用于其中一些触发器用于其中一些触发器CP端的计数器称为异步计数器。端的计数器称为异步计数器。电路和工作原理电路和工作原理 时序波形图时序波形图 状态转换表和状态转换图状态转换表和状态转换图 特点特点 电路结构简单。电路结构简单。组成计数器的触发器的翻转时刻不同。组成计数器的触发器的翻转时刻不同。工作速度较慢。工作速度较慢。译码时易出错。译码时易出错

11、。异步二进制计数器级间连接规律异步二进制计数器级间连接规律 异步二进制减法计数器异步二进制减法计数器 异步二进制计数器级间连接规律异步二进制计数器级间连接规律 异步二进制计数器均接成异步二进制计数器均接成T 触发器。触发器。上升沿触发时，若上升沿触发时，若CP端接低位触发器端接低位触发器 端，则构成端，则构成加法计数器；若加法计数器；若CP端接低位触发器端接低位触发器Q端，则构成减法计端，则构成减法计数器。数器。下降沿触发时，若下降沿触发时，若CP端接低位触发器端接低位触发器Q端，则构成端，则构成加法计数器；若加法计数器；若CP端接低位触发器端接低位触发器 端，则构成减法端，则构成减法计数器。

12、计数器。异步异步N进制计数器进制计数器N进制计数器是在二进制和十进制计数器的基础上，运进制计数器是在二进制和十进制计数器的基础上，运用级联法、反馈法获得。用级联法、反馈法获得。级联法是由若干个低于级联法是由若干个低于N进制的计数器串联而成。进制的计数器串联而成。反馈法是由一个高于反馈法是由一个高于N进制的计数器缩减而成。进制的计数器缩减而成。同步计数器同步计数器计数脉冲同时加到各触发器的时钟输入端，在时钟脉冲计数脉冲同时加到各触发器的时钟输入端，在时钟脉冲触发有效时同时翻转的计数器称为同步计数器。触发有效时同时翻转的计数器称为同步计数器。特点：特点：电路结构较异步计数器稍复杂些。电路结构较异步

13、计数器稍复杂些。组成计数器的触发器的翻转时刻相同。组成计数器的触发器的翻转时刻相同。工作速度较快。工作速度较快。译码时不会出错。译码时不会出错。8.3.2 集成计数器集成计数器74LS160/161【例【例8-6】试利用】试利用74LS161组成组成12进制计数器。进制计数器。解：解：反馈置数法反馈置数法 反馈复位法反馈复位法 进位信号置位法进位信号置位法 8.3.3 计数器应用举例计数器应用举例 计数器主要用于计数、分频。此外，还常用于测量脉冲计数器主要用于计数、分频。此外，还常用于测量脉冲频率和脉冲宽度（或周期），组成定时电路、数字钟和频率和脉冲宽度（或周期），组成定时电路、数字钟和顺序脉

14、冲发生器等。顺序脉冲发生器等。测量脉冲频率和脉冲宽度测量脉冲频率和脉冲宽度 测量脉冲频率测量脉冲频率 测量脉冲宽度测量脉冲宽度 组成定时电路和数字钟组成定时电路和数字钟 产生顺序脉冲产生顺序脉冲能产生顺序脉冲的电路称为顺序脉冲发生器能产生顺序脉冲的电路称为顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器一般由计数器和译码器组成。顺序脉冲发生器一般由计数器和译码器组成。CC 4017为为CMOS十进制计数十进制计数/分频器，其内部由计数分频器，其内部由计数器和译码器两部分电路组成，即兼有计数和译码功能，器和译码器两部分电路组成，即兼有计数和译码功能，能实现对输入能实现对输入CP脉冲的信号分配，是一种应用广泛的数脉冲的信号分配，是一种应用广泛的数字集成电路。字集成电路。应用举例：应用举例：循环灯电路循环灯电路