第21章触发器和时序逻辑电路.ppt

《第21章触发器和时序逻辑电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第21章触发器和时序逻辑电路.ppt（72页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第21章触发器和时序逻辑电路现在学习的是第1页，共72页21.1 双稳态触发器双稳态触发器1 基本基本 RS触触发器器&G2&G121.1.1 RS触触发器器现在学习的是第2页，共72页&G2&G101若：若：(1)输入输入 ,时时输出变为：输出变为：若：若：触发器由“1”翻转为“0”不变现在学习的是第3页，共72页10&G2&G1(2)输入输入 ,时时若：若：输出变为：输出变为：若：若：不变触发器由“0”翻转为“1”现在学习的是第4页，共72页11输出保持原状态输出保持原状态&G2&G1(3)输入输入 ,时时若：若：若：若：不变不变具有记忆功能。具有记忆功能。现在学习的是第5页，共72页输出

2、在信号没有撤销全是输出在信号没有撤销全是1，撤，撤销后销后“不定不定”。&G2&G1(4)输入输入 ,时时不定不定00现在学习的是第6页，共72页(5)基本基本RS触发器的功能表触发器的功能表现在学习的是第7页，共72页(6)逻辑符号逻辑符号Q低电平有效现在学习的是第8页，共72页(7)波形图波形图反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图RSQQ置1置0置1置1置1保持不允许现在学习的是第9页，共72页基本基本RS触发器的特点触发器的特点（1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器原来的状态有关。（2）电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变

3、。（3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。（4）在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件。现在学习的是第10页，共72页2 可控可控 RS触发器触发器&G2&G1&G4&G3CP1）电路简介电路简介构成基本触发器构成基本触发器导引电路导引电路R、S 置置“0”，置，置“1”信号输入端信号输入端CP时钟脉冲输入端（正脉冲）时钟脉冲输入端（正脉冲）CP=0 保持不变保持不变CP=1 根据根据R、S变化，过去后不变。变化，过去后不变。直接复位和置位端。直接复位和置位端。现在学习的是第11页，共72页&G2&G1&G4&G3CP2)、工作情况分析、工作情况分析时

4、钟脉冲来到之前的状态时钟脉冲来到之前的状态（CP=0）时钟脉冲来到之后的时钟脉冲来到之后的状态（状态（CP=1）(1)S=1，R=0（时（时钟到，正脉冲）钟到，正脉冲）01=1现在学习的是第12页，共72页&G2&G1&G4&G3CP(2)S=0，R=1（时钟（时钟到，正脉冲）到，正脉冲）10=0(3)S=0，R=0（时钟（时钟到，正脉冲）到，正脉冲）=(4)S=1=R（时钟到，（时钟到，正脉冲）正脉冲）禁用禁用现在学习的是第13页，共72页3)简化的功能表简化的功能表现在学习的是第14页，共72页4)逻辑符号逻辑符号RDSDRSCQ现在学习的是第15页，共72页5)波形图波形图CPRSQ现在

5、学习的是第16页，共72页主主要要特特点点（1）时钟电平控制。在CP1期间接收输入信号，CP0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。现在学习的是第17页，共72页3、计数式、计数式、计数式、计数式RSRS触发器触发器设触发器的初始状态为0。根据同步RS触发器的逻辑功能可知，第1个时钟脉冲C到来时，因R=Q=0、S=Q=1，所以触发器状态翻转为1，即R=Q=1、S=Q=0；第2个时钟脉冲C到来时，触发器状态翻转为0，即R=Q=0、S=Q=1。由此可见，每输入一个时钟脉冲C，

6、触发器状态翻转一次，故称为计数式RS触发器，计数式触发器常用来累计时钟脉冲C的个数。现在学习的是第18页，共72页21.1.2 J-K触发器触发器R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJCP=1时，主触发器工作，从触发器被封锁，即触发器的输出状态保持不变。1、主、从触发器CP=0时，即CP由1变为0时，主触发器被封锁，从触发器工作，其输出状态与主触发器的输出状态一致。现在学习的是第19页，共72页2 、工作情况、工作情况R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ(1)J=1，K=0（时钟（时钟到，正脉冲）到，正脉冲）=1现在学习的是第20页，共72页(2)J=0，K=1（时钟（时钟到，正脉冲）到

7、，正脉冲）=0R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ(3)J=K=0（时钟到，（时钟到，正脉冲）正脉冲）=现在学习的是第21页，共72页R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ(4)J=K=1（时钟到，（时钟到，正脉冲）正脉冲）=计数计数现在学习的是第22页，共72页CPQJ=K=1时：时：现在学习的是第23页，共72页功能表功能表逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJ下降沿翻转！下降沿翻转！现在学习的是第24页，共72页时序图时序图CPQ下降沿翻转！下降沿翻转！现在学习的是第25页，共72页现在学习的是第26页，共72页21.1.3 D触发器触发器&G3&D&CPG2G1G6G5G4构成基本触发

8、器构成基本触发器时钟控制时钟控制数据输入数据输入现在学习的是第27页，共72页RDSDD CQ功能表功能表逻辑符号逻辑符号Qn+1=Dn现在学习的是第28页，共72页CPDQ例：画出例：画出D触发器的输出波形。触发器的输出波形。现在学习的是第29页，共72页21.1.5 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换RDSDCQJDK功能表功能表1.将将JK触发器转换为触发器转换为D触发器触发器现在学习的是第30页，共72页功能表功能表RDSDCQJTK2.将将JK触发器转换为触发器转换为T触发器触发器现在学习的是第31页，共72页21.2 寄存器寄存器 寄存器：在数字电路中，用来存放二进制数据或代

9、码的电路。寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码，存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。分类：数码寄存器和移位寄存器两大类。并行串行存放数据方式：并行串行取出数据方式：寄存器是计算机的主要部件之一，它用来寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。暂时存放数据或指令。现在学习的是第32页，共72页21.2.1 数码寄存器数码寄存器四位数码寄存器四位数码寄存器Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3清零清零取数取数脉冲脉冲寄存寄存脉冲脉冲(CP)2341工作原理（工作原理（1011）1）、清零清零寄存指令未到寄存指

10、令未到2）、寄存寄存3）、取数取数现在学习的是第33页，共72页21.2.2 移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”，就是将寄存器所存各位，就是将寄存器所存各位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。右移动一位。寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)现在学习的是第34页，共72页21.2.2 移位寄存器移位寄存器移位寄存器：存放数码和移位移位寄存器：存放数码和移位移位：来一移位：来一移位脉冲，触发器的状态向右或向左移动一位。工作原理（工作原理（1011）1）、清零清零2）、输入数码输入数码现在

11、学习的是第35页，共72页1 1、4 4位右移移位寄存器位右移移位寄存器并行输出2）、存数码和移位1）、先用RD（负脉冲）将各个触发器清零。现在学习的是第36页，共72页现在学习的是第37页，共72页21.3 计数器计数器能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。计数器二进制计数器十进制计数器N进制计数器加法计数器同步计数器异步计数器减法计数器可逆计数器加法计数器减法计数器可逆计数器二进制计数器十进制计数器N进制计数器现在学习的是第38页，共72页1.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器21.3.1 二进制计数器二进制计数器1）状态表）状态表 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 1

12、 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 2 3 0 0 1 1 3 4 0 1 0 0 4 5 0 1 0 1 5 6 0 1 1 0 6 7 0 1 1 1 7 8 1 0 0 0 8 9 1 0 0 1 9 10 1 0 1 0 10 十进十进 制数制数计数脉计数脉冲数冲数 11 1 0 1 1 11 12 1 1 0 0 12 13 1 1 0 1 13 14 1 1 1 0 14 15 1 1 1 1 15 16 0 0 0 0 0 现在学习的是第39页，共72页2）电路）电路（1）最低位来一个时钟脉冲翻转一次（2）高）高位都是在其相邻低位触发器由1变0，进位翻转。（3）J-K触发器

13、组成。（4）进位脉冲从Q输出，送到相邻高高位触发器的CP端。a.特点特点现在学习的是第40页，共72页b.工作波形工作波形CPQ0Q1Q212345678Q3C.缺点缺点速度慢，精度差。速度慢，精度差。现在学习的是第41页，共72页2、同步二进制加法计数器、同步二进制加法计数器1）电路）电路（1）F0 ，来一个脉冲翻转一次，J0=K0=1（2）F1 ，Q0=1时，来一个脉冲翻转一次，J1=K1=Q0（3）F2 ，Q1=Q0=1时，来一个脉冲翻转一次，J2=K2=Q1 Q0（4）F2 ，Q2=Q1=Q0=1时，来一个脉冲翻转一次，J2=K2=Q2 Q1 Q0 Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0

14、Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲CPJ3Q3Q3K3&现在学习的是第42页，共72页2）工作情况）工作情况现在学习的是第43页，共72页例例1:分析图示逻辑电路的逻辑功能分析图示逻辑电路的逻辑功能,说明其用途说明其用途.设初始状态为设初始状态为“0000”。JJJKKK清零清零计数脉冲计数脉冲Q2Q1Q0F0F1F2现在学习的是第44页，共72页解：解：分析：分析：从各触发器的从各触发器的C端连接来看，这是一个端连接来看，这是一个异步工作方式的计数器。其中，异步工作方式的计数器。其中，F0 和和 F2的的C与计数脉冲相连，与计数脉冲相连，F1 的时钟端的时钟端C=Q0，即即F1只有在只有在Q0的

15、状态从的状态从1变为变为0时才能翻转。时才能翻转。（1 1）各）各J J、K K、CP CP 端的逻辑式端的逻辑式（Q0每从每从1变为变为0时，时，翻转一次）翻转一次）Q1返回返回现在学习的是第45页，共72页（2）列）列状态状态表表注意到注意到F1只有在只有在Q0的状态从的状态从1变为变为0时才能翻转时才能翻转C012345K2111111J1111111J2000100K1111111J0111101K0111111Q2 Q1 Q00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 0现在学习的是第46页，共72页3 功能：这是一个五进制的异步加法计数器。功能：这是一个五进制的异步加

16、法计数器。时序图如下时序图如下CQ0Q1Q21 2 3 4 5现在学习的是第47页，共72页21.3.2 十进制计数器十进制计数器用四位二进制数来代表十个十进制数码用四位二进制数来代表十个十进制数码09四位二进制数共有四位二进制数共有16个状态，个状态，用于代表用于代表09时会多余出时会多余出6个状态。编码个状态。编码方式的不同，决定方式的不同，决定了状态的取舍。了状态的取舍。最常用的编码方式为最常用的编码方式为8421码码现在学习的是第48页，共72页1 1、同步十进制加法计数器、同步十进制加法计数器Q3Q2Q1Q0JJJJKKKK计数脉冲计数脉冲J0=K0=1；J1=Q3Q0，K1=Q0；

17、J2=K2=Q1Q0；J3=Q2Q1Q0，K3=Q0 返回返回（1 1）各）各J J、K K 端的逻辑式（控制方程）端的逻辑式（控制方程）现在学习的是第49页，共72页J0=K0=1；J1=Q3Q0，K1=Q0；J2=K2=Q1Q0；J3=Q2Q1Q0，K3=Q0 C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 910J3K3J2K2J1K1K0J0Q3Q2 Q1 Q00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0

18、0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1（2）列）列状态状态表表现在学习的是第50页，共72页（3）、）、波形图波形图Q2CP12345678910Q1Q0Q3现在学习的是第51页，共72页 74LS90 内部含有两个独立的内部含有两个独立的 计数电路：一计数电路：一个是模个是模 2 计数器计数器(CPo为其时钟，为其时钟，Qo为其输出端为其输出端)，另一个是模，另一

19、个是模 5 计数器计数器(CP1为其时钟，为其时钟，Q1Q2Q3为其输出端为其输出端)。外部时钟外部时钟CP是先送到是先送到CPo还还 是先送到是先送到CP1，在在Q3Q2Q1Q0这四个输出端会形成不同的码制。这四个输出端会形成不同的码制。2 2、异步十进制加法计数器（异步十进制加法计数器（二二-五五-十进制计数器）十进制计数器）现在学习的是第52页，共72页S9（1）CT 74LS2901 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8S9（2）Q2Q1Q3Q0CP0CP1R0（1）R0（2）UCCGNDR0（1）R0（2）S9（1）S9（2）Q3Q2Q1Q01 10 0 1 1

20、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 计数计数 计数计数 计数计数 计数计数CT74LS290的管脚图和功能表的管脚图和功能表现在学习的是第53页，共72页R 0(1)R 0(2)S 9(1)S 9(2)Q3 Q2 Q1 Q0 X X 1 1 1 0 0 1 1 1 0 X 0 0 0 0 1 1 X 0 0 0 0 0 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 0 X X 0 X 0 计数状态计数状态74LS 90功功能表能表归纳：归纳：1.74LS 90在在“计数状态计数状态”或或“清零状态清零状态”时，时，均要求均要求S 9(1)和和S 9(2)中至少有一个必须为

21、中至少有一个必须为“0”。2.只有在只有在R 0(1)和和R 0(2)同时为同时为“1”时，它才进入时，它才进入“清零状态清零状态”；否则；否则 它必定处于它必定处于“计数状态计数状态”。现在学习的是第54页，共72页Q3Q2Q1Q0F3F2F1F0&CP0CP1JKJKKJJKS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CT74LS290的内部逻辑图的内部逻辑图现在学习的是第55页，共72页现在学习的是第56页，共72页1.只接只接CP0时时,由由Q0输出输出,为二进制计数器。为二进制计数器。2.只接只接CP1时，由时，由Q3、Q2、Q1输出，为五进制计数器。输出，为五进制计数器。3.将将Q0与

22、与CP1连接连接,由由CP1输入计数脉冲输入计数脉冲,可得十进制计数器。可得十进制计数器。4.利用利用“反馈清零法反馈清零法”,可得到小于十的任意进制计数器。可得到小于十的任意进制计数器。逻辑功能逻辑功能现在学习的是第57页，共72页 用反馈清零法将用反馈清零法将CT74LS290连接成连接成6进制计数器。进制计数器。Q3Q2Q1Q0C0C1S9(1)S9(2)R0(1)R0(2)1.首先将首先将Q0与与CP1连接组成十进制计数器。连接组成十进制计数器。2.将置位端接将置位端接0,Q2和和Q1端反馈至清零端。端反馈至清零端。例：例：返回返回现在学习的是第58页，共72页原理分析：原理分析：设初

23、始状态为设初始状态为00001.因为因为R0(1)=R0(2)=S9(1)=S9(2)=0，所以电路为计数，所以电路为计数状态，从状态，从0000开始计数。开始计数。2.当第五个计数脉冲过后，输出为当第五个计数脉冲过后，输出为 0101。再来一。再来一个计数脉冲时，输出变为个计数脉冲时，输出变为0110，由于，由于Q1和和Q2分别分别接接R0(1)和和R0(2)清零端，所以清零端，所以0110这个状态，刚一出这个状态，刚一出现，马上又变为现，马上又变为0000。现在学习的是第59页，共72页5K5K5K8 +UCC562731 GND41 GND2 低电平触发端低电平触发端3 输出端输出端4

24、复位端复位端6 高电平触发端高电平触发端7 放电端放电端8 正电源端正电源端518VC1C221.5 由由555集成定时器组成的单稳态触发器集成定时器组成的单稳态触发器21.5.1 555集成定时器集成定时器现在学习的是第60页，共72页21.2.2 由由555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器5K5K5K8 +UCC5627314+UCC+UCC0.01Fuiu0RCucucuiu0tpttttp=RC ln3=1.1RCC1C2现在学习的是第61页，共72页单稳态触发器的主要用途单稳态触发器的主要用途:1.用作定时控制用作定时控制,改变改变RC参数大小参数大小,可改变输出可改

25、变输出高电平时间宽度高电平时间宽度,即改变定时时间即改变定时时间.2.用于脉冲整形。用于脉冲整形。现在学习的是第62页，共72页21.5.3 由由555定时器组成的多谐振荡器定时器组成的多谐振荡器8 +UCC56315K5K5K274+UCC+UCCR2R1CuoucC1C2返回返回现在学习的是第63页，共72页ucuotp1tp21.上电初期上电初期,电容电压小于电容电压小于 ,比较器比较器2输出低电平输出低电平,使触发器使触发器输出高电平。放电管截止。输出高电平。放电管截止。2.电容充电使电压电容充电使电压uc上升上升到到 大于大于 时，比较器时，比较器1输出低电平，使触发器输输出低电平，

26、使触发器输出低电平。放电管导通，出低电平。放电管导通，电容放电使电压电容放电使电压uc下降。下降。3.当电压下降到当电压下降到 时，比较器时，比较器2输出低电平使触发器又输出低电平使触发器又输出高电平，放电管截止，电容电压重新因充电而重新输出高电平，放电管截止，电容电压重新因充电而重新上升。重复步骤上升。重复步骤1。tt现在学习的是第64页，共72页振荡频率的计算：振荡频率的计算：tp1:uc 从从 上升到上升到 所需的时间为所需的时间为tp1tp2:uc 从从 下降到下降到 所需的时间为所需的时间为tp2振荡周期振荡周期:振荡频率振荡频率:返回返回现在学习的是第65页，共72页1534687

27、2555+UCCuo占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器现在学习的是第66页，共72页ucuotp1tp2tt占空比占空比现在学习的是第67页，共72页应用举例应用举例例：例：四人抢答电路四人抢答电路。四人参加比赛，每人一。四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。电路的核心是电路的核心是74LS175四四D触发器。它的触发器。它的内部包含了四个内部包含了四个D触发器，各输入、输出以触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。字头相区别，管脚图见下页。现在学

28、习的是第68页，共72页CLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQ1Q1D2Q2DGND4Q4D3Q3D时钟时钟清零清零USC74LS175管脚图管脚图现在学习的是第69页，共72页+5V1D2D3D4D CLRCP&1&2&3清零清零CP抢答前先清零抢答前先清零0输出为零发输出为零发光管不亮光管不亮现在学习的是第70页，共72页D1D2D3D4 CLRCP+5V&1&2&2清零清零CP1反相端都为反相端都为11开启开启现在学习的是第71页，共72页D1D2D3D4 CLRCP&1&2&2清零清零CP+5V若第一个按钮被按若第一个按钮被按下下=1=000被封死被封死这时不响应其它按这时不响应其它按钮的动作钮的动作现在学习的是第72页，共72页