第9章 时序逻辑电路,本章要求 了解时序逻辑电路的定义和特点。 了解各类触发器的结构及工作原理，掌握各类触发器的逻辑功能、触发特点，并能够熟练画出工作波形。 熟悉触发器的主要参数。 了解寄存器的结构及工作原理，掌握典型集成芯片的逻辑功能和使用。 了解计数器的结构及工作原理，掌握典型集成芯片的逻辑功能和使用。 了解时序电路的基本分析方法。,例子 时序逻辑电路的结构,时序逻辑电路,第9章 时序逻辑电路,第9章 时序逻辑电路,9.1 触发器,触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。,9.1 触发器,9.1.1 基本电路 9.1.2 主从JK触发器 9.1.3 边沿D触发器,9.1.1 基本电路,1时序电路的基本结构,时序逻辑电路是指电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关。用触发器作为存储器件的时序电路的基本结构如图所示。,2. 基本RS触发器,（1）电路结构,与非门构成的基本RS触发器,（2）逻辑功能,基本RS触发器逻辑功能表,（3）波形分析,基本RS触发器工作波形图,例9-1,解：,试用或非门构成基本RS触发器 。,或非门构成的基本RS触发器,（4）基本RS触发器的特点, 有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。 有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。 R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。 由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。,3同步RS触发器,（1）电路结构,同步RS触发器,（2）逻辑功能,同步RS触发器逻辑功能表,（3）特性方程,同步RS触发器的特性方程为：,RS=0（约束条件）,（4）波形图,同步RS触发器的波形图,4RS触发器的应用消颤开关,消颤开关,9.1.2 主从JK触发器,1.电路结构,主从JK触发器,2.逻辑功能,JK触发器逻辑功能表,3.特性方程,JK触发器的特性方程为：,例9-2,设主从JK触发器的初始状态为0，已知输入J、 K的波形图如下图，画出输出Q的波形图。,解：,图9-12 JK触发器的波形图,4. JK触发器在控制测量技术中的应用,JK触发器构成的时序逻辑电路,9.1.3 边沿D触发器,1. 电路结构,D触发器的逻辑图,2. 逻辑功能,D触发器逻辑功能表,3.特性方程,D触发器的特性方程为：,例9-3,边沿D触发器，设初始状态为0，已知输入D的波形图如下图所示，画出输出Q值的波形。,解：,9.2 寄 存 器,寄存器是常用时序逻辑器件，寄存器中用的 记忆部件是触发器，每个触发器只能存一位二 进制码。按接收数码的方式，寄存器可分为： 单拍式和双拍式。 单拍式：接收数据后直接把触发器置为相应 的数据，不考虑初态。 双拍式：接收数据之前，先用复“0”脉冲把 所有的触发器恢复为“0”，第二拍把触发器置为 接收的数据。,9.2 寄存器,9.2.1 数码寄存器 9.2.2 移位寄存器,9.2.1 数码寄存器,4位集成寄存器74LS175,9.2.2 移位寄存器,移位寄存器也是数字系统和计算机中应用很广泛的基本逻辑部件。移位寄存器具有数码寄存和移位两种功能。在移位脉冲的作用下，数码向左移动一位称为左移，向右移动一位称为右移。 移位寄存器只能单向移位的称为单向移位寄存器，既可以向左移位也可以向右移位的称为双向移位寄存器。,1.单向移位寄存器,（1）4位右移寄存器,D触发器构成的4位右移寄存器,D触发器构成的4位右移寄存器,（2）4位左移寄存器,D触发器构成的4位左移寄存器,2.双向移位寄存器,D触发器构成的4位双向移位寄存器,3. 集成移位寄存器 74194 （1）集成移位寄存器74194的结构和原理,集成移位寄存器74194,（2）集成移位寄存器74194的应用,用两片74LS194接成8位双向移位寄存器,9.3 计 数 器,计数器是用来统计输入脉冲CP个数的电路。计数器按计数进制可以分为二进制计数器和非二进制计数器。非二进制计数器中最典型的是十进制计数器；按数字的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按计数器中触发器翻转是否与计数脉冲同步分为同步计数器和异步计数器。,9.3 计数器,9.3.1 二进制计数器 9.3.2 十进制计数器 9.3.3 集成计数器的应用,9.3.1 二进制计数器,1.二进制异步计数器,由JK触发器构成的4位异步二进制加法计数器,时序波形图,2.二进制同步计数器,4位同步二进制加法计数器的逻辑图,3.集成二进制计数器,74161的内部电路,74161的引脚图,9.3.2 十进制计数器,1. 8421BCD码同步十进制加法计数器,8421BCD码同步十进制加法计数器的逻辑图,2. 8421BCD码异步十进制加法计数器,8421BCD码异步十进制加法计数器,3.二五十进制异步加法计数器74290,二五十进制异步加法计数器74290,9.3.3 集成计数器的应用,74161同步级联构成的8位二进制加法计数器,1.认识集成触发器器件，学习触发器逻辑功能的测试方法 。 2.熟悉基本RS触发器的结构、逻辑功能和触发方 式 。 3.熟悉JK触发器和D触发器的逻辑功能和触发方 式。,9.4 实验1：集成触发器逻辑功能测试,实验目的,实验器材,数字逻辑实验箱、双踪示波器、数字万用表、74LS00一片、SN74LS112四片、SN74L74一片、导线若干 。,实验用元器件引脚排列图,实验步骤,（1）基本RS触发器的逻辑功能测试,按右图用与非门构成基本RS触发器，输入端R、S接逻辑开关，输出端、接电平指示器（发光二极管）。按下表的要求测试逻辑功能，观察并记录输出端Q的状态变化，总结基本RS触发器的逻辑功能。,基本RS触发器的逻辑功能测试表,（2）集成双JK触发器SN74LS112的逻辑功能测试 测试 、 的复位和置位功能。,任取SN74LS112芯片中一组JK触发器，记录实验结果到下表中。,JK触发器异步复位端和置位端的测试表, 测试JK触发器的逻辑功能。,JK触发器的逻辑功能测试表,（3）测试双D触发器SN74LS74的逻辑功能 测试 、 的复位和置位功能，测试方法同前。 测试D触发器的逻辑功能。,D触发器的逻辑功能测试表,预习要求,（1）复习基本RS触发器、JK触发器、D触 发器的逻辑功能。 （2）熟悉触发器功能测试表格。,实验报告,（1）整理实验表格。 （2）总结触发器的功能和测试方法。 （3）总结触发器的性质。,思考题,（1）边沿触发与电平触发有什么不同？ （2）如何根据触发器的逻辑功能写出状态方程？,注意,（1）一定不能忘记要接上集成电路芯片的电源 线和地线。 （2）注意集成电路芯片的引脚排列。 （3）注意触发的方式。,熟悉中规模集成移位寄存器的使用 。,9.5 实验2 移位寄存器,实验目的,实验器材,数字逻辑实验箱、双踪示波器、数字万用表、SN74LS74两片、导线若干。,实验原理,（1）移位寄存器的原理 移位寄存器存储信息的方式有串入串出、串入并出、并入串出、并入并出4种形式，移位方向有左移、右移两种。 （2）用D触发器构成移位存器 本实验采用双D型触发器SN74LS74，引脚排列如下图所示。,D触发器构成的四位左移寄存器,实验步骤,D触发器构成的四位左移寄存器,（1）搭建电路,在实验箱上用两片SN74LS74（双D触发器），按下图构成四位左移寄存器。,（2）四位左移寄存器功能测试, 清零：令CR=0，其他输入均为任意状态，这时寄存器输出Q0、Q1、Q2、Q3均为零。清除功能完成后，CR置1。 送数：在串行输入端从高位到低位依次输入1011，而且每输入一位数码，给寄存器一个移位脉冲，观测每一步的各位输出逻辑值的变化，分析寄存器输出状态变化是否发生在脉冲上升沿，并记录。,（2）四位左移寄存器功能测试, 左移：先清零；由左移输入端送入二进制数码如1 1011 0111，连续加脉冲，观察输出端的情况，并记录。,预习要求,（1）复习D触发器的逻辑功能、SN74LS74的电路结构和原理，查阅引脚排列。 （2）复习移位寄存器的功能和原理。 （3）画出用D触发器构成的四位左移寄存器的逻辑图。,实验报告,（1）自行设计实验表格。 （2）总结移位寄存器的逻辑功能，画出波形图。,思考题,（1）使寄存器清零，除了采用输入低电平外，是否可以采用左移的方法？ （2）在送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零？,注意,（1）注意各触发器的初态清零。 （2）接插集成芯片时，必须关闭电源，要认清定位标志，不得插反。 （3） 电源的极性绝对不允许接错。,（1）掌握计数器的功能和使用，练习用触发器构 成计数器的电路连接。 （2）熟悉译码器和LED数码管的功能和应用。,9.6 实验3：计数、译码和显示电路,实验目的,实验器材,数字逻辑实验箱、双踪示波器、数字万用表、函数发生器、74LS112两片、译码器74LS47、导线若干。,实验原理,（1）实验用元器件,双JK触发器SN74LS112引脚排列图,译码器74LS47引脚排列图,（2）计数、译码和显示电路,用JK触发器构成十进制计数器,计数、译码和显示电路,实验步骤,（1）十进制计数器电路的搭建和功能测试 在实验箱上用两片SN74LS112（双JK触发器）按下图构成十进制计数器。,用JK触发器构成十进制计数器,（1）十进制计数器电路的搭建和功能测试 输入单次脉冲，用万用表测量各个Q端的电压，检查计数器的状态转换规律。 在计数输入端输入1kHz连续脉冲，用示波器观察并记录计数器各Q端的波形。,（2）计数、译码和显示电路的功能测试, 在实验箱上按下图连接电路。,计数、译码和显示电路,（2）计数、译码和显示电路的功能测试, 输入单次脉冲，观察数码管显示的数字。 在计数输入端输入1kHz连续脉冲，观察数码管显示的数字。,预习要求,（1）查阅资料，熟悉实训中所用元器件的逻辑功能和引脚排列。 （2）画出设计电路的连线图和实训用的接线图。 （3）画出两位十进制计数、译码和显示电路的接线图。,实验报告,（1）画出实验电路，作出计数器实测功能 表。 （2）绘出实测的十进制加法计数器的工作波 形。,思考题,（1）思考数码管的工作原理。 （2）如何产生任意进制计数器？,注意,（1）连接中注意电源端、接地端的连线。 （2）注意输出波形触发沿的位置和信号周 期。,译码电路的录像,