电路与电子技术 10 时序逻辑电路.pdf
《电路与电子技术 10 时序逻辑电路.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电路与电子技术 10 时序逻辑电路.pdf(136页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第10章时序逻辑电路 10.1 触发器 10.2 时序逻辑电路概述 10.3 计数器 10.4 寄存器 10.6 同步时序电路的设计 10.7 集成555定时器及其应用10e 1触发器在复杂的数字电路当中,要连续进行各种复杂的 运算和控制,就必须将曾经输入过的信号以及运算 的结果暂时保存起来,以便与新的输入信号进一步 运算,来共同确定电路新的输出状态。这样就要求电路中必须包含具有记忆功能的 电路单元。触发器I!触发器的特点(1)具有两个稳定状态:0态和1态触发器具有两个互补输出端:。与0定义:当 2=1,2=0 时,为“1”态;当 2=0,2=1 时,为“0”&(2)在输入有效信号作用下,触发
2、器可以置“1”态或“0”态。(3)当输入有效信号消失时,仍然能婚保狰霖的状态。触发器是构成时序逻辑电路强不可少的基本部件。I 1触发器输入输出关系的描述方法功能表、特性方程、状态图、时序图Qn:现态,表示电路原来的状态现态与次态指时 间上的先后次序特性方程:Q丁 次态,表示在输入的作用后电路进入的新状您触发器的分类内部 构成r元件分类逻辑 功能电路结构7TL触发器CMOS触发器.AS触发器。触发器JK触发器T触发器触发器,基本触发器同步触发器 主从触发器边沿触发器结构10.1.3基本RS触发器基本KS触发器可由两个“与非”门联接而成。IFI功能分析若乱=0,瓦=1.少=,声=0置“1”者1=1
3、瓦=().Qn+l=0 q n+1=1 3 t“0”1真值表_rR Q666o 0 1o 1 o0 1 11 o o1 o 11 1 01 1 1Qn+iX001101特性方程0向二 Sd+A0=Sd+A0约束条件:Rd+Sd=1IFI功能表SdRdQn+l0 11 01 10 010 QnX置保持不允许“”置“0”功能说明时序图MIFI同步触发器的概念数字系统往往是由多个触发器所组成,这时 常常需要各个触发器按照一定的节拍同步动作,因此必须给电路加上一个统一的控制信号。这个 统一的控制信号叫做时钟脉冲,简称CP。cp nnnnn_同步触发器又称钟控触发器,即时钟控制 的电平触发器。1FI;同
4、步AS触发器结构;由基本AS触发器及导引“与非”门部分联接而成。基本AS 触发器逻辑符号IFI工作原理当时钟脉冲CP=O时,K 触发器的输出状态不变Qn+i=Qn当时钟脉冲CP=1时,触发器的状点才由尺、S的状态决定二 S+E。-=S+RQn特性方程 时钟条件:CP=1I约束条件:SR=OWAI(CP=1)功能表S RQ+l功能0 00n保持0 10置“0”1 01置“1”1 1X不允许IFI功能表(CP=1)WAIIFI10.1.4 O触发器D锁存器维持阻塞D触发器HIFID锁存器KS触发器的缺点:输入信号存在约完条件KS=OIFI(2)逻辑功能(3)。锁存器的“空翻”现象,如何保证不出现“
5、空翻”?假设触发器的初始状态为“0”,示输入下的输出波形。画出李OQ QD CP在CP=1期间,输入 信号保技不变。在CP=1期间,输出变化多于 次的现象,称为“空翻”oRIFI边沿触发器概念为了提高触发器的可靠性,增加抗干扰能力,箫 金触发器的次位仅取决于CP信号上升沿或者下降沿剧 达时刻输入信号的值。为此,研制了边沿型触发器。维持一阻塞正边沿D触发器 利用CMOS传输门的主从型D触发器IFI维持一阻塞。触发器特性方理 0+1 fc pf功宵巨表逻辑符号由钟控RS触发器与利 用反馈构成的维持一阻塞电路组成_ _)RIFI例1:假设D触发器的初始状态为“0”,画出触发器的输出波形。特性方程:Q
6、=DcpTCPDI_l I _VIAI例2:在图(a)所示电路中,已知输入端CP、A、B的波形如图(b)所示,试画出输出端Q的波形。设触发器的初态为0。D=D、D?解:触发器次态方程为0+1=(A 5)0 CPT若A B=0,则。用=0 CPT若A 5=1,则 Q+i=g CPT带异步输入端的。触发器当而二0元=时2=1,2=0 异步置位 当大=1,h7=00寸。=0,。=1异步复位当.=1,无4=附二d cpT 同步工作IFI主从型JK触发器胸 笛Q结构恰点:,由两个钟控KS触发器构成(分别称为主触发器和从触发器);L两个触发器的CP互补RIFI工作原理当CP=1时:主触发器CP=1,从触发
7、器CP=0,1 1Q Q 主触发器 S1CPR0-10-主触发器工作,接收JK信号0尸二防+用夕触发器状态不变Q Q 从触发器 S2CPR21 AQc JQ当CP从“1”下跳为“0”时:主触发器CP=0,从触发器CP=1,结论:触发器输出状态只产触发船状态不支,关闭 在CP下降沿发生变化乂从触发器工作,接收主触发器的状态+1=S2+R2Qn=。”+。1。=21RIFI JK触发器的工作特点:主从JK的工作分为两个节拍:主从JK的功能分析如下:CP=1时:主触发器接受信号按KS触发器更新,输出保持s.=JQn R=KQn。1e=51+用夕CP1时:主触发器保持,输出更新 0+1二夕:_J Q=Q
8、;则二1二:.2角=2保持号 J=O,K=O 时 S=R=O当,二0,长二1时二 S1=O,R=n 则夕+1=0,。二0 当/=l,K=0 时 _.S广以4=0 则夕+1=1:.Qn+1=l置0 置1携j=1,K=1M ,S尸正 RQn 则二 Q:.0用二 Qn 翻转”1K0 00 11 01 1空 Qn 01n Q00011110一n表达式en+1=jq+kqn11:JI 000时钟条件?CPIRIFIQ米米;保售假设触发器的初始状态为“0”RIFI主从触发器存在“一次变化”现象:在分析主从型JK触发器构成的电路时 要注意:在CP=1期间,JK信号保搏不变时,可 根据下降沿时的JK信号直接画
9、出从触发器 的输出波形;在CP=1期间,JK信号发生变化时,需考 虑主从触发器的“一次变化”现象VIAI边沿型JK触发器主从JK触发器的一次变化现象说明触发器在CP=1 期间对J、K的变化是敏感的。主从JK触发器在CP=1期间无法抗干扰,为克服 这一缺点,又出现了边沿JK触发器。利用传输延迟时间的负边沿JK触发器 利用CMOS传输门的上边沿JK触发器边沿型JK触发器基本RS触发器利用触发器内部逻辑门的传输延时来实现边沿触发的OQ边沿JK触发器结构逻辑符号Q pQ3特性方程:Qn+l=JQn+KQn CP IQn01n QJ K。向0 00 11 01 1功能 保持 置“0”置“1”翻转RIFI
10、所示,例1:下降沿触发的边沿JK触发器输入波形如画出输出端。的波形。vi II采;七。木_兴-r兴兴CP一厂 K 一。置十置十置翻转初态RIFI例2:已知电路及输入端A、B,时钟CP的波形如图所示,试画出 输出端Q的波形,图中JK触发器为边沿型触发器,初始状态为0。解:ABRIFI T触发器-J Q-CCP _-K Q)特性方程:Qn+1=TQJ=K=功能表输入输出功公邑 描述TQn+10Qn保持1Qn翻转-T Q-CCP0。RIFIr触发器触发器特性方程:2n+1=Qn CP1口触发器的分频作用触发器的功能小结名称特性方程功能说明RSq+i=S+Rq约束条件:SR=O置“1”,置“0”,保持
11、DQn+i=D置“1”,置“0”JKQn+l=JQ1+KQn置“1”,置“0”,保持,计数T加+1=TQn+TQn;7。八保持,计数r y/1 Qn+i=Qn计数j Q 令T=1,即P-y U为T触发器RIFIi平触发CP=1触发触I 发 方 式CP=O触发CPt触发边沿触发CP(触发RIFI不同功能触发器的相互转换触发器功能转换:转换的基本甩路:在已知触发器的基础上,利用转换逻辑电路实现待求触发器功能o 输入换辑路 转逻电定器 颉发雄传 求 触 发 器核心问题:求出转换电路的输出与 输入之间的逻辑关系。把给定和待求行比较,求出转换R例:KS 求转换电路 IQ d r&1即求:D=f(S,R,
12、Qn)S由触发器特性方程:D:(/+1=D/?S:Qn+1=S+RQJ比较两 个特性 方程换辑路 转逻电RCPD=S+RQ11Q 匚RIFIJK?由触发器特性方程:D:=DJK:gn+1=jgn+2n令。JQn+KQn=JQn KQnD Q 0CPRIH U TD:*=D 1人上 L令O=TQT.Qn+1=T Q JRIFI.例由触发器特性方程:JK:Qn+1=JQn+KQnD:Qn+1=D=DQn+DQn令.J=D9 K=DRIFI10.2时序逻辑电路概述数字电路的分类r组合逻辑电路:任何时刻电路的输出仅也决 于该时刻的输入(时序逻辑电路.任何时刻电路的输出不仅与该“记忆”次巨町刻的输入有关
13、,还与电路原 来的状态有关。VIAI特点在时序电路中任一时刻的输出,不仅取决于 当前的输入,还取决于电路原先的状忌。RIFI时序逻辑电路的分类计数器按逻辑功能可分为:V等存骷、顺序脉冲发生器按结构将点可分为:同步时序逻辑电路:电路中所有触发器具有相同时钟异步时序逻辑电路:-电路中触发器具有不同时钟时序逻辑电路功能的描述方法1.逻辑方程式:7/-输出方程:/y()=耳X()&)驱动方程:w(n=F2x(n,Q(n状忌方程:-。(严=居MOQ()4.时序三大图表与三大方程可以相 互转换RIFI10.3.1同步计数器的分析计数器的概念功熊T:记忆输入时钟豚冲的个数。应用:是任何数字仪表乃至数字系统中
14、不可缺少的组成部分。计数器的进制计数器所能婚记忆的输入脉冲的数又称计数长度、计数容量或计数器的模。计数器的组成二N个触发器+若干门电路2NN个触发器构成的计数器,其计数长度最大为多少?计数器的分类按进制分:加法计数器按计数过程是递增、递减或双向分:1减法计数器可逆计数器同步计数器 按触发器的动作将点分:4L异步计数器计数器分析的一般步骤A根据电路结构,写出时钟方程、驱动方程、状态方程与输出方程;列出状态转换表,画出状忌转换义要时宣出时序A综合上述分析,得出计数器功能。得结例1:分析图示计数器的逻辑功能。解:(1)写方程时钟方程:CP3=CP?=CPX驱动方程:4=1A=J K=1 12人夕+K
15、四酒CPI状态方程:C+_Q _。2=,2或+反倒=缓。f+2。产=j3al+用点=Q3Q2Q1+必3 cpiRIFI(2)列出状态转换表:状态方程:r 2r=Q状态/0输出方程:110111/I/0/0001/0000/I J101CP034Q3Q2Q1介0000100101101ereer101111000F0 00 000510001F=哭夕0有效循环结论:该电路为具有自启动能力的同步 六进制加法计数器。010/0011无效状态100/0RIFI时序图:。尸1口2口3口4 i Q01010011e30000F5010010011001A-K进位输出RIFI10.3.2异步计数器的分析计数
16、器分析的一般步骤A根据电路结构,写出时钟方程、驱动方程、状态方程与输出方程;A列出状态转换表,画出状态转换图及时序A综合上述分析,得出计数器功能。在分析异步计数器时,重点要注意各级触发器的时钟 信号,以确定其状态转换时刻。VIAI例:分析示计数器的逻辑功能解:写方程时钟方程:CPCPCPICR/驱动方程:r 3=0;1 K1=1”(二11降=1小=。:2V&=1状态方程:。=/麓+居。:=必回CPly er=Q a;.。磐=以&Q;cp JRIFI1HA。器掰抬率畛陛莱空军 皆34第径剧号单M察 年宴咪应如甲:四畀图今条f JD tl5 f JD力/寇=0:a=幽制“力=什力:融宇型很:*解锌
17、型射中隆。)时序图CPftQ e310000010.3.3中规模集成计数器常用TTL集成计数器工作方式量号计数顺序模值G青零)/-74LS90加2X5异步,S异步7.高74LS92加2X6异步,高无74LS93tn2X8异步,低异步,低74LS160如10异步,低同步,低74LS161加4位二进制异步,低同步,低74LS162加10同步,低同步,低(同步)74LS163加4位二进制同步,低同步,低74LS190可逆10无异步,低74LS191可逆4位二进制无异步,低74LS193可逆4位二进制异步,高异步,低F1同步十进制 加法计数器74LS160逻辑符号异步清零-c一。3LDCPd3&21
18、2)ctt74LS160?CR4 A D(C%CTP:使能端CR:清零端(0101Fl_礼00(。1-1-1 10!0!11 1 1 10;0结论:计数长度为9同 步十六进制 加法计数嘱74LS161逻辑符号-c。3。2 21 Go cttLDCTP74LS161;CP CR2 4 D、D异步清零功能表CRLDCTpCTt CP _片功能0XX X“清零10X X置数111 1t计数110 XX保持11X 0X保持同步四位二进制可逆计数器74LS193逻辑符号q3cp_ 5CP+74LS193c oQi Q Qo boLDACR2 D、Do,CRw/CP+CP_2 24 D0?3 02 21
19、Qq1XXXX X X X000000XXd3 d2由 d0d3 d2 d d001T1X X X X二进制加法计数011TX X X X二进制喊法计数0111X X X X保持RIFI例2:试分析图示计数器的计数长度。艇若不考虑红线联接电路,计数器为16进制,其状意图为:IFI结论:计数长度为8CP T_212U4u5a Q-10101a A01100c 000011。2Q 0000003;异步计数器74LS90结构Fa特点构成二进制计数器由两个独文的计数器组成fbfcfd 构成五进制计数器 一功能若即凡2=1&2=0则。M。以=0000置“0”、若品 K2=。31&2=1 则。qQcRQa
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路与电子技术 10 时序逻辑电路 电路 电子技术 时序 逻辑电路
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【曲****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【曲****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。