第八章 触发器和时序逻辑电路.ppt

第,八,章 触发器和时序逻辑电路,第一节,双稳态触发器,第二节,寄存器,第三节,计数器,第四节,脉冲信号的产生与整形电路,电路的输出状态不仅取决于,当时,的输入信号，而且与电路,原来的状态,有关，,当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种,具有存贮记忆功能,的电路称为,时序逻辑电路,。,时序逻辑电路的特点：,时序电路的基本逻辑单元是,触发器,下面介绍,双稳态触发器,触发器按其稳定输出状态可分为双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器等,第一节,双稳态触发器,二、,J,K,触发器,三、,D,触发器,一、,RS,触发器,四、触发器逻辑功能的转换,第一节,双稳态触发器,双稳态触发器,特点：,1,、有,两个稳定状态,“,0”,态,和,“,1”,态,；,2,、,能根据输入信号将触发器置成,“,0”,或,“,1”,态,；,3,、输入信号消失后，被置成的,“,0”,或,“,1”,态能,保存下来，即具有,记忆功能,。,一、,RS,触发器,两互补输出端,（一）基本,R,S,触发器,两输入端,&,Q,Q,.,G1,&,.,G2,S,D,R,D,正常情况下，,两输出端的状态,保持相反。通常,以,Q,端的逻辑电,平表示触发器的,状态，即,Q,=1,，,Q,=0,时，称为,“,1”,态；反之为,“,0”,态。,反馈线,0,1,设原态为“,0”,态,0,1,1,1,0,0,翻转为“,1”,态,1.,S,D,=,0,，,R,D,=,1,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,设原态为“,1”,态,0,1,1,0,0,0,1,触发器保持“,1”,态不变,置位,1,结论,:,不论,触发器原来,为何种状态，,当,S,D,=0,，,R,D,=1,时,，,将使,触发器,置“,1”,或称,为,置位,。,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,称为直接置位端或直接置,1,端,1,0,0,1,设触发器原态为“,1”,态。,翻转为“,0”,态,2.,S,D,=,1,，,R,D,=,0,1,0,1,0,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,设原态为“,0”,态,1,0,0,1,1,1,0,触发器保持“,0”,态不变,复位,0,结论,:,不论,触发器原来,为何种状态，,当,S,D,=1,，,R,D,=0,时,，,将使,触发器,置“,0”,或称,为,复位,。,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,称为直接复位端或直接置,0,端,1,1,设原态为“,0”,态,0,1,0,0,1,1,保持为“,0”,态,3.,S,D,=,1,，,R,D,=,1,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,设原态为“,1”,态,1,1,1,0,0,0,1,触发器保持“,1”,态不变,1,当,S,D,=1,，,R,D,=1,时,，,触发器保持,原来的状态，,即,触发器具,有保持、记,忆功能,。,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,若,G,1,先翻转，则触发器为“,0”,态,“,1”,态,4.,S,D,=,0,，,R,D,=,0,当信号,S,D,=,R,D,=0,同时变为,1,时，由于与非门的翻转时间不可能完全相同,，,触发器状态可能是,“,1”,态，也可能是,“,0”,态，不能根据输入信号确定。,Q,Q,.,G1,&,.,&,G2,S,D,R,D,1,0,若先翻转,基本,R,S,触发器状态表,逻辑符号,Q,Q,S,D,R,D,S,D,R,D,Q,n+1,1 0 0,置,0,0 1 1,置,1,1 1,Q,n,保持,0 0,同时变,1,后不确定,功能,由真值表得出特性方程,低,电,平,有,效,触发器原来的状态,时钟到来后,触发器接收信号后新状态,(,二,),同步,RS,触发器,（也称可控,RS,触发器）,基本,R,-,S,触发器,导引电路,&,G,4,S,R,&,G,3,CP,.,&,G,1,&,G,2,.,S,D,R,D,Q,Q,时钟脉冲,当,CP,=0,时,0,1,1,R,，,S,输入状态,不起作用。,触发器状态不变,1,1,.,&,G,1,&,G,2,.,S,D,R,D,Q,Q,&,G,4,S,R,&,G,3,CP,S,D,，,R,D,用于预置触发器的初始状态，,工作过程中应处于高电平，对电路工作状态无影响。,被封锁,被封锁,当,CP,=1,时,1,打开,触发器状态由,R,，,S,输入状态决定。,1,1,打开,触发器的翻转时刻受,CP,控制,（,CP,高电平时翻转）,，,而触发器的状态由,R,，,S,的状态,决定。,.,&,G,1,&,G,2,.,S,D,R,D,Q,Q,&,G,4,S,R,&,G,3,CP,当,CP,=1,时,1,打开,1.,S,=0,R,=0,0,0,1,1,触发器保持原态,触发器状态由,R,，,S,输入状态决定。,1,1,打开,.,&,G1,&,G2,.,S,D,R,D,Q,Q,&,G4,S,R,&,G3,CP,1,1,0,1,0,1,0,2.,S,=0,R,=1,触发器置“,0”,3.,S,=1,R,=0,触发器置“,1”,1,1,.,&,G1,&,G2,.,S,D,R,D,Q,Q,&,G4,S,R,&,G3,CP,1,1,1,0,0,1,1,1,1,0,若先翻,若先翻,Q,=1,Q,=0,1,1,4.,S,=1,R,=1,当时钟由,1,变,0,后,触发器状态不定,1,1,.,&,G1,&,G2,.,S,D,R,D,Q,Q,&,G4,S,R,&,G3,CP,同步,RS,触发器状态表,0 0,S,R,0 1,0,1 0,1,1 1,不定,Q,n+1,Q,n,逻辑符号,Q,Q,S,R,CP,S,D,R,D,CP,高电平时触发器状态由,R,、,S,确定,特性方程,:,例：,画出同步,RS,触发器的输出波形,R,S,CP,不定,不定,同步,RS,状态表,CP,高电平时触发器状态由,R,、,S,确定,Q,Q,0,1,0 0,S,R,0 1,0,1 0,1,1 1,不定,Q,n+1,Q,n,存在问题：,时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。,CP,克服办法：,采用主从型,触发器或,维持阻塞型,触发器,Q=R,Q=S,0 0,S,R,0 1,0,1 0,1,1 1,不定,Q,n+1,Q,n,CP=1,时,:,主触发器工作,接受,R,、,S,输入,确定,Q,和 的状态,；,CP,经门,9,反相后，将从触发器封锁，触发器状态不变。,Q,(,三,),主从,RS,触发器,CP=0,时,:,主触发器被封锁,从触发器接受,Q,和 的状态，触发器状态为,:,Q,Q,，,。,Q,Q,Q,1S,CP,1R,Q,Q,符号,小圆圈为下降沿触发,CP,从,1,变,0,为下降沿,CP,从,0,变,1,为上降沿,真值表、状态方程,与同步,RS,触发器完全相同,主从,RS,触发器,主从触发器具有以下特点：,1,、主、从触发器受互补时钟脉冲控制。,2,、触发器的工作过程分两步。第一步是,CP,为高电平期间主触发器接受输入信号，其状态由,RS,决定，从触发器状态不变；第二步是,CP,由高电平跳为低电平时，从触发器接受主触发器状态。在此期间，由于主触发器封锁，触发器在一个,CP,周期只变化一次，没有空翻现象。,4,、要求,CP,为高电平期间,RS,的状态不能改变,否则逻辑出错。,3,、,CP,下跳后，由于主触发器封锁，从触发器翻转过后，再无其他信号能传递过来，所以翻转信号只是,CP,的下跳沿。,5,、电路仍有不定状态。,二、,JK,触发器,1.,电路结构,从触发器,主触发器,反馈线,CP,CP,CP,F,主,J,K,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,互补时钟控制主、从触发器不能同时翻转,2.,工作原理,0,1,F,主,打开,F,主,状态由,J,、,K,决定，接收信号并暂存。,F,从,封锁,F,从,状态保持不变。,0,1,CP,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,1,0,状态保持不变。,从触发器的状态取决于主触发器，并保持主、从状态一致，因此称之为主从触发器。,F,从,打开,F,主,封锁,0,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,CP,0,1,0,1,0,0,1,0,CP,高电平时触发器接收信号并暂存（即,F,主,状态由,J,、,K,决定，,F,从,保持原状态不变）。,要求,CP,高电平期间,J,、,K,的状态保持不变。,CP,下降沿,(),触发器翻转,（,F,从,状态与,F,主,状态一致）。,CP,低电平时,F,主,封锁,J,、,K,不起作用,CP,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,0,1,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,0,分析,JK,触发器的逻辑功能,1,、,J,=1,K,=1,设触发器原态为“,0”,态,翻转为“,1”,态,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,0,1,状态不变,主从状态一致,状态不变,0,1,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,0,(1),J,=1,K,=1,1,0,设触发器原态为“,1”,态,为“？”状态,J,=1,K,=1,时，每来,一个时钟脉冲，状,态翻转一次，,即具,有计数功能。,1,、,J,=1,K,=1,0,1,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,0,2,、,J,=0,，,K,=1,设触发器原态为“,1”,态,翻转为“,0”,态,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,设触发器原态为“,0”,态,为“？”态,0,1,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,0,3,、,J,=1,，,K,=0,设触发器原态为“,0”,态,翻转为“,1”,态,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,0,1,0,1,设触发器原态为“,1”,态,为“？”态,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,0,4,、,J,=0,，,K,=0,设触发器原态为“,0”,态,保持原态,0,0,0,1,0,0,0,1,保持原态,保持原态,R,S,CP,F,从,Q,Q,Q,S,D,R,D,1,CP,F,主,J,K,CP,CP,0,1,0,0,1,结论：,CP,高电平时,F,主,状态由,J,、,K,决定，,F,从,状态不变。,CP,下降沿,(),触发器翻转,（,F,从,状态与,F,主,状态一致）。,JK,触发器的逻辑功能,Q,n,1,0,0,1,1,1,0,0,Q,n,0 0,0 1,0,1 0,1,Q,n+1,Q,n,S,R,0,1,CP,高电平时,F,主,状态由,J,、,K,决定，,F,从,状态不变。,CP,下降沿,(),触发器翻转,（,F,从,状态与,F,主,状态一致）。,J,K,Q,n,Q,n+1,0 0,0 1,1 0,1 1,JK,触发器状态表,0 1,0 1,0 1,0 1,J,K,Q,n+1,0 0,Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1,Q,n,JK,触发器状态表,(,保持,),(,置“,0”,),(,置“,1”,),(,计数,),CP,下降沿触发翻转,S,D,、,R,D,为直接置,1,、置,0,端，不受时钟控制，低电平有效，,触发器工作时,S,D,、,R,D,应接高电平。,逻辑符号,CP,Q,J,K,S,D,R,D,Q,特性方程,:,例：,JK,触发器工作波形,CP,J,K,Q,下降沿触发翻转,基本,R,-,S,触发器,导引电路,&,G2,&,G1,Q,Q,S,D,R,D,&,G3,&,G4,&,G5,&,G6,CP,D,三、,D,触发器,反馈线,跳转,&,G2,&,G1,Q,Q,S,D,R,D,&,G3,&,G4,&,G5,&,G6,CP,D,0,1,1,、,D,=0,1,触发器状态不变,0,当,CP,=0,时,1,1,0,当,CP,=1,时,0,1,0,1,触发器置,“,0,”,封锁,在,CP,=1,期间,触发器保持,“,0,”,不变,&,G2,&,G1,Q,Q,S,D,R,D,&,G3,&,G4,&,G5,&,G6,CP,D,0,1,2,、,D,=1,0,触发器状态不变,1,当,CP,=0,时,1,1,1,当,CP,=1,时,0,1,1,0,触发器置,“,1,”,封锁,在,CP,=1,期间,触发器保持,“,1,”,不变,封锁,D,触发器状态表,D,Q,n,+1,0,1,0,1,上升沿触,发翻转,逻辑符号,D,CP,Q,Q,R,D,S,D,CP,上升沿前接收信号,上升沿时触发器翻转,（,Q,的状态与,D,状态一致；但,Q,的状态总比,D,的状态变化晚一步，,结论：,上升沿后输入,D,不再起作用，触发器状态保持,。,即,(,不会空翻,),即状态方程：,Q,n,+1,=,D,n,例：,D,触发器工作波形图,CP,D,Q,上升沿触发翻转,四、触发器逻辑功能的转换,1.,将,JK,触发器转换为,D,触发器,当,J=D,，,K,=,D,时，两触发器状态相同,D,触发器状态表,D,Q,n+1,0,1,0,1,J,K,Q,n+1,0 0,Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1,Q,n,JK,触发器状态表,D,1,CP,Q,J,K,S,D,R,D,Q,仍为下降沿,触发翻转,2.,将,JK,触发器转换为,T,触发器,T,CP,Q,J,K,S,D,R,D,Q,T,触发器状态表,T,Q,n+1,0,1,Q,n,Q,n,(,保持,),(,计数,),J,K,Q,n+1,0 0,Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1,Q,n,JK,触发器状态表,当,J=K,时，两触发器状态相同,T,触发器,特性方程,:,JK,触发器,特性方程,:,3.,将,D,触发器转换为,T,触发器,触发器仅具有计数功能,即要求来一个,CP,，,触发器就翻转一次。,CP,Q,D=Q,D,触发器状态表,D,Q,n+1,0,1,0,1,CP,Q,Q,D,T,触发器,特性方程,:,第二节,寄存器,在数字系统中,寄存器,常用来存放数码或指令等。一个触发器只能存放一位二进制数，存放,n,位二进制时，要,n,个触发器。,寄存器,按功能分为：,数码寄存器、移位寄存器,并行方式,是在一个时钟脉冲作用下，数码各位同时存入或取出；,串行方式,是在一个时钟脉冲作用下，数码从某一端只存入或取出,1,位数码，,n,位数需要,n,个时钟脉冲作用才能全部存入或取出。,寄存器存取数码方式有,并行和串行两种,一、数码寄存器,仅有寄存数码的功能,。,清零,寄存指令,通常由,D,触发器或,RS,触发器组成,并行输入方式,R,D,.,.,Q,D,F0,d,0,Q,0,.,Q,.,D,F1,d,1,Q,1,.,d,2,Q,.,D,F2,Q,2,Q,D,F3,d,3,Q,3,0,0,0,0,1,1,0,1,寄存数码,1,1,0,1,触发器状态不变,R,D,S,D,d,3,R,D,S,D,d,2,R,D,S,D,d,1,R,D,S,D,d,0,1,0,清零,1,1,0,0,寄存指令,&,Q,0,&,Q,1,&,Q,2,&,Q,3,取数指令,1,1,0,0,并行输出方式,&,&,&,&,Q,Q,Q,Q,0,0,0,0,0,0,1,1,状态保持不变,1,0,1,0,1,1,1,1,二、移位寄存器,不仅能,寄存,数码，还有,移位,的功能。,所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。,按移位方式分类,单向移位寄存器,双向移位寄存器,寄存数码,1.,单向移位寄存器,清零,D,1,移位脉冲,2,3,4,1011,1,Q,Q,3,Q,1,Q,2,R,D,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1011,1,0,1,1,Q,J,K,FF0,Q,1,Q,J,K,FF2,Q,J,K,FF1,Q,J,K,FF3,数据依次向左移动，称左移寄存器，输入方式为串行输入。,Q,Q,Q,从高位向低位依次输入,1,1,1,0,0,1,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,输出,再输入四个移位脉冲，,1011,由高位至低位,依次从,Q,3,端输出。,串行输出方式,清零,D,1011,1,Q,Q,3,Q,1,Q,2,R,D,1011,1,0,1,1,Q,J,K,FF0,Q,1,Q,J,K,FF2,Q,J,K,FF1,Q,J,K,FF3,Q,Q,Q,5,移位脉冲,7,8,6,左移寄存器波形图,1,2,3,4,5,6,7,8,CP,1,1,1,1,0,1,1,D,Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,1,1,1,0,待存数据,1011,存入寄存器,0,1,1,1,从,Q,3,取出,四位,左移移位寄存器状态表,0,0,0,1,1,2,3,移位脉冲,Q,2,Q,1,Q,0,移位过程,Q,3,寄 存 数 码,D,0,0,1,1,1,0,0,0,0,清 零,1,1,0,左移一位,0,0,1,0,1,1,左移二位,0,1,0,1,1,左移三位,1,0,1,1,4,左移四位,1,0,1,并 行 输 出,再继续输入四个移位脉冲,从,Q,3,端串行输出,1011,数码,右移移位寄存器,1,清零,0,寄存指令,并行输入,串行输出,D,Q,2,S,D,R,D,d,2,&,FF2,Q,1,S,D,R,D,d,1,&,FF1,Q,0,S,D,R,D,d,0,&,FF0,D,D,Q,3,S,D,R,D,d,3,&,FF3,D,串行输入,移位脉冲,D,CP,2.,双向移位寄存器：,既能左移也能右移。,D,Q,2,D,Q,1,D,Q,0,1,&,1,1,1,&,1,&,.,R,D,CP,S,左移输入,待输数据由,低位至高,位依次输入,待输数据由高位至低位依次输入,1,0,1,右移输入,移位控制端,0,0,0,0,0,0,&,&,&,&,&,&,0,1,0,右移串行输入,左移串行输入,并行输入,U,CC,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,S,1,S,0,CP,16,15,14,13,12,11,10,9,1,3,4,5,6,7,8,2,D,0,D,1,D,2,D,3,D,SR,D,SL,GND,CT74LS194,CT74LS194,功能表,U,CC,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,S,1,S,0,CP,16,15,14,13,12,11,10,9,CT74LS194,1,3,4,5,6,7,8,2,D,0,D,1,D,2,D,3,D,SR,D,SL,GND,0,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,直接清零,(,异步,),保 持,右移,(,从,Q,0,向右移动,),左移,(,从,Q,3,向左移动,),并行输入,CP,S,1,S,0,功 能,第三节,计数器,计数器是数字系统和计算机中常用的时序电路,可累计输入脉冲的个数,及定时、分频、时序控制等。,分类,加法计数器,减法计数器,可逆计数器,(,按计数功能,),异步计数器,同步计数器,(,按计数脉冲引入方式,),二,进制计数器,十,进制计数器,N,进制计数器,(,按计数制,),一、二进制计数器,按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其它进制计数器的基础。要构成,n,位二进制计数器，需用,n,个具有计数功能的触发器。,1.,异步二进制计数器,异步计数器：计数脉冲,CP,不是同时加到各位触发器,。,最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发器有时需由相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发，,因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有在前级触发器翻转后,后级触发器才能翻转。,二 进 制 数,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 1 1 0,7 1 1 1,8 0 0 0,脉冲数,(,CP,),二进制加法计数器状态表,从状态表可看出：,最低位触发器来,一个脉冲就翻转,一次，,每个触发,器由,1,变为,0,时，,要产生进位信号,这个进位信号应,使相邻的高位触,发器翻转。,1,0,1,0,当,J,、,K,=1,时，具有计数功能，每来一个脉冲触发器就翻转一次,.,清零,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,FF0,Q,J,K,Q,Q,1,FF1,Q,J,K,Q,Q,2,FF2,CP,计数脉冲,三位异步二进制加法计数器,在电路图中,J,、,悬空表示,J,、,K,=1,下降沿,触发翻转,每来一个,CP,翻转一次,当相邻低位触发器由,1,变,0,时翻转,异步二进制加法器工作波形,2,分频,4,分频,8,分频,每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步,CP,1,2,3,4,5,6,7,8,Q,0,Q,1,Q,2,用,D,触发器构成三位二进制异步加法器,？,？,2,、若构成减法计数器,CP,又如何连接？,思考,1,、各触发器,CP,应如何连接？,各,D,触发器已接成,T,触发器，即具有计数功能,CP,清零,R,D,Q,D,Q,Q,0,FF0,Q,D,Q,Q,0,FF0,Q,D,Q,Q,3,FF3,2.,同步二进制计数器,异步二进制加法计数器线路联接简单。,各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。,同步计数器：,计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步。,同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度快。但接线较复杂。,同步计数器组成原则,:,根据翻转条件,确定触发器级间连接方式,找出,J,、,K,输入端的联接方式。,二 进 制 数,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 1 1 0,7 1 1 1,8 0 0 0,脉冲数,(,CP,),二进制加法计数器状态表,从状态表可看出：,最低位触发器,FF0,每来一个脉冲就翻转一次；,FF1,：当,Q,0,=1,时，再来一个脉冲则翻转一次；,FF2,：当,Q,0,=,Q,1,=1,时，再来一个脉冲则翻转一次。,J,0,=,K,0,=1,J,1,=,K,1,=,Q,0,J,2,=,K,2,=,Q,0,Q,1,四位二进制同步加法计数器级间连接的逻辑关系,触发器翻转条件,J,、,K,端逻辑表达式,J,、,K,端逻辑表达式,FF0,每输入一,CP,翻一次,FF1,FF2,FF3,J,0,=,K,0,=1,Q,0,=1,J,1,=,K,1,=,Q,0,Q,0,=,Q,1,=1,J,2,=,K,2,=,Q,1,Q,0,Q,0,=,Q,1,=,Q,2,=1,J,3,=,K,3,=,Q,1,Q,1,Q,0,J,0,=,K,0,=1,J,1,=,K,1,=,Q,0,J,2,=,K,2,=,Q,1,Q,0,J,3,=,K,3,=,Q,2,Q,1,Q,0,由,J,、,K,端逻辑表达式，可得出四位同步二进制计数器的逻辑电路。（只画出三位同步二进制计数器的逻辑电路）,（加法）,（减法）,三位同步二进制加法计数器,计数脉冲同时加到各位触发器上，,当每个到,来后触发器状态是否改变要看,J,、,K,的状态。,最低位触发器,FF0,每一个脉冲就翻转一次,FF1,：,当,Q,0,=1,时，再来一个脉冲则翻转一次；,FF2,：,当,Q,0,=,Q,1,=1,时,再来一个脉冲则翻转一次。,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,FF0,Q,J,K,Q,Q,1,FF1,Q,J,K,Q,Q,2,FF2,CP,计数脉冲,CP,1,2,3,4,5,6,7,8,Q,0,Q,1,Q,2,各触发器状态的变换和计数脉冲同步,例,:,分析图示逻辑电路的逻辑功能,说明其用处。设初始状态为,“,000,”,。,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,FF0,Q,J,K,Q,Q,1,FF1,Q,J,K,Q,Q,2,FF2,CP,计数脉冲,解：,1.,写出,各触发器,J,、,K,端和,CP,端的逻辑表达式,CP,0,=,CP,K,0,=1,J,0,=,Q,2,K,1,=1,J,1,=1,CP,1,=,Q,0,J,2,=,Q,0,Q,1,K,2,=1,CP,2,=,CP,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,FF0,Q,J,K,Q,Q,1,FF1,Q,J,K,Q,Q,2,FF2,CP,计数脉冲,解：当,初始状态为“,000,”,时，,各触发器,J,、,K,端和,CP,端的电平,为,CP,0,=,CP,=,0,K,0,=1,J,0,=,Q,2,=1,K,1,=1,J,1,=1,CP,1,=,Q,0,=0,J,2,=,Q,0,Q,1,=0,K,2,=1,CP,2,=,CP,=,0,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,FF0,Q,J,K,Q,Q,1,FF1,Q,J,K,Q,Q,2,FF2,CP,计数脉冲,0,1,1,1,1,1,CP,J,2,=,Q,0,Q,1,K,2,=1,J,1,=,K,1,=1,K,0,=1,J,0,=,Q,2,Q,2,Q,1,Q,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,2,0,1,0,3,0,1,1,4,1,0,0,5,0,0,0,由表可知，经,5,个脉冲循环一次，,为五进制计数器。,列写状态转换表，分析其状态转换过程,CP,1,=,Q,0,由于计数脉冲没有同时加到各位触发器上，所以为,异步计数器,。,异步五进制计数器工作波形,CP,1,2,3,4,5,Q,0,Q,1,Q,2,二、十进制计数器,十进制计数器：,计数规律：“逢十进一”。它是用,四位二进制数,表示对应的,十进制数,，所以又称为二,-,十进制计数器。,四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用,8421,编码的十进制计数器。,二进制数,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,脉冲数,(,CP,),十进制数,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,十进制加法计数器状态表,R,D,Q,J,K,Q,FF0,Q,J,K,Q,FF1,CP,计数脉冲,Q,J,K,Q,FF2,Q,J,K,Q,Q,3,FF3,Q,2,Q,1,Q,0,1,、同步十进制加法计数器,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,CP,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,十进制计数器工作波形,2,、,二-五-十进制,异步加法,计数器,Q,1,R,D,CP,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,FF1,Q,J,K,Q,FF2,Q,2,Q,J,K,Q,FF3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,CP,1,Q,0,Q,J,K,Q,FF0,逻辑功能及外引线排列,1,1,0,1,0,清零,0,0,0,0,Q,1,R,D,CP,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,FF1,Q,J,K,Q,FF2,Q,2,Q,J,K,Q,FF3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,CP,1,Q,0,Q,J,K,Q,FF0,（,1,）,R,01,、,R,02,：,置,“,0,”,输入端,逻辑功能,逻辑功能及外引线排列,0,置“,9”,1,1,0,0,Q,1,R,D,CP,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,FF1,Q,J,K,Q,FF2,Q,2,Q,J,K,Q,FF3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,CP,1,Q,0,Q,J,K,Q,FF0,（,1,）,S,91,、,S,92,：,置,“,9,”,输入端,逻辑功能,1,1,逻辑功能及外引线排列,Q,1,R,D,CP,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,FF1,Q,J,K,Q,FF2,Q,2,Q,J,K,Q,FF3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,CP,1,Q,0,Q,J,K,Q,FF0,计数功能,0,0,1,1,Q,1,R,D,CP,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,FF1,Q,J,K,Q,FF2,Q,2,Q,J,K,Q,FF3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,CP,1,Q,0,Q,J,K,Q,FF0,0,0,1,1,输入脉冲,输出二进制,输入脉冲,输出五进制,Q,1,R,D,CP,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,FF1,Q,J,K,Q,FF2,Q,2,Q,J,K,Q,FF3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,CP,1,Q,0,Q,J,K,Q,FF0,0,0,1,1,输入脉冲,输出十进制,CT74LS290,功能表,输 入,输 出,Q,2,Q,3,R,01,S,92,S,91,R,02,Q,1,Q,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,R,01,S,92,S,91,R,02,有任一为“,0”,有任一为“,0”,计数,清零,置9,输入计数脉冲,8421,异步十进制计数器,十分频输出,(,进位输出,),计数状态,计数器输出,S,91,N,CT74LS290,S,92,Q,2,Q,1,N,U,CC,R,01,R,02,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,地,外引线排列图,1,7,8,14,S,92,S,91,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,CP,1,CP,0,输入脉冲,十分频输出,5421,异步十进制计数器,Q,1,Q,2,Q,3,Q,0,CP,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,工作波形,S,92,S,91,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,R,01,R,02,CP,1,CP,0,S,92,S,91,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,CP,1,CP,0,五进制输出,计数脉冲输入,异步五进制计数器,CP,1,2,3,4,5,Q,1,Q,2,Q,3,工作波形,三、任意进制计数器,1,、清零法：,当满足一定的条件时，利用计数器的复位端强迫计数器清零，重新开始新一轮计数。,利用反馈置,“,0,”,法可用已有的计数器得出小于原进制的计数器。,例：用一片,CT74LS290,可构成十进制计数器，如将十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈清零，则可得出十以内的任意进制计数器。,例：,用一片,CT74LS290,六进制计数器,二进制数,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,脉冲数,(CP),十进制数,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,六种状态,例：六进制计数器,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,六种状态,当状态,0110,（,6,）,出现时，将,Q,2,=1,，,Q,1,=1,送到复位端,R,01,和,R,02,，,使计数器立即清零,。状态,0110,仅瞬间存在。,CT74LS290,为异步,清零的计数器,反馈置,“,0,”,实现方法,:,1,1,1,1,六进制计数器,S,92,S,91,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,CP,1,CP,0,计数脉冲,计数器清零,七进制计数器,当出现,0110,（,6,）时，,应,立即使,计数器清零，重新开始新一轮计数。,当出现,0111(7),时，,计数器,立即,清零，重新开始新一轮计数。,S,92,S,91,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,CP,1,CP,0,计数脉冲,计数器清零,&,.,二片,CT74LS290,可构成100以内的计数器,例：二十四进制计数器,二十四分频输出,.,0010(2),0100(4),S,92,S,91,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,CP,1,CP,0,计数脉冲,S,92,S,91,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,CP,1,CP,0,十位,个位,两位十进制计数器（,100,进制）,2,、置数法,适用于具有并行预置数的计数器,例,:,用置数法将,74LSl61,构成一个十进制加法计数器,计数器,Q,3,Q,2,Q,2,Q,0,变化范围为,0000,1001,。,将,D,3,D,0,预置为,0000,，当第,9,个计数脉冲来到后,即,Q,3,Q,2,Q,2,Q,0,1001,，当第,10,个计数脉冲来到后,D,3,D,0,预置的,0000,将送到,Q,3,Q,2,Q,2,Q,0,，,计数器清零。,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,变为,0110,，跳过,0000,0101,的,6,个状态，实现十进制计数。,当计数到,1111,状态时，进位输出,CO,使,准备好了置数条件，当下一个脉冲到来后，,用后,10,个状态构成十进制计数器,第四节 脉冲信号的产生与整形电路,555,定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。,555,定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。,一、,555,定时器,1.,分压器：,由三个等值电阻构成,2.,比较器：,由电压比较器,C1,和,C2,构成,3.,R-S,触发器,4.,放电开关管,T,V,A,V,B,输出端,电压控制端,高电平触发端,低电平触发端,放电端,复位端,U,CC,分压器,比较器,R,-,S,触发器,放电管,调转,地,+,+,C1,+,+,C2,Q,Q,R,D,S,D,5K,5K,5K,V,2,4,5,6,7,8,3,1,2/3,U,CC,2/3,U,CC,1/3,U,CC,0,1,1/3,U,CC,1,1,2/3,U,CC,1/3,U,CC,0,0,R,D,S,D,V,6,V,2,比较结果,1/3 U,CC,不允许,2/3 U,CC,+,+,C1,+,+,C2,.,.,5K,5K,5K,V,A,V,B,U,CC,R,D,S,D,5,6,2,V,6,V,2,2/3,U,CC,2/3,U,CC,1/3,U,CC,1/3,U,CC,Q,V,1,0,保持,导通,截止,保持,555,功能表,Q,Q,R,D,S,D,V,输出,R,D,S,D,1,0,1,0,1,1,Q,V,1,0,保持,导通,截止,保持,单稳态,触发器,只有一个,稳定状态,。在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下，电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。,暂稳定状态的长短，取决于电路的参数,，,与触发脉冲无关。,二、单稳态触发器,单稳态触发器一般用做定时、整形及延时。,(地),u,C,R,1,+U,CC,u,i,U,CC,+,+,C1,+,+,C2,Q,Q,R,D,S,D,5K,5K,5K,V,A,V,B,V,1,3,4,8,(,复位端,),u,O,6,5,2,7,接通电源,2/3,U,CC,0,1,1,0,1,Q,=0,导通,1,稳定状态,(地),u,C,R,1,+U,CC,u,i,U,CC,+,+,C1,+,+,C2,Q,Q,R,D,S,D,5K,5K,5K,V,A,V,B,V,1,3,4,8,(,复位端,),u,O,6,5,2,7,1,1,0,1,Q,=1,截止,暂稳状态,0,2/3 U,CC,1,0,1,0,Q,=1,0,1,0,1,