电工学第十二章

1、第12章 时序逻辑电路 本章内容 基本双稳态触发器 钟控双稳态触发器 寄存器 计数器 集成定时器 第12章 时序逻辑电路 本章内容 基本双稳态触发器 钟控双稳态触发器 寄存器 计数器 集成定时器 第12章 时序逻辑电路 12.1 基本双稳态触发器 12.1 12.1 基本双稳态触发器 双稳态触发器 双稳态触发器是由门电路加上适当的反馈构成的一种逻 辑电路。是构成时序逻辑电路的基本单元。双稳态触发器的 输出状态具有两种稳定状态，具有记忆功能。 触发器 基本R-S触发器 钟控触发器 R-S触发器 J-K触发器 D触发器 T触发器 第12章 时序逻辑电路 12.1 基本双稳态触发器 （一）基本R-S

2、触发器的结构 Q SR Q 基本R-S触发器 SR QQ 逻辑符号 （二）基本触发器的工作原理 基本触发器真值表 R S Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 记忆记忆 置1 置0 不定不定 第12章 时序逻辑电路 12.2 钟控双稳态触发器 12.212.2 钟控双稳态触发器 钟控触发器是具有时钟脉冲控制的触发器。又称同 步触发器。 钟控触发器分类： 电路结构分类：四门钟控型、主从型和维持阻塞型等。 逻辑功能分类：R-S触发器、J-K触发器、D触发器和 T触发器等。 触发方式分类：电平触发、主从触发和边沿触发。 第12章 时序

3、逻辑电路 12.2 钟控双稳态触发器 （一）R-SR-S触发器 （1）电路结构 SDRD Q Q R S CP 同步R-S触发器 （2）逻辑功能 R-S触发器真值表（CP=1） R S Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 记忆记忆 置1 置0 不定不定 第12章 时序逻辑电路 12.2 钟控双稳态触发器 （1）电路结构 （二）J-K J-K 触发器 S C R 主触发器 S C R 从触发器 J CP K Q RDSD Q （2）逻辑功能 JK触发器真值表 J K Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1

4、 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 记忆记忆 置0 置1 计数计数 第12章 时序逻辑电路 12.2 钟控双稳态触发器 几点说明： JK触发器不但具有记忆和置数功能，而且还具有计数 功能和分频功能。所谓计数功能，就是每来一个脉冲，触发 器就翻转一次，从而记下脉冲的个数。 123456CP J K Q 上述主从结构的触发器的触发过程是分两步进行：主 触发器在CP=1时接收信号，从触发器在CP由1下跳至0时，即 CP后沿到来时输出相应状态。 第12章 时序逻辑电路 12.2 钟控双稳态触发器 D触发器真值表 DQn+1 00 11 （三）D D 触发器 （1）电路结构 （2）逻辑功能

5、 SDRD Q Q D CP D C QQ D C QQ 上升沿触发下降沿触发 第12章 时序逻辑电路 12.2 钟控双稳态触发器 （四）T T 触发器 （1）电路结构 （2）逻辑功能 T触发器真值表 TQn+1 0Qn 1Qn J C QQ K T T C QQ （a）改接方法（a）逻辑符号 JK触发器改为T触发器 第12章 时序逻辑电路 12.3 寄存器 12.312.3 寄存器 含有触发器的逻辑电路称为时序逻辑电路。它与组合 逻辑电路不同之处是：现时的输出不仅取决于现时的输入， 还与电路原来的状态有关。电路具有记忆功能。 寄存器是数字电路中用来存放数码和指令的主要部件。 （一）数码寄存器

6、 D C Q2 D C Q1 D C Q3 D C Q4 D4D3D2D1 RD CP 并行输入并行输出方式 1 11 0 CPCPCPCP RDRDRDRD 0 00 0 1 11 0 第12章 时序逻辑电路 12.3 寄存器 D C Q2 D C Q1 D C Q3 D C Q4 RD CP D4 （二）移位寄存器 数码输入端 数码输出端 串行输入 串行输出 例：D4=1101时的波形图。 CP D4 Q4 Q3 Q2 Q1 12345678 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 00 0 1 11 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

7、1 F4 F3F2F1 第12章 时序逻辑电路 12.4 计数器 12.312.3 计数器 （一）二进制计数器 Q4 Q4 T C Q3 Q3 T C Q2 Q2 T C Q1 Q1 T C 计数计数CP 清零清零 “1” 四位二进制异步计数器 （1）电路结构 第12章 时序逻辑电路 12.4 计数器 （2）逻辑功能 CP 顺序 Q 4 Q3 Q2 Q1 Q 4 Q3 Q2 Q1 00 0 0 01 1 1 1 10 0 0 11 1 1 0 20 0 1 01 1 0 1 30 0 1 11 1 0 0 40 1 0 01 0 1 1 50 1 0 11 0 1 0 60 1 1 01 0

8、0 1 70 1 1 11 0 0 0 81 0 0 00 1 1 1 91 0 0 10 1 1 0 101 0 1 00 1 0 1 111 0 1 10 1 0 0 121 1 0 00 0 1 1 131 1 0 10 0 1 0 141 1 1 00 0 0 1 151 1 1 10 0 0 0 160 0 0 01 1 1 1 二进制计数器状态表 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 2 0 0 1 0 1 1 0 1 3 0 0 1 1 1 1 0 0 4 0 1 0 0 1 0 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 0 6 0 1 1 0 1

9、 0 0 1 7 0 1 1 1 1 0 0 0 8 1 0 0 0 0 1 1 1 9 1 0 0 1 0 1 1 0 10 1 0 1 0 0 1 0 1 11 1 0 1 1 0 1 0 0 12 1 1 0 0 0 0 1 1 13 1 1 0 1 0 0 1 0 14 1 1 1 0 0 0 0 1 15 1 1 1 1 0 0 1 1 16 0 0 0 0 1 1 1 1 第12章 时序逻辑电路 12.4 计数器 （二）十进制计数器 Q4 Q4 J C KJ C KJ C KJ C K Q3Q2Q1 CP “1” 同步十进制加法计数器 （1）电路结构 第12章 时序逻辑电路 12.

10、4 计数器 （2）逻辑功能 CP顺序 Q4 Q3 Q2 Q1 00 0 0 0 10 0 0 1 20 0 1 0 30 0 1 1 40 1 0 0 50 1 0 1 60 1 1 0 70 1 1 1 81 0 0 0 91 0 0 1 100 0 0 0 十进制计数器状态表 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 1 & C1 C2 & & R S 电源电源VCC 清零清零RD GND 9.4 9.4 555定时定时器及其应用器及其应用 9.4.1 5559.4.1 555定时定时器器 uIC 控制控制 电压电压 uI1 阈值阈值 输入输入 uI2 触发触发 输入输入 uO ，

11、放电放电 端端 uO 输出输出 8 7 6 1 2 3 45 555 输输 入入输输 出出 阈值输入阈值输入 uI1 触发输入触发输入 uI1 清零端清零端 RD 输出端输出端 uO 放电管放电管 uO 00导通导通 11截止截止 10导通导通 1不变不变不变不变 , CC V 3 2 CC V 3 1 CC V 3 2 CC V 3 1 CC V 3 1 CC V 3 2 555555定时器功能表定时器功能表 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 9.4.2 5559.4.2 555定时定时器应用举例器应用举例 555 84 15 3 7 6 2 uI VCC uO R C 0.0

12、1F uC 1. 单稳态触发器单稳态触发器 uI t O uC t O uO t O CC V 3 2 tW 接通接通VCC后瞬间，后瞬间，VCC通过通过R对对C充电，当充电，当uc上升到上升到2VCC/3时，将触发器时，将触发器 置置0，uo0，放电管，放电管T导通，导通，C通过通过T放电，电路进入稳态。放电，电路进入稳态。 uI到来时，因为到来时，因为uIVCC/3，使，使uO又由又由0变为变为1，电路进入暂稳态。放电，电路进入暂稳态。放电 管管T截止，截止，VCC经经R对对C充电。直到充电。直到uC上升到上升到2VCC/3时，时，uO0，T导通，导通，C放放 电，电路恢复到稳定状态。电，

13、电路恢复到稳定状态。 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 555 84 15 3 7 6 2 VCC uO C 0.01F uC R1 R2 2. 多谐振荡器多谐振荡器 uC tO uO t O CC V 3 2 tPH CC V 3 1 tPL 接通接通VCC后，后，VCC经经R1和和R2对对C充电。当充电。当uc上升到上升到2VCC/3时，时，uo=0，T导导 通，通，C通过通过R2和和T放电，放电，uc下降。当下降。当uc下降到下降到VCC/3时，时，uo又由又由0变为变为1，T截止，截止， VCC又经又经R1和和R2对对C充电。如此重复上述过程，在输出端充电。如此重复上述过

14、程，在输出端uo产生了连续的矩产生了连续的矩 形脉冲。形脉冲。 CRRt 21PL 0.7 CRt 2PH 0.7 CRRttT 21PHPL 20.7 振荡周期振荡周期 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 555 84 15 7 3 6 2 VCC uO1 VCC1 uO2 uI 3. 施密特触发器施密特触发器 调节回差调节回差 uC tO uO t O CC V 3 2 CC V 3 1 当当uc上升到上升到2VCC/3时，时，uo=0，T导通。当导通。当uc下降到下降到VCC/3时，时，uo又由又由0变变 为为1，T截止。截止。 通过控制电压输入端可进行通过控制电压输入端可进

15、行VT+和和VT-的调节。的调节。 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 555 84 15 3 7 6 2 VCC C1 0.01F uC R1 R21R21R21R21R21R21R21 C2 简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周期的阻值来改变输出方波的周期 , 使外接的使外接的 喇叭发出不同的音调喇叭发出不同的音调 。 由由555555定时器构成的简易电子琴定时器构成的简易电子琴 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 由由555555定时器构成的定时器构成的 将振荡器将振荡器的输出电压的输出电压u uo1 o1，接 ，接 到振荡器到振荡器中中555555定时器的复位端，定时器的复位端， 当当u uo1 o1为高电平时振荡器 为高电平时振荡器振荡，为振荡，为 低电平时低电平时555555定时器复位，振荡器定时器复位，振荡器 停止震荡。停止震荡。 uO1 uO2 555 84 15 3 7 6 2 VCC C 0.01F uC R1 R2555 84 15 3 7 6 2 uO2 C 0.01F uC R1 R2 uO1 () () 第12章 时序逻辑电路 12.5 555定时器 红灯亮的时间即为曝光时间红灯亮的时间即为曝光时间 T TW WTW = 1.1