第13章时序辑电路

1、 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 2 由门电路加上适当的反馈而构成的一种新由门电路加上适当的反馈而构成的一种新的逻辑部件。的逻辑部件。 双稳态触发器输出电平的高低不仅取决于双稳态触发器输出电平的高低不仅取决于当时的输入，还与以前的输出状态有关，是有当时的输入，还与以前的输出状态有关，是有记忆功能的逻辑部件。记忆功能的逻辑部件。 3逻辑状态相反逻辑状态相反 触发器的状态：触发器的状态： q = 1 1q = 0 0q = 1 1q = 0 0 q 端的状态为端的状态为 触发器的状态。触发器的状态。复位状态复位状态置位状态置位状态2 &qqrs1 &40 01 10

2、01 10 01 10 01 11 11 10 10 11 01 00 00 0qnqn+1sr 1 1 1 11 1 0 00 10 100110 01 01 00 10 11 11100qn2 &qqrs1 &50 10 10 01 11 01 01 01 00 00 0 ：直接置：直接置 0 端端 直接复位端直接复位端r0 10 11 01 01 11 11 11 10 00 02 &qqrs1 &0 01 10 01 10 01 10 01 11 11 10 10 11 01 00 00 0qnqn+1srqn0 060 10 11 11 11 10 1

3、0 11 01 01 11 01 0 ：直接置：直接置 1 端端 直接置位端直接置位端s1 11 10 00 0 0 10 10 01 12 &qqrs1 &0 01 10 01 10 01 10 01 11 11 10 10 11 01 00 00 0qnqn+1srqn0 01 170 00 01 11 10 10 11 01 01 1 1 1负脉冲有效负脉冲有效2 &qqrs1 &0 01 10 01 10 01 10 01 11 11 10 10 11 01 00 00 0qnqn+1srqn0 01 1 不定不定 8r s qn+10 00 0 不定不

4、定0 1 00 1 01 0 11 0 11 11 1 qn r 和和 s 端部各加一个端部各加一个 小圆圈，表示输入小圆圈，表示输入 信号为低电平有效。信号为低电平有效。qqrs9r s qn+10 0 0 0 qn0 1 10 1 11 0 01 0 01 1 1 1 不定不定r 和和 s 端部不加一个小端部不加一个小 圆圈，表示输入信号为圆圈，表示输入信号为 高电平有效。高电平有效。rs 2 1 qq1 1 qqrs10四门钟控型电路结构四门钟控型电路结构 门门 1、2 组成基本组成基本 rs触发器，门触发器，门 3、4 组成组成 导引电路。导引电路。qq& 1rdsdsrcps

5、2 & 34 &r 指挥各触发器动作的信号。指挥各触发器动作的信号。：又称同步触发器。：又称同步触发器。 rs 触发器、触发器、jk 触发器、触发器、 d 触发器、触发器、t 触发器。触发器。 11qq& 1rdsdsrcps2 & 34 &r(1) cp = 0 时时0 01 1 1 1导引门导引门 3、4 被封锁。被封锁。触发器保持原态：触发器保持原态： qn+1 = qn设置初态为设置初态为 1 1设置初态为设置初态为 0 0121 1(2) cp = 1 1 时时导引门导引门 3、4 打开，打开， 接收接收 r、s 的信号。的信号。 r sqn+

6、10 00 00 10 11 01 01 11 10 00 01 11 1qn0 10 1 1 0 1 01 11 01 00 10 10 00 00 0不定不定1 11 11 01 00 10 11 11 1qq& 1rdsdsrcps2 & 34 &r13 电平触发方式电平触发方式cp 1 1 接受信号，并立即输出相应信号：高电平触发接受信号，并立即输出相应信号：高电平触发cp 0 0 接受信号，并立即输出相应信号：低电平触发接受信号，并立即输出相应信号：低电平触发高电平触发高电平触发 低电平触发低电平触发 sdqqrscrdsrcpsdqqrscrdsrcp14

7、例例 13.2.1 已知高电平触发已知高电平触发 rs 触发器，触发器，r 和和 s 端端的输入的输入 波形如图所示，而且已知触发器原为波形如图所示，而且已知触发器原为 0 0 态态，求，求输出端输出端 q 的波形。的波形。rscp1234q多次翻转多次翻转解解150 10 1 主触发器主触发器jks = j qnr = k qn 主从型电路结构主从型电路结构 从触发器的输出状态从触发器的输出状态由主触发器的状态决定由主触发器的状态决定0 10 1rdcp1 01 01 01 0 s c rsdqqs c r 从触发器从触发器 cp：0 0 1 1 主触发器打开主触发器打开 接受信号接受信号

8、从触发器关闭从触发器关闭 输出状态输出状态 不变不变 cp：1 1 0 0 主触发器关闭主触发器关闭 不接受信号不接受信号 从触发器打开从触发器打开 输出相应状态输出相应状态161 10 00 0j kqn+10 00 00 10 11 01 01 11 1qn 0 0 0 00 0 (1) j = 0、k = 0 q q 主触发器主触发器jkrdcp s c rsdqqs c r 从触发器从触发器171 1qn0 10 10 10 10 00 00 10 10 10 11 01 00 00 10 11 10 0 (2) j = 0、k = 1 q q 主触发器主触发器jkrdcp s c r

9、sdqqs c r 从触发器从触发器j kqn+10 00 00 10 11 01 01 11 1181 11 01 00 10 11 01 01 01 01 01 00 0 (3) j = 1、k = 01 11 1 q q 主触发器主触发器jkrdcp s c rsdqqs c r 从触发器从触发器j kqn+10 00 00 10 11 01 01 11 1qn0 0191 11 11 1 0 10 1 1 0 1 00 0 1 01 01 01 0(4) j = 1、k = 1 q q 主触发器主触发器jkrdcp s c rsdqqs c r 从触发器从触发器1 1j kqn+10

10、00 00 10 11 01 01 11 1qn0 0201 11 1 1 1 1 01 01 1 0 10 10 10 10 0 0 10 1qn(4) j = 1、k = 1 q q 主触发器主触发器jkrdcp s c rsdqqs c r 从触发器从触发器j kqn+10 00 00 10 11 01 01 11 1qn0 021j kqn+10 0 0 0 qn0 1 00 1 01 0 11 0 11 1 1 1 qn真值表真值表 jk 触发器具有功能：触发器具有功能： 记忆记忆 置数置数 (置置 0 和置和置 1) 计数计数(1) cp = 1 1 ( 或或 0 0 ) 时主触发

11、器接收信号，从触发器关闭；时主触发器接收信号，从触发器关闭； (2) cp = 0 0 ( 或或 1 1 ) 时主触发器关闭，从触发器接收主触时主触发器关闭，从触发器接收主触 发器的信号发器的信号。 主从触发。主从触发。 22sdqqkjcrdjkcp(a) (a) 后沿主从触发后沿主从触发 (b) (b) 前沿主从触发前沿主从触发 后沿主从触发后沿主从触发 前沿主从触发前沿主从触发 sdqqkjcrdjkcp230 10 10 10 10 00 01 11 10 10 11 01 01 1 0 00 01 1 0 01 11 1 1 1 0 00 0 0 00 0 1 0 1 0 不翻转不翻

12、转翻转一次翻转一次! ! q q 主触发器主触发器jkrdcp s c rsdqqs c r 从触发器从触发器24 触发器输出的状态，由触发器输出的状态，由 cp 前沿所对应的前沿所对应的 j 和和 k 决定；决定； 触发器输出相应状态的时间却在触发器输出相应状态的时间却在 cp 后沿到来时；后沿到来时；在在 cp 的有效期间，输入信号不应变化，不会发生一的有效期间，输入信号不应变化，不会发生一 次翻转的现象。次翻转的现象。 例例13.2.2 已知后沿主从触发已知后沿主从触发 的的 jk 触发器，触发器， j 和和 k 端的输入信号波形如图所示，而且已知触发器原端的输入信号波形如图所示，而且已

13、知触发器原 为为 0 0 态，求输出端态，求输出端 q 的波形。的波形。 1 2 3 4cp 解解 jqk 注意：注意：25&dsrab置置0 0维持线维持线置置1 1维持线维持线置置0 0阻塞线阻塞线置置1 1阻塞线阻塞线&sdrdqq维持阻塞型维持阻塞型输出电路输出电路导引电路导引电路输入电路输入电路123456&cp 特点：特点： 在在 cp = 1 期期间，即使输入信间，即使输入信号变化，输出状号变化，输出状态不会改变，只态不会改变，只有等下一个有等下一个 cp1，输出状态，输出状态由输入信号决定。由输入信号决定。 26(1) 当当cp = 0 0 时时 0 0

14、s = r = 1 11 11 1门门 5 和门和门 6 打开，打开，可接受输入信号可接受输入信号db=da=dd =1 11 1门门 3 和门和门 4 关闭关闭 =dd&srab&sdrdqq123456&cpd27d1 11 10 0(2) 当当cp 由由 0 0变变1 1 时时 门门 3 和门和门 4 打开打开 则则 q = d s = dr = dd = = d= d dd1 11 1&srab&sdrdqq123456&cpd28(3) 当当 cp = 1 1 时时 输入信号被封锁输入信号被封锁门门 3 和门和门 4 始终始终打开，打开

15、，s 和和 r 的的状态是互补的。状态是互补的。如果：如果： r = d = 0 0门门 6 被关闭！被关闭！ d 的变化不能传的变化不能传递到递到 s、r 端。端。1 11 11 10 0 1 10 01 11 1 0 0d&srab&sdrdqq123456&cpd291 10 01 10 0如果如果 s = d = 0 0门门 4 和门和门 5 同时同时被关闭！被关闭！ d 的变化不能传的变化不能传递到递到 s、r 端。端。 0 0 1 11 1 1 1 &srab&sdrdqq123456&cpd30真值表真值表0 01 1dqn+10

16、01 1cpqqrdsddcdcprdsddcdcpqq 在跳变沿触发。在跳变沿触发。(a) 上升沿触发上升沿触发(b)(b)下升沿触发下升沿触发31 例例13.2.3 已知上升沿触发已知上升沿触发 d 触发器触发器 d 端的输入端的输入 信号波形，而且信号波形，而且 触原为触原为 0 0 态，求输出端态，求输出端 q 的波形。的波形。 1 2 3 4qcpdd 的变化对的变化对 q 无影响无影响解解32t qn+10 01 1qn 相同逻辑功能的触发器，电路结构不同，相同逻辑功能的触发器，电路结构不同， 触发方式就不同。触发方式就不同。 不同逻辑功能的触发器可相互转换，但是不同逻辑功能的触发

17、器可相互转换，但是 逻辑功能改变逻辑功能改变,触发方式不变。触发方式不变。 qn33tj = k =0 01 1 qn+1 = qn qn+1 = qn逻辑符号逻辑符号主从主从触发触发 t 触触发器发器sdtcrdtcpqqcpqqkjcsdrd34边沿边沿触发触发 t 触触发器发器t=1(a) 改接方法改接方法(b) 逻辑符号逻辑符号 rdsdtctcpqqcpsdrddcqq35 例例13.2.4 是供四组人员参加智力竞赛的抢答电是供四组人员参加智力竞赛的抢答电路。其中采用了四个路。其中采用了四个d触发器的集成电路，试分析电触发器的集成电路，试分析电路的工作过程。路的工作过程。解解 比赛之

18、前，先闭合电源开关，使触发器与电源接比赛之前，先闭合电源开关，使触发器与电源接通。然后给通。然后给 rd 加上清零负脉冲，使四个加上清零负脉冲，使四个 d 触发器都预触发器都预置在置在 0 0 态。这时，作指示灯用的发光二极管态。这时，作指示灯用的发光二极管 d 都不都不亮，或非门的输入皆为亮，或非门的输入皆为 0 0，输出为，输出为 1 1，与门被打开，时，与门被打开，时钟脉冲进入钟脉冲进入 cp 端。端。 四位参赛者分别手控按钮四位参赛者分别手控按钮 sb1 sb4，都不按按，都不按按钮，则四个钮，则四个 d 触发器输入皆为触发器输入皆为 0 0，输出端，输出端 q 为为 0 0。抢。抢答

19、时，谁先按下按钮，他所属的答时，谁先按下按钮，他所属的 d 触发器输入为触发器输入为 1 1，输出输出q 为为 1 1，相应的指示灯亮。同时，或非门因一个输，相应的指示灯亮。同时，或非门因一个输入为入为 1 1，其输出为，其输出为 0 0，与非门关闭，输出始终为，与非门关闭，输出始终为 0 0，时，时钟脉冲不能进入钟脉冲不能进入 cp 端，其他人再按下按钮不起作用。端，其他人再按下按钮不起作用。36+ucc清零清零 1d 2d 3d 4d ucccp 1q 2q 3q 4qrdr4&时钟脉冲时钟脉冲10 0 0 00 0 0 0发光二极管不亮发光二极管不亮1 1370 0 0 00 0

20、 0 0 1 11 11 1 0 01 10 0+ucc清零清零 1d 2d 3d 4d ucccp 1q 2q 3q 4qrdr4&时钟脉冲时钟脉冲1按其它按钮按其它按钮不起作用不起作用38a4 a3 a2 a1o4 o3 o2 o1预先清零预先清零0 0 0 00 0 0 0清零清零指令指令0 00 01 10 0 0 00 0 0 0&11110 0 0 00 0 0 0q4q3q2q1rdrdrdrd s c rff4ff3ff2s c r s c rff1s c r390 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0寄存数码寄存数码取出数码取出数码1 1 1

21、1 0 0 1 11 1 1 1 0 0 1 11 1 1 1 0 0 1 1并行输入并行输入 并行输出并行输出寄存寄存指令指令取出取出指令指令a4 a3 a2 a1o4 o3 o2 o1&1111q4q3q2q1rdrdrdrd s c rff4ff3ff2s c r s c rff1s c r40 按移位方向的不同按移位方向的不同右移位寄存器右移位寄存器左移位寄存器左移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器数码数码取出端取出端数码存入端数码存入端移位移位1 1 1 1 0 0 1 11 1 0 0 1 1 1 10 0 0 00 0 0 01 1 0 0 0 0 0 00 0 1 1

22、 0 0 0 01 1 0 0 1 1 0 01 1 1 1 0 0 1 1cpq4 q3 q2 q1d4dc rd rddcdcdc rd rdd3d2d1清零清零41cpd4q4 q3 q2 q1存取过程存取过程00 0 0 00 0 0 0清零清零11 11 0 0 01 0 0 0存入存入 1 位位20 00 1 0 00 1 0 0存入存入 2 位位31 11 0 1 01 0 1 0存入存入 3 位位41 11 1 0 01 1 0 0存入存入 4 位位50 00 1 1 00 1 1 0取出取出 1 位位 串行输入串行输入 串行输出串行输出42q1cp1 2 3 4 5 6 7

23、8q2q3q4d 移位寄存器的波形图：移位寄存器的波形图： 43 按计数方式按计数方式 加法计数器、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。 按触发方式按触发方式 同步计数器、异步计数器。同步计数器、异步计数器。 按进位制按进位制 二进制计数器、十进制计数器、二进制计数器、十进制计数器、 任意进制计数器。任意进制计数器。 44 0 0 0 0 0 0 1 1 (1)q4tcq4ff4q3tcq3ff3q1tcq1ff2q1tcq1ff1cprd=1 1=1 1t 0 0 0 0 0 0 0 0 (0) 0 0 0 0 1 1 0 0 (2) 0 0 1 1 0 0 0 0

24、(4) 0 0 1 1 1 1 0 0 (6) 1 1 0 0 0 0 0 0 (8) 0 0 0 0 1 1 1 1 (3) 0 0 1 1 0 0 1 1 (5) 0 0 1 1 1 1 1 1 (7)异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器45q1q2q3q41 4 7 10 13 15 16 cp1 11 10 00 01 11 11 10 00 01 10 01 11 11 11 11 10 00 00 00 0 十六分频十六分频 四分频四分频 八分频八分频 二分频二分频 二进制加法计数器波形图：二进制加法计数器波形图： 46cpq4 q3 q2 q1q4 q3 q2 q101267

25、8915160 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 0 0 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 11 1 1 11 1 1 10 0 0 00 0 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 01 1 1 01 1 0 11 1 0 1 1 0 0 11 0 0 11 0 0 01 0 0 00 1 1 10 1 1 10 1 1 00 1 1 00 0 0 10 0 0 10 0 0 00 0 0 047二、十进制计数器二、十进制计数器0 0 0 00 0 0 00 0 0 10

26、 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 1cp q3 q2 q1 q0012345678910 十进制数十进制数0123456789进位进位0 0 0 00 0 0 0十进制计数器状态表十进制计数器状态表 48j1k11 11 1j2q4q1，j3k3q2q1j4q3q2q1，k4q1k2q1cpq4kjckjcq3kjcq2kjcq1rd49q0q1q2q31 2 3 4 5 6 7 8 9 10cp

27、 十进制加法计数器波形图：十进制加法计数器波形图： 50 电源端电源端 放电端放电端 gnd 低电平低电平 触发端触发端 高电平高电平 触发端触发端 电压电压 控制端控制端 复位端复位端 输出端输出端 udd d th cog tl uo rd8 7 6 5 5551 2 3 45188rsqq+uddthcotldmosuo8745321rd+ +rrr6 + udd13 udd23 u6 23udd 时时：r = 0 0q = 0 0q = 1 1 mos 管导通管导通 u2 13udd时时：s= 0 0q = 1 1 q = 0 0mos 管截止管截止52u6u2 r s q qmos管

28、管0 1 0 10 1 0 11 0 1 01 0 1 01 1 1 1 保持保持 导通导通 截止截止 保持保持555 集成定时器状态表集成定时器状态表23udd23udd23udd13udd13udd13udd53t c r1 u6、u2 uo= 0 0 例例13.5.1 如图所示是利用如图所示是利用 集成定时器组成的温度控制电路。集成定时器组成的温度控制电路。 试分析该电路的工作原理。试分析该电路的工作原理。 u6 23udd13udd 、u2 切断加热器切断加热器t c r1 u6、u2 uo= 1 1 u6 23udd13udd 、u2 接通加热器。接通加热器。 8 41 562 3

29、7 r1 r2 r3 555+udduo0.01f解解54 在外来触发信号在外来触发信号的作用下，能够由稳的作用下，能够由稳态翻转成另一暂稳状态翻转成另一暂稳状态，暂稳状态维持一态，暂稳状态维持一 定时间后，又会自动定时间后，又会自动 返回到稳态。返回到稳态。 只有一个稳态的触发器。只有一个稳态的触发器。8 41 53 uoui +uddrc 55562755 无输入信号时：无输入信号时： ui = 1 1 设设 q = 1 1q = 0 0 q = 1 1 ，mos 管导通管导通 7 端接通端接通，c 放电放电 u623udd 设设 q = 0 0 q 维持维持 0 0 态态。 q = 0

30、0mos管截止管截止，7 端断开端断开23udd u6 电容电容 c 充电充电 uc = u6 q = 0 0 q = 1 1，mos 管导通管导通 7 端接地端接地，c 不能充电不能充电，触发器的稳态为触发器的稳态为: : uo = q = 0 08 41 53 uoui +uddrc 55562756(1) t = 0 t1时，时，ui 未输入：未输入：otuiotucotuot1uo = 0 0(2) t = t1 t2时，输入触发脉冲时，输入触发脉冲 ui ：u2 = = ui 13 udd uo= 1 1 c充电充电: uc = u6 t2 (3) t t2 时时，ui 消失消失，

31、u2= =ui 13uddc 继续充电继续充电：uc = u6 23udd，uo= q = 1 123udd u6= uc =8 41 53 uoui +uddrc 55562757t3(4) t t3 时时, uo= q = 0 023uddu6= uc q = 1 1 ，mos 管导通管导通 c 放电放电 u6 23udd uo= q = 0 0暂稳态暂稳态twtw = t t ln3= 1.1rc8 41 53 uoui +uddrc 555627otuiotucotuot1t223udd58时间时间uiucu6 =ucu2 =uirsucqmos状态状态0t1高电平高电平01 1 1

32、1 保持保持0 0导通导通稳态稳态t1低电平低电平01 1 0 01 1截止截止跳变跳变t1t2低电平低电平充电充电1 1 0 01 1截止截止暂态暂态t2 t3高电平高电平充电充电0 0 1 1 保持保持1 1截止截止暂稳暂稳t3高电平高电平0 0 1 10 0导通导通跳变跳变t3 后后高电平高电平放电放电1 1 1 1 保持保持0 0导通导通稳态稳态单稳态触发器状态表单稳态触发器状态表31udd31udd31udd31udd32udd32udd32udd32udd32udd31udd31udd32udd32udd59 例例13.5.2 洗相曝光定时电路。它是在集成定时器洗相曝光定时电路。它

33、是在集成定时器 组成的单稳态触发器的输出端接一继电器组成的单稳态触发器的输出端接一继电器 ka 的线圈，的线圈， 并用继电器的动合和动断触点控制曝光用的红灯和白灯。并用继电器的动合和动断触点控制曝光用的红灯和白灯。 控制信号由按钮控制信号由按钮 sb 发出。图中二极管发出。图中二极管 d1 起隔离作用，起隔离作用， d2 起防止继电器线圈断电时产生过高的电动势损坏集成起防止继电器线圈断电时产生过高的电动势损坏集成 定时器。试说明该电路的工作原理。定时器。试说明该电路的工作原理。 解解 由集成定时器组成的单稳态触发器的工作原由集成定时器组成的单稳态触发器的工作原 理可知，不按按钮理可知，不按按钮 sb，2 端为高电平，输出端为高电平，输出 uo0 0， 继电器继电器 ka 线圈不通电，动合触点断开，白灯灭，动线圈不通电，动合触点断开，白灯灭