时序逻辑电路剖析

1、项目 7 时序逻辑电路7.1 实训概要时序逻辑电路的输出不仅和当时输入的逻辑值有关， 而且与电路以前曾输入过的逻辑信号有关，这类逻辑电路称为时序逻辑电路( Sequential Logic Circuit ) 。按照时序逻辑电路的工作方式可将时序逻辑电路分为同步时序逻辑电路为异步时序逻辑电路。 时序逻辑电路通常包括组合电路和存储电路两部分， 时序逻辑电路中的组合逻辑电路可以非常简单， 但必须有存储电路，且存储电路的输出必须反馈到输入端，与输入信号一起决定电路的输出状态。7.1.1 实训总体要求通过实训， 要进一步理解时序逻辑电路的工作原理； 进一步理解时序逻辑电路逻辑功能的描述方法：输出方程、

2、 驱动方程和状态方程；掌握时序逻辑电路的设计方法和步骤； 掌握时序逻辑电路的测试和分析方法；7.1.2 实训重点熟悉时序逻辑电路的功能特点、 结构特点； 了解计数器、 寄存器的电路结构及其逻辑功能； 学习时序逻辑电路的设计方法； 学习时序逻辑电路的测试和分析方法； 了解集成单稳态触发器及其波形产生和测试方法。7.1.3 实训知识准备1预习时序逻辑电路的分析方法；2预习触发器逻辑电路的逻辑功能及其表示方法；3预习时序逻辑电路中异步控制信号的置位、复位功能；4预习不同结构触发器的结构特点，如74LS160、 74LS163 的管脚功能及功能差别。7.1.4 实训考核标准1掌握触发器、计数器、寄存器

3、结构特点及工作原理；2掌握时序逻辑电路的一般分析、设计方法；3掌握时序逻辑电路功能的测试方法；7.2 实训案例操作分析7.2.1 案例题目：基本R-S触发器功能测试7.2.2 实训目的1 .通过实训熟悉基本 RS触发器的逻辑功能和特点；2 .通过实训掌握基本 RS触发器的测试方法；3 .通过实训熟悉异步输入信号 RD、-SdRD、SD的作用;4 .通过实训掌握基本 RS触发器的典型应用。7.2.3 实训原理基本RS触发器是由两个与韭门交叉耦合组成，它是最基本的触发器，也是构成其它复杂触发器电路的；个组成部分。当 Rd=Sd=1时，两个与非门的工作都尤如非门， Q接至 与非门G2的输入，使G2输

4、出为Q; Q接至与非门Gi的输入，使Gi的输出为Q。从而使触 发器维持输出状态不变。7.2.4 实训仪器和设备S303-4型（或其它型号）数字电路实训箱一只;SR8 （或其它型号）双踪示波器一只；直流稳压电源一台；74LS00 二输入四与非门1片。7.2.5 实训内容和步骤实训内容与步骤1 .两个TTL与非门首尾相接构成的基本R-S触发器的电路如图 7.2.1所示逻辑电路。为便于接线检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。G1G2405SdRd |图7.2.1基本R-S触发器功能测试2 .按表7-2-1所示的顺序在 前 Rd-两端信号，观察并记录R-S触发器Q端的状态,并将结果填入表7.

5、2.1中表 7.2.1SdRd-Q八n+1Q逻 辑 功能0000010100111001011101113 . Sd端接低电平，Rd端加脉冲。4 - Sd端接高电叱Rd端加脉冲。5 .令Sd=Rd,在 Sd端加脉冲。6 .记录并观察2、3、4三种情况下，Q, Qn+1端的状态。从中总结基本R-S触发器的Q端的状态改变和输入端的关系。7.2.6 实训思考题试根据基本R-S触发器给定的输入信号波形画出与之对应的输出端的波形;试写出基本R-S触发器的约束方程，并说明哪个是复位端、哪个是置位端?7.2.7 实训注意事项接线时要注意电路图中各引脚的编号，连接时不要接错；手动施加0、1输入电平时要注意开关

6、动作的稳定性和可靠性，要避免开关的抖动;用双踪示波器观察输出波形时，要注意选择一个较为合适的输入信号的频率。7.2.8 实训报告要求实训报告要包含以下内容1 .实训名称：2 .实训目的：请参阅 7.2.23 .实训原理：简单说明原理，并附上实训电路图，请参阅 7.2.3;4 .实训仪器、仪表、设备：请在实训时记录下各仪器、仪表的名称、型号、规格、数 量和备注等；5 .实训内容和步骤：请参阅7.2.5,简略叙述完成实训的关键步骤，分析比较实训结果,写出实训结论；6 .实训思考题：通过实训过程，并结合教材相关内容进行回答；7 .实训注意事项：请参阅7.2.7有关注意事项。7.3 计数器的功能测试7

7、.3.1 实训目的1掌握计数器的工作原理；2通过实训熟悉计数器的功能特点和典型应用；3通过实训掌握如何利用现有集成计数器来构成N 进制计数器的方法。7.3.2 实训原理计数器是一种含有若干个触发器、 并按预定顺序改变各触发器的状态来累计输入脉冲个数的数字电路，被广泛应用于定时、分频及各种数字电路中。用 JK 触发器设计一个四位异步二进制加法器。 CP 接低频连续脉冲，输出接指示灯。观察指示灯的变化规律，写出状态 图。7.3.3 实训仪器和设备1 S303-4 型（或其它型号）数字电路实训箱一只；2 SR8 （或其它型号）双踪示波器一只；3直流稳压电源一台；4 74LS00二输入四与非门1 片；

8、5 74LS160 十进制计数器1 片；6 74LS74双 D 触发器2 片；7 74LS494 线七段译码器1 片。7.3.4 实训内容和步骤六 进 制计数 器 ， 图 7-3-1 是用 74LS160 实 现六 进 制计 数器 的 参考 电路 。 当 Q3Q2Q1Q0=0111 时，经过与非门所产生的零脉冲迅速使计数器清零，之后在输入 CP 脉冲 的作用下，依次输出0000f 0001f 0010f 0011f 0100f 0101f 0000。输入低频连续脉冲，观察数码管的显示结果。11109 8 61312374LS49 4 2 15CP JRD 一CPRDEPETQ3074LS160

9、D3D2D1D0LD图7-3-174LS160实现六进制计数器的7.3.5 实训思考题1 .六进制计数器的电路设计(1)自拟一个线路，试用十进制计数器74LS160实现六进制计数器的参考电路；(2)要求的状态转换图：00100011 0100 0101 0110 0111 0000;(3)按图接线，输入端接入低频连续脉冲，观察计数规律。2 .八进制计数器的电路设计(1)自拟一个线路，试用十进制计数器74LS160实现100进制计数器的参考电路；(2)要求的状态转换图：0000 0001 00100011 01000101 011 00111 0000;(3)按图接线，输入端接入低频连续脉冲，观

10、察计数规律。7.3.6 实训注意事项1 .要总结时序逻辑电路的分析、设计方法；2 .要注意状态转换图与电路接线之间的关系；3 .要正确处理电路中多余的引脚；4 .在实训过程中要遵守实训规则，注意人身安全，避免设备的损坏。7.3.7 实训报告要求实训报告要包含以下内容1 .实训名称：2 .实训目的：请结合 7.3.1简述；3 .实训原理：简单说明原理，并附上实训电路图，请参阅 7.3.2;4 .实训仪器、仪表、设备：请在实训时记录下各仪器、仪表的名称、型号、规格、数 里等；5 .实训内容和步骤：请参阅7.3.4,简略叙述完成实训的关键步骤，分析比较实训结果,写出实训结论；6实训思考题：通过实训过

11、程，并结合教材相关内容完成实训思考题；7实训注意事项：请参阅7.3.6 有关注意事项。87.4 *触发器逻辑功能的测试7.4.1 实训目的1 .了解D锁存器、JK触发器的工作原理；2 .学习D锁存器、JK触发器的测试方法和典型应用；3 .学习用功能表、特性方程和状态图来表示触发器的逻辑功能。7.4.2 实训原理按照逻辑功能的不同，一般可把触发器分成RS、JK、D、和T四种类型；按其结构形式的不同又可分为基本（RS）触发器、主从触发器和边沿触发器。本节主要介绍的维持- 阻塞型D触发器的翻转分二步进行：在 CP=1期间主触发器接收输入端的信号，被置成相 应的状态，此时从触发器不动作；在CP=0期间

12、主触发器输出保持不变，此时从触发器按主触发器的状态翻转。7.4.3 实训仪器和设备1. S303-4型（或其它型号）数字电路实训箱一只；2. SR8 （或其它型号）双踪示波器一只；3. 直流稳压电源一台；4. 74LS74双D触发器1片；5. 74LS112双J-K触发器1片；6. 74LS00二输入端四与非门1片。7.4.4 实训内容和步骤维持-阻塞型D触发器的功能测试双D正边沿维持阻塞型触发器 74LS74的逻辑符号如图7-4-1所示，试按下面步骤完 成实训1 .分别在PRE、CLR端加低电平，观察并纪录 0、Q端的状态；2 .令PRE、CLR端为高电平，D端分别接高、低电平，用点动脉冲作

13、为CP,观察并纪录当CP为0、上升沿、1、下降沿时Q端的变化；3 .令PRE、CLR端为高电平，将 D和Q端相连，CP加连续脉冲，用双踪示波器观 察并纪录Q相对于CP的波形；4 .按表7.4.1的变化，用双踪示波器观察并纪录Q相对于CP的波形。表 7.4.1PRECLRCPD-NQN+1Q01XX0110XX011100111101PRE q>CLKCLR Q图7.4.1维持阻塞型D触发器的功能测试7.4.5 实训思考题触发器功能转换；将D触发器、JK触发器转换成T触发器；要求列出表达式、画出实训电路图；输入连续脉冲，观察各触发器CP及Q端波形。7.4.6 实训注意事项要正确理解基本 RS触发器输入信号的约束问题，依据实训体会D触发器的逻辑功能;要正确理解功能表、特性方程和状态图三者之间的关系；要正确理解D触发器、JK触发器和T触发器三者之间的关系； 在实训过程中要遵守实训规则，注意人身安全，避免设备的损坏。7.4.7 实训报告要求实训报告要包含以下内容1 .实训名称：2 .实训目的：