第十二章時序邏輯電路

第十二章時序邏輯電路12.1基本雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器12.2鐘控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器12.4計數(shù)器12.5集成555定時器12.3

寄存器第12章目錄數(shù)字電路按照功能的不同分為兩類：組合邏輯電路；時序邏輯電路.時序邏輯電路的特點：由邏輯門、觸發(fā)器構(gòu)成，它在某一時刻的輸出狀態(tài)不僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，還與電路原來的輸出狀態(tài)有關(guān)。組合邏輯電路的特點：只由邏輯門電路組成，它在某一時刻的輸出狀態(tài)僅由該時刻的輸入信號狀態(tài)決定。概述概述（一）基本R-S

觸發(fā)器&&RSQQ??101010

觸發(fā)器有兩個重要的特點：（1）觸發(fā)器有兩個可能的穩(wěn)定工作狀態(tài)（2）觸發(fā)器具有記憶功能電路組成及工作原理Qn=1，Qn=0則

Qn+1=0，Qn+1=1Q和Q的邏輯狀態(tài)相反，Q=0，Q=1時稱觸發(fā)器為0態(tài)。(1)設(shè)

S

=1，R

=012.1基本雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第12章12

1&&RSQQ??011010&&RSQQ??110110則

Qn=Qn+1(3)設(shè)

S

=R

=1（一）基本R-S

觸發(fā)器(2)設(shè)

S

=0，R

=1Qn=0，Qn=1則

Qn+1=1，Qn+1=0第12章12

1&&RSQQ??0011禁用110011111010100001010111000不定001不定(4)S

=R

=00

0不定，禁止

SRQ簡化真值表1

00

0

11

1

1不變

SRQnQn+1R—S觸發(fā)器真值表（一）基本R-S

觸發(fā)器第12章12

1基本R-S觸發(fā)器符號SRQQABQQRS11或非門組成的基本觸發(fā)器輸入信號高電平有效SRSRQQ邏輯符號SR低電平有效（一）基本R-S

觸發(fā)器第12章12

1CP&&RCDS時鐘脈沖未到，即CP=0時，C、D門被封鎖，無論S、R端加什么信號它們輸出全是1，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。時鐘脈沖時鐘脈沖到來，即在CP=1時,R、S的變化才能引起觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。為高電平觸發(fā)。&&ABQQRS（一）R

S觸發(fā)器12.2鐘控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有時鐘脈沖的觸發(fā)器稱為鐘控觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)第12章12

2(2)S

=1，R

=0，Qn+1=10&&RS?01010(3)S

=0,R

=1，Qn+1=0

(4)S

=R

=1(1)S

=R

=0Qn=Qn+1禁用&&RDSDQQ??11010ABCDCPRDSDCPQQSR1符號2.邏輯功能（一）R

S觸發(fā)器第12章12

2&&ABQQRD&&RSDCDSCP000000111001101101000110110禁用111禁用SRQnQn+1真值表Qn10（當(dāng)CP=1時）RD、SD不受CP控制，直接將觸發(fā)器置1或置0。SD置1、RD置0，并低電平有效。2.邏輯功能（一）R

S觸發(fā)器第12章12

21

1禁止

SRQn+1簡化真值表0

0Qn

0

10

1

01

000000111001101101000110110禁用111禁用SRQnQn+1真值表Qn10重點放在：邏輯功能和觸發(fā)方式上2.邏輯功能（一）R

S觸發(fā)器第12章12

2CP例：初態(tài)Q=0，畫出在CP作用下Q端的波形。SRQ不定禁止出現(xiàn)1

1不定，禁止

SRQn+1真值表0

0Qn

0

10

1

01

存在的問題：空翻現(xiàn)象注意：觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由CP脈沖高電平時對應(yīng)的R和S決定（一）R

S觸發(fā)器第12章12

2（二）J-K觸發(fā)器1

電路結(jié)構(gòu)：由兩個同步RS觸發(fā)器和一個非門構(gòu)成。SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&&主從JK1CPQQ主觸發(fā)器R=KQnS=JQn主從型觸發(fā)器的特點：CP=1時，輸入信號進入主觸發(fā)器，從觸發(fā)器CP=0被封鎖；當(dāng)CP=0時，主觸發(fā)器被封鎖，從觸發(fā)器開啟。SDRD第12章12

2SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&&主從JKSDRD1CPQQ（1）J=K=0，Qn+1=Qn（2）J=0，K=1

Qn=0，S=JQn=0，R=KQn=0，

Qn+1=Qn=0Qn=1，S=JQn=0，R=KQn=1，

Qn+1=02.邏輯功能

Qn+1=0主觸發(fā)器R=KQnS=JQn第12章12

2SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&&主從JKSDRD1CPQQ（3）J=1，K=0Qn=0，S=JQn=1，R=KQn=0，Qn+1=1

Qn=1，S=JQn=0，R=KQn=0，Qn+1=Qn=1

Qn+1=12.邏輯功能主觸發(fā)器R=KQnS=JQn第12章12

2SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&&主從JKSDRD1CPQQ（4）J=K=1，Qn=0，S=1，R=0，Qn+1=1

Qn+1=QnQn=1，S=0，R=1，Qn+1=02.邏輯功能主觸發(fā)器R=KQnS=JQn第12章12

2JKQnQn+1100110111010001100JK觸發(fā)器真值表11011110Qn00000011Qn保持功能置1功能置0

功能計數(shù)功能Qn+1跟隨

J變化1

1Qn

JKQn+10

0Qn

0

10

1

01

JK觸發(fā)器簡化真值表2.邏輯功能主從觸發(fā)器符號第12章12

2KJSDRDCQQ

3.

觸發(fā)方式：觸發(fā)器在時鐘脈沖的什么時間接受輸入信號和輸出相應(yīng)的狀態(tài)。B、后沿主從觸發(fā)：CP前沿到來時開始輸入信號，延遲至CP后沿到來時輸出相應(yīng)狀態(tài)。KJSDRDCQQ

C、前沿主從觸發(fā)：CP后沿到來時開始輸入信號，延遲至CP前沿到來時輸出相應(yīng)狀態(tài)。KJSDRDCQQ

A、電平觸發(fā)：在CP脈沖為規(guī)定的電平時，觸發(fā)器都能接受輸入信號并立即輸出相應(yīng)狀態(tài)的觸發(fā)方式。第12章12

2D、邊沿觸發(fā)型J-K觸發(fā)器CP為什么能防止空翻?Q主Q從J=K=1KJSDRDCQQ

前沿（上升沿）觸發(fā)并翻轉(zhuǎn)KJSDRDCQQ

后沿（下降沿）觸發(fā)并翻轉(zhuǎn)第12章12

23.

觸發(fā)方式例：已知后沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器，J和K端的輸入信號波形如圖，而且已知觸發(fā)器原為0態(tài)，求輸出端Q的波形。JKQCP1234注意：觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由CP脈沖后沿對應(yīng)的J和K決定，并在后沿翻轉(zhuǎn)。第12章12

23.

觸發(fā)方式（三）D觸發(fā)器結(jié)構(gòu)形式：維持阻塞型第12章12

2&&ABQQRD&&SDD&&置0維持線置1維持線置0阻塞線置1阻塞線CPRS（三）D觸發(fā)器SDRDCQQ

D符號000

010101111DQnQn+1D觸發(fā)器真值表10置

1置

0Qn+1跟隨D觸發(fā)方式：邊沿觸發(fā)型，且上升沿觸發(fā)。第12章12

2下降沿觸發(fā)SDRDCQQ

D符號CP例：已知維持阻塞型D觸發(fā)器CP和D端的波形，

D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)，試畫出輸出端Q的波形。DQ注意：觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由CP脈沖上升沿對應(yīng)的D決定。

并在CP脈沖上升沿翻轉(zhuǎn)。在其它時間輸出狀態(tài)不會發(fā)生變化。（三）D觸發(fā)器第12章12

2例：用D觸發(fā)器構(gòu)成計數(shù)器SDRDCQQ

DD=

Qn計數(shù)功能要求：Qn+1=Qn（三）D觸發(fā)器第12章12

2KJSDCQQ

SDRDCQQ

DACP已知CP和A的波形，畫出Q1、Q2的波形。CPARD1=SD2=AF1F2C1=C2=CPD1=Q2J2=Q1K2=Q1Q1Q2(D1）Q1（J2）例：第12章12

2（四）T觸發(fā)器SDRDCQQ

T符號T觸發(fā)器

000

011101110TQnQn+1T觸發(fā)器真值表QnQn

保持功能計數(shù)功能當(dāng)T=1時Qn+1=Qn具有計數(shù)功能第12章12

2（五）觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換1.J-K觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器1JKDCP2.J-K觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器TQQJKCPQQ第12章12

2（六）觸發(fā)器應(yīng)用舉例1.同步單脈沖發(fā)生器JRDSDK

CPQQJRDSDK

CPQQ單脈沖輸出SB?

?CPQ1Q1Q2Q2SBQ1Q2Q2該電路的特點：每按動一次啟動按鈕SB（常閉）就可以在Q1端輸出一個單脈沖，且寬度等于時鐘脈沖的周期。第12章12

2DCPRDDCPRDDCPRDDCPRD&+5VCLR&&Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4SB1SB2SB3SB41010112301??????CLR端加入清零脈沖后

Q1=Q2=Q3=Q4=0，

Q1=Q2=Q3=Q4=1，2.四人搶答器電路與非門2輸出為1，時鐘脈沖加到四個D觸發(fā)器的CP端，SB未按下，D觸發(fā)器的零狀態(tài)不變。按下SB1

SB4中任一個按鈕，對應(yīng)觸發(fā)器的D端為高電平。D第12章12

2

（一）數(shù)碼寄存器CRDDCRDDCRDDCRDD&&&&????Q3'Q2'Q1'Q0'Q3Q2Q1Q0??輸出清零存入F3F2F1F0A3A2A1A0???D觸發(fā)器組成的數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器：存放二進制數(shù)碼的邏輯部件，一個觸發(fā)器存放一個二進制數(shù)碼，N個觸發(fā)器可寄存N位二進制數(shù)碼。并行輸入并行輸出方式12.3

寄存器第12章12

3串行輸出（二）移位寄存器CRDDCRDDCRDDCRDDDO數(shù)碼輸入清零移位脈沖CP???

??

??Q0Q1Q2Q3并行輸出CPD0Q0Q1Q2Q3CP011

1D0Q0Q1Q2Q31101???F0F1F2F3

每加入一個CP脈沖，每個觸發(fā)器中所存儲的數(shù)碼就依次向左或向右移一位。四位右移寄存器QQQQ第12章12

3CPQ0Q2Q31101Q1Q0Q1Q2Q3CP0000

01000

10100

21010

31101

41101

高位狀態(tài)表波形圖串行輸入串行輸出（二）移位寄存器第12章12

31.異步二進制加法計數(shù)器JRDK

CPQQJRDK

CPQQJRDK

CPQQ清零計數(shù)脈沖CPF0F1F2Q0Q1Q2（一）二進制計數(shù)器一個觸發(fā)器有兩個穩(wěn)態(tài)，N個觸發(fā)器共有2N個穩(wěn)態(tài)，若計數(shù)器有N個觸發(fā)器，稱該計數(shù)器為模數(shù)2N計數(shù)器，計數(shù)容量是（2N-1）各觸發(fā)器J=K=1低位的Q端接高位的CP。CP脈沖不同時加到CP端12.4計數(shù)器用來累計脈沖數(shù)目第12章12

4CQ2Q1Q0000011100011110100101101012345678000加法計數(shù)器狀態(tài)表JRDK

CPQQJRDK

CPQQJRDK

CPQQ清零計數(shù)輸入CPF0F1F2Q0Q1Q2CPQ0Q1Q2（一）二進制計數(shù)器1.異步二進制加法計數(shù)器000010011100101110111001000第12章12

4?JRDK

CPQQ??JRDK

CPQQ??JRDK

CPQQ??JRDK

CPQQ????1??計數(shù)輸入清零Q0Q1Q2Q3

34561278910111213141516

CPQ0Q1Q2Q3F0F1F2F3分頻的概念？1.異步二進制加法計數(shù)器00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000SDRDCQQ

DSDRDCQQ

DSDRDCQQ

D用D觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進制加法計數(shù)器計數(shù)輸入CP清零Q0Q1Q2CPQ0Q1Q2F0F1F2低位的Q端接高位觸發(fā)器的CP端（一）二進制計數(shù)器1.異步二進制加法計數(shù)器第12章12

42.異步二進制減法計數(shù)器CQ2Q1Q0000012345678000減法計數(shù)器狀態(tài)表111110101100011010001Q2JRDSDK

CPQQJRDSDK

CPQQJRDSDK

CPQQ置數(shù)計數(shù)輸入CPQ0Q1F0F1F2第12章12

4?JK

CPQQ

?JK

CPQQ

?JK

CPQQ&&??JK

CPQQ&&?????CP1????J0=K0=1J1=K1=Q0J3=K3=Q2?Q1?Q0Q0Q1Q2Q3J2=K2=Q1?Q0

??F0F1F2F33.同步二進制加法計數(shù)器計數(shù)脈沖同時加到觸發(fā)器的時鐘端CPQ3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001101010111011121100131101141110151111160000十六進制加法計數(shù)器狀態(tài)表8421碼J0=K0=1J1=K1=Q0J3=K3=Q2?Q1?Q0J2=K2=Q1?Q03.同步二進制加法計數(shù)器第12章12

4??J0=K0=1J2=K2=Q0n?Q1n（二）十進制加法計數(shù)器J3=Q2n?Q1n?Q0nK3=Q0nJ1=Q0n?Q3nK1=Q0nJKCPQQ

?

?JK

CPQQ&&???CP1?JK

CPQQ&&??Q0Q1Q2Q3JK

CPQQ&&??????1&CC=Q0n?Q3nF0F1F2F38421碼十進制加法計數(shù)器驅(qū)動方程：進位信號將十進制數(shù)的每一位數(shù)用二進制數(shù)來表示第12章12

4J0=K0=1J1=Q0n?Q3nK1=Q0nJ2=K2=Q0n?Q1n十進制加法計數(shù)器波形圖J3=Q2n?Q1n?Q0nK3=Q0n

Q1Q2C=Q0n?Q3n34561278910CP

Q0Q3C0000100001001100001010100110111000011001驅(qū)動方程：（二）十進制加法計數(shù)器第12章12

4CPQ3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001100000十進制加法計數(shù)器狀態(tài)表8421碼8421碼十進制加法計數(shù)器波形圖Q0Q1Q2Q3CP12345678910J0=K0=1J2=K2=Q0n?Q1nJ3=Q2n?Q1n?Q0nK3=Q0nC=Q0n?Q3nJ1=Q0n?Q3nK1=Q0n（二）十進制加法計數(shù)器第12章12

4QQSDRDCJKQQSDRDCJKQQSDRDCJK&F1F2F3QBQCQDQQSDRDCJKF0QA計數(shù)輸入CPCPACPB五進制加法計數(shù)器二進制（三）8421碼二—五—十進制加法計數(shù)器第12章12

4J0K0

CPQQ

??CPJ2=Q1n?Q0nK2=Q1n（四）任意進制加法計數(shù)器Q0J1K1

CPQQ?Q1J2K2

CPQQ&&Q2&&

?J0=Q2n?Q1nK0=1J1=Q0nK1=Q2n?Q0n1?驅(qū)動方程：第12章12

43456127CP

Q0Q1Q2J2=Q1n?Q0nK2=Q1nJ0=Q2n?Q1n

K0=1J1=Q0n

K1=Q2n?Q0n000100010110001101011功能：同步七進制加法計數(shù)器驅(qū)動方程：000（四）任意進制加法計數(shù)器第12章12

4QQSDRDCJKQQSDRDCJKQQSDRDCJK&F1F2F3Q1Q2Q3計數(shù)輸入CPJ1=Q3，K1=1，C1=CPJ2=1，K2=1，C2=Q1J3=Q1Q2，K3=1，C3=CP驅(qū)動方程：（四）任意進制加法計數(shù)器第12章12

4J1=Q3，K1=1，C1=CPJ2=1，K2=1，C2=Q1J3=Q1Q2，K3=1，C3=CP驅(qū)動方程：CPQ3Q2Q1J3K3C3J2K2C2J1K1C1CPQ1CP000001111110010111112010011111301111111141000111015000

功能：異步五進制加法計數(shù)器（四）任意進制加法計數(shù)器第12章12

4T4196功能表功能輸入輸出控制信號CT/LD時鐘CP并行予置數(shù)ABCDQAQBQCQD清零Cr清零置數(shù)計數(shù)0

00001011

計數(shù)abcdabcd（五）中規(guī)模集成計數(shù)器T4196（74LS196）T4196CT/LDQCCAQAGNDVCCCrQDDBQBCPACPB二—五—十進制加法計數(shù)器第12章12

4模2模5QAQBQCQDCPACPB計數(shù)脈沖從CPA輸入，從QA輸出，是一個二進制計數(shù)器。計數(shù)脈沖從CPB輸入，從QD、QC和

QB輸出時，是一個五進制計數(shù)器。（五）中規(guī)模集成計數(shù)器第12章12

4模

2模

5QAQBQCQDCPACPB1234567141312111098+5VQDQBCPAQACPBQC+5VCT/LDT4196??Cr8421碼二—五—十進制加法計數(shù)器（五）中規(guī)模集成計數(shù)器第12章12

4應(yīng)用舉例QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA&1???8421碼七進制計數(shù)器0111QAQBQCCrCP1234567七進制加法計數(shù)器波形圖Cr=QCQBQA反饋置0法（五）中規(guī)模集成計數(shù)器110000第12章12

4應(yīng)用舉例兩位十進制計數(shù)器QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA1?QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA1?個位十位（五）中規(guī)模集成計數(shù)器第12章12

4應(yīng)用舉例&??QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA1?六十進制計數(shù)器0110QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA1?（五）中規(guī)模集成計數(shù)器第12章12

4應(yīng)用舉例&??QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA1?三十六進制計數(shù)器0011QDQCQBQACT/LDCrCPBCPA1?0110??（五）中規(guī)模集成計數(shù)器第12章12

4（一）集成555定時器工作原理+_

+_

RSQQ··5K

5K

5K

RUR1UR28(VCC)4(RD)5(CO)6(TH)2(TL)71(GND)3(UO)C1C2UR1=U+1=2/3VCCUR2=U

2=1/3VCCUTH>2/3VCC,R=0UTL>1/3VCC,S=1Q=0,UO=低電平,T導(dǎo)通0110置

0參考電壓：12.5集成555定時器第12章12

5+_

+_

RSQQ··5K

5K

5K

RUR1UR28(VCC)4(RD)5(CO)6(TH)2(TL)71(GND)3(UO)C1C2UR1=U+1=2/3VCCUR2=U

2=1/3VCC

UTH<2/3VCC,R=1

UTL>1/3VCC,S=1

UO=原狀態(tài)，T=原狀態(tài)置

0（一）集成555定時器工作原理第12章12

5+_

+_

RSQQ··5K

5K

5K

RUR1UR28(VCC)4(RD)5(CO)6(TH)2(TL)71(GND)3(UO)C1C2UR1=U+1=2/3VCCUR2=U

2=1/3VCC01UTH<2/3VCC,R=1UTL<1/3VCC,S=0Q=1,UO=高電平,T截止10置

0（一）集成555定時器工作原理第12章12

5555集成定時器狀態(tài)表UTH>2/3VCCUTL>1/3VCCR