第21章 觸發(fā)器和時序邏輯電路(七)

1、 原來的狀態(tài)原來的狀態(tài) 下面介紹下面介紹，0 和和 1 態(tài)態(tài)； (2) ； 0 或或 1 兩互補(bǔ)輸出端兩互補(bǔ)輸出端兩輸入端兩輸入端反饋線反饋線 觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系 101設(shè)觸發(fā)器原態(tài)設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為為 1 態(tài)。態(tài)。翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為 0 態(tài)態(tài)(1) SD=1，RD = 01設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為 0 態(tài)態(tài)10觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持 0 態(tài)不變態(tài)不變復(fù)位復(fù)位設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為 0 態(tài)態(tài)0翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為 1 態(tài)態(tài)(2) SD=0，RD = 1設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為 1 態(tài)態(tài)01觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持 1 態(tài)不變態(tài)不變置位置位設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為 0 態(tài)態(tài)1保持為保持為 0 態(tài)態(tài)(3) SD=1，

2、RD = 1設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為 1 態(tài)態(tài)11觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持 1 態(tài)不變態(tài)不變110011111110若若G1先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為 0 態(tài)態(tài) 1 態(tài)態(tài) (4) SD=0，RD = 010邏輯符號邏輯符號SR基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器導(dǎo)引電路導(dǎo)引電路當(dāng)當(dāng)CP=0時時11110當(dāng)當(dāng) CP = 1 時時1打開打開11當(dāng)當(dāng) CP = 1 時時1(1) S = 0, R = 00011觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)由觸發(fā)器狀態(tài)由R、S 輸入狀態(tài)決定。輸入狀態(tài)決定。111101010(2) S = 0, R= 1觸發(fā)器置觸發(fā)器置“0”(3) S =1, R= 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置“1

3、”111110011110Q=1Q=011(4) S =1, R= 1 當(dāng)時鐘由當(dāng)時鐘由 1變變 0 后后觸發(fā)器狀態(tài)不定觸發(fā)器狀態(tài)不定11Qn+1時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)nnQRSQ 1SR=0（約束條件）（約束條件）CPKQRQJS 互補(bǔ)時互補(bǔ)時鐘控制鐘控制主、從主、從觸發(fā)器觸發(fā)器不能同不能同時翻轉(zhuǎn)時翻轉(zhuǎn)CP CP主觸發(fā)器主觸發(fā)器 主觸發(fā)器主觸發(fā)器0101CP10主觸發(fā)器封鎖主觸發(fā)器封鎖0C01010CPCP 高電平時觸發(fā)器高電平時觸發(fā)器接收信號并暫存。接收信號并暫存。要求要求CP高電平期間高電平期間J、K狀態(tài)保持不變。狀態(tài)保持不變。CP 下降沿時下降沿時( ) 觸觸發(fā)器

4、翻轉(zhuǎn)發(fā)器翻轉(zhuǎn)。CP 低電平時低電平時J、K 不不起作用。起作用。10010CP01010(1)J=1, K=1 設(shè)觸發(fā)器設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為原態(tài)為 0 態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為 1 態(tài)態(tài)11 01101010010101010設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為 1 態(tài)態(tài)為為 ？狀態(tài)？狀態(tài)J=1, K=1時，每來時，每來一個時鐘脈沖，狀一個時鐘脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，即具即具有計數(shù)功能。有計數(shù)功能。(1) J=1, K=11010011001010(2) J=0，K=1 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為 1 態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為 0 態(tài)態(tài)01 1001010110設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為 0 態(tài)態(tài)為為 ？態(tài)？態(tài)

5、0101010(3) J=1，K=0 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為 0 態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為 1 態(tài)態(tài)10 011010100101設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為 1 態(tài)態(tài)為為 ？態(tài)？態(tài)010(4) J=0，K=0 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為 0 態(tài)態(tài)保持原態(tài)保持原態(tài)0001000101001nQJS nKQR CP高電平時主觸高電平時主觸發(fā)器狀態(tài)由發(fā)器狀態(tài)由J、K決決定，從觸發(fā)器狀態(tài)定，從觸發(fā)器狀態(tài)不變。不變。 CP下降沿下降沿( )觸觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)發(fā)器翻轉(zhuǎn)(主、從觸主、從觸發(fā)器狀態(tài)一致）。發(fā)器狀態(tài)一致）。 ()觸發(fā)器工作時觸發(fā)器工作時SD 、 RD應(yīng)接高電平。應(yīng)接高電平。 ()nnnQKQJQ1J

6、K 觸發(fā)器工作波形觸發(fā)器工作波形下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn) 每個芯片內(nèi)有兩每個芯片內(nèi)有兩個獨(dú)立的個獨(dú)立的JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。 每個每個JK觸發(fā)器觸發(fā)器 有各有各自的置自的置 0 端端 (清零端清零端)和置和置 1 端端 (預(yù)置端預(yù)置端) , 低電平有效。低電平有效。 CP下降沿下降沿( )觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。 CPQJKSDRDQ基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器導(dǎo)引電路導(dǎo)引電路反反饋饋線線D Qn+1 0101 每個芯片內(nèi)有兩個每個芯片內(nèi)有兩個獨(dú)立的獨(dú)立的 D 觸發(fā)器。觸發(fā)器。 CP上升沿上升沿( )觸發(fā)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。器翻轉(zhuǎn)。 每個每個 D 有各自的有各自的置置 0 端和置端和置 1 端端, 低電

7、平有效。低電平有效。D 觸發(fā)器邏輯符號觸發(fā)器邏輯符號D CPQQRDSD CPDQ仍為下降沿仍為下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)(保持功能保持功能)(計數(shù)功能計數(shù)功能)TCPQQD 清零清零寄存指令寄存指令000011011101觸發(fā)器狀態(tài)不變觸發(fā)器狀態(tài)不變10清零清零110011000000001110101111清零清零1移位脈沖移位脈沖2341011從高位向低位從高位向低位依次輸入依次輸入數(shù)碼輸入數(shù)碼輸入1 0 1 100005移位脈沖移位脈沖678清零清零1011數(shù)碼輸入數(shù)碼輸入1 0 1 1111111Q0Q3Q2Q1111待存數(shù)待存數(shù)據(jù)據(jù)011110001123移位脈沖移位脈沖Q2 Q1 Q

8、0移位過程移位過程Q3寄寄 存存 數(shù)數(shù) 碼碼 D001110000清清 零零110左移一位左移一位001011左移二位左移二位01011左移三位左移三位10114左移四位左移四位101并并 行行 輸輸 出出 74LS194功能表功能表并行輸入并行輸入控制端控制端輸出端輸出端左移串行左移串行輸入輸入右移串行輸右移串行輸入入74LS194型雙向移位寄存型雙向移位寄存器器3 位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器1010CP計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖在電路圖中在電路圖中J、懸空表示懸空表示J、K=1。 當(dāng)相鄰低位觸發(fā)器由當(dāng)相鄰低位觸發(fā)器由1變變 0 時翻轉(zhuǎn)時翻轉(zhuǎn)異步二進(jìn)制加法計數(shù)器工作波形異步二進(jìn)制加法

9、計數(shù)器工作波形 Q0Q1Q2每個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時間有先后，與計數(shù)脈沖不同步。每個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時間有先后，與計數(shù)脈沖不同步。 每經(jīng)一個觸發(fā)器，脈沖的周期就增加一倍，頻率每經(jīng)一個觸發(fā)器，脈沖的周期就增加一倍，頻率減為一半。減為一半。？各各 D 觸發(fā)器已接成觸發(fā)器已接成T 觸發(fā)器，即具有計數(shù)功能。觸發(fā)器，即具有計數(shù)功能。用用D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 3 位二進(jìn)制異步加法計數(shù)器。位二進(jìn)制異步加法計數(shù)器。2. 若構(gòu)成減法計數(shù)器若構(gòu)成減法計數(shù)器, CP 端又如何連接？端又如何連接？思考思考1. 各觸發(fā)器的各觸發(fā)器的CP 端應(yīng)如何連接？端應(yīng)如何連接？ 八進(jìn)制異步減法計數(shù)器電路八進(jìn)制異步減法計數(shù)器電路 (a) D

10、 觸發(fā)器構(gòu)成；觸發(fā)器構(gòu)成；(b) JK觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成4 位二進(jìn)制加法計數(shù)器的狀態(tài)表位二進(jìn)制加法計數(shù)器的狀態(tài)表由主從型由主從型 JK 觸發(fā)器組成的同步觸發(fā)器組成的同步 4 位二進(jìn)制加法計數(shù)器位二進(jìn)制加法計數(shù)器 計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，當(dāng)每個計數(shù)當(dāng)每個計數(shù)脈沖到來后，觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看脈沖到來后，觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看J、K的狀態(tài)。的狀態(tài)。 74LS161型型 4 位同步二進(jìn)制計數(shù)器位同步二進(jìn)制計數(shù)器(a) 引腳排列圖；引腳排列圖； (b) 邏輯符號邏輯符號下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁退出退出章目錄章目錄66/124輸輸 入入輸輸 出出清清零零預(yù)預(yù)

11、置置使能使能時時鐘鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入預(yù)置數(shù)據(jù)輸入計計 數(shù)數(shù)進(jìn)進(jìn)位位CEPCETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0TCLLLLLLHLD3D2D1D0D3D2D1D0#HHL保保持持#HHL保保持持LHHHH計計數(shù)數(shù)#CR的作用？的作用？PECRPE的作用？的作用？下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁退出退出章目錄章目錄67/124例例6.5.1 6.5.1 試用試用74LS16174LS161構(gòu)成模構(gòu)成模2 21616的同步二進(jìn)制計數(shù)器。的同步二進(jìn)制計數(shù)器。 LD PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC0 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2

12、 Q3 CE CLK RESET PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC1 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D4 D5 D6 D7 Q4 Q5 Q6 Q7 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC2 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D8 D9 D10 D11 Q11 Q8 Q9 Q10 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC3 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D12 D13 D14 D15 Q15 Q12 Q13 Q14 & CP0= CP K0 =1 J0 =Q2K1 =1 J1 =1CP1= Q0J2=Q0Q1K2 =1CP2

13、= CP CP0= CP=0 K0 =1 J0 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 CP1= Q0=0J2=Q0Q1=0 K2 =1CP2= CP=0 011111 011111011111111111011101011111000010012010301141005000CP1= Q01. 同步同步 常使用常使用74LS160型同步十進(jìn)制加法計數(shù)器型同步十進(jìn)制加法計數(shù)器, 其引腳其引腳排列及功能表與排列及功能表與74LS161型計數(shù)器相同。型計數(shù)器相同。110 10清零清零0000R0 高電平清零高電平清零1 10置置91100 0 0110輸出五進(jìn)制輸出五進(jìn)制 011輸入輸入計數(shù)計數(shù)脈沖脈

14、沖二進(jìn)制計數(shù)二進(jìn)制計數(shù)輸入輸入計數(shù)計數(shù)脈沖脈沖下降沿下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn) 0 011輸出十進(jìn)制輸出十進(jìn)制輸入脈沖輸入脈沖輸入計輸入計數(shù)脈沖數(shù)脈沖十分頻輸出十分頻輸出(進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出)計數(shù)狀態(tài)計數(shù)狀態(tài)計數(shù)器輸出計數(shù)器輸出五進(jìn)制輸出五進(jìn)制輸出計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖輸入輸入工作波形工作波形六個脈沖循環(huán)一次六個脈沖循環(huán)一次0100(4) 個位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。個位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。個位的最高位個位的最高位 Q3 接十位的接十位的 CP0 ，個位十進(jìn)制，個位十進(jìn)制計數(shù)器經(jīng)過十個脈沖循環(huán)計數(shù)器經(jīng)過十個脈沖循環(huán)一次，每當(dāng)?shù)谑畟€脈沖來到后一次，每當(dāng)?shù)谑畟€脈沖來到后 Q3由由 1 變?yōu)樽優(yōu)?0，相當(dāng)于

15、，相當(dāng)于一個下降沿，使一個下降沿，使十位六進(jìn)制十位六進(jìn)制計數(shù)器計數(shù)。經(jīng)過六十個計數(shù)器計數(shù)。經(jīng)過六十個脈沖，個位和脈沖，個位和十位十位計數(shù)器都恢復(fù)為計數(shù)器都恢復(fù)為 0000。RD高電平清零高電平清零五進(jìn)制五進(jìn)制五進(jìn)制五進(jìn)制下降沿翻轉(zhuǎn)下降沿翻轉(zhuǎn)二進(jìn)制二進(jìn)制下一頁下一頁返回返回上一頁上一頁退出退出章目錄章目錄94/124反饋置數(shù)法反饋置數(shù)法 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 0010 0110 0000 0101 0100 0011 0001 1000 0111 Q3Q2Q1Q0 CP CET CEP CR

16、 PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 1 1 1 （4） 用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器適用于有預(yù)置數(shù)功能的集成計數(shù)器。適用于有預(yù)置數(shù)功能的集成計數(shù)器。例例4 用用74LVC161構(gòu)成九進(jìn)制加計數(shù)器。構(gòu)成九進(jìn)制加計數(shù)器。D (DOWN) 減法脈沖輸入端減法脈沖輸入端U(UP) 加法脈沖輸入端加法脈沖輸入端L(LOAD) 置數(shù)端置數(shù)端CO 進(jìn)位端進(jìn)位端BO 借位端借位端C(CLR) 清零端清零端Q3 Q2 Q1 Q0=1000 1000010000100001K0 = Q2 J0 =Q2 J1 =Q0J

17、2 =Q1 K1 =Q0 K2 =Q1J0K0J1K1J2K2可產(chǎn)生相移為可產(chǎn)生相移為 的順序脈沖。的順序脈沖。+C1+C2S5kTRD55k5kSDQQRVAVBUCC地地RD 觸發(fā)器觸發(fā)器。在未加觸發(fā)。在未加觸發(fā)脈沖前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，脈沖前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)定狀態(tài)，停留一段時間電路由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)定狀態(tài)，停留一段時間后，電路又自動返回穩(wěn)定狀態(tài)。后，電路又自動返回穩(wěn)定狀態(tài)。 暫穩(wěn)定狀態(tài)的長短，取決于電路的參數(shù)暫穩(wěn)定狀態(tài)的長短，取決于電路的參數(shù)，與觸與觸發(fā)脈沖無關(guān)。發(fā)脈沖無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用做定時、整形及延時。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

18、器一般用做定時、整形及延時。接通電源接通電源2/3 UCC01101Q=0導(dǎo)通導(dǎo)通1Q=01101Q=1截止截止00012/3 UCC 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a) 電路；電路；(b) 輸入輸出波形輸入輸出波形tp=RC ln3=1.1RC 暫穩(wěn)態(tài)的長短取暫穩(wěn)態(tài)的長短取決于決于RC時間常數(shù)。時間常數(shù)。應(yīng)用應(yīng)用1：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成定時檢測。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成定時檢測。應(yīng)用應(yīng)用2：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成短時用照明燈。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成短時用照明燈。應(yīng)用應(yīng)用3：抗干擾的定時電路。抗干擾的定時電路。 在工業(yè)控制中，周圍環(huán)境往往存在大量的干擾在工業(yè)控制中，周圍環(huán)境往往存在大量的干擾信號，如高頻火花、電磁波等，必

19、須要提高控制所信號，如高頻火花、電磁波等，必須要提高控制所用的定時電路的抗干擾能力。用的定時電路的抗干擾能力。是一種無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,接通電源后，不接通電源后，不需外加觸發(fā)信號，就能產(chǎn)生矩形波輸出。由于矩形需外加觸發(fā)信號，就能產(chǎn)生矩形波輸出。由于矩形波中含有豐富的諧波，故稱為多諧振蕩器。波中含有豐富的諧波，故稱為多諧振蕩器。是一種常用的脈沖波形發(fā)生器，觸是一種常用的脈沖波形發(fā)生器，觸發(fā)器和時序電路中的時鐘脈沖一般由多諧振蕩器產(chǎn)發(fā)器和時序電路中的時鐘脈沖一般由多諧振蕩器產(chǎn)生的。生的。uCR1R2.+接通電源接通電源0111002/3 UCCRD=1SD=0C充電充電C放電放電11/

20、3 UCCtp1tp22/3UCC1/3UCCQ=1Q=0Q=0Q=1接通電源接通電源T截止截止C充電充電 T導(dǎo)通導(dǎo)通C放電放電RD=1SD=0RD=0SD=1uCtOuOtO本電路只能產(chǎn)生占空比大于本電路只能產(chǎn)生占空比大于0.5的矩形波。的矩形波。 本電路可以產(chǎn)生占空比本電路可以產(chǎn)生占空比0.5的矩形波。的矩形波。這是因?yàn)樗某浞烹姷穆窂讲煌＿@是因?yàn)樗某浞烹姷穆窂讲煌?。占空比可調(diào)的占空比可調(diào)的 水位正常情況下，電容水位正常情況下，電容C被短接被短接, 揚(yáng)聲器不發(fā)音揚(yáng)聲器不發(fā)音; 水位下降到探測器以下時，多諧振蕩器開始工作，揚(yáng)水位下降到探測器以下時，多諧振蕩器開始工作，揚(yáng)聲器發(fā)出報警。聲器發(fā)出報警。雙音門鈴。雙音門鈴。開始比賽時，按下復(fù)位開關(guān)開始比賽時，按下復(fù)位開關(guān)S。0011100未比賽時未比賽時A1、A2為為 0 復(fù)位開關(guān)復(fù)位開關(guān) S 斷開。斷開。00110010110001保持不變保持不變21.6.2 四人搶答電路四人搶答電路 CT74LS175 引腳排列圖引腳排列圖四 人 搶 答 電 路 的 主 要 器 件 是四 人 搶 答 電 路 的 主 要 器 件 是 CT74LS1