《電工電子技術(shù)》課件-模塊九 時序邏輯電路

1.時序邏輯電路概念、特點等基礎(chǔ)知識。2.RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T′觸發(fā)器的邏輯功能及應(yīng)用。3.555定時器的功能及三種典型的應(yīng)用電路。4.時序邏輯電路的分析方法，中規(guī)模集成計數(shù)器、寄存器的邏輯功能及應(yīng)用。知識點知識目標：1.理解時序邏輯電路的概念，了解時序邏輯電路的分類。2.掌握各類觸發(fā)器的邏輯功能。3.掌握555定時器的功能及三種典型的應(yīng)用電路。4.掌握簡單時序邏輯電路的分析方法。5.掌握常用集成計數(shù)器、寄存器的邏輯功能。能力目標：1.能根據(jù)觸發(fā)器邏輯符號，識讀其功能。2.能用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器、定時電路。3.能夠查閱手冊，識讀集成觸發(fā)器、計數(shù)器和寄存器的引腳和功能。4.會使用集成觸發(fā)器、計數(shù)器、寄存器等器件。目標案例導(dǎo)入都市的夜晚，霓虹燈閃爍變幻；絢麗的舞臺，七彩的燈光色彩繽紛。變幻的彩燈已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚狞c綴，那么用電子技術(shù)知識如何實現(xiàn)流水彩燈的控制呢？觸發(fā)器1555定時器2計數(shù)器3寄存器4主要內(nèi)容1、觸發(fā)器的基本特性：（1）記憶功能；（2）有兩個互補輸出端Q和概述Q類型：RS、D、JK、T、Tˊ

五種觸發(fā)器。功能描述：特性方程（表達式）、功能表、時充波形圖。2、觸發(fā)器的類型和邏輯功能的描述觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本單元一、

基本RS觸發(fā)器

工作原理及邏輯功能QQSDRDG1G2100111觸發(fā)器被置111011000SDRD

功能說明輸入QQ輸出

置010

置1019.1.1RS觸發(fā)器9.1觸發(fā)器QQSDRDG1G211&&11011000SDRD

功能說明輸入QQ輸出

置010

置101一、

基本RS觸發(fā)器

工作原理及邏輯功能保持不變QQSDRDG1G20011當(dāng)RD和SD同時0→1時，輸出狀態(tài)可能為0，也可能為1，即輸出狀態(tài)不定。

因此，這種情況禁用。一、

基本RS觸發(fā)器工作原理及邏輯功能邏輯功能的特性表描述特性表：觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號和電路原有狀態(tài)之間關(guān)系指觸發(fā)器在輸入信號變化前的狀態(tài)，用Qn

表示。指觸發(fā)器在輸入信號變化后的狀態(tài)，用Qn+1表示。次態(tài)現(xiàn)態(tài)00001×狀態(tài)不定0×1010100置000101101置1111110011保持原狀態(tài)不變說明Qn+1QnSDRD一、

基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器特性表的簡化表示Qn11101010不定00Qn+1SDRD邏輯功能的特性表描述

置0端RD和置1端SD低電平有效禁用RD=SD=0。稱約束條件注意一、

基本RS觸發(fā)器波形分析舉例解：【例】設(shè)下圖中觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，試對應(yīng)輸入波形，畫出Q和Q的波形。QQSDRDSRSDRD保持初態(tài)為0，故保持為0。置

0保持QQ置

1同學(xué)簡述原理應(yīng)用舉例：防抖開關(guān)A一、

基本RS觸發(fā)器優(yōu)點缺點電路簡單，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。1.輸出受輸入信號直接控制，不能定時控制。2.有約束條件。優(yōu)缺點一、

基本RS觸發(fā)器

二、

同步RS觸發(fā)器實際工作中，觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅要由觸發(fā)輸入信號決定，而且要求按照一定的節(jié)拍工作。為此，需要增加一個時鐘控制端CP。

CP即ClockPulse，它是一串周期和脈寬一定的矩形脈沖。

具有時鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為時鐘觸發(fā)器，又稱鐘控觸發(fā)器。同步觸發(fā)器是其中最簡單的一種，而基本RS觸發(fā)器稱異步觸發(fā)器。（1）電路結(jié)構(gòu)與工作原理QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4工作原理★CP=0時，G3、G4被封鎖，輸入信號R、S不起作用?；綬S觸發(fā)器的輸入均為1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變?！顲P=1時，G3、G4解除封鎖，將輸入信號

R和S取非后送至基本

RS觸發(fā)器的輸入端。0111SR基本

RS

觸發(fā)器時鐘

CP

控制

二、

同步RS觸發(fā)器（2）邏輯功能與符號QQ1SC11R

QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4不定11001110Qn00Qn+1SRRS功能

R、S信號高電平有效SSDRRDRDSD

二、

同步RS觸發(fā)器RDCPRQQ1SSC1CPR1RRSVCCRDS解：【例】試對應(yīng)輸入波形畫出下圖中Q端波形。原態(tài)未知QVCCRDRD0000101010101011010110001111×0×1Qn+1QnSR特性表同步RS觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖RSQn0100011110×

×

1

1

1

特性方程RS=0(約束條件)（3）特性表與特性方程

二、

同步RS觸發(fā)器一、

主從JK觸發(fā)器工作特點：CP=1期間，主觸發(fā)器接收輸入信號；CP=0期間，主觸發(fā)器保持CP下降沿之前狀態(tài)不變，而從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器狀態(tài)。9.1.2JK觸發(fā)器（1）主從JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號由四種不同輸入組合的分析，可得出JK觸發(fā)器的邏輯功能如表：JKQnQn+1功能說明000101Qn+1=Qn

保持010100Qn+1=0置0100111Qn+1=1置1110110翻轉(zhuǎn)功能由表可得JK觸發(fā)器的特性方程：（2）JK觸發(fā)器的特性表與特性方程下圖是主從JK觸發(fā)器的波形圖，由此能更直觀地看出觸發(fā)器的狀態(tài)改變是在時鐘脈沖從1→0時才發(fā)生的。

主從JK觸發(fā)器的波形圖（3）JK觸發(fā)器的波形圖【例9-1】設(shè)主從JK觸發(fā)器的時鐘脈沖和J、K信號的波形如圖所示，畫出輸出端Q的波形，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。例9-1圖解：根據(jù)JK觸發(fā)器的特性可畫出輸出端Q的波形，如圖所示。從圖可以看出，觸發(fā)器的Q端的狀態(tài)改變發(fā)生在時鐘脈沖由1→0的下降沿。判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是脈沖為1期間主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。工作特點：只能在CP上升沿(或下降沿)時刻接收輸入信號，因此，電路狀態(tài)只能在CP上升沿(或下降沿)時刻翻轉(zhuǎn)。而在CP=0或CP=1期間，輸入信號的變化對觸發(fā)器的狀態(tài)均無影響。TTL

維持阻塞

D

觸發(fā)器(通常上升沿觸發(fā))TTL

邊沿

JK觸發(fā)器(通常下降沿觸發(fā))CMOS

邊沿

D

觸發(fā)器和邊沿

JK

觸發(fā)器(通常上升沿觸發(fā))二、

邊沿JK觸發(fā)器9.1.2JK觸發(fā)器常見邊沿觸發(fā)器：QQ1JJCP1KKC1CP觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器C1具有異步端的邊沿

JK

觸發(fā)器

QQ1JJCP1KKRSC1RDSDRRDSSD二、

邊沿JK觸發(fā)器邏輯符號9.1.2JK觸發(fā)器邊沿JK觸發(fā)器與主從JK觸發(fā)器有同樣的特性方程：應(yīng)用舉例：應(yīng)用74HC112中的一個JK觸發(fā)器便可組成如圖所示的單按鈕電子開關(guān)電路。圖中引腳2、3、16接電源+VCC，即有1J=1K=1，電路為計數(shù)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。4、15腳也與電源接，即，異步置0、置1功能處于無效狀態(tài)。手指每按一下開關(guān)SB，1Q的輸出狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。若原來1Q為低電平，它使三極管VT截止，繼電器KA失電不工作，按一下開關(guān)SB，1Q翻轉(zhuǎn)為高電平，VT飽和導(dǎo)通，繼電器KA得電工作。若再按一下SB，則1Q翻轉(zhuǎn)恢復(fù)為低電平，VT截止，繼電器KA失電停止工作。通過繼電器KA，可以控制其它電器的開停。如臺燈、電風(fēng)扇等等。QQC1CP1DDCP觸發(fā)的邊沿D觸發(fā)器C1QQC1CPD具有異步端的邊沿

D

觸發(fā)器

1DSSDRRDRRDSSD9.1.3D觸發(fā)器（邊沿）（1）邊沿D觸發(fā)器的邏輯符號Qn+1

=

D11↑11CP

時00↑11Qn×111保持Qn×011禁用不定態(tài)××00異步置11××01異步置00××10說明Qn+1DCPSDRD特性方程：特性表（上升沿）：Qn＋1＝D（2）D觸發(fā)器的特性表和特性方程9.1.3D觸發(fā)器（邊沿）Q1Q1CPDC11D(a)(b)SC1R1DCPQ2Q2解：【例9-2】設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為

0，試對應(yīng)輸入波形畫出

Q1、Q2的波形。DCPQ1Q2D觸發(fā)器特性方程為Qn+1=D功能是翻轉(zhuǎn)因此C110C1該電路的功能是：在時鐘觸發(fā)沿到達時狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種功能稱為計數(shù)功能，相應(yīng)觸發(fā)器稱為計數(shù)觸發(fā)器。JCPKT解：【例9-3】設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為

1，試對應(yīng)輸入波形畫出

Q1、Q2的波形。Q1Q1CPJC11J(a)(b)SC1R1KCPQ2Q2K1K1JTVCCC111001001SVCCRC1CP1JT1K1010CP之前

J、K最后取值為

1CP之前

J、K最后取值為

0Q1Q2

T=0時，Qn+1=Qn

T=1時，Qn+1=Qn

這種功能稱T功能，相應(yīng)觸發(fā)器稱T觸發(fā)器。(1)弄清時鐘觸發(fā)沿是上升沿還是下降沿。(2)弄清有無異步輸入端，異步置0端和異步置1端是低電平有效還是高電平有效。(4)邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程與同步觸發(fā)器的相同，但由于觸發(fā)方式不一樣，因此，它們的邏輯功能和特性方程成立的時間不同。邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程只在時鐘的上升沿(或下降沿)成立。(3)異步端不受時鐘CP控制，將直接實現(xiàn)置0或置1。觸發(fā)器工作時，應(yīng)保證異步端接非有效電平。邊沿觸發(fā)器小結(jié)★觸發(fā)器由門電路構(gòu)成，因此，門電路的應(yīng)用注意事項在這里多適用。例如，TTL觸發(fā)器的輸入端懸空相當(dāng)于輸入高電平，而CMOS觸發(fā)器的輸入端不允許懸空?！飳嶋H工作中，應(yīng)根據(jù)需要選定觸發(fā)器的功能和觸發(fā)方式。例如：同步觸發(fā)器通常只用于數(shù)據(jù)鎖存，構(gòu)成計數(shù)器、移位寄存器時一般要用邊沿觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器小結(jié)

9.2555定時器及其應(yīng)用

555定時器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。它電源電壓范圍寬(雙極型555定時器為5~16V，CMOS555定時器為3~18V)，可提供與TTL及CMOS數(shù)字電路兼容的接口電平，還可輸出一定功率，驅(qū)動微電機、指示燈、揚聲器等。

TTL單定時器型號的最后3位數(shù)字為555，雙定時器的為556；CMOS單定時器的最后4位數(shù)為7555，雙定時器的為7556。9.2.1555定時器的結(jié)構(gòu)及功能C1C2G3QQG1G2RSVR5k

5k

5k

UR1UR2GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS電路符號627153843OUT輸出端

8VCC電源端

4RD直接置0端

DIS7放電端TH6閾值輸入端TR2觸發(fā)輸入端CO5控制電壓輸入端

GND1接地端

集電極開路輸出端UR1UR2構(gòu)成電阻分壓器，為比較器

C1、C2提供兩個參考電壓，UR1=2/3VCC，UR2=1/3VCC。

輸出緩沖器OUT=Q構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，決定電路輸出。

放電管，其輸入為Q，輸出為開路集電極。Q構(gòu)成電壓比較器，比較TH與UR1和TR與

UR2的大小。C1C2G3QQG1G2RSVR5k

5k

5k

UR1UR23OUT輸出端

8VCC電源端

4RD直接置0端

DIS7放電端TH6閾值輸入端TR2觸發(fā)輸入端CO5控制電壓輸入端

GND1接地端

UR1UR2Q一、555定時器電路結(jié)構(gòu)、封裝、引腳、電路符號555電路結(jié)構(gòu)一、555定時器電路結(jié)構(gòu)、封裝、引腳、電路符號GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS62715384封裝、引腳、電路符號不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00放電管V

OUTRD輸出輸入TRTH××(1)

RD低電平有效,優(yōu)先級最高，

不用時應(yīng)接高電平。(3)

TR低電平有效，TH高電平

有效，因此，TH加低電平、

TR加高電平時為非有效電

平，電路狀態(tài)不變。(4)輸出

0

時，Q

=

1，因此

V

導(dǎo)通；輸出

1

時，

Q

=

0，故

V

截止。(5)注意：①

TH

電平高低是與

2/3VCC相比較，TR

電平高低是與

1/3VCC相比較。②若控制輸入端

CO

加輸入電壓

uCO，則

UR1=

uCO

UR2=

uCO/2，故

TH

和

TR

電平高低的比較值將變成

uCO和

uCO/2。(2)TH和TR均為高電平時輸出

0，均為低電平時輸出

1。二、555定時器功能功能表及使用要點555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器9.2.2555定時器三種典型應(yīng)用電路GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FR1CuOuC-+R2一、555定時器構(gòu)成多諧振蕩器DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01

FOUTuOCuC-+R2電路結(jié)構(gòu)uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ充電UOHTH=TR=uC很?、窠油╒CC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

工作原理uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡUOLTH

=

TR

≥

2/3

VCC

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC時，uO躍變?yōu)榈碗娖?，同時放電管

V導(dǎo)通，C經(jīng)R2和V放電，uC

下降，電路進入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。Ⅱ

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC

經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

放電工作原理

當(dāng)uC下降到

TH=TR=uC

≤1/3

VCC時，uO重新躍變?yōu)楦唠娖?，同時放電管V截止，C又被充電，uC

上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡTH=TR≤1/3VCCⅠ

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC≥

2/3

VCC時，uO躍變?yōu)榈碗娖剑瑫r放電管

V導(dǎo)通，C經(jīng)R2和V放電，uC下降，電路進入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。

工作原理電容C如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡtWH

0.7(R1+R2)CtWL

0.7R2CT=tWH+tWL

0.7(R1+2R2)C周期與占空比估算GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FR1C+R2RP1RP2

[例]指出右圖中控制揚聲器鳴響與否和調(diào)節(jié)音調(diào)高低的分別是哪個電位器？若原來無聲，如何調(diào)節(jié)才能鳴響？欲提高音調(diào)，又該如何調(diào)節(jié)？解：

R1、R2、RP1和C共同構(gòu)成定時元件，因此調(diào)節(jié)RP1可調(diào)節(jié)音調(diào)高低。RP2調(diào)節(jié)RP2可控制RD為0或1，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚聲器鳴響與否。調(diào)節(jié)RP2使觸頭左移至適當(dāng)位置，可使RD=1，使揚聲器鳴響。RP1GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FRCuIuOuC-+二、555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DISTHVCCRR、C為定時元件TRuIOUTuOGNDVCCRDCO0.01

FCuC-+電路結(jié)構(gòu)1.穩(wěn)定狀態(tài)

接通電源后VCC經(jīng)R向C充電，使uC

上升。該電路觸發(fā)信號為負脈沖，不加觸發(fā)信號時，uI=

UIH(應(yīng)

>

1/3

VCC)。

當(dāng)uC

≥2/3VCC時，滿足TR=uI>1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,因此uO為低電平，V導(dǎo)通，電容C經(jīng)放電管V迅速放電完畢，uC

0V。這時TR=UIH>1/3VCC，TH=uC

0<2/3VCC，uO保持低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時

uC

0V，uO為低電平。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCCUILUOH充電工作原理

2.觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)

uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變?yōu)楦唠娖剑M入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管V截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。UILUOH充電3.自動返回穩(wěn)定狀態(tài)

uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)

UIHUOL

TH≥2/3VCC放電V

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變

為高電平，進入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管V截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。這時uI必須已恢復(fù)為高電平

當(dāng)uC

上升到uC

≥2/3VCC時，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，因此uO重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時，放電管導(dǎo)通，C

經(jīng)V迅速放電uC

0V，放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。[例]用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時時間為1s的正脈沖，R=27k

，試確定定時元件

C的取值。

uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC輸出脈沖寬度tW即為暫穩(wěn)態(tài)維持時間，主要取決于充放電元件R、C。

該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器，且要求輸入脈寬tWI小于輸出脈寬tWO。解：因為

tWO

1.1RC故可取標稱值

33

F。估算公式tWO

1.1RC課堂討論：敘述電路原理三、555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當(dāng)TH=TR=uI>2/3VCC時電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性uIuO當(dāng)TH=TR=uI<1/3VCC時1/3VCC0當(dāng)1/3VCC<TH=TR=uI<2/3VCC時當(dāng)uI<1/3VCC時當(dāng)uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC<uI<1/3VCC時不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V狀態(tài)OUTRD輸出輸入TRTH××UT+=2/3VCCUT-

=1/3VCC

UT=UT+-

UT-

=1/3VCC電路結(jié)構(gòu)、工作原理OuO/Vt184355557+12V0.01

FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOHUT+=2/3VCC=8VUT-

=1/3VCC=4V因此可畫出輸出波形為工作波形應(yīng)用舉例1．定時應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以構(gòu)成定時電路，與繼電器或驅(qū)動放大電路配合，可實現(xiàn)自動控制、定時開關(guān)的功能，如圖所示是一個典型定時電路。若改變電路中的電阻RW或C，均可改變定時時間。每按動一次開關(guān)SB，電路就進入定時狀態(tài)一次，所以這種電路適用于需要手動控制定時的工作場合。平時按鈕開關(guān)SB為常開狀態(tài)，555定時器的3腳輸出為低電平，此時內(nèi)部放電管截止，電容上的電壓為0。繼電器KA（當(dāng)繼電器無電流通過時，常開接點處于斷路狀態(tài)）無通過電流，故形不成導(dǎo)電回路，燈泡HL不亮。當(dāng)按下按鈕開關(guān)SB時，低電平觸發(fā)端2腳接地，觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)，555的3腳輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，繼電器KA通過電流，使常開接點閉合，形成導(dǎo)電回路，燈泡HL發(fā)亮。SB按下時刻起，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，即定時開始，定時時間為2．光控開關(guān)電路應(yīng)用舉例如圖555構(gòu)成的光控開關(guān)電路，試敘述共原理。應(yīng)用舉例555定時器構(gòu)成多諧振蕩器時，適當(dāng)調(diào)節(jié)振蕩頻率，可構(gòu)成各種聲響電路。圖示是555定時器構(gòu)成的“叮咚”雙音門鈴電路。試敘述其原理。3.“叮咚”雙音門鈴應(yīng)用舉例4.防盜報警電路圖示是一個防盜報警電路。a、b兩端被一細銅絲接通，此銅絲置于盜竊者必經(jīng)之處。當(dāng)竊賊闖入室內(nèi)將銅絲碰斷后，揚聲器即發(fā)出報警聲。（1）試問555接成了哪種電路？說明本報警電路的工作原理。（2）估算報警聲的頻率。（3）用面包板或?qū)嶒炏溥B接電路，檢查無誤通電檢驗防盜報警電路成功了嗎？（4）改變報警聲調(diào)要換哪些元件？試試看。

計數(shù)器是用來累計時鐘脈沖（CP脈沖）個數(shù)的時序邏輯部件。它是數(shù)字系統(tǒng)中用途最廣泛的基本部件之一，幾乎在各種數(shù)字系統(tǒng)中都有計數(shù)器。它不僅可以計數(shù)，還可以對CP脈沖分頻，以及構(gòu)成時間分配器或時序發(fā)生器，對數(shù)字系統(tǒng)進行定時、程序控制操作。此外，還能用它執(zhí)行數(shù)字運算。

9.3計數(shù)器概述按CP脈沖輸入方式分類同步計數(shù)器所有觸發(fā)器的時鐘控制端相同所有觸發(fā)器同步觸發(fā)動作異步計數(shù)器觸發(fā)器的時鐘控制端輸入不同所有觸發(fā)器不是同步觸發(fā)動作概述計數(shù)器分類按計數(shù)器增減趨勢分類在CP脈沖下累加計數(shù)在CP脈沖下累減計數(shù)由控制端決定按加法或減法計數(shù)加法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器概述計數(shù)器分類按數(shù)制分類二進制計數(shù)器非二進制計數(shù)器概述計數(shù)器分類按二進制規(guī)律計數(shù)，計滿例：四位二進制計數(shù)器，計數(shù)范圍從0000~1111按二進制規(guī)律計數(shù)，任意進制例：BCD十進制計數(shù)器，計數(shù)范圍從0000~1001回章節(jié)目錄9.3.1同步計數(shù)器

一、同步時序電路分析方法

(1）寫各觸發(fā)器的激勵方程——驅(qū)動方程。（2）寫狀態(tài)方程。將激勵方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程即得到各觸發(fā)器的次態(tài)方程（又稱為狀態(tài)方程）。

(3）計算并列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。(4）作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。根據(jù)狀態(tài)真值表，作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。因為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖直觀，很容易分析其功能。

(5）功能描述。用文字概括電路的邏輯功能。[例1]圖所示電路，由兩個JK觸發(fā)器、一個異或門和一個與門組成，是同步時序邏輯電路。對其分析如下：（1）寫時鐘方程、驅(qū)動方程時鐘方程：CP0=CP1=CP↓驅(qū)動方程：J0=K0=1J1=K1=當(dāng)X=0時，J1=K1=當(dāng)X=1時，J1=K1=（2）寫狀態(tài)方程

當(dāng)X=0時，

（3）進行狀態(tài)計算，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果如表所示當(dāng)X=0時當(dāng)X=1時⊙CP序列X=0X=1ZZ00000001010111210O10031110104000000Q0Q0Q1Q1（4）邏輯功能分析當(dāng)X＝0時進行加法計數(shù)，Z是進位信號。當(dāng)X=1時，電路進行減1計數(shù)，Z是借位信號。所以說電路是一個可控計數(shù)器。[例2]分析下圖電路的功能。答案：三進制加法計數(shù)器回章節(jié)目錄二、異步時序電路分析

異步時序電路的分析與同步時序電路分析方法基本相同，只是所需觸發(fā)器脈沖不同，用波形分析更清晰。

[例3]異步時序電路如圖所示，試分析其電路。

畫時序波形圖和狀態(tài)圖分析可知：每來一個脈沖，電路的狀態(tài)加1，所以它是一個異步3位二進制加法計數(shù)器。一、

集成計數(shù)器74LS161并行輸入狀態(tài)輸出使能端同步置數(shù)端異步清零端進位輸出端9.3.3集成計數(shù)器

引腳排列圖異步清0（優(yōu)先）同步并行置數(shù)CP上升沿計數(shù)

T*P＝0一、集成計數(shù)器74LS161輸

入輸

出功能說明CP

EPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0×0×××××××0000異步清零

↑10××D3D2D1D0D3D2D1D0并行置數(shù)×110×××××Q3Q2Q1Q0保持×11×0××××Q3Q2Q1Q0保持

↑1111××××計數(shù)功能表

若輸入計數(shù)器的CP脈沖頻率為f，則從Q0端輸出脈沖頻率為f/2，稱Q0端是計數(shù)脈沖CP的2分頻信號，Q1端是計數(shù)脈沖CP的4分頻信號，Q3端是計數(shù)脈沖CP的16分頻信號。N進制計數(shù)器可實現(xiàn)n分頻。

一、集成計數(shù)器74LS161應(yīng)用預(yù)置數(shù)法構(gòu)成的十進制計數(shù)器預(yù)置數(shù)端復(fù)位和異步清零復(fù)位構(gòu)成任意進制計數(shù)器異步清零復(fù)位構(gòu)成的十進制計數(shù)器一、

集成計數(shù)器——74LS161課堂練習(xí)：分析圖示電路構(gòu)成幾進制計數(shù)。1111計數(shù)：0000~1100計數(shù)：0000~1011二、

集成計數(shù)器——74LS19274LS192引腳排列圖二、集成計數(shù)器74LS192輸

入輸

出功能說明CR

CPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××0000異步清零00××D3D2D1D0D3D2D1D0并行置數(shù)01↑1××××

加法計數(shù)011↑××××

減法計數(shù)0111××××Q3Q2Q1Q0保持功能表計數(shù)器作加法計數(shù)時，在CPU端第9個輸入脈沖上升沿作用后，計數(shù)狀態(tài)為1001，當(dāng)其下降沿到來時，進位輸出端產(chǎn)生一個負的進位脈沖，第10個脈沖上升沿作用后，計數(shù)器復(fù)位；計數(shù)器作十進制減法計數(shù)時，設(shè)初始狀態(tài)為1001。在CPD端第9個輸入脈沖上升沿作用后，計數(shù)狀態(tài)為0000，當(dāng)其下降沿到來后，借位輸出端產(chǎn)生一個負的借位脈沖。第10個脈沖上升沿作用后，計數(shù)狀態(tài)恢復(fù)為1001。

74LS192是一個同步十進制可逆計數(shù)器。功能描述[例]如圖是74LS192用預(yù)置數(shù)法接成的五進制減法計數(shù)電路。應(yīng)用舉例寄存器是用來暫時存放二進制代碼、指令、運算數(shù)據(jù)或結(jié)果的邏輯部件。寄存器按功能可分為數(shù)碼寄存器和移位寄存器。

9.4寄存器回章節(jié)目錄9.4.1數(shù)碼寄存器

數(shù)碼寄存器是存放二進制數(shù)碼的電路。由于觸發(fā)器具有記憶功能，因而它是數(shù)碼寄存器電路的基本單元電路。D觸發(fā)器是最簡單的數(shù)碼寄存器。在CP脈沖作用下，它能夠寄存一位二進制代碼。當(dāng)D＝0時，在CP脈沖作用下，將0寄存到D觸發(fā)器中；當(dāng)D＝1時，在CP脈沖作用下，將1寄存到D觸發(fā)器中。

74LS175是一個四位數(shù)碼寄存器。一、74LS175的引腳排列圖四D觸發(fā)器時鐘脈沖輸入端清零輸入端二、74LS175的功能表輸入輸出功能RCPD1D2D3D4Q1n+1Q2n+1Q3n+1Q4n+10×××××0000清零10××××Q1nQ2nQ3nQ4n保持1↓↑d1d2d3d4d1d2d3d4跟隨三、74LS175應(yīng)用舉例如圖是74LS175構(gòu)成的四人搶答器，試分析電路的工作原理?；卣鹿?jié)目錄

9.4.1數(shù)碼寄存器

移位寄存器具有數(shù)碼寄存和移位兩個功能。若在時鐘脈沖的作用下，寄存器中的數(shù)碼向右移位，則稱右移；如依次向左移動，稱為左移。移位寄存器具有單向移位功能的稱為單向移位寄存器；既可右移又可左移的稱為雙向移位寄存器。74LS194是集成四位雙向移位寄存器。一、單向四位移位寄存器四位右移位寄存器圖所示電路是用D觸發(fā)器組成的四位右移位寄存器。其中FF3是最高位觸發(fā)器，F(xiàn)F0是最低位觸發(fā)器。每個高位觸發(fā)器的輸出端Q與低一位的觸發(fā)器的輸入端D相接。整個電路只有最高位觸發(fā)器FF3的輸入端接收數(shù)據(jù)。

每當(dāng)移位脈沖上升沿到來時，輸入數(shù)據(jù)便一個接一個地依次移入FF3中，同時其余觸發(fā)器的狀態(tài)也依次移給低一位觸發(fā)器，這種輸入方式稱為串行輸入。假設(shè)要存入的數(shù)碼為D3D2D1D0=1101，根據(jù)數(shù)碼右移的特點，首先輸入最低位D0，然后由低位到高位，依次