触发器(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,(4-,*,),第七章 触发器和时序逻辑电路,7.1 概述,7.2 触发器的基本形式,7.3 触发器按逻辑功能的分类,7.4 触发器逻辑功能的转换,7.5 触发器应用举例,7.6 寄存器,7.7 计数器的分析与设计,7.8 单稳态触发器,1,7.1 概述,触发器,触发器输出有两种可能的状态：0、1；,输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；,触发器是有记忆功能的逻辑部件。,按功能分类：R-S触发器、D,型触发器、JK触发器、T型等。,2,7.2 触发器的基本形式,&,a,&,b,反馈,两个输入端,两个输出端,3,&,a,&,b,输入R,D,=0,S,D,=1时,若原状态：,1,1,0,0,1,0,1,0,输出仍保持：,4,&,a,&,b,输入R,D,=0,S,D,=1时,若原状态：,0,1,1,1,1,0,1,0,输出变为：,5,输入R,D,=1,S,D,=0时,若原状态：,1,0,1,0,1,0,1,1,输出变为：,&,a,&,b,6,输入R,D,=1,S,D,=0时,若原状态：,0,0,1,1,0,1,0,1,输出保持：,&,a,&,b,7,输入R,D,=1,S,D,=1时,若原状态：,1,0,1,1,1,0,0,1,输出保持原状态：,&,a,&,b,8,输入R,D,=1,S,D,=1时,若原状态：,0,1,1,1,0,1,1,0,输出保持原状态：,&,a,&,b,9,输入R,D,=0,S,D,=0时,0,0,1,1,输出全是1,但当R,D,=S,D,=0同时变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转。,&,a,&,b,10,基本触发器的功能表,11,R,D,S,D,Q,12,总结,1、触发器是双稳态器件，只要令R,D,=S,D,=1，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。,2、在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。S,D,端加入负脉冲，使Q=1，S,D,称为“置位”或“置一”端。R,D,端加入负脉冲，使Q=0，R,D,称为“复位”或“清0”端。,13,7.3 触发器按逻辑功能的分类,一、RS触发器,(可控RS触发器）,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,时钟信号,直接置0,或置1,14,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,CP=0时,0,1,1,触发器保持原态,15,CP=1时,1,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,16,RS触发器的功能表,17,简化的功能表,Q,n+1,-下一状态（CP过后）,Q,n,-原状态,18,R,D,S,D,R,S,C,Q,逻辑符号,19,例：画出RS触发器的输出波形。,CP,R,S,Q,Set,Reset,使输出全为1,CP撤去后,状态不定,20,二、D触发器,D,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,输入端,21,CP=0时，a、b,门被堵，输出保持原态：,0,1,1,保持,D,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,22,CP=1时，a、b,门被打开，输出由D决定：,若D=0,1,0,1,1,0,0,1,D,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,23,CP=1时，a、b,门被打开，输出由D决定：,若D=1,1,1,0,0,1,1,0,D,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,24,D触发器具有在时钟脉冲,上升沿触发,的特点。,其,逻辑功能,为：输出端Q的状态随着输入端D的状态而变化，但总比输入端状态的变化晚一步，即某个时钟来到之后Q的状态和该脉冲来到之前D的状态一样。,Q,n+1,=D,n,25,R,D,S,D,D,C,Q,功能表,逻辑符号,26,CP,D,Q,例：画出D触发器的输出波形。,27,三、T和T触发器,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,（1）T,触发器,来一个时钟脉冲翻转一次，也叫计数器。,R,S,28,工作原理,1,0,0,1,0,1,1,1,0,假设Q=0,1,0,来一个时钟翻转一次,&,c,&,d,&,a,&,b,CP,29,T触发器存在的问题,1、计数脉冲必须严密配合，CP脉冲不能太长，否则触发器将产生空翻现象（CP=1期间，输出状态翻转若干次）。,2、为了解决空翻现象，可以采用主从方式触发的触发器。,30,R,2,S,2,C,F,从,CP,电路结构,R,1,S,1,C,F,主,反相，不能同时工作,31,工作原理,1,0,F,主,打开,F,从,关闭,输出反,馈到F,主,R,2,S,2,C,F,从,CP,R,1,S,1,C,F,主,32,1,输出反,馈到F,从,0,CP,工作原理,F,主,关闭,F,从,打开,0,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,33,由此可见，主从触发器一个CP 只能翻转一次。,翻转时刻描述：,前沿处，输出交叉反馈到F,主,。,后沿处，输出传递到F,从,翻转完成。,CP,34,R,D,S,D,C,Q,CP边沿处翻转,CP负沿处翻转,逻辑符号,35,时序图,CP,Q,下降沿翻转！,36,（2）T,触发器,T触发器与T触发器无本质区别，只是加入了控制端T。,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,T,T=0时CP,不起作用，T=1时与T相同。,37,功能表,R,D,S,D,C,Q,T,逻辑符号,38,时序图,CP,Q,T,39,（3）JK,触发器,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,JK,触发器的功能最完善，有两个控制端J、K。,40,JK触发器的功能,=0,=0,被封锁,保持原态,J=K=0时：,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,41,JK触发器的功能,=1,=1,相当于T触发器T=1,J=K=1时：,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,42,JK触发器的功能,=0,=1,Q,n,=0时,0,1,Q,n+1,=1,1,J=1，K=0时：,分两种情况,（Q=0,Q=1）,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,43,JK触发器的功能,=0,=1,Q,n,=1时,1,0,0,0,F主被封,保持原态,Q,n+1,=1,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,44,JK触发器的功能,=1,=0,Q,n+1,=0,同样原理：,J=0，K=1时：,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,45,功能表,逻辑符号,R,D,S,D,C,Q,K,J,46,由以上功能可以看出：它既有记忆功能（当J=K=0时），又能置0（J=0,K=1）、置1（J=1,K=0),而且还能计数（J=K=1时)，所以它的功能最完善。,47,时序图,CP,K,J,Q,J,Q,保持,T,48,1.JK触发器转换成D触发器,C,Q,K,J,D,CP,7.4 触发器逻辑功能的转换,49,2.JK触发器转换成T触发器,C,Q,K,J,T,CP,50,3.D触发器转换成T触发器,C,Q,D,CP,51,7.5 应用举例,例：,四人抢答电路,。四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。,电路的核心是74LS175,四D触发器。它的内部包含了四个D触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。,52,CLR,D,CP,Q,CLR,D,CP,Q,CLR,D,CP,Q,CLR,D,CP,Q,1Q,1D,2Q,2D,GND,4Q,4D,3Q,3D,时钟,清零,U,SC,公用清零,公用时钟,74LS175,管脚图,53,+5V,D,1,D,2,D,3,D,4,CLR,CP,&1,&2,&2,清零,CP,赛前先清零,0,输出为零发光管不亮,54,D,1,D,2,D,3,D,4,CLR,CP,+5V,&1,&2,&2,清零,CP,1,反相端都为1,1,开启,55,D,1,D,2,D,3,D,4,CLR,CP,&1,&2,&2,清零,CP,+5V,若有一按钮被按下,，比如第一个钮。,=1,=0,0,0,被封,这时其它按钮被按下也没反应,56,时序电路必然具有记忆功能，因而组成时序电路的基本单元是触发器。,时序逻辑电路的特点,在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且,还和电路原来的状态有关,者，都叫做时序逻辑电路，简称,时序电路,。,组合逻辑电路,存储功能,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,X,Y,Z,W,57,7.6 寄存器,寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。一个触发其只能寄存一位二进制数。,寄存器存取数据分为：并行和串行两种。,数码寄存器和移位寄存器。,58,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,&,&,&,&,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,A,0,A,1,A,2,A,3,CLR,取数脉冲,接收脉冲,(CP),四位数码寄存器,一、数码寄存器,(寄存数码和清除原有数码的功能）,59,二、移位寄存器,所谓“,移位,”，就是将寄存器所存各位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成,左移寄存器,、,右移寄存器,和,双向移位寄存器,三种：,寄存器,左移,(a),寄存器,右移,(b),寄存器,双向,移位,(c),60,根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为,串,行输,入,串,行输,出,、,串,行输,入,并,行输,出,、,并,行输,入,串,行输,出,和,并,行输,入,并,行输,出,四种电路结构：,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,61,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,&,&,&,&,A,0,A,1,A,2,A,3,S,D,R,D,CLR,LOAD,移位脉冲,CP,0,串行输出,数 据 预 置,3,2,1,0,存数脉冲,清零脉冲,四位串入-串出的左移寄存器,初始状态：设,A,3,A,2,A,1,A,0,1011,在存数脉冲作用下，也有,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1011,。,D,0,0,D,1,Q,0,D,2,Q,1,D,3,Q,2,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,3,2,1,0,下面将重点讨论,兰颜色的,那部分,电路,的工作原理。,62,D,0,0,D,1,Q,0,D,2,Q,1,D,3,Q,2,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,3,2,1,0,1 0 1 1,0 1 1 0,0 1 1 0,1 1 0 0,1 1 0 0,1 0 0 0,1 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,D,3,D,2,D,1,D,0,设初态,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1011,63,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,3,2,1,0,用波形图表示如下：,1 0 1 1,0 1 1 0,0 1 1 0,1 1 0 0,1 1 0 0,1 0 0 0,1 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,D,3,D,2,D,1,D,0,设初态,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1011,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,CP,1,1,0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,64,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,3,2,1,0,四位串入-串出的,左移,寄存器：,D,0,0,D,1,Q,0,D,2,Q,1,D,3,Q,2,Q,D,Q,Q,3,D,Q,D,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,Q,1,Q,2,Q,0,四位串入-串出的,右移,寄存器：,D,1,Q,2,D,2,Q,3,D,3,0,D,0,Q,1,65,四位串入-串出的,左移,寄存器：,D,0,L,D,1,Q,0,D,2,Q,1,D,3,Q,2,四位串入-串出的,右移,寄存器：,D,1,Q,2,D,2,Q,3,D,3,R,D,0,Q,1,“,L,”即需左移的输入数据,“,R,”即需右移的输入数据,66,V,CC,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,S,0,CP,16,15,14,13,12,11,10,9,1,3,4,5,6,7,8,2,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,S,1,S,0,CLR,L,D,C,B,A,R,A,B,C,D,R,L,CLR,GND,74LS194,右移串行输入,左移串行输入,并行输入,67,V,CC,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,S,0,CP,16,15,14,13,12,11,10,9,1,3,4,5,6,7,8,2,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,S,1,S,0,CLR,L,D,C,B,A,R,A,B,C,D,R,L,CLR,GND,74LS194,0,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,直接清零,保 持,右移(从Q,A,向右移动),左移(从Q,D,向左移动),并入,CLR,CP,S,1,S,0,功 能,68,7.7 计数器的分析与设计,一、计数器的功能和分类,1.计数器的,功能,记忆输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。,2.计数器的,分类,同步计数器和异步计数器。,加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,有时也用计数器的计数容量(或称模数)来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。,（一）、计数器的分析,69,二、异步计数器的分析,Q,2,D,2,Q,1,D,1,Q,0,D,0,Q,2,Q,1,Q,0,CP,计数脉冲,在异步计数器中，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“异步计数器”。,三位二进制异步加法计数器,例1.三位二进制,异步,加法计数器。,70,Q,0,D,0,Q,1,D,1,Q,2,D,2,Q,0,Q,1,Q,2,CP,计数脉冲,三位二进制异步加法计数器,Q,2,Q,1,Q,0,0,1,0 0 0,1010101010,0 0,1,0 1,0,1,1 0,1,1 1,0,0,0 0,0,1,0,1,思考题：,试画出三位二进制异步减法计数器的电路图，并分析其工作过程。,优点,：电路简单、可靠,缺点,：速度慢,71,小结：,1、三级触发器组成的计数器，每8个脉冲循环一次，所以称三位二进制计数器（或称8进制、模8计数器）。退而广之，n个触发器串联，则可组成模数为2n的计数器。,2、由波形图可见，Q波形的频率是CP波形频率的一半，为分频器。,3、计数顺序，每经一个时钟，自动加1，因此称加法计数器；,4、构成减法计数器。,72,三、同步计数器的分析,在同步计数器中，各个触发器都受同一时钟脉冲-输入计数脉冲的控制，因它们状态的更新几乎是同时的，故被称为“同步计数器”。,例2.三位二进制同步加法计数器,三位二进制同步加法计数器,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,&,计数脉冲,CP,73,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,&,计数脉冲,三位二进制同步加法计数器,CP,分析步骤:,1.先列写控制端的逻辑表达式：,J,2,=K,2,=Q,1,Q,0,J,1,=K,1,=Q,0,J,0,=K,0,=1,Q,0,：来一个CP，它就翻转一次；,Q,1,：当Q,0,1时，它可翻转一次；,Q,2,：只有当Q,1,Q,0,11时，它才能翻转一次。,74,2.再列写状态转换表，分析其状态转换过程。,2 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0,1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1,3 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1,6 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0,7 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1,8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,K,2,J,1,K,1,J,0,1 K,0,1 Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,Q,0,Q,0,原状态 控 制 端 下状态,75,CP,Q,0,Q,1,Q,2,3.还可以用波形图显示状态转换表,76,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,&,计数脉冲,三位二进制同步加法计数器,CP,该计数器经8个循环一周，所以是同步八进制计数器（计数器的模数为8）。,77,思考题：,试设计一个四位二进制同步加法计数器电路，并检验其正确性。,78,任意进制的计数器，其计数状态的转,换次序未必按二进制，各触发器的时钟来,源也不一定相同。对这类计数器的分析，,也可采用列表法。只是在分析过程中，要,特别注意个触发器的翻转时刻。,四、任意进制计数器的分析,79,举例说明：例1,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,计数脉冲,CP,1.写出控制端的逻辑表达式：,J,2,=Q,1,Q,0,，K,2,1,J,1,=K,1,1,J,0,=Q,2,，K,0,1,80,2.再列写状态转换表，分析其状态转换过程：,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,计数脉冲,CP,1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1,2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0,3 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,=K,2,=J,1,=K,1,=J,0,=K,0,=Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,1,1,1,原状态 控 制 端 下状态,1,Q,2,81,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,计数脉冲,CP,如前所述，右图电路为,异步五进制加法计数器,。,3.还可以用波形图显示状态转换表(略),82,另有三种状态111、110、101不在计数循环内，如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入计数循环，称为能够,自行启动,。,4.检验其能否,自动启动,？,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,=K,2,=J,1,=K,1,=J,0,=K,0,=Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,1,1,1,原状态 控 制 端 下状态,1,Q,2,1 1 1,1 1 1 1 0 1,0 0 0,1 1 0,0 1 1 1 0 1,0 1 0,1 0 1,0 1 1 1 0 1,0 1 0,结论：经检验，可以自动启动。,83,0 0 0,1 0 0,0 1 1,0 0 1,0 1 0,1 1 0,1 0 1,1 1 1,5、状态转换图,84,例2、十进制计数器,1、同步十进制计数器,2、二-五-十进制计数器,用四位二进制数来代表十进制数的每一位,数，所以也称二-十进制计数器（最常用的是,8421编码方式）。,85,二-五-十进制计数器 74LS290,74LS290 内部含有两个独立的 计数电路：一个是模 2 计数器(CP,0,为其时钟，Q,0,为其输出端)，另一个是模 5 计数器(CP,1,为其时钟，Q,3,Q,2,Q,1,为其输出端)。,外部时钟CP是先送到CP,0,还 是先送到CP,1,，在Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,这四个输出端会形成不同的码制。,(1).74LS290的介绍,86,Q,2,Q,0,J,K,Q,1,J,K,J,K,Q,3,Q,3,J,K,CP,0,CP,1,R,0(1),R,0(2),S,9(2),S,9(1),Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,74LS 290原理电路图,下面将给出它的原理电路图：,87,1.,只输入计数脉冲,CP,0,，由,Q,0,输出，为二进制计数器。,2.,只输入计数脉冲,CP,1,，由,Q,3,Q,2,Q,1,输出，为五进制计数器。,88,3.,将,Q,0,与,CP,1,连接，输入计数脉冲,CP,0,，由逻辑图,得出各位触发器的J,K端的逻辑关系式：,J,0,=1 ，K,0,1,J,1,=Q,3,，K,1,1,J,2,=1 ，K,2,1,J,3,=Q,2,Q,1,，K,3,1,为,8421码十进制计数器,。,89,分析：计数时钟先进入CP,0,时的计数编码。,CP,0,CP,CP,1,Q,1,Q,3,Q,2,Q,0,2,5,Q,3,Q,2,Q,1,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,Q,3,Q,2,Q,1,CP,1,Q,0,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,结论：上述连接方式形成,8421,码。,0 0 0 0 0,0 0 0 1 1,0 0 1 0 2,0 0 1 1 3,0 1 0 0 4,0 1 0 1 5,0 1 1 0 6,0 1 1 1 7,1 0 0 0 8,1 0 0 1 9,0 0 0 0 0,十进 制数,90,再分析：计数时钟先进入CP,1,时的计数编码。,CP,0,CP,Q,0,2,CP,1,Q,1,Q,3,Q,2,5,Q,3,Q,2,Q,1,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,结论：上述连接方式形成,5421,码。,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0,1,0 0,1 0,0 0,1 0 0 1,1 0 1 0,1 0 1 1,1,1,0 0,0,0,0 0,0 0 0 0 0,0 0 0 1 1,0 0 1 0 2,0 0 1 1 3,0,1,0 0 4,1 0,0 0 5,1 0 0 1 6,1 0 1 0 7,1 0 1 1 8,1,1,0 0 9,0,0,0 0 0,十进 制数,Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,CP,0,91,CP,0,CP,1,R,0(1),R,0(2),S,9(2),S,9(1),V,CC,Q,0,Q,2,Q,1,Q,3,GND,1,2,3,4,5,6,7,14,13,12,11,10,9,8,Q,A,Q,D,Q,B,Q,C,S,9(2),SR,9(1),R,0(2),R,0(1),CP,B,CP,A,74LS290,74LS 290,管脚分布图,92,CP,0,CP,1,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,R,0(1),R,0(2),S,9(1),S,9(2),Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,X X 1 1 1 0 0 1,1 1 0 X 0 0 0 0,1 1 X 0 0 0 0 0,0 X 0 X,0 X X 0,X 0 0 X,X 0 X 0,计数状态,74LS 290 功能表,93,（二）、计数器的设计,计数器的设计方法很多，大抵可分为两类：一是根据要求用触发器(,F,lip-,F,lop)构成，二是利用具有特定功能的中规模集成组件适当连接而成。,一、利用触发器设计某计数电路,举例说明其设计步骤：,数字控制装置中常用的步进电动机有 A、B、C 三个绕组。电动机运行时要求三个绕组以,A,AB,B,BC,C,CA再回到A,的顺序循环通电，试设计满足这一控制要求的计数电路。,94,设计步骤,如下：,(1).根据任务要求，确定计数器的模数和所需的触发器个数。,这个任务所需计数器的模数为 6，触发器的个数为 3。,(2).确定触发器的类型。,最常用的触发器有 D触发器和JK触发器，本任务中选用JK触发器。,95,001,011,010,110,100,101,以Q,C,Q,B,Q,A,为序排列：,(3).列写状态转换表或转换图。,用三个触发器的输出端Q,A,、Q,B,、Q,C,分别控制电动机的三个绕组A、B、C，并以“1”表示通电，“0”表示不通电。,96,(4).根据所选触发器的激励表，确定各个触发器在状态转换时对控制端的电平要求。,J K Q,N,Q,N+1,JK触发器的功能表,0 0 0 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 1 0,1 0 0 1,1 0 1 1,1 1 0 1,1 1 1 0,Q,N,Q,N+1,J K,JK触发器的驱动表,0 0 0 X,0 1 1 X,1 0 X 1,1 1 X 0,注意：“X”即可“0”可“1”。,97,Q,C,Q,B,Q,A,Q,C,Q,B,Q,A,J,C,K,C,J,B,K,B,J,A,K,A,原 状 态 下 状 态 对各控制端的电平要求,0 0 1 0 1 1 0 X 1 X X 0,0 1 1 0 1 0 0 X X 0 X 1,0 1 0 1 1 0 1 X X 0 0 X,1 1 0 1 0 0 X 0 X 1 0 X,1 0 0 1 0 1 X 0 0 X 1 X,1 0 1 0 0 1 X 1 0 X X 0,步进电动机绕组通电激励表,98,(5).根据各状态下对控制端电平的要求，用卡诺图化简，写出各个控制端的逻辑表达式：,J,C,=Q,A,K,C,=Q,A,J,B,=Q,C,K,B,=Q,C,J,A,=Q,B,K,A,=Q,B,Q,C,Q,C,J,C,K,C,Q,B,Q,B,J,B,K,B,J,A,Q,A,Q,A,K,A,R,D,R,D,S,D,预置数,计数脉冲CP,(6).画出计数器的逻辑电路图。,99,(7).检验该计数电路能否自动启动。,本计数电路有三个触发器，可有八个状态组合，可是只用去六个，尚有两 个未利用，因此需要检验一下能否自行启动。,100,二、利用集成功能组件设计计数电路,74LS290 内部含有两个独立的 计数电路：一个是模 2 计数器(CP,0,为其时钟，Q,0,为其输出端)，另一个是模 5 计数器(CP,1,为其时钟，Q,3,Q,2,Q,1,为其输出端)。,外部时钟CP是先送到CP,0,还 是先送到CP,1,，在Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,这四个输出端会形成不同的码制。,1.中规模计数器组件,74LS290,的介绍,101,Q,2,Q,0,J,K,Q,1,J,K,J,K,Q,3,Q,3,J,K,CP,0,CP,1,R,0(1),R,0(2),S,9(2),S,9(1),Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,74LS 290原理电路图,下面将给出它的原理电路图：,102,R,0(1),R,0(2),S,9(1),S,9(2),Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,X X 1 1 1 0 0 1,1 1 0 X 0 0 0 0,1 1 X 0 0 0 0 0,0 X 0 X,0 X X 0,X 0 0 X,X 0 X 0,计数状态,74LS 290功能表,归纳：,1.74LS 290在“计数状态”或“清零状态”时，均要求S,9(1),和S,9(2),中至少有一个必须为“0”。,2.只有在R 0(1)和R 0(2),同时为,“,1,”时，它才进入“清零状态”；否则 它必定处于“计数状态”。,103,2.采用不同的连接，可以构成任意进制计数器。,反馈归零（置“0”）法：,为了获得任意模数M,在第M个脉冲作用下，将所有“输出为1”的触发,器的输出通过与门控制，直接接复位端，使计,数器回到“0”态。,可以把大模数的计数器改造成小模数的。,104,例1.构成BCD,码六进制计数器。,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 0 0 0,R,0(1),=Q,1,R,0(2),=Q,2,令,即可,CP,0 1 1 0,3.,74LS290,的应用,105,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,CP,讨论：下述接法行不行?错在何处?,警示：切切不可将输出端相互短路！,106,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,CP,&,只有这样做才是正确的。,107,例2.用两片74LS 290构成,36,进制,8421码,计数器。,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0 0,0 0 0 1 1,0 0 1 0 2,0 0 1 1 3,0 1 0 0 4,0 1 0 1 5,0 1 1 0 6,0 1 1 1 7,1 0 0 0 8,1,0 0 1,9,0,0 0 0,0,十进 制数,分析：1.如何解决片间,进位问题,？,从右面的状态转换表 中可以看到：个位片的 Q,3,可以给十位片提供计数脉冲信号。,108,分析：2.如何满足“,36,进制”的要求？,十 位 个 位,0 0,3 5,.,.,共有36个 稳定状态,3 6,0 0,(0011 0110),109,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS 290(十位),CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS 290(个位),&,&,CP,用两片74LS 290构成,36,进制,8421码,计数器,110,级连法,：利用两个以上的计数器串联起来，,获得任意进制计数器。N1进制与N2进制构成,N进制（N=N1*N2)。,111,例3.用74LS 290构成,5421,码的,六,进制计数器。,0 0 0 0 0,Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,0 0 0 1 1,0 0 1 0 2,0 0 1 1 3,0 1 0 0 4,1 0 0 0 5,1 0 0 1 6,1 0 1 0 7,1 0 1 1 8,1 1 0 0 9,0 0,0 0 0,十进 制数,至此结束,在此状态下清零,112,承接前页的分析结果：,在Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,1001 时清零。,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,CP,计数 脉冲,113,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,CP,计数 脉冲,8421码制下,：,在Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0110 时清零,同为六进制计数器，两种码制不同接法的,比较,：,5421码制下：,在Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,1001 时清零,CP,0,CP,1,Q,0,Q,3,Q,1,Q,2,S,9(2),S,9(1),R,0(2),R,0(1),74LS290,CP,计数 脉冲,114,7.8 单稳态触发器,单稳态触发器简称单稳。,它的突出特点是:输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态.加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态,但是,经过一定时间以后,它又会,自动返回,原来的 稳定状态。,稳定状态,稳定状态,暂稳态,由外界触发,自动返回,学习的重点:,为什么,会自动返回?需,多少时间,?,115,一、555定时器的原理,555,定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的中规模集成器件。它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。,555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几部分:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A,1,、A,2,;一个 RS 触发器;一个反相器和一个晶体管T。具体的 结构见后图。,116,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,T,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,117,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,1,2,3,4,5,6,7,8,555,V,CC,D,TH,CO,GND,TR,U,o,R,D,电源,放电,阈值,电控压制,地,触发,输出,复位,电源电压范围:,4.5V 18V,118,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,T,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,三个电阻构成的分压器给 两个比较器提供,基准电压,:A,1,的为,2V,CC,/,3,A,2,的为,V,CC,/,3,。,首先讨论上图中,加彩色部分,的电路的工作原理。,119,1,0,1,0,0,0,阈值端,触发端,TH,TR,R,S,比较的结果,2V,CC,/,3,小于,2V,CC,/,3,小于,V,CC,/,3,大于,V,CC,/,3,小于,V,CC,/,3,大于,大于,2V,CC,/,3,S,R,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,8,7,6,5,2,1,R,R,R,阈值端,触发端,120,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,T,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,晶体管T,R,S,Q,u,o,1,0,0,1,0,0,保持,0,1,1,0,保持,保持,导通,截止,R,S,Q,1,0,0,1,0,0,0,1,0,1,保持,保持,Q,1,1,禁止,禁止,RS 触发器功能表,附录:,121,综合以上的分析结果,便可得到,555的功能表,:,阈值端,触发端,TH,TR,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,大于,大于,2V,CC,/,3,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,V,CC,/,3,小于,小于,小于,大于,保持,保持,R,D,晶体管,T,u,o,0,1,1,1,0,0,1,导通,导通,截止,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,T,122,二、555定时器的应用,(,1,).,双稳态触发器,:微电机起动停车控制电路。,4,8,1,6,2,3,5,S,2,S,1,R,R,C,V,CC,TH,TR,u,o,M,微电机,555,S,1,:,起动按钮,S,2,:,停车按钮,123,4,8,1,6,2,3,5,S,2,S,1,R,R,C,V,CC,TH,TR,M,微电机,555,u,o,阈值端,触发端,TH,TR,大于,大于,小于,小于,小于,大于,保持,保持,R,D,晶体管,T,u,o,0,1,1,1,0,0,1,导通,导通,截止,V,CC,/,3,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,2V,CC,/,3,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,仅,按下,起动按钮,S,1,则,TR,V,CC,/,3;,未按,S,2,当然,TH,V,CC,/,3,TH,2V,CC,/,3,未按,S,1,当然,TR,V,CC,/,3,这时,u,o,=,0,电机停止运行,。,如果松开,S,2,电机仍不转动。,124,(,2,).,单稳态触发器,:洗相曝光定时器,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,V,CC,R,R,T,C,T,D,TH,TR,S,若S打开,则,u,i,=,1,;,若S合上,则,u,i,=,0,。