组合逻辑电路与时序逻辑电路PPT课件.ppt

电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）第11章组合逻辑电路与时序逻辑电路电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）知识目标理解组合逻辑电路的读图方法和步骤。了解典型编码、译码集成电路的引脚功能，会根据功能表正确使用。了解半导体数码管的基本结构和工作原理。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）熟悉RS触发器、JK触发器、D触发器的逻辑功能。了解集成移位寄存器的基本功能和应用。掌握典型计数集成电路的引脚功能和应用常识。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）技能目标会用编码、译码集成电路组装应用电路。会对RS触发器、JK触发器、D触发器进行逻辑功能的检测。能用典型计数集成电路装配计数功能电路。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.1 11.1 组合逻辑电路组合逻辑电路11.2 11.2 触发器触发器11.3 11.3 时序逻辑电路时序逻辑电路11.4 11.4 技能实训技能实训电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.1组合逻辑电路组合逻辑电路是由与门、或门、与非门、或非门等几种逻辑电路组合而成的电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.1.1组合逻辑电路的读图方法组合逻辑电路的读图步骤一般按图11.2所示的方法进行。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.2组合逻辑电路的读图步骤电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（1）根据给定的逻辑原理电路图，由输入到输出逐级推导出输出逻辑函数表达式。（2）对所得到的表达式进行化简和变换，得到最简式。（3）依据简化的逻辑函数表达式列出真值表，根据真值表分析、确定电路所完成的逻辑功能。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.1.2编码器在数字电路中，经常要把输入的各种信号（例如十进制数、文字、符号等）转换成若干位二进制码，这种转换过程称为编码。能够完成编码功能的组合逻辑电路称为编码器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1二进制编码器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.43位二进制编码器示意图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.53位二进制编码器逻辑图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2二-十进制编码器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.6二-十进制编码器示意图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.1.3译码器译码是编码的逆过程，其功能是把某种代码“翻译”成一个相应的输出信号电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1通用译码器通用译码器常用的有二进制译码器、二-十进制译码器。（1）二进制译码器。现以74LS138集成电路为例介绍3-8线译码器。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.82-4线译码器方框图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.974LS138集成译码器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）二-十进制译码器。图11.10所示为74LS42译码器的集成电路引脚排列图。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.1074LS42译码器引脚功能图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2显示译码器（1）数码显示器。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.11七段数码显示器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）显示译码集成电路。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.14CT5449外引脚排列图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.2触发器在数字电路和计算机系统中，需要具有记忆和存储功能的逻辑部件，触发器就是组成这类逻辑部件的基本单元。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.2.1基本RS触发器1电路组成电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.17基本RS触发器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2逻辑功能电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.2.2同步RS触发器在数字系统中，通常由时钟脉冲CP来控制触发器按一定的节拍同步动作，即在时钟脉冲到来时输入触发信号才起作用。由时钟脉冲控制的RS触发器称为同步RS触发器，也称为钟控RS触发器，时钟脉冲CP通常又称为同步信号。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1电路结构电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.20同步RS触发器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2工作原理（1）无时钟脉冲作用时（CP=0），与非门G3、G4均被封锁，R、S输入信号不起作用，触发器维持原状态不变，即处于保持状态。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）有时钟脉冲输入时（CP=1），G3、G4门打开，R、S输入信号才能分别通过G3、G4门加在基本RS触发器的输入端，从而使触发器翻转。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.2.3JK触发器为了避免RS触发器存在的不确定状态，在RS触发器的基础上发展了几种不同逻辑功能的触发器，常用的有JK、D和T触发器，下面讨论JK触发器。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1电路组成和电路符号电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.22JK触发器电路符号电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2逻辑功能JK触发器不仅可以避免不确定状态，而且增加了触发器的逻辑功能，其逻辑功能如下。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（1）J=0，K=0，Qn+1=Qn，输出保持原态不变。（2）J=1，K=0，Qn+1=1，触发器被置1态。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（3）J=0，K=l，Qn+1=0，触发器被置0态输出。（4）J=1，K=1，每来一个CP，触发器状态就翻转一次。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）3集成JK触发器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.23JK触发器74LS76电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.2.4D触发器D触发器只有一个信号输入端，时钟脉冲CP未到来时，输入端的信号不起任何作用；只在CP信号到来的瞬间，输出立即变成与输入相同的电平，即Qn+1=D。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1电路符号电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.24D触发器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2逻辑功能分析当输入D=1时，J=1，K=0，时钟脉冲CP加入后，Q端置1，输出端Q与输入端D状态一致。当输入D=0时，J=0，K=1，时钟脉冲CP加入后，Q端复0，也是与输入端D状态一致，即Qn+1=D，表明输出端Q与输入端D状态一致。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）3集成D触发器D触发器有TTL型和CMOS型两类。常用的TTL型双D触发器74LS74引脚功能如图11.25所示，CMOS型双D触发器CC4013引脚功能如图11.26所示。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2023/4/949电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.2574LS74引脚功能电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.26CC4013引脚功能电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.3时序逻辑电路11.3.1寄存器寄存器主要用来暂存数码和信息，在计算机系统中常常要将二进制数码暂时存放起来等待处理，这就需要由寄存器存储参加运算的数据。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）寄存器由触发器和门电路组成，一个触发器只能存放一位二进制数码，存放N位二进制数码就需要N个触发器。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）寄存器有多种类型，按寄存器功能的不同，可分为数码寄存器和移位寄存器；按寄存器输入、输出方式不同，可分为并行方式和串行方式。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）并行方式是各位数码从寄存器各个触发器同时输入或同时输出，如图11.33（a）所示；串行方式是各位数码从寄存器输入端逐个输入，在输出端是逐个输出，如图11.33（b）所示。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.33寄存器输入、输出数码的方式电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1数码寄存器（1）电路组成。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.344位数码寄存器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）工作原理。第1步，寄存前先清零。第2步，接收脉冲控制数据寄存。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2移位寄存器（1）电路组成。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.354位左移寄存器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）工作过程。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.36左移寄存器工作状态示意图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.3.2计数器1二进制计数器每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的计数器称为加法计数器，也称为递增计数器。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.374位二进制异步递增计数器逻辑图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.384位二进制递增计数器时序图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2十进制计数器（1）电路组成。（2）工作原理。计数器输入09个计数脉冲时，工作过程与4位二进制异步加法计数器完全相同，第9个计数脉冲后，Q3Q2Q1Q0状态为1001。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）第10个计数脉冲到来后，Q0由1变0，其负跳变脉冲输入到FF1和FF3的输入端Cl。因FF1的输入端J=0，所以Q1仍为0。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）在FF3的输入端J=Q2Q1=0，因而FF3置0态。此时计数器状态恢复为0000，跳过了10101111这6个状态，同时Q3输出负跳变进位脉冲，从而实现842lBCD码十进制递增计数的功能。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.39异步十进制加法计数器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）3集成计数器的应用（1）计数集成电路。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.40计数集成电路74LS160电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）VCC接电源正端，GND接地端。是清零端，将置于低电平，计数器实现清零。Q0Q3为842lBD码的4位数码输出端。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）D0D3为并行数据输入端，是并行数据控制端。为低电平，并在CP脉冲到来时，输出端Q0Q3与并行数据输入端D0D3状态一致。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）CTT、CTP是计数控制端，全为高电平时为计数状态，若其中有一个是低电平，则处于保持数据的状态。CO是进位输出端，当计数发生溢出时，从CO端送出正跳变进位脉冲。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）计数集成电路的连接。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.41模为100的计数器连接图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）11.4技能实训任务一制作数码显示计数器1实训目的（1）通过实训，熟悉计数电路、译码电路、数码显示器外形及引脚功能。（2）学会对十进制计数器进行安装和功能测试。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2器材准备直流稳压电源、万用表、计数电路74LS161、译码电路74LS48、数码显示器BS202、数字电路实验装置、组装工具一套。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）3实训相关知识通过上网搜寻或查找图书，查阅集成电路74LS161、74LS48的相关资料，了解其逻辑功能，列出功能表，并说明各引脚的作用。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）4实训内容与步骤（1）按图11.45所示连接电路，注意图中74LS48的、脚和74LS161的、CTP、CTT脚应置于高电平。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）检查电路连线无误后，VCC端接上+5V电源。（3）在计数器的CP端连续输入单个脉冲，观测数码器的显示结果，并用万用表对74LS48的ag引脚电平进行测量，记录于表11.14中。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.45十进制数码显示计数器电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）5问题讨论（1）若将74LS48的脚置于低电平，对计数器的工作有何影响？（2）若数码显示器的a段缺画，分析故障可能原因，并说明检修方法。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）1实训目的（1）认识集成移位寄存器的外形及引脚功能。（2）掌握组装数字电路的基本技能电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2器材准备稳压电源、万用表、脉冲信号发生器、电子套件、组装工具一套。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）3实训相关知识本实验使用的74LS194集成电路是一块4位双向移位寄存器，实物外形及引脚功能图如图11.46所示。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.4674LS194实物外形及引脚功能图电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）4实训内容与步骤图11.47所示为寄存器控制彩灯的电路，电路装配图如图11.48所示，电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.47寄存器控制彩灯电路电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（1）安装完成寄存器控制彩灯电路后，对照电路原理图进行检查，无误后方可通电测试。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（2）将脉冲信号发生器产生的矩形脉冲CP送入74LSl94的11脚。（3）将寄存器清零。开关Sr按下为0状态，寄存器设置为清零状态，观察输出发光二极管的状态。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）图11.48寄存器控制彩灯装配图（可用Protel绘制）电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）（4）设置为右移串行寄存器。（5）左移串行寄存器。（6）并行寄存器。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）5问题讨论（1）移位寄存器74LS194有几种寄存工作状态？如何进行设置？（2）移位寄存器74LS194的并行输入端是哪几个引脚？串行输入端是哪个引脚？（3）移位寄存器74LS194的11脚若开路，对寄存器的正常工作有什么影响？分析原因。电子电工技术基础 广州机电技师学院（番禺校区）广州机电技师学院（番禺校区）2023/4/996