（中职）电子技术基础与技能模块8教学课件第二版（）.ppt

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Y CF（中职）电子技术基础与技能模块8教学课件第二版模块8 时序逻辑电路电子技术基础与技能（电气电力类）（第2版）下一页课题1 寄存器课题2 计数器目录下一页上一页返回任务导入下一页返回在许多场合需要测量旋转部件的转速，如电机转速、机动车车速等，转速多以十进制数制显示。下图所示是测量电动机转速的数字转速测量系统示意图。图数字转速测量系统示意图上一页任务导入返回上一页下一页电机每转一周，光线透过圆盘上的小孔照射光电元件一次，光电元件产生一个电脉冲。光电元件每秒发出的脉冲个数就是电机的转速。光电元件产生的电脉冲信号较弱，且不够规则，必须放大、整形后，才能作为计数器的计数脉冲。脉冲发生器产生一个脉冲宽度为1秒的矩形脉冲，去控制门电路，让“门”打开1秒钟。在这1秒钟内，来自整形电路的脉冲可以经过门电路进入计数器。根据转速范围，采用4位十进制计数器，计数器以8421码输出，经过译码器后，再接数字显示器，显示电机转速。本任务中数据存储和计数的问题就需要用时序逻辑电路的相关知识来解决。课题1 寄存器了解寄存器的功能、基本构成和常见类型。了解典型集成移位寄存器的应用。下一页上一页返回课题1 寄存器一、认识“寄存器”家族能够暂存数码（或指令代码）的数字部件称为寄存器。寄存器根据功能可分为数码寄存器和移位寄存器两大类。1.数码寄存器具有接收数码和清除原有数码功能的寄存器称为数码寄存器。下图所示为由D触发器组成的4位数码寄存器。在存数指令（CP脉冲上升沿）的作用下，可将预先加在各D触发器输入端的数码，存入相应的触发器中，并可从各触发器的Q端同时输出，所以称其为并行输入、并行输出的寄存器。下一页上一页返回课题1 寄存器下一页上一页返回图 4位数码寄存器课题1 寄存器返回上一页下一页数码寄存器的特点是（1）在存入新数码时能将寄存器中的原始数码自动清除，即只需要输入一个接收脉冲，就可将数码存入寄存器中单拍接收方式的寄存器。（2）在接收数码时，各位数码同时输入，而各位输出的数码也同时取出，即并行输入、并行输出的寄存器。（3）在寄存数据之前，应在RD端输入负脉冲清零，使各触发器均清零。课题1 寄存器下一页上一页返回2移位寄存器电子计算机在进行算术运算和逻辑运算时，常需将某些数码向左或向右移位，这种具有存放数码和使数码具有左右移位功能的电路称为移位寄存器。移位寄存器分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。（1）单向移位寄存器由D触发器构成的4位右移寄存器如下图所示。CR为异步清零端。左边触发器的输出接至相邻右边触发器的输入端D，输入数据由最左边触发器FF0的输入端D0接入。课题1 寄存器下一页上一页返回表右向移位寄存器的状态表课题1 寄存器下一页上一页返回从表中可以看出，当过来四个位移脉冲CP后，数码1011就由端Q3Q2Q1Q0并行输出，如果想得到串行输出信号，则只需要再输入4个脉冲，这时1011便由Q3端一次输出。图 D触发器组成的4位右移寄存器课题1 寄存器下一页上一页返回课题1 寄存器下一页上一页返回表 74LS194功能表输入变量输出变量说明M1M0CP DSLDSRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30 0 0 0 0 置01 0 保持1 1 1 d0d1d2d3d0d1d2d3并行置数1 0 1 1 1 Q0Q1Q2右移输入11 0 1 0 0 Q0Q1Q2右移输入01 1 0 1 Q1Q2Q31 左移输入11 1 0 0 Q1Q2Q30 左移输入01 0 0 保持课题1 寄存器返回上一页下一页功能说明课题1 寄存器下一页上一页返回图 74LS194的逻辑功能示意图课题1 寄存器下一页上一页返回二、集成移位寄存器的应用1环形计数器环形计数器是将单向移位寄存器的串行输入端和串行输出端相连，构成一个闭合的环。环形计数器逻辑图课题1 寄存器上一页返回下一页课题1 寄存器返回下一页上一页自启动4位环形计数器逻辑图课题1 寄存器返回上一页下一页2扭环形计数器扭环形计数器是将单向移位寄存器的串行输入端和串行反相输出端相连，构成一个闭合的环。4位环形计数器状态图课题1 寄存器上一页下一页返回扭环形计数器逻辑图下一页返回课题1 寄存器上一页扭环形计数状态图课题1 寄存器下一页上一页返回3.能自启动的4位扭环形计数器 4位扭环形计数器逻辑图课题1 寄存器下一页上一页返回4位扭环形计数器状态图了解计数器的功能及计数器的类型。掌握二进制、十进制等经典型集成计数器的外特性及应用。课题2 计数器下一页上一页返回课题2 计数器下一页上一页返回一、认识“计数器”家族能累计输入脉冲个数的时序部件叫计数器。计数器不仅能用于计数，还可用于定时、分频和程序控制等。（1）按CP脉冲输入方式，计数器分为同步计数器和异步计数器两种。（2）按计数增减趋势，计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种。（3）按数制分为二进制计数器和非二进制计数器两类。返回上一页下一页课题2 计数器1二进制加法计数器(1)异步二进制加法计数器所谓异步计数器是指计数脉冲并不引到所有触发器的时钟脉冲输入端，有的触发器的时钟脉冲输入端是其他触发器的输出，因此，触发器不是同时动作。下图所示为三位二进制加法计数器的逻辑图。课题2 计数器下一页上一页返回三位二进制加法计数器课题2 计数器上一页返回下一页课题2 计数器上一页返回下一页表三位二进制加法计数器状态表输入cp脉冲个数输出二进制数0 0 0 01 0 0 12 0 1 03 0 1 14 1 0 05 1 0 16 1 1 07 1 1 18 0 0 0课题2 计数器上一页返回下一页(2)同步二进制加法计数器所谓同步计数器是指计数脉冲引到所有触发器的时钟脉冲输入端，使应翻转的触发器在外接的CP脉冲作用下同时翻转，大大减少了进位时间，计数速度快。下图所示为四位二进制同步加法计数器的逻辑图。课题2 计数器上一页返回下一页四位二进制加法计数器课题2 计数器下一页上一页返回输入cp脉冲个数输出二进制数相应的十进制数0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 12 0 0 1 0 23 0 0 1 1 34 0 1 0 0 45 0 1 0 1 56 0 1 1 0 67 0 1 1 1 78 1 0 0 0 89 1 0 0 1 910 1 0 1 0 1011 1 0 1 1 1112 1 1 0 0 1213 1 1 0 1 1314 1 1 1 0 1415 1 1 1 1 1516 0 0 0 0 0四位二进制加法计数器状态表课题2 计数器下一页返回上一页 2十进制计数器二进制计数不符合人们的日常习惯，在数字系统中，凡需直接观察计数结果的地方，差不多都是用十进制数计数的。十进制计数器电路有多种形式，下面介绍使用最多的8421BCD码十进制计数器。图8-2-3(a)所示是四位同步十进制加法计数器，它是在四位同步二进制加法计数器的基础上改进而来的。8421码与二进制比较，来第十个脉冲时，不是由“1001”变为“1010”，而是应回到“0000”。比较1010和0000可知，和没有变化，所以它们的驱动不变，输入接线不变。但由1变为了0，也变为0，所以对FF1、FF3作如下修改。课题2 计数器下一页返回上一页下一页返回上一页课题2 计数器异步十进制加法计数器下一页返回上一页课题2 计数器二、集成计数器的应用常用集成计数器分为二进制计数器（含同步、异步、加减和可逆）和非二进制计数器（含同步、异步、加减和可逆），下面介绍几种典型的集成计数器。1集成二进制同步计数器 74LS161是四位二进制可预置同步计数器，由于它采用4个主从JK触发器作为记忆单元，故又称为四位二进制同步计数器，其集成芯片管脚如图8-2-4所示。课题2 计数器下一页返回上一页74LS161管脚图课题2 计数器下一页返回上一页74LS161逻辑功能表课题2 计数器下一页返回上一页2集成二进制异步计数器课题2 计数器下一页返回上一页74LS197引脚及逻辑功能图课题2 计数器下一页返回上一页74LS160引脚排列图逻辑符号 3集成十进制同步计数器课题2 计数器返回上一页下一页74LS160功能表课题2 计数器返回上一页下一页4集成十进制异步计数器(以CT74LS290为例)（1）电路结构框图和逻辑功能CT74LS290的结构框图和逻辑功能图课题2 计数器返回上一页下一页（2）逻辑功能表 CT74LS290的逻辑功能训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页*技能目标（1）学会用触发器组成移位寄存器、计数器的方法。（2）测试移位寄存器、计数器的逻辑功能。*工具、元件和仪器（1）74LS00芯片一块，74LS74芯片二块。（2）1k电阻2只，100电阻4只。（3）+5V直流电源（4）发光二极管(LED)4只。（5）钮子开关2只。训练项目：寄存器、计数器功能测试下一页返回上一页一、移位寄存器功能测试实训步骤1接线按图接好电路。用两片双D触发器74LS74，接成4位左移寄存器。根据集成IC的管脚图给各触发器标上对应的管脚号，进行接线，DSL、清零端通过1k电阻接逻辑电平开关（上述实物图中清零端、置位端均悬空未接），开关一端接+5V电源，另一端接地。Q3Q0各接一只发光二极管，发光二极管阴极通过100电阻接地。CP接单次脉冲输入。训练项目：寄存器、计数器功能测试下一页返回上一页（a）接线图（b）实物图训练项目：寄存器、计数器功能测试下一页返回上一页2调试首先通过清零端给移位寄存器清零。按下表给DSL送数，同时用手动脉冲按钮给CP端送入时钟，每输入一个数据和时钟，观察各Q端的状态变化，填写表格。四位左移寄存器功能测试表训练项目：寄存器、计数器功能测试下一页返回上一页3测量按下表的要求改变的状态（J、K、CP状态任意），观察Q端的状态。74LS73异步复位功能测试训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页*训练拓展1该移位寄存器是在脉冲的上升沿还是下降沿进行移位？2若要将一个数据由Q0移位到Q3，需要经历几个CP脉冲？训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页二、计数器功能测试实训步骤1接线按图接好电路。用两片双D触发器74LS74，接成4位二进制异步加法计数器。根据集成IC的管脚图给各触发器标上对应的管脚号，进行接线，清零端通过1k电阻接逻辑电平开关（实物图中未接），开关一端接+5V电源，另一端接地。Q3Q0各接一只发光二极管，发光二极管阴极通过100电阻接地。CP0接单次脉冲输入。训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页（a）接线图（b）实物图训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页2调试、测量首先通过清零端给计数器清零。在计数输入端逐个输入单次脉冲，观察LED的亮灭是否符合加法计数规律，填写下表。训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页二进制异步加法计数器功能测试表训练项目：寄存器、计数器功能测试返回上一页下一页*训练拓展1触发器状态是在脉冲的上升沿还是下降沿翻转？2根据上表画出CP、Q0、Q1、Q2、Q3的波形。

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