劳动出版社精品课件 《电子技术基础（第四版）》 A046043第八章

1、 组合电路与时序逻辑电路的区别,组合电路：,电路的输出,只与电路的输入有关，,与电路原来的状态无关,时序逻辑电路：,电路在某一给定时刻的输出,取决于该时刻电路的输入,还取决于原来状态,由触发器保存,时序逻辑电路：,组合电路,+,触发器,电路的状态与时间顺序有关,第八章 触发器及时序逻辑电路,81 触发器,82 常用的时序逻辑电路,83 数/模与模/数转换器,本章重点：,触发器外部逻辑功能、触发方式。,能够存储一位二进制数码的基本单元电路。,（1）有两个稳定的工作状态，分别用“0”和“1”表示。,组合电路：,不含记忆元件,、无反馈,、输出与原来状态无关,触发器：,触发器的基本特点：,（2）在适当信号的作用下，两种稳定状态可以相互转换。,（3）输入信号消失后，能将获得的新状态保持下来。,81 触发器,具有记忆功能,1. 基本RS触发器,（1）电路组成与逻辑符号,一、RS触发器,基本RS触发器的逻辑电路,两个输入端：,两个输出端：,两个稳定状态：,触发器是“0”状态,触发器是“1”状态,有两条反馈线：,（2）工作原理,0,1,1,0,触发器被“置0”,1,0,触发器被“置1”,0,1,1,0

2、,0,1,若触发器的原状态为“1”,1,1,若触发器的原状态为“0”,触发器保持原状态“0”不变,0,1,触发器保持原状态“1”不变,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,“不允许”,“不定”,（3）逻辑功能,1,1,0,0,0,0,1,1,置0,置1,1,1,0,0,保持,不定,真值表,逻辑符号,优点：电路简单，构成各种高性能触发器的基础。,缺点：（1）触发器的状态受输入信号直接控制。 （2） 时状态不定。,触发器在外加信号作用下，状态发生了转换，称为“翻转”。外加的信号称为“触发脉冲”。,RD、SD上加的非号“” ，表示负脉冲触发，即低电平有效；不加非号的，表示正脉冲触发，即高电平有效。,触发器的基本特点：,（1）触发器有两个互补的输出端 与 ；,（2）触发器具有0和1两个稳定状态；,（3）触发器具有触发翻转的功能；,（4）触发器具有记忆能力。,在外加信号作用下，状态发生的转换,当 时触发器的状态由前一时刻的 端的信号所决定。因此一个触发器可以保存1位二进制数。,例81 根据图8-2所给出的 端的输入波形，画出基本RS触发器 端的波形。设触发器的初始状态为“0”,图8-2

3、,解：,2、同步RS触发器,若多个触发器，同步动作，以取得系统的协调。,用同步信号去控制，该同步信号称为时钟脉冲,同步RS触发器的逻辑电路,基本RS触发器,控制门,异步置0端,异步置1端,（1）电路组成与逻辑符号,时钟脉冲,当CP=0时，,G3、G4被封锁,触发器保持原状态,当CP=1时，,G3、G4被打开接收信号,（2）逻辑功能,触发器的状态不受输入信号的影响。,同步RS触发器逻辑电路,同步RS触发器与基本RS触发器的主要区别：同步RS触发器状态的变化与时钟脉冲同步,真值表,优点：CP=1期间接收信号,缺点：CP=1期间，R、S仍直接控制着,例8-2 根据图8-5所给出的时钟脉冲CP和R、S端的输入波形，画出同步RS触发器 端的波形。设触发器的初始状态为“0”。,图8-5,解：,二、其他类型触发器,当CP脉冲的高电平较宽时，触发器的状态就不是每输入一CP脉冲翻转一次，出现所谓的“空翻”现象。,边沿触发器的特点：,在时钟脉冲CP的上升沿或下降沿的瞬间触发，触发器的新状态取决于该时刻输入信号的状态，而其他时刻触发器均保持原状态不变。,边沿触发器的分类：,JK触发器、,D触发器、,T触发器

4、。,同步RS触发器存在的问题：,触决“（1）空翻；（2）R=1，S=1时不定”两个问题的办法：,采用主从触发器、维持阻塞触发器和边沿触发器等，重点介绍边沿触发器,采用JK触发器、T触发器和D触发器等,（1）逻辑符号,1、JK触发器,、：输入端,：异步置、置端（不受CP限制）,：输出端,CP：时钟控制输入端,逻辑符号,（2）逻辑功能,计数,特征方程：,真值表,保持,具有置0、置1、保持和计数功能,例8-3 根据图8-7所给出的时钟脉冲CP和J、K端的输入波形，画出CP下降沿触发的JK触发器的Q端的波形。设触发器的初始状态为“0”。,图8-7,解：,2、D触发器,逻辑符号,真值表,特征方程：,Qn+1=D,D触发器具有置0和置1功能,例8-4 根据图8-8所给出的时钟脉冲CP和D端的输入波形，画出CP上升沿触发的D触发器的Q端的波形。设触发器的初始状态为“0”。,图8-8,解：,3、T触发器,逻辑符号,真值表,特征方程：,T触发器具有保持和翻转的功能,例8-5 根据图8-9所给出的时钟脉冲CP和T端的输入波形，画出CP下降沿触发的T触发器的 端的波形。设触发器的初始状态为“0”。,解：,由

5、JK触发器构成T触发器,把JK触发器中的J和K端并在一起作为T端，构成T触发器,JK触发器的J端通过反相器接K端形成D触发器,特征方程：,Qn+1=D,由JK触发器构成的D触发器,三、集成触发器,集成触发器有TTL型和CMOS型两种,边沿D触发器74HC74的外引脚,时序逻辑电路的特点：,任一时刻电路的输出状态不仅取决于该时刻的输入信号，而且与前一时刻电路的状态有关。,时序逻辑电路的分类：,寄存器、,计数器。,一、寄存器,用来暂时存放数据的逻辑部件，由触发器和门电路组成。,具有接收数据、存放数据和输出数据的功能。,分类：数码寄存器和移位寄存器。,8-2 常用的时序逻辑电路,一个触发器就是最简单的寄存器，它能存放1位二进制代码。k个触发器能够存放k位二进制代码。,定义：,功能：,1、数码寄存器,4位数码寄存器的逻辑电路图,（1）清零,（2）接收数码,CP下降沿到来时，接收各触发器D端的信号。,并行输入，并行输出。,1,0,1,1,1,0,1,1,2、移位寄存器,4位左移寄存器的逻辑电路图,（1）单向移位寄存器,定义：,在移位脉冲作用下，所存数码只能向一个方向（左或右）移动的寄存器。,（1

6、）清零,（2）输入数据,1,1,0,0,第1位移位脉冲到来时,第2位移位脉冲到来时,1,1,0,第3个脉冲到来时,1,1,1,1,1,第4个脉冲到来时,1,0,例如输入1011,0,0,0,0,0,4位左移寄存器的状态真值表,（2）双向移位寄存器,定义：,同时具有左移与右移功能的寄存器,双向移位寄存器74LS194的引脚图,工作方式控制端,清零端,并行数据输入端,并行数据输出端,右移串行数据输入端,左移串行数据输入端,脉冲输入端,集成双向移位寄存器74LS194的功能真值表,二、计数器,定义：用来统计脉冲的个数，还可用来定时、分频或者进行数据运算。,1、计数器的分类,计数器,二进制,十进制,N进制,按计数器数字的增减为,加,减,可逆,按CP脉冲引入的方式分,异步,同步,按计数器数字的增减为,加,减,可逆,按CP脉冲引入的方式分,异步,同步,2、异步计数器,（1）异步二进制计数器,异步三位二进制加法计数器逻辑电路图,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,J、K均悬空，各触发器处于“计数”状态,CP0=CP CP

7、1=Q0 CP2=Q1,当低位触发器的状态从1变为0时，高一位触发器就翻转,异步三位二进制加法计数器的状态真值表,异步三位二进制加法计数器时序图,异步三位二进制减法计数器逻辑电路图,异步三位二进制加法计数器的状态真值表,（2）异步十进制加法计数器,异步十进制加法计数器逻辑电路图,异步十进制加法计数器的状态真值表,集成十进制可逆计数器74LS190引脚图,控制端,使能控制端,预置数功能端,串行时钟输出端,进位/借位输出端,预置数据输入端,数据输出端,计数脉冲输出端,集成十进制可逆计数器74LS190的功能真值表,8-3 数/模与模/数转换器,数/模转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号的电路,模/数转换器（ACD）将模拟信号转换为数字信号的电路,传感器,ADC,数字信号 处理系统,DAC,执行机构,数字信号,数字信号,模拟信号,非电模拟量,模拟物理量输出,典型数字控制系统框图,模拟信号,一、数/模转换器（DAC）,二、模/数转换器（ADC）,8-3 数/模与模/数转换器,一、数/模转换器（DAC）,输入寄存器,模拟开关,电阻网络,运算放大器,模拟电压输出,参考电压源 UREF,n位DA

8、C的组成框图,8位DAC0832的引脚图,模拟电流输出端,数字地,基准参考电压端,模拟地,外接反馈电阻端,控制传输信号输入端,输入锁存使能端,片选信号端,二、模 /数 转换器（ADC）,A /D 转换的一般步骤,模拟量,数字量,量化编码,取样保持,（S / H Sample / Hold）,1、采样保持电路,采样：把连续变化的模拟信号定时测量，抽取样值。,保持：保持采样信号在下一个采样脉冲到来之前不变。,作用：通过采样，一个时间上连续变化的模拟信号就转换成随时间断续变化的脉冲信号。,采样保持电路,当 us 为高电平：,V导通，C 充电至：,uO = ui = uC,当 us 为低电平：,V 截止，C 基本不放电。,uO 保持,采样保持电路各部分的波形图,2、量化编码电路,量化单位,数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小， 用 表示（即 1 ）。,量化,把取样后的保持信号化为最小量化单位的整数倍。,量化误差,因模拟电压不一定能被 整除而引起的误差。,编码,把量化的数值用二进制代码表示。,划分量化电平的两种方法,模拟 电平,二进制 代码,代表的 模拟电平,0 = 0,1 = 1/8,2 = 2/8,3 = 3/8,4 = 4/8,5 = 5/8,6 = 6/8,7= 7/ 8,模拟 电平,二进制 代码,代表的 模拟电平,最大量化误差 = = （1 / 8） V,= / 2 = （1/15）V,3、集成ADC0809简介,8位ADC0809引脚功能,

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