电子技术基础与技能第11单元时序逻辑电路.ppt
电子技术基础与技能,人民邮电出版社,第11单元 时序逻辑电路,知识目标：了解寄存器的基本构成和常见类型。了解寄存器的功能和典型集成寄存器的应用。了解计数器的类型和功能。掌握二进制、十进制等典型集成计数器的外特性及使用。技能目标：能按工艺要求制作印制电路板。根据要求，能安装电路，实现计数器的逻辑功能。,第1节寄存器,一、数码寄存器二、移位寄存器三、集成寄存器的应用,一、数码寄存器,发光二极管的发光情况,知识探究1集成数码寄存器 数码寄存器用来存放二进制代码，也称为基本寄存器。演示电路中所用的74LS175 是一个集成数码寄存器，其引脚排列和逻辑符号如图11.3（a）、（b）所示。,2逻辑功能 由实验现象可知：无论寄存器中原来存储的数码是什么，只要时钟脉冲（CP）上升沿到来，4位待存的数码D3 D0 就同时被存入，使Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，并一直保存，直到下一个CP 上升沿到来时存入新的数码为止。这个过程也就是数码寄存器接收和寄存数码的过程。当外部电路需要这些数码时，可以直接从输出端Q3Q2Q1Q0 读出。因此，数码寄存器的逻辑功能是：接收并寄存数码，输出数码。,二、移位寄存器,发光二极管的发光情况,实验现象 观察到的发光二极管发光情况如表11.1 所示。,知识探究1集成移位寄存器 演示电路中所用的74LS194 是一个4 位集成双向移位寄存器。所谓移位功能，是指寄存器里存储的数码能在时钟脉冲作用下依次左移或右移。74LS194 的引脚排列和逻辑符号如图11.5（a）、（b）所示。,2逻辑功能 在演示过程中，清零端=0 时，4 个输出端Q3、Q2、Q1、Q0 全为0 输出，发光二极管都不亮。清零端=1、M1=0、M0=1 时，在第1 个CP 上升沿，右移串行输入的第1 个数码“1”被移入寄存器，Q0=1，发光二极管VD0 亮，其余发光二极管不亮。当第2 个CP上升沿到来时，右移串行输入的第2 个数码“0”进入寄存器，Q0=0；同时原Q0 的数码“1”右移入使Q1=1，发光二极管VD1 亮，其余发光二极管不亮。于是，在CP 上升沿作用下，依次移入“1”、“0”、“0”、“0”，并保存在寄存器中，得到了表11.1 所示的发光二极管发光情况。如果将发光二极管“亮”用对应的“Q=1”替换，发光二极管“不亮”用对应的“Q=0”替换，则表11.1 可转换为4 位串行输入右移寄存器状态表如表11.2 所示。,74LS194 实现右移还是左移由工作模式控制端M1、M0 的输入决定，具体工作模式选择如表11.3 的功能表所示。由表可知：M1M0=01 时，右移；M1M0=10 时，左移；M1M0=11 时，并行输入。,三、集成寄存器的应用,1集成数码寄存器的应用,2集成移位寄存器的应用,第2节 计数器,一、计数器的分类二、二进制计数器三、十进制计数器,一、计数器的分类,根据触发器的触发方式不同，分为同步计数器和异步计数器。在同步计数时，构成计数器的所有触发器共用同一个时钟脉冲，触发器的状态同时更新，计数速度快；而在异步计数时，构成计数器的某个触发器可能用另一个触发器的输出作为其时钟脉冲，所有触发器更新状态的时刻不一致，计数速度相对较慢。,根据进位规则不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器。根据计数是增还是减，每一种进制的计数器又可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,二、二进制计数器,遵循二进制计数规则计数的计数器称为二进制计数器。通常，集成二进制计数器由4 位触发器构成，通过引脚选择、外电路控制可组成二 16 进制计数器。将两个集成二进制计数器级联可实现24 进制、60 进制计数器等。1集成二进制计数器,发光二极管的发光情况,实验现象 观察到的情况如表11.6 所示。,知识探究,（1）集成异步二进制计数器 演示电路所用的74LS197 是一个集成异步二进制计数器，其引脚排列和逻辑符号如图11.9（a）、（b）所示。,将开关S 闭合看作是“0”、断开看作是“1”，用CR 替换S；将发光二进制“亮”看作是“1”、“不亮”看作是“0”，用输出端Q 替换对应的发光二极管；则表11.6 可转换为二进制计数器状态转换表，如表11.7 所示。,由表11.7 可知，选择74LS197 的6 脚CP1 作为时钟脉冲输入端时，74LS197 可实现八进制计数功能，计数器的状态在时钟脉冲的下降沿转换。74LS197 的全部功能如表11.8 所示。,（2）集成同步二进制计数器 图11.10 所示是同步二进制计数器74LS161 的引脚图和逻辑符号。,74LS161 的功能表如表11.9 所示。,2集成二进制计数器的应用,发光二极管的发光情况,实验现象观察到的情况如表11.10 所示。,知识探究 将演示过程中的开关S 闭合看作是“0”、断开看作是“1”，用CR 替换S；发光二极管“亮”看作是“1”、“不亮”看作是“0”，用输出端Q 替换对应的发光二极管；则表11.10 可转换为表11.11 所示的状态转换表。,遵循十进制计数规则计数的计数器称为十进制计数器。常用的有集成异步十进制加计数器、集成同步十进制可逆计数器等。通过引脚选择、外电路控制、多个计数器级联，可实现任意进制的计数。1集成十进制计数器,三、十进制计数器,发光二极管的发光情况,实验现象 观察到的完整情况如表11.12 所示。,知识探究（1）集成异步十进制计数器 演示电路所用的74LS90 是集成异步十进制计数器，具有二五十进制计数功能，时钟脉冲下降沿触发计数器状态改变，其引脚排列和逻辑符号如图11.13（a）、（b）所示,74LS90 的全部功能如表11.14 所示。,（2）集成同步十进制计数器 图11.14 所示是集成同步十进制可逆计数器74LS192 的实物图、引脚图和逻辑符号。,74LS192 的功能表如表11.15 所示。,2集成十进制计数器的应用 图11.15 所示是用2 块集成异步十进制计数器74LS90 组成的60 进制计数器。图中计数器A的Q2、Q1 分别接至ROA、ROB 端，当Q2、Q1 同时为高电平时，将计数器A 清零，实现六进制计数；计数器B 为十进制计数器，归零时，触发计数器A 计数；2 个计数器级联，实现60 进制计数。,技能实训,实训 制作秒计数器,1实训目的（1）掌握计数器、显示译码器、七段数码管的合理选用。（2）掌握秒计数器安装技巧。（3）掌握秒计数器的调试方法。（4）会按工艺要求制作印制电路板。2器材准备,4内容与步骤（1）根据图11.17 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。（2）根据图11.17 所示的电路，画出装配图。在确定引脚的连线时，应注意计数器与显示译码器、显示译码器与数码管引脚之间的搭配。（3）根据装配图完成电路安装。（4）检查电路安装是否正确。主要检查数码管的引脚是否装错，集成块引脚之间是否搭焊等。（5）检查无误后，接通电源。断开S1，闭合S2、S3，对计数器清零。然后，闭合S1，断开S2、S3。（6）从秒信号发生器输入秒脉冲，观察秒计数器工作是否正常。如不正常，分别检查各级电路的输入输出状况，直到排除故障为止。（7）制作安装秒计数器的印制电路板。（8）实训结束后，整理好本次实训所用的器材、仪表，清扫工作台，打扫实训室。,单元小结,（1）时序逻辑电路中，一定含有触发器。任何时刻的输出不仅与当时的输入信号有关，而且还和电路原来的状态有关。（2）时序逻辑电路分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两类。同步时序逻辑电路 的所有触发器受同一时钟脉冲控制，而异步时序逻辑电路的各个触发器受不同的时钟脉冲控制。（3）寄存器有数码寄存器和移位寄存器两大类。数码寄存器用触发器的两个稳定状态来存储0 或1，一般具有清0、存数、输出等功能。移位寄存器除具有数码寄存器的功能外，还有移位功 能，可实现数据的串行-并行转换。（4）计数器是一种非常典型、应用广泛的时序逻辑电路，不仅能统计输入时钟脉 冲的个数，还能用于分频、定时等。常用的计数器有集成二进制计数器、集成十进制计数器两大类，每一类又可分为异步加计数器、同步加计数器、同步可逆计数器等。通常同步计数器比异步计数器的工作速度快。,
