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导通导通
截止
时
时序逻辑电路51时序逻辑电路的基本概念1时序逻辑电路
第5章时序逻辑电路 5.1 时序逻辑电路的基本概念 1.时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路在任何时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关，触发器就是最简单的时序逻辑电路，时序逻辑电路中必须含有存储电路。时序电路的基本结构如图5.1 所示，它由组合电路和存储电路两部分组成。 图5.1 时序逻辑电路框图 时序逻辑电路具有以下特点： （1）时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分，而存储电路要记忆给定时刻前的输入输出信号，是必不可少的。 （2）时序逻辑电路中存在反馈，存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。 2.时序逻辑电路的分类 （1）按时钟输入方式 时序电路按照时钟输入方式分为同步时序电路和异步时序电路两大类。同步时序电路中，各触发器受同一时钟控制，其状态转换与所加的时钟脉冲信号
都是同步的；异步时序电路中，各触发器的时钟不同，电路状态的转换有先有后。同步时序电路较复杂，其速度高于异步时序电路。 （2）按输出信号的特点 根据输出信号的特点可将时序电路分为米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型两类。米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态Q n有关，又与外部输入X 有关。而摩尔型电路的外部输出Z仅与触发器的状态Q n有关，而与外部输入X 无关。 （3）按逻辑功能 时序逻辑电路按逻辑功能可划分为寄存器、锁存器、移位寄存器、计数器和节拍发生器等。 3.时序逻辑电路的逻辑功能描述方法 描述一个时序电路的逻辑功能可以采用逻辑方程组（驱动方程、输出方程、状态方程）、状态表、状态图、时序图等方法。这些方法可以相互转换，而且都是分析和设计时序电路的基本工具。 5.2 时序逻辑电路的分析方法和设计方法 1.时序逻辑电路的分析步骤 （1）首先确定是同步还是异步。若是异步，须写出各触发器的时钟方程。（2）写驱动方程。 （3）写状态方程（或次态方程）。 （4）写输出方程。若电路由外部输出，要写出这些输出的逻辑表达式，即输出方程。
5-1 分析图所示时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图和时序图。 CLK Z 图 题 5-1图 解：从给定的电路图写出驱动方程为： 0012 10 21()n n n n n D Q Q Q D Q D Q ?=??=?? =?? e 将驱动方程代入D 触发器的特征方程D Q n =+1 ，得到状态方程为： 10012110 12 1()n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q +++?=??=??=??e 由电路图可知，输出方程为 2 n Z Q = 根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-1(a ）所示，时序图如图题解5-1(b ）所示。 题解5-1(a ）状态转换图
1 Q 2/Q Z Q 题解5-1(b ）时序图 综上分析可知，该电路是一个四进制计数器。 5-2 分析图所示电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图。A 为输入变量。 Y A 图 题 5-2图 解：首先从电路图写出驱动方程为： () 0110101()n n n n n D AQ D A Q Q A Q Q ?=? ?==+?? 将上式代入触发器的特征方程后得到状态方程 () 1011 10101()n n n n n n n Q AQ Q A Q Q A Q Q ++?=? ?==+?? 电路的输出方程为： 01n n Y AQ Q = 根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-2所示
Y A 题解5-2 状态转换图 综上分析可知该电路的逻辑功能为： 当输入为0时，无论电路初态为何，次态均为状态“00”，即均复位； 当输入为1时，无论电路初态为何，在若干CLK 的作用下，电路最终回到状态“10”。 5-3 已知同步时序电路如图(a)所示，其输入波形如图 (b)所示。试写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图和时序图，并说明该电路的功能。 X (a) 电路图 1234CLK 5678 X (b)输入波形 图 题 5-3图 解：电路的驱动方程、状态方程和输出方程分别为： 0010110001101101 1, ,n n n n n n n n n n J X K X J XQ K X Q X Q XQ X Q XQ Q XQ XQ XQ Y XQ ++?==??==???=+=?? ?=+=+?= 根据状态方程和输出方程，可分别做出11 10,n n Q Q ++和Y 的卡诺图，如表5-1所示。由此 做出的状态转换图如图题解5-3（a)所示，画出的时序图如图题解5-3（b ）所示。
集成逻辑门电路及应用(与门,非门,与非门) 集成逻辑门电路的种类繁多，有反相器、与门和与非门、或门和或非门、异或门等，以下简单介绍几种常用的门电路及应 用电路。 1．集成逻辑门电路: （1）常用逻辑门电路图形符号 常用逻辑门电路图形符号见表1。 表1 常用逻辑门电路图形符号 （2）反相器与缓冲器 反相器是非门电路，74LS04是通用型六反相器，与该器件的逻辑功能且引脚排列兼容的器件有74HC04，CD4069等。74LS05也是六反相器，该器件的逻辑功能和引脚排列与74LS04相同，不同的是74LS05是集电极开路输出（0C门），在实际使用时，必须在输出端至电源正端接上拉电阻。 缓冲器的输出与输人信号同相位，它用于改变输人输出电平及提高电路的驱动能力，74LS07是集电极开路输出同相输出驱动器，该器件的输出高电压达30V，灌电流达40mA，与之兼容的器件有74HC07，74HCT07 等。 74LS04，CD4069引脚排列图如图1所示。
图1 74LS04，CD4069引脚排列图 （3）与门和门与非 与门和与非门种类繁多，常见的与门有2输入、3输入、4输入与门等；与非门有2输入、3输入、4输入、8输入等，常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图如图2所示。 图2 常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图 74LS08是四2输人与门，74LS00和CD4011是四2输入与非门，74LS20是双4输人与非门。 2．集成门电路的应用 （1）定时灯光提醒器 电路如图3所示，由六非门CD4069（仅用到其中两个非门，分别用IC－1和IC－2表示）和电阻、电容、电源等组成，此电路可以在1～25分钟内预定提醒时间，使用时，利用时间标尺预定时间，打开电源开关，定时器绿灯亮，表示开始计时，到了预定的时间，绿灯灭，红灯亮。
第8章组合逻辑电路 【课题】 8.1概述 【教学目的】 了解组合逻辑电路和时序逻辑电路的电路结构特点及功能特点。 【教学重点】 1.数字逻辑电路的分类和特点。 2.常用的组合逻辑电路种类。 3.会区分数字逻辑电路的类型。 【教学难点】 区分数字逻辑电路的类型。 【教学方法】 讲授法 【参考教学课时】 1课时 【教学过程】 一、复习提问 1.基本逻辑门电路有哪几种，它们的逻辑功能是什么？ 2.画出与非门逻辑符号并说明其逻辑功能。 二、新授内容 1.组合逻辑电路 （1）特点：数字逻辑电路中输出信号没有反馈到输入端，因此任意时刻的输出信号状态只与当前的输入信号状态有关，而与电路原来的输出状态无关。 （2）电路组成框图：教材图8.1。 2.时序逻辑电路 （1）特点：数字逻辑电路中输出信号部分反馈到输入端，输出信号的状态不但与当前的输入信号状态有关，而且与电路原来的输出状态有关。因此，这种电路有记忆功能。 （2）电路组成框图：教材图8.2。 三、课堂小结 1.组合逻辑电路的特点。
2.时序逻辑电路的特点。 四、课堂思考 P176思考与练习题。 五、课后练习 对逻辑代数作重点复习并预习下节课的内容（8.2组合逻辑电路的分析）。 【课题】 8.2组合逻辑电路的分析 【教学目的】 掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。 【教学重点】 1.组合逻辑电路的分析方法和步骤。 2.会对给定的组合逻辑电路进行功能分析。 【教学难点】 对给定的组合逻辑电路作功能说明，并用文字描述。 【教学方法】 讲授法、练习法 【参考教学课时】 1课时 【教学过程】 一、复习提问 公式化简，用练习的方式进行。 二、新授内容 1．组合逻辑电路的分析步骤。 （1）根据给定的逻辑电路图，推导输出端的逻辑表达式。 （2）化简和变换 （3）列真值表 （4）分析说明 2．组合逻辑电路的分析举例 （1）老师举例讲解 （2）老师举例，学生讨论分析 例1 已知逻辑电路如图8.1所示，试分析其逻辑功能，要求写出分析过程。
《简单的逻辑电路》教学设计 陶号专 一、教学目标 1．知识与技能 （1）知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表； （2）会用真值表表示一些简单的逻辑关系； （3）会分析、设计一些简单的逻辑电路。 2．过程与方法 （1）通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；（2）通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。 3．情感态度与价值观 （1）体验物理知识与实践的紧密联系； （2）学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。 二、教学重、难点 重点：三种门电路的真值表及符号。 难点：数字电路的意义。 三、教学过程 一、请学生参照下表自主复习（可讨论）本节基本知识并填写下表 A B Y & A B Y ≥1 A Y 1
二、练习巩固和能力提升（学生分析回答） 例1、如图所示为逻辑电路，根据电路图完成它的真值表．其输出端从上到下排列，结果正确的是( ) A．0，0，1，1 B．0，0，1，0 C．1，0，1，0 D．0，0，0，1 答案：B 例2、下图中a、b、c表示“或门”、“与门”或者“非门”的输入信号或输出信号，下列说法中正确的是：（） a b c A、若a、c为输入信号，b为输出信号，则该电路是“或门”电路 B、若a为输入信号，b为输出信号，则该电路是“非门”电路 C、若b、c为输入信号，a为输出信号，则该电路是“与门”电路 D、若a、b为输入信号，c为输出信号，则该电路是“与门”电路 引导学生归纳： 在门电路中，真值表中的“输入”、“输出”信号“0”、“1”代表的含义是输入、输出端接低电势、高电势。 电路中，沿着电流的方向电势逐渐降低，电流I通过电阻R后，电势降低“IR”。 例3、下列电路图中开关处于什么情况时，电压表有示数？
第12章时序逻辑电路 自测题 一、填空题 1．时序逻辑电路按状态转换情况可分为时序电路和时序电路两大类。 2．按计数进制的不同，可将计数器分为、和N进制计数器等类型。 3．用来累计和寄存输入脉冲个数的电路称为。 4．时序逻辑电路在结构方面的特点是：由具有控制作用的电路和具记忆作用电路组成。、 5．、寄存器的作用是用于、、数码指令等信息。 6．按计数过程中数值的增减来分，可将计数器分为为、和三种。 二、选择题 1．如题图12.1所示电路为某寄存器的一位，该寄存器为 。 A、单拍接收数码寄存器； B、双拍接收数码寄存器； C、单向移位寄存器； D、双向移位寄存器。 2．下列电路不属于时序逻辑电路的是。 A、数码寄存器； B、编码器； C、触发器； D、可逆计数器。 3．下列逻辑电路不具有记忆功能的是。 A、译码器； B、RS触发器； C、寄存器； D、计数器。 4．时序逻辑电路特点中，下列叙述正确的是。 A、电路任一时刻的输出只与当时输入信号有关； B、电路任一时刻的输出只与电路原来状态有关； C、电路任一时刻的输出与输入信号和电路原来状态均有关； D、电路任一时刻的输出与输入信号和电路原来状态均无关。 5．具有记忆功能的逻辑电路是。 A、加法器； B、显示器； C、译码器； D、计数器。 6．数码寄存器采用的输入输出方式为。 A、并行输入、并行输出； B、串行输入、串行输出； C、并行输入、串行输出； D、并行输出、串行输入。 三、判断下面说法是否正确，用“√"或“×"表示在括号 1．寄存器具有存储数码和信号的功能。( ) 2．构成计数电路的器件必须有记忆能力。( ) 3．移位寄存器只能串行输出。( ) 4．移位寄存器就是数码寄存器，它们没有区别。( ) 5．同步时序电路的工作速度高于异步时序电路。( ) 6．移位寄存器有接收、暂存、清除和数码移位等作用。（） 思考与练习题 12.1.1 时序逻辑电路的特点是什么? 12.1.2 时序逻辑电路与组合电路有何区别? 12.3.1 在图12.1电路作用下，数码寄存器的原始状态Q3Q2Q1Q0=1001，而输入数码
11 简单的逻辑电路 [学科素养与目标要求] 物理观念：初步了解简单的逻辑电路及表示符号． 科学探究：通过实验理解“与”、“或”和“非”门电路在逻辑电路中的结果与条件的逻辑关系． 科学态度与责任：初步了解集成电路的发展对社会进步的意义． 一、“与”门 1．“与”逻辑关系：如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”逻辑关系． 2．“与”门：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门． 3．符号：，其中“&”具有“与”的意思，象征着：只有A与B两个输入端都是1时，输出端才是1. 二、“或”门 1．“或”逻辑关系：如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系． 2．“或”门：具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门． 3．符号：，“≥1”象征着：当1个或多于1个输入端为1时，输出端就是1. 三、“非”门 1．“非”逻辑关系：输出状态和输入状态相反的逻辑关系叫做“非”逻辑关系． 2．“非”门：具有“非”逻辑关系的电路叫做“非”门． 3．符号为，其中矩形右侧小圆可以看作数字“0”，它与数字“1”象征着：输入端为1时，输出端是0. 1．判断下列说法的正误． (1)“与”门电路中，A、B两个输入端中只要有其中一个为“1”，输出端就为“1”．(×) (2)“与”门电路中，A、B两个输入端都为“1”时，输出端才是“1”．(√) (3)“或”门电路中，A、B两个输入端有一个是“0”时，输出端就是“0”．(×) (4)“或”门电路中，A、B两个输入端有一个是“1”时，输出端就是“1”．(√) 2．下面为一逻辑门电路的真值表，该类型的逻辑门电路为________门电路.
触发器 一、单项选择题： (1)对于D触发器，欲使Q n+1=Q n，应使输入D=。 A、0 B、1 C、Q D、 (2)对于T触发器，若原态Q n=0，欲使新态Q n+1=1，应使输入T=。 A、0 B、1 C、Q (4)请选择正确的RS触发器特性方程式。 A、 B、 C、 (约束条件为) D、 (5)请选择正确的T触发器特性方程式。 A、 B、 C、 D、 (6)试写出图所示各触发器输出的次态函数(Q )。 n+1 A、 B、 C、 D、 (7)下列触发器中没有约束条件的是。 A、基本RS触发器 B、主从RS触发器 C、同步RS触发器 D、边沿D触发器 二、多项选择题： (1)描述触发器的逻辑功能的方法有。 A、状态转换真值表 B、特性方程 C、状态转换图 D、状态转换卡诺图 (2)欲使JK触发器按Q n+1=Q n工作，可使JK触发器的输入端。
A、J=K=0 B、J=Q,K= C、J=,K=Q D、J=Q,K=0 (3)欲使JK触发器按Q n+1=0工作，可使JK触发器的输入端。 A、J=K=1 B、J=0,K=0 C、J=1,K=0 D、J=0,K=1 (4)欲使JK触发器按Q n+1=1工作，可使JK触发器的输入端。 A、J=K=1 B、J=1,K=0 C、J=K=0 D、J=0，K=1 三、判断题： (1)D触发器的特性方程为Q n+1=D，与Q 无关，所以它没有记忆功能。（） n (2)同步触发器存在空翻现象，而边沿触发器和主从触发器克服了空翻。 （） (3)主从JK触发器、边沿JK触发器和同步JK触发器的逻辑功能完全相同。（） (8)同步RS触发器在时钟CP=0时，触发器的状态不改变( )。 (9)D触发器的特性方程为Q n+1=D，与Q n无关，所以它没有记忆功能( )。 (10)对于边沿JK触发器，在CP为高电平期间，当J=K=1时，状态会翻转一次( )。 四、填空题： (1)触发器有（）个稳态，存储8位二进制信息要 （）个触发器。 (2)在一个CP脉冲作用下，引起触发器两次或多次翻转的现象称为触发器的（），触发方式为（）式或（）式的触发器不会出现这种现象。 (3)按逻辑功能分，触发器有（）、（）、（）、（）、（）五种。 (4)触发器有（）个稳定状态，当＝0，＝1时，称为（）状态。 时序逻辑电路 一、单项选择题： (2)某512位串行输入串行输出右移寄存器，已知时钟频率为4MHZ，数据从输入端到达输出端被延迟多长时间？ A、128μs B、256μs C、512μs D、1024μs (3)4个触发器构成的8421BCD码计数器共有（）个无效状态。 A、6 B、8 C、10 D、4 (4)四位二进制计数器模为 A、小于16 B、等于16 C、大于16 D、等于10 (5)利用异步预置数端构成N进制加法计数器，若预置数据为0，则应将（）所对应的状态译码后驱动控制端。 A、N B、N－1 C、N+1 (7)采用集成中规模加法计数器74LS161构成的电路如图所示，选择正确答案。 A、十进制加法计数器 B、十二进制加法计数器
简单的逻辑电路 一、教材分析 课程标准的要求是“通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。”从中可以看出：第一、这里的要求很低；第二、学习逻辑电路必须做实验。 二、教学目标 1．知识与技能 （1）知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表； （2）会用真值表表示一些简单的逻辑关系； （3）会分析、设计一些简单的逻辑电路。 2．过程与方法 （1）通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系； （2）通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。 3．情感态度与价值观 （1）感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况； （2）体验物理知识与实践的紧密联系； （3）学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。 三、教学重点难点 重点：三种门电路的真值表及符号。 难点：数字电路的意义。 四、学情分析 学生刚学完稳恒电流及复杂电路分析，对电势等概念比较清晰，但分析复杂电路的水平有限，加上教材中本节属于对稳恒电流的补充，对后面的传感器知识起引领。故准备重点讲解“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。 五、教学方法 实验法、讨论法 六、课前准备 门电路演示板、多媒体课件 七、课时安排1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑
（二）情景引入、展示目标 讲解：楼道自动控制灯。 ①白天，灯不亮。 ②没有声音，灯不亮。 ③通电，夜晚，拍手，灯亮。 师：像这样，现在很多电器中都包含了“智能”化逻辑关系，实现这些逻辑功能离不开数字信号。 请同学们举例。 生：遥控器、机器人等。 师介绍： ①模拟信号：连续变化的电压信号。②数字信号：只有两个对立的状态，高电平“1”，低电平“0”。 数字信号的“0”和“1”好比事件的“是”与“非”，而处理数字信号的电路——数字电路，就有了辨别“是”、“非”的逻辑功能。 这节课我们学习数字电路中最基本的逻辑电路——门电路。 （三）合作探究、精讲点播 1．“与”门 师：门是一种条件开关，只有当输入信号满足一定条件时，门才能被打开，才有输出信号。 <自主活动>： 某财务室的门上有两把锁，如何才能打开大门？在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？（1）投影： 引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系。 (当两个条件都满足时，结果才会成立) （2）思考与讨论，让学生体会生活中的“与”逻辑关系。 师：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。 （3）引导学生把图2．10-2结果与条件的关系用表格表示。
组合逻辑电路的设计 一、设计思想 在新课程理念下，坚持以教师为主导，以学生为主体的教育教学理念，在教师的启发式教育教学下，引导并帮助学生开展探究性的协作学习，教学中充分体现学生的主体，让学生在掌握知识的同时又能培养他们的创新精神和实践能力，又可以激发学生的兴趣，实现教与学的良性循环过程。 在《组合逻辑电路的设计》这节内容教学的过程中利用学校的多媒体教室和实训室的条件，在教师的引导下组织学生进行自主学习。根据教材、教学对象分析，采取以下教学思路：温故知新→任务驱动→探究新知→巩固提高→学以致用。通过教师讲解和学生实际操作，以多媒体教学方法、启发式教学、实验演示验证法、常识教育法组织整个教学过程。教学中领用多媒体教学软件，数字电路仿真软件等将文字、图片、实物训练有机结合。通过本课的学习，让学生明确组合逻辑电路设计的思路与方法，体会到所学知识点相互之间的联系及在实际中的应用，因此占有非常重要的地位。 二、教材分析 本节内容选自高等职业院校教材《工业电子技术基础》第五章第5节的内容，本门课程是机电一体化专业的一门专业基础课，该课程的理论性和实践性都很强，在教学时间分配上理论和实践各占50%，本次授课时间为90分钟，理论和实践时间各占45分钟。 本节内容主要讲述组合逻辑电路的设计步骤，并结合实例讲述组合逻辑电路设计的思路和方法。该内容在教材中起着“承前起后”的作用，既是对前面所学的逻辑电路图、真值表、逻辑函数表达式以及逻辑代数等知识的综合应用，又为后续编码器、译码器等中规模组合逻辑电路的学习奠定基础。 三、学生分析 本节课的授课对象是机电专业大专班的学生，该班级的学生热爱思考，乐于尝试，同时本节课中涉及到的列真值表，写表达式，化简，画逻辑电路等知识同学们在前面都已经掌握，为本节课理论部分的学习打下了良好的基础，在实践部分，同学们已经会根据逻辑电路来连接实际的实物电路，为电路的仿真提供了方便。
《时序逻辑电路》练习题及答案 [6.1] 分析图P6-1时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图，说明电路能否自启动。 图P6-1 [解] 驱动方程：311Q K J ==， 状态方程：n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 13131311⊕=+=+； 122Q K J ==， n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 12212112 ⊕=+=+； 33213Q K Q Q J ==，， n n n n Q Q Q Q 12313 =+； 输出方程：3Q Y = 由状态方程可得状态转换表，如表6-1所示；由状态转换表可得状态转换图，如图A6-1所示。电路可以自启动。 表6-1 n n n Q Q Q 123 Y Q Q Q n n n 111213+++ n n n Q Q Q 123 Y Q Q Q n n n 1112 13+++ 0 00 00 1 010 01 1 0010 0100 0110 1000 100 10 1 110 11 1 000 1 011 1 010 1 001 1 图A6-1 电路的逻辑功能：是一个五进制计数器，计数顺序是从0到4循环。 [6.2] 试分析图P6-2时序电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图。A 为输入逻辑变量。 图P6-2
[解] 驱动方程：21 Q A D =， 2 12Q Q A D = 状态方程：n n Q A Q 21 1 =+， )(122112n n n n n Q Q A Q Q A Q +==+ 输出方程：21Q Q A Y = 表6-2 由状态方程可得状态转换表，如表6-2所示；由状态转换表 可得状态转换图，如图A6-2所示。 电路的逻辑功能是：判断A 是否连续输入四个和四个以上“1” 信号，是则Y=1，否则Y=0。 图A6-2 [6.3] 试分析图P6-3时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图，检查电路能否自启动。 图P6-3 [解] 321Q Q J =，11=K ； 12Q J =，312Q Q K =； 23213Q K Q Q J ==， =+11n Q 32Q Q ·1Q ； 211 2 Q Q Q n =++231Q Q Q ； 3232113Q Q Q Q Q Q n +=+ Y = 32Q Q 电路的状态转换图如图A6-3所示，电路能够自启动。 图A6-3 [6.4] 分析图P6-4给出的时序电路，画出电路的状态转换图，检查电路能否自启动，说明电路实现的功能。A 为输入变量。 n n Q AQ 12 Y Q Q n n 1 112++ 000 00 1 010 01 1 100 11 1 110 10 1 010 100 110 00 1 11 1 100 010 000
思考题与习题 1-1 填空题 1）三极管截止的条件是U BE ≤0V。三极管饱和导通的条件是I B≥ I BS。三极管饱和导通的I BS是I BS≥（V CC－U CES）/βRc。 2）门电路输出为高电平时的负载为拉电流负载，输出为低 电平时的负载为灌电流负载。 3）晶体三极管作为电子开关时，其工作状态必须为饱和状态或截止 状态。 4） 74LSTTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、、。 74TTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、、。 5）OC门称为集电极开路门门，多个OC门输出端并联到一起可实现线与功能。 6） CMOS 门电路的输入电流始终为零。 7） CMOS 门电路的闲置输入端不能悬空，对于与门应当接到高电平，对于 或门应当接到低电平。 1-2 选择题 1）以下电路中常用于总线应用的有 abc 。 门门 C.漏极开路门与非门 2）TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为，高电平输入电流为10uA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400uA，选择正确答案N最大为 B 。 =5 =10 C.N=20 =40 3）CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是 ACD 。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 4）三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可 D 。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 5）对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以 ABD 。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联 6）以下电路中可以实现“线与”功能的有 CD 。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门
第 5 章时序逻辑电路 5.1时序逻辑电路的基本概念 1.时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路在任何时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关，触发器就是最简单的时序逻辑电路，时序逻辑电路中必须含有存 储电路。时序电路的基本结构如图 5.1 所示，它由组合电路和存储电路两部分 组成。 图 5.1时序逻辑电路框图 时序逻辑电路具有以下特点： （1）时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分，而存储电路 要记忆给定时刻前的输入输出信号，是必不可少的。 （2）时序逻辑电路中存在反馈，存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的 输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。 2.时序逻辑电路的分类 （ 1）按时钟输入方式 时序电路按照时钟输入方式分为同步时序电路和异步时序电路两大类。同步时序电路中，各触发器受同一时钟控制，其状态转换与所加的时钟脉冲信号都是同步的；异步时序电路中，各触发器的时钟不同，电路状态的转换有先有后。同 步时序电路较复杂，其速度高于异步时序电路。 （ 2）按输出信号的特点 根据输出信号的特点可将时序电路分为米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型两类。米里型电路的外部输出 Z 既与触发器的状态 Q n有关，又与外部输入 X 有
关。而摩尔型电路的外部输出Z 仅与触发器的状态Q n有关，而与外部输入X 无关。 （ 3）按逻辑功能 时序逻辑电路按逻辑功能可划分为寄存器、锁存器、移位寄存器、计数器和节拍发生器等。 3.时序逻辑电路的逻辑功能描述方法 描述一个时序电路的逻辑功能可以采用逻辑方程组（驱动方程、输出方程、 状态方程）、状态表、状态图、时序图等方法。这些方法可以相互转换，而且 都是分析和设计时序电路的基本工具。 5.2时序逻辑电路的分析方法和设计方法 1.时序逻辑电路的分析步骤 （1）首先确定是同步还是异步。若是异步，须写出各触发器的时钟方程。 （2）写驱动方程。 （3）写状态方程（或次态方程）。 （4）写输出方程。若电路由外部输出，要写出这些输出的逻辑表达式，即输 出方程。 （5）列状态表 （6）画状态图和时序图。 （7）检查电路能否自启动并说明其逻辑功能。 5.2.1同步时序逻辑电路的设计方法 1.同步时序逻辑电路的设计步骤 设计同步时序电路的一般过程如图 5.10 所示。 图 5.10同步时序电路的设计过程
教师教学实施方案
主题2： “或”门电 路 学生如果能根据事例能对 应上“或”门的逻辑关系,并能比 较清晰地说出来就很不错了. 另外,真值表和符号要能对应 起来. 阅读教材中“‘或’门”标题下的 内容,回答下列问题。 (1)业务员去供货商处提货,但 必须先支付货款,他可以用现金支 付或者用银联卡支付,也可用支票 支付。那么支付方式与提货之间是 什么逻辑关系? (2)我国动车实行实名制售票, 可以凭身份证上车,也可凭车票上 车。现在有一个验证机和一个验票 机,试为进站口设计一个逻辑电路 来控制栏杆的开、关。 PPT课件 口头表述 主题3： “非”门电 路 图中R1、R2为分压电阻, 以使门电路获得合适的电压,J 是应急灯开关控制继电器,可 能都要具体分析一下.否则学 生看不懂. 阅读教材中“‘非’门”内容： (1)十字路口的红绿灯之间的关 系是什么逻辑关系? (2)图中R1、R2为分压电阻,以 使门电路获得合适的电压,J是应急 灯开关控制继电器,请在虚线框内 填入需要的门电路符号。 PPT课件 口头表述 第三层级基本检测根据具体情况与部分同学交 流,掌握学生的能力情况. 全体学生独立思考，独立完成，小 组同学都完成后可交流讨论。 PPT课件 技能拓展视学生基础和课堂时间、教学 进度决定是否作要求 教师未提出要求的情况下学有余力 的学生可自主完成 PPT课件记录要点教师可在学生完成后作点评学生在相应的位置做笔记。PPT课件第四层级知识总结教师可根据实际情况决定有没 有必要总结或部分点评一下。 学生就本节所学做一个自我总结， 之后可小组交流讨论。 PPT课件 呈现感悟收获注意有代表性的收集一些学生 的体会，以便有针对性地调整 教学方法。 根据自己的感受如实填写。 根据自己的思考找出解决方案。 课外拓展介绍集成电路相关知识PPT课件
第7章 时序逻辑电路 7.1 概述 时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。 图7.1.1 时序逻辑电路的结构框图2、时序电路的分类 （1） 根据时钟分类 同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。 异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。 （2）根据输出分类米利型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。 穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。 7.2 时序逻辑电路的分析方法 时序电路的分析步骤： 电路图 时钟方程、输出方程、驱动方程 状态方程 计算 状态表（状态图、时序图） 判断电路逻辑功能 分析电路能否自启动。 7.2.1 同步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.1] 7.2.2 异步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.3] 7.3 计数器 概念：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP 个数的电路称为计数器。 计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”，用M 表示。计数器的“模”实际上为电路的有效状态。计数器的应用：计数、定时、分频及进行数字运算等。 计数器的分类： (1)按计数器中触发器翻转是否同步分：异步计数器、同步计数器。 (2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器。 (3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加/减法计数器。 7.3.1 异步计数器 X X Y 1 Y m 输入 输 出
思考题与习题题解 5-1填空题 （1）组合逻辑电路任何时刻的输出信号，与该时刻的输入信号有关；与电路原来所处的状态无关；时序逻辑电路任何时刻的输出信号，与该时刻的输入信号有关；与信号作用前电路原来所处的状态有关。 （2）构成一异步n2进制加法计数器需要 n 个触发器，一般将每个触发器接成计数或T’型触发器。计数脉冲输入端相连，高位触发器的 CP 端与邻低位Q端相连。 （3）一个4位移位寄存器，经过 4 个时钟脉冲CP后，4位串行输入数码全部存入寄存器；再经过 4 个时钟脉冲CP后可串行输出4位数码。 （4）要组成模15计数器，至少需要采用 4 个触发器。 5-2 判断题 （1）异步时序电路的各级触发器类型不同。（×）（2）把一个5进制计数器与一个10进制计数器串联可得到15进制计数器。（×）（3）具有 N 个独立的状态，计满 N 个计数脉冲后，状态能进入循环的时序电路，称之模N计数器。（√）（4）计数器的模是指构成计数器的触发器的个数。（×） 5-3 单项选择题 （1）下列电路中，不属于组合逻辑电路的是（D）。 A.编码器 B.译码器 C. 数据选择器 D. 计数器 （2）同步时序电路和异步时序电路比较，其差异在于后者( B )。 A.没有触发器 B.没有统一的时钟脉冲控制 C.没有稳定状态 D.输出只与内部状态有关 （3）在下列逻辑电路中，不是组合逻辑电路的有( D )。 A.译码器 B.编码器 C.全加器 D.寄存器 （4）某移位寄存器的时钟脉冲频率为100KHz，欲将存放在该寄存器中的数左移8位，完成该操作需要（B）时间。 A.10μS B.80μS C.100μS D.800ms （5）用二进制异步计数器从0做加法，计到十进制数178，则最少需要（ C ）个触发器。 A.6 B.7 C.8 D.10 （6）某数字钟需要一个分频器将32768Hz的脉冲转换为1HZ的脉冲，欲构成此分频器至少需要（B）个触发器。 A.10 B.15 C.32 D.32768 （7）一位8421BCD码计数器至少需要（B）个触发器。 A.3 B.4 C.5 D.10
第4章组合逻辑电路 一、教学目的： 本章主要介绍组合逻辑电路的特点、组合逻辑电路的分析方法和设计方法，以及加法器、编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、奇偶校验器等常用组合逻辑电路的电路结构、工作原理和使用方法，最后介绍组合逻辑电路中的竞争-冒险。 二、教学题要 4.1 概述 尽管各种组合逻辑电路在功能上千差万别，但是它们的分析方法和设计方法有共同之处。掌握了分析方法，就可以识别任何一个给定的组合逻辑电路的逻辑功能；掌握了设计方法，就可以根据给定的设计要求设计出相应的组合逻辑电路。 4.1.1 组合逻辑电路的结构和特点 4.1.2 组合逻辑电路的分析方法 4.1.3 组合逻辑电路的设计方法 4.2 若干常用的组合逻辑电路 在数字系统设计中，有些逻辑电路是经常或大量使用的，为了使用方便，一般把这些逻辑电路制成中、小规模集成电路产品。在组合逻辑电路中，常用的集成电路产品有加法器、编码器、译码器、数据选择器、数据比较器及奇偶校验器等。下面分别介绍这些组合逻辑部件的电路结构、工作原理和使用方法。为了增加使用的灵活性，在多数中规模集成的组合逻辑电路上，都设置了附加的控制端。控制端既可以控制电路的工作状态(工作或禁止)，又可作为输出信号的选通信号，还可以实现器件的扩展。合理地运用这些控制端，不仅能使器件完成自身的逻辑功能，还可以用这些器件实现其他组合逻辑电路，最大限度发挥电路的潜力。 4.2.1 算术运算电路 4.2.2 编码器 4.2.3 译码器 4.2.4 数据选择器 4.2.5数值比较器 4.2.6奇偶校验器 4.3 采用中规模集成部件实现组合逻辑电路 由于中规模集成电路的大量出现，许多逻辑问题可以直接选用相应的集成器件来实现，这样既省去繁琐的设计，又可以避免设计中带来的错误。中规模集成部件都具有与其名称相吻合的专用功能，但对于某些中规模集成电路来说，除了能完成自身的功能外，还可以用来实现组合逻辑电路。下面以译码器和数据选择器为例，介绍用中规模集成电路实现组合逻辑电路的方法。 4.3.1 用译码器实现组合逻辑电路 4.3.2 用数据选择器实现组合逻辑电路 4.4 组合逻辑电路的竞争—冒险现象 为了增加组合逻辑电路使用的可靠性，需要检查电路中是否存在竞争—冒险。如果发现有竞争—冒险存在，则应采取措施加以消除。 4.4.1 竞争—冒险现象及其成因
第 6 章 异步时序逻辑电路 异步时序逻辑电路中没有统一的时钟脉冲信号，电路状态的改变是外部输入信号变 化直接作用的结果。 根据电路结构和输入信号形式的不同，异步时序逻辑电路可分为脉冲异步时序逻辑 电路和电平异步时序逻辑电路两种类型。 两类电路均有 Mealy 型和 Moore 型两种结构模型。 6.1 脉冲异步时序逻辑电路 6.1.1 概述 一、结 构 脉冲异步时序电路的一般结构如下图所示。 图中，存储电路可由时钟控制触发器或非时钟控制触发器组成。 二、输入信号的形式与约束 1.输入信号为脉冲信号; 2.输入脉冲的宽度必须保证触发器可靠翻转; 3.输入脉冲的间隔必须保证前一个脉冲引起的电路响应完全结束后，后一个脉冲才 能到来; 4.不允许两个或两个以上输入端同时出现脉冲。对 n 个输入端的电路，其一位输入 只允许出现 n+1 种取值组合，其中有效输入种取值组合为 n 种。 三、输出信号的形式 脉冲异步时序逻辑电路的输出信号可以是脉冲信号也可以是电平信号。 6.1.2 脉冲异步时序逻辑电路的分析 一、分析方法与步骤 1. 分析方法
脉冲异步时序逻辑电路的分析方法与同步时序逻辑电路大致相同。 注意两点： ⑴当存储元件采用时钟控制触发器时， 对触发器的时钟控制端应作为激励函数处理。 仅当时钟端有脉冲作用时，才根据触发器的输入确定状态转移方向，否则，触发器 状态不变。 ⑵根据对输入的约束，分析时可以排除两个或两个以上输入端同时出现脉冲以及输 入端无脉冲出现情况，从而使图、表简化。 2. 分析步骤 (1) 写出电路的输出函数和激励函数表达式； (2) 列出电路次态真值表或次态方程组； (3) 作出状态表和状态图； (4) 用文字描述电路的逻辑功能（必要时画出时间图）。 二、 分析举例 例分析下图所示脉冲异步时序逻辑电路，指出该电路功能。 & 解:该电路由两个 J-K 触发器和一个与门组成，有一个输入端 x 和一个输出端 Z，输 出是输入和状态的函数，属于Mealy型脉冲异步时序电路。 ⑴ 写出输出函数和激励函数表达式 Z = xy2y1 J2 = K2 =1 ； C2 = y1 J1 = K1 =1 ； C1 = x ⑵ 列出电路次态真值表 J-K 触发器的状态转移发生在时钟端脉冲负跳变的瞬间，为了强调在触发器时钟端 C1、C2 何时有负跳变产生，在次态真值表中用“↓”表示下跳。仅当时钟端有“↓” 出 现时，相应触发器状态才能发生变化，否则状态不变。
《组合逻辑电路的设计》教学设计 电类教研组王晓林 2011年11月25日
一、本教学设计体现的教育教学理念 1．突出能力本位将德育渗透于专业课程的教学过程中，将职业技能与职业知识有机结合，在增强学生专业能力的基础上，着力培养学生职业情感、职业态度与团队协作精神，促进良好职业素养的形成，通过对三人表决电路的研究性设计，激发和提高学生开展研究性学习的动机与能力，从而提高学生专业能力、方法能力和社会能力等综合职业能力与就业创业能力。 2．体现实践主线课程实施紧紧围绕项目和任务来开展，充分体现任务引领、行为导向的项目化课程的思想。以常用电子仪器仪表、典型数字芯片为载体，按强能力、宽基础要求展开教学，让学生在掌握电路装接与调试技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技能训练过程中加深对专业知识与专业技能的理解和应用。 3．凸显以人为本教学目标的确立将学生学习基础和课程标准有机结合；课程实施的过程符合职教育学生形象思维能力强的特点，突出以教师为主导、学生为主体的教育教学理念，贯彻“做中学、学中做”的主导思想；教学效果的评价体现过程性、特质性和发展性等多元评价思想。 二、本教学设计的依据 1．江苏省惠山中等专业学校及电信工程系“五”课评比，“两”课竞赛活动 2．《江苏省职业教育课程改革行动计划》的文件。 3．以江苏省教育科学研究院职业教育与终身教育研究所开发的《职业教育课程开发及项目课程设计》为技术指导。 4、《国务院关于大力发展职业教育的决定》中提出：“职业教育要坚持以就业为导向，深化职业教育改革。” 三、本教学设计的背景分析 《组合逻辑电路的设计》教学设计方案是依据《数字电子技术项目教程》中的项目一任务：三人表决器电路的设计与调试——来编写的。在学习该内容之前，学生已经掌握了数码与数制、逻辑函数、逻辑门电路、仪器仪表的使用方法及焊接电子电路的工艺。同时，学生对数字集成芯片也有一定的了解。 本教学设计课时为2节，以理、仿、实一体的形式进行。
《简单的逻辑电路》示范教案doc高中物理 教学目标 〔一〕知识与技能 1、明白数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。 2、明白〝与〞门、〝或〞门、〝非〞门电路的特点、逻辑关系及表示法。 3、初步了解〝与〞门、〝或〞门、〝非〞门电路在实际咨询题中的应用 〔二〕过程与方法 突出学生自主探究、交流合作为主体的学习方式。 〔三〕情感、态度与价值观 1、感受数字技术对现代生活的庞大改变； 2、体验物理知识与实践的紧密联系； 教学重点 三种门电路的逻辑关系。 教学难点 数字信号和数字电路的意义。 教学方法 探究、讲授、讨论、练习 教学手段 声光控感应灯、投影仪、多媒体教学设备、三种门电路演示示教板、电压表等 教学过程 〔一〕引入新课 〔1〕演示：一盏奇异的灯 接通电源，灯不亮； 有声，灯不亮； 挡住光线，全场安静，灯不亮； 挡住光线，拍手，灯亮。 点评：通过演示声光控感应灯，引发学生好奇心理和探究欲望。 〔2〕教师简介： 周围的〝数字〞话题：数码产品、数字电视、DIS实验、家电等。 这些电器中都包含了〝智能〞化逻辑关系，今天我们就来学习简单的逻辑电路。 〔二〕进行新课 教师介绍： A、数字信号与模拟信号 〔1〕数字信号在变化中只有两个对立的状态：〝有〞，或者〝没有〞。而模拟信号变化那么是连续的。
〔2〕调剂收音机的音量，声音连续变化，声音信号是〝模拟〞量。 〔3〕图示数字信号和模拟信息： 点评：引导学生了解数字信号和模拟信号的不同特点。 B、数字电路逻辑电路门电路 数学信号的0和1好比是事物的〝是〞与〝非〞，而处理数字信号的电路称数字电路，因此，数字电路就有了判不〝是〞与〝非〞的逻辑功能。下面我们将学习数字电路中最差不多的逻辑电路---门电路。 1、〝与〞门 教师介绍：所谓〝门〞，确实是一种开关，在一定条件下它承诺信号通过，假如条件不满足，信号就被阻挡在〝门〞外。 教师：〔投影〕教材图2.10-2 引导学生分析开关A、B对电路的操纵作用。体会〝与〞逻辑关系。 摸索与讨论：谈谈生活中哪些事例表达了〝与〞逻辑关系。 教师指出：具有〝与〞逻辑关系的电路称为〝与〞门电路，简称〝与〞门。 符号：。