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时序逻辑电路应用举例

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时序逻辑电路应用举例

1 抢答器

在智力竞赛中，参赛者通过抢先按动按钮，取得答题权。图1是由4个D触发器和2个“与非”门、1个“非”门等组成的4人抢答电路。

抢答前，主持人按下复位按钮SB，4个D触发器全部清0，4个发光二极管均不亮，“与非”门G1输出为0，三极管截止，扬声器不发声。同时，G2输出为1， 时钟信号CP经G3送入触发器的时钟控制端。此时，抢答按钮SB1~SB4未被按下，均为低电平，4个D触发器输入的全是0，保持0状态不变。时钟信 号CP可用555定时器组成多谐振荡器的输出。

当抢答按钮SB1~SB4中有一个被按下时，相应的D触发器输出为1，相应的发光二极管亮，同时，G1输出为1，使扬声器响，表示抢答成功，另外G1输出经G2反相后，关闭G3，封锁时钟信号CP，此时，各触发器的时钟控制端均为1，如果再有按钮被按下，就不起作用了，触发器的状态也不会改变。 抢答完毕，复位清零，准备下次抢答。

图1四人抢答器 2。 八路彩灯控制器

八路彩灯控制器由编码器、驱动器和显示器（彩灯）组成，编码器根据彩灯显示的花型按节拍送出八位状态编码信号，通过驱动器使彩灯点亮、熄灭。图2给出的八路彩灯控制器电路图中，编码器用两片双向移位寄存器74LS194实现，接成自启动脉冲分配器（扭环形计数器），其中D1为左移方式，D2为右移方式。驱动器电路如图3，当寄存器输出Q为高电平时，三极管T导通，继电器K通电，其动合触点闭合，彩灯亮；当Q为低电平时，三极管截止，继电器复位，彩灯灭。

图2 八路彩灯控制器电路 工作时，先用负脉冲清零，使寄存器输出全部为0，然后在节拍脉冲（可由555定时器构成的多谐振荡器输出）的控制下，寄存器的各个输出Q按下表所示的状态变化，每8个节拍重复一次。这里假定8路彩灯的花型是：由中间向两边对称地逐次点亮，全亮后，再由中间向两边逐次熄灭。

图3 驱动器电路

寄存器输出状态3 数字钟

在许多场合大量使用的数字电子钟，具有显示时、分、秒，以及自动计时和校正对时的功能。图4给出了数字钟的原理框图。石英晶体的振荡频率极其稳定，如果石英晶体振荡器输出610Hz的方波，经整形（最简单的串接一个“非”门）后，得到波形标准的脉冲序列。610Hz的脉冲序列用6个十进制计数器进行6次十分频，得到1Hz的标准秒脉冲信号，送入秒计数器后，得到分脉冲，分脉冲送入分计数器后，得到时脉冲，时脉冲送入时计数器。分计数器和秒计数器是60进制的，时计数器是24进制的。各计数器的输出经译码电路后用显示器（如数码管）显示出来，最大显示值为23小时59分59秒。校对开关S1~S3可分别对时、分、秒用单脉冲发生器进行校正对时。图中的计数器、分频器可用74LS290构成。

图4 数字钟原理图 4 数字转速测量系统

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，转速多以十进制数字显示。图5是测量电机转速的数字转速测量系统示意图。

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。

图5 数字转速测量系统示意图

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时序逻辑电路典型例题分析

时序逻辑电路典型例题分析

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1 第六章 时序逻辑电路典型例题分析

第一部分：例题剖析

触发器分析

例1 在教材图6.1所示的基本RS触发器电路中，若R、S 的波形如图P6.1（a）和（b），试分别画出对应的Q和Q端的波形。

解：基本RS触发器，当R、S同时为0时，输出端Q、Q均为1，当R=0、S=1时，输出端Q为0、Q为1，当R=S=1时，输出保持原态不变，当R=1、S=0时，输出端Q为1、Q为0， 根据给定的输入波形，输出端对应波形分别见答图P6.1（a）和（b）。需要注意的是，图（a）中，当R、S同时由0（见图中t1）变为1时，输出端的状态分析时不好确定（见图中t2），图中用虚线表示。

例2 在教材 图6.2.3（a）所示的门控RS触发器电路中，若输入S 、R和E的波形如图P6.2（a）和（b），试分别画出对应的输出Q和Q端的波形。

解：门控RS触发器，当E=1时，实现基本RS触发器功能，即：R=0（R=1）、S=1路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库

2 （S=0），

输出端Q为1、Q为0；R=1（R=0）、S=0（S=1）输出端Q为0、Q为1；当E=0时，输出保持原态不变。输出端波形见答图P6.2。

例3 在教材图6.2.5所示的D锁存器电路中，若输入D、E的波形如图P6.3（a）和（b）所示，试分别对应地画出输出Q和Q端的波形。

解：D锁存器，当E=1时，实现D锁存器功能，即：Qn+1=D，当E=0时，输出保持原态不变。输出端波形见答图P6.3。

例4 在图P6.4（a）所示的四个边沿触发器中，若已知CP、A、B的波形如图（b）所示，试对应画出其输出Q端的波形。设触发器的初始状态均为0。 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 -

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3

解：图中各电路为具有异步控制信号的边沿触发器。 图（a）为边沿D触发器，CP上升沿触发，Q1n+1= A，异步控制端SD接信号C（RD =0），当C=1时，触发器被异步置位，输出Qn+1=1 ；图（b）为边沿JK触发器，CP上升沿触发，Q2n+1= AQ2n +BQ2n ，异步控制端RD接信号C（SD =1），当C=0时，触发器被异步复位，输出Qn+1=0；图（c）为边沿D触发器，CP下降沿触发，Q3n+1= A，异步控制端SD接信号C（RD =1），当C=0时，触发器被异步置位，输出Qn+1=1；图（d）为边沿JK触发器，CP下降沿触发，Q4n+1= AQ4n

时序逻辑电路的功能

时序逻辑电路的功能

时序逻辑电路的功能

时序逻辑电路是数字电子电路中一种重要的电路类型，它的功能主要用于处理和控制时序信号。时序信号是指按照一定的时间顺序变化的信号，如时钟信号、计数信号等。时序逻辑电路能够对这些时序信号进行处理和控制，实现各种复杂的功能。

时序逻辑电路主要由触发器、计数器、移位寄存器等组成，通过这些元件的组合和连接，可以实现各种不同的功能需求。下面将介绍几种常见的时序逻辑电路及其功能。

1. 时钟发生器

时钟发生器是时序逻辑电路中最基本的电路之一。它的功能是产生稳定的时钟信号，用于同步整个数字系统中的各个部件。时钟信号的频率和占空比可以通过时钟发生器进行调节，以满足不同的应用需求。

2. 触发器

触发器是一种存储器件，它的功能是在时钟信号的作用下，根据输入信号的变化产生相应的输出信号。触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器、T触发器等。它们可以用于存储和传输数据，实现数据的暂存和延迟等功能。

3. 计数器 计数器是一种能够对输入的时序信号进行计数操作的电路。它的功能是将输入的时序信号进行计数，并输出相应的计数值。计数器可以实现简单的计数功能，也可以根据特定的计数模式，实现复杂的计数功能，如循环计数、递减计数等。

4. 移位寄存器

移位寄存器是一种具有移位功能的存储器件。它的功能是将输入信号按照一定的规律进行移位操作，并输出相应的移位结果。移位寄存器可以实现数据的串行输入和串行输出，还可以实现数据的并行输入和并行输出，广泛应用于数据通信和数字信号处理等领域。

5. 状态机

状态机是一种能够根据输入信号的变化，自动改变状态和执行相应操作的电路。它的功能是根据特定的状态转移规则，实现复杂的控制逻辑。状态机可以分为Moore型和Mealy型，它们在输出信号的计算方式上有所不同，但都能实现复杂的状态和控制逻辑。

时序逻辑电路的功能多种多样，它们在数字系统中起到了至关重要的作用。无论是计算机、通信设备还是数字家电，都离不开时序逻辑电路的支持。通过合理的设计和配置，时序逻辑电路能够实现各种复杂的功能需求，提高数字系统的性能和可靠性。

时序逻辑电路

时序逻辑电路

第五章 时序逻辑电路

前面介绍的组合逻辑电路无记忆功能。而时序逻辑电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，或者说与电路以前的输入状态有关，具有记忆功能。触发器是时序逻辑电路的基本单元。

本章讨论的内容为时序逻辑电路的分析方法、寄存器和计数器的原理及应用。

第一节 时序逻辑电路的分析

一、概述

1、时序逻辑电路的组成

时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成，结构框图如图5-1所示。图中外部输入信号用X（x1，x2，„ ，xn）表示；电路的输出信号用Y（y1，y2，„ ，ym）表示；存储电路的输入信号用Z（z1，z2，„ ，zk）表示；存储电路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q（q1，q2，„ ，qj）表示。

图5-1 时序逻辑电路的结构框图

可见，为了实现时序逻辑电路的逻辑功能，电路中必须包含存储电路，而且存储电路的输出还必须反馈到输入端，与外部输入信号一起决定电路的输出状态。存储电路通常由触发器组成。

2、时序逻辑电路逻辑功能的描述方法

用于描述触发器逻辑功能的各种方法，一般也适用于描述时序逻辑电路的逻辑功能，主要有以下几种。

（1）逻辑表达式

图5-1中的几种信号之间的逻辑关系可用下列逻辑表达式来描述：

Y =F(X，Qn)

Z =G(X，Qn)

Qn+1=H(Z，Qn)

它们依次为输出方程、状态方程和存储电路的驱动方程。由逻辑表达式可见电路的输出Y不仅与当时的输入X有关，而且与存储电路的状态Qn有关。

（2）状态转换真值表

状态转换真值表反映了时序逻辑电路的输出Y、次态Qn+1与其输入X、现态Qn的对应关系，又称状态转换表。状态转换表可由逻辑表达式获得。

（3）状态转换图 状态转换图又称状态图，是状态转换表的图形表示，它反映了时序逻辑电路状态的转换与输入、输出取值的规律。

（4）波形图

波形图又称为时序图，是电路在时钟脉冲序列CP的作用下，电路的状态、输出随时间变化的波形。应用波形图，便于通过实验的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能。

常用的时序逻辑电路

常用的时序逻辑电路

常用的时序逻辑电路

时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。

一、触发器

触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK触发器等。触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。

二、时序计数器

时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。

三、时序比较器

时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。

四、时序多路选择器

时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。

五、时序移位寄存器

时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。

六、状态机

状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。

以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。时序逻辑电路能够根据输入信号的顺序和时序关系产生对应的输出，实现计时、控制、存储等功能。在实际应用中，根据具体的需求选择合适的时序逻辑电路能够提高电路的性能和可靠性。因此，掌握常用的时序逻辑电路的原理和应用是每个电子工程师所必需的基本知识。