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1、課程教案首頁
No.28
授課題目
時序邏輯電路(二)
教學單元
學 時
2 [寸]
4 []
教學目標
[知識目標]:
時序邏輯電路的分析
[能力目標]:
會分析時序邏輯電路的邏輯功能。
[素質(zhì)目標]:
培養(yǎng)學生邏輯思維能力。
重 占
難點
時序邏輯電路的分析方法
時序邏輯電路的分析方法
教學方法
啟發(fā)式教授法
能力訓練
(作業(yè))
教學體會
授課班級
授課時間及地 點
年 月 日(星期 )第 節(jié),樓 室
年 月 日(星期 )第 節(jié), 樓 室
年 月 日(星期 )第 節(jié),樓 室
年 月 日(星期 )第 節(jié),樓 室
2、
年 月 日(星期 )第 節(jié),樓 室
步驟一:復(fù)習提問基本RS觸發(fā)器和同步RS觸發(fā)器的邏輯功能(10分鐘)
步驟二:由于基本RS觸發(fā)器和同步RS觸發(fā)器的邏輯功能都不是邊沿觸發(fā)器,而是在CP=1期間輸
出翻轉(zhuǎn),這樣變化比較大;而邊沿觸發(fā)器是上升沿或下降沿觸發(fā)。(70分鐘)
一、JK觸發(fā)器
邊沿觸發(fā)的主從型JK觸發(fā)器是目前功能最完善、使用較靈活和通用性較強的一種觸發(fā)器。
(1) 電路組成
主從型JK觸發(fā)器邏輯電路結(jié)構(gòu)圖。其中門廣門4構(gòu)成主觸發(fā)器,輸入通過一個非門和CP控制端
相連。
門5?門8構(gòu)成從觸發(fā)器,從觸發(fā)器直接與CP控制端相連。
主觸發(fā)器0端與門7的一個輸入相
3、連,。端和門8的一個輸入相連,構(gòu)成兩條反饋線。
(2) JK觸發(fā)器的工作原理
① CP=1期間:
設(shè)輸出現(xiàn)態(tài)齒1、J=1, K=0
主觸發(fā)器因CP=0被封鎖,輸出狀態(tài)保持不變。
從觸發(fā)器由于CP=1被觸發(fā),其輸出次態(tài)0n+l隨著JK輸入端的變化而改變。
從觸發(fā)器把CP=1時的狀態(tài)記憶下來,在CP下跳沿到來時作為輸入狀態(tài)送入主觸發(fā)器中。
② CP下跳沿到來時:
從觸發(fā)器因CP=0被封鎖,輸出狀態(tài)保持不變。
主觸發(fā)器由于CP=1被觸發(fā),其輸出次態(tài)Qn+1隨著輸入端的變化而改變。
顯然JK觸發(fā)器在CP下跳沿到來時輸出狀態(tài)發(fā)生改變,且此狀態(tài)一直保持到下一個時鐘脈沖
下跳沿
4、的到來。
顯然邊沿觸發(fā)的主從型JK觸發(fā)器有效地抑制了“空翻”現(xiàn)象。在時鐘脈沖CP下降沿到來時,
其輸出、輸入端子之間的對應(yīng)關(guān)系為:
① J = 0, K=。時,觸發(fā)器無論現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l=Qn,保持功能;
② 當J=l, K = 0時,無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l = l,置1功能;
③ 當J=0, K=1時,無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l=O;置0功能;
④ 當J=l, K=1時,無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l=Qn,翻轉(zhuǎn)功能。
結(jié)論:JK不同時,輸出次態(tài)總是隨著J的變化而變化;JK均為。時,輸出保持不變;JK均為1
時,輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
(3) JK觸發(fā)器邏輯
5、功能的描述
① 特征方程
Qn+] =JQ" +KQn
② 狀態(tài)圖
③ JK觸發(fā)器功能真值表
J
K
Qa
6、
歸納JK觸發(fā)器的特點:
① 邊沿觸發(fā),即CP邊沿到來時觸發(fā)。
②具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)四種功能,能夠有效地抑制空翻現(xiàn)象。
③使用方便靈活,抗干擾能力極強,
工作速度很高。
二、D觸發(fā)器
P
C
當CP二0時,門3和門4的輸出為1,使鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。此時,門6的輸出等于
D,門5的輸出等于D。
歸納D觸發(fā)器的特點:
①CP上升沿到來時觸發(fā),可有效地抑制空翻。
② 具有置0、置1兩種功能,且輸出跟隨輸入的變化。
③ 使用方便靈活,抗干擾能力極強,工作速度很高。
三、T觸發(fā)器和P觸發(fā)器
1、T觸發(fā)器
7、
把JK觸發(fā)器的兩輸入端子J和K連在一起作為一個輸入端子T時,即可構(gòu)成一個T觸發(fā)器。當T=1
時,即戶K=l,觸發(fā)器具有翻轉(zhuǎn)功能;當T=0,即J=K=0,觸發(fā)器具有保持功能。顯然T觸發(fā)器只具有
保持和翻轉(zhuǎn)兩種功能。
2、T'觸發(fā)器
讓T觸發(fā)器恒輸入“1”時,顯然只具有了一種功能一一翻轉(zhuǎn),此時T觸發(fā)器就變成了 T '觸發(fā)器。
T'觸發(fā)器僅具有翻轉(zhuǎn)一種功能。
歸納:觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本單元。常用的有RS、JK和D觸發(fā)器等。同一種功能的觸發(fā)器,
可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn);反過來,同一種電路結(jié)構(gòu)形式,也可以構(gòu)成具有不同功能的各種
類型觸發(fā)器。
四、計數(shù)器
計數(shù)器是時序
8、邏輯電路的具體應(yīng)用,用來累計并寄存輸入脈沖個數(shù),計數(shù)器的基本組成單元是各
類觸發(fā)器。
分類:按其工作方式可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器;按其進位制可分為二進制計數(shù)器、十進制
計數(shù)器和任意進制計數(shù)器;按其功能又可分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和加/減可逆計數(shù)器等。
計數(shù)器中的“數(shù)”是用觸發(fā)器的狀態(tài)組合來表示的,在計數(shù)脈沖作用下使一組觸發(fā)器的狀態(tài)逐個
轉(zhuǎn)換成不同的狀態(tài)組合來表示數(shù)的增加或減少,即可達到計數(shù)的目的。計數(shù)器在運行時,所經(jīng)歷的狀
態(tài)是周期性的,總是在有限個狀態(tài)中循環(huán),通常將一次循環(huán)所包含的狀態(tài)總數(shù)稱為計數(shù)器的“模” O
二進制計數(shù)器
當時序邏輯電路的觸發(fā)器位數(shù)為n,電路狀態(tài)按二
9、進制數(shù)的自然態(tài)序循環(huán),經(jīng)歷2n個獨立狀態(tài)時,
稱此電路為二進制計數(shù)器。
Qi
Q2
計數(shù)脈沖
c
CP
J
CP Fo
K
J
CP F1
K
CP f2
K
CP f3
K
高位觸發(fā)器的CP端應(yīng)接低位的Q端。計數(shù)前,先在各觸發(fā)器的 聲 端加一置“0”負脈沖,使所
有的觸發(fā)器F0-F3全部處于“0”狀態(tài),即Q0二Q1二Q2二Q3二0,這種情況稱計數(shù)器清“0”。已清“0”
的所有計數(shù)器初始狀態(tài)為“0” ,即計數(shù)器為“0000”狀態(tài)。
當?shù)谝粋€脈沖結(jié)束時,觸發(fā)器F0由0變?yōu)?,即Q0由0變?yōu)?, 0由0變?yōu)?產(chǎn)生一正跳變,它
對F1不起作用,這時計數(shù)
10、器呈Q3Q2Q1Q0 =0001狀態(tài)。
當?shù)诙€脈沖結(jié)束時,觸發(fā)器F0由1變?yōu)?,即Q0 = 0, q =1,由于Q0由1變?yōu)?產(chǎn)生負
跳變,送至F1的輸入端,于是F1由0變?yōu)?,并產(chǎn)生一正跳變,這個脈沖對F2不起作用,故計數(shù)器
呈 Q3Q2QlQ0 = 0010 狀態(tài)。
當?shù)谌齻€計數(shù)脈沖結(jié)束時,觸發(fā)器F0翻轉(zhuǎn)為1,即Ql=l, g), F1F2F3都不翻轉(zhuǎn),計數(shù)器狀
態(tài)為 Q3Q2QlQ0=0011o
第一位Q0每累計一個數(shù),狀態(tài)都要變一次;第二位Q1每累計兩個數(shù),狀態(tài)變一次;第三位Q2
每累計四個數(shù),狀態(tài)變一次;第四位Q3每累計八個數(shù),狀態(tài)變一次。每個觸發(fā)器的脈沖的頻率是低
11、
一位觸發(fā)器輸出脈沖頻率的二分之一。所以,這種計數(shù)器也可作分頻器使用。
二進制加法計數(shù)器的工作波形圖:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 ~~I I~~I I~~I I~~I I~~I I~~I I~~I I~~L
0.
Q2
五、寄存器
數(shù)碼寄存器
數(shù)碼寄存器是存放二進制數(shù)碼的電路。由于觸發(fā)器具有記憶功能,因而它是數(shù)碼寄存器電路的基
本單元電路。
D觸發(fā)器是最簡單的數(shù)碼寄存器。在CP脈沖作用下,它能夠寄存一位二進制代碼。當D=0時,在
CP脈沖作用下,將0寄存到D觸發(fā)器中;當D=1時,在CP脈沖作用下,將1寄
12、存到D觸發(fā)器中。圖
16.5.1為由D觸發(fā)器組成的四位數(shù)碼寄存器,在存數(shù)指令脈沖CP作用下,輸入端的并行四位數(shù)碼將同
時存到4個D觸發(fā)器中,并由各觸發(fā)器的Q端輸出。
當用觸發(fā)器寄存數(shù)據(jù)時,除使用上述方法外,還可以使用觸發(fā)器的異步置0端和異步置1端。例
如,對低電平置0、置1的觸發(fā)器,可在 三端和 Q南之間接一反相器,反相器輸出端接觸發(fā)器的
端,"魘發(fā)器的 端與照11器輸入端接在一起。這樣,將需要寄存的數(shù)據(jù)從反相器輸入端輸入
時,觸發(fā)器就可立即寄存該數(shù)據(jù)。
四位數(shù)碼寄存器:
D° D[ D2 D3
步驟三:總結(jié)(10分鐘)
JK觸發(fā)器在時鐘脈沖CP下降沿到來時,其輸出、輸入端子之間的對應(yīng)關(guān)系為:
① J=0, K=0時,觸發(fā)器無論現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l=Qn,保持功能;
② 當J=l, K=0時,無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l = l,置1功能;
③ 當J=0, K=1時,無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l=0;置。功能;
④ 當J=l, K=1時,無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何,次態(tài)Qn+l = Qn,翻轉(zhuǎn)功能。
D觸發(fā)器的特點:
① CP上升沿到來時觸發(fā),可有效地抑制空翻。
② 具有置0、置1兩種功能,且輸出跟隨輸入的變化。
③ 使用方便靈活,抗干擾能力極強,工作速度很高。