第21章 触发器和时序逻辑电路 21.1 双稳态触发器 21.2 寄存器 21.3 计数器 21.4△ 时序逻辑电路的分析 21.5 555定时器及其应用 21.6* 应用举例

第21章 触发器和时序逻辑电路 本章要求 1. 掌握 R－S、J－K、D 触发器的逻辑功能及 不同结构触发器的动作特点。 2. 掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、 十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑 电路。 3. 学会使用本章所介绍的各种集成电路。 4. 了解集成定时器及由它组成的单稳态触发器 和多谐振荡器的工作原理。

时序逻辑电路的特点： 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，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。 下面介绍双稳态触发器，它是构成时序电路的基本逻辑单元。

21.1 双稳态触发器 21.1.1 R－S 触发器 21.1.2 主从J－K 触发器 21.1.3 维持阻塞D 触发器 21.1 双稳态触发器 21.1.1 R－S 触发器 21.1.2 主从J－K 触发器 21.1.3 维持阻塞D 触发器 21.1.4 触发器逻辑功能转换

21.1 双稳态触发器 双稳态触发器： 是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。 特点： 1、有两个稳定状态“0”态和“1”态； 2、能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态； 3、输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能 保存下来，即具有记忆功能。

. 21.1.1 R－S 触发器 1. 基本 R－S 触发器 两互补输出端 正常情况下， 两输出端的状态 保持相反。通常 以Q端的逻辑电 平表示触发器的 状态，即Q=1， Q=0时，称为“1” 态；反之为“0” 态。 & Q . G1 G2 SD RD 反馈线 两输入端

. (1) SD=1，RD = 0 触发器输出与输入的逻辑关系 1 Q G1 & G2 SD RD 设触发器原态为“1”态。 1 1 Q . G1 & G2 SD RD 设触发器原态为“1”态。 1 翻转为“0”态 1 1

. 设原态为“0”态 触发器保持“0”态不变 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 SD=1， RD=0时， 将使触发器 置“0”或称 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 SD=1， RD=0时， 将使触发器 置“0”或称 为复位。 Q . G1 & G2 SD RD 1 1 1 1 复位

(2) SD=0，RD = 1 1 设原态为“0”态 Q . G1 & G2 SD RD 1 翻转为“1”态 1 1

. 设原态为“1”态 触发器保持“1”态不变 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 SD=0， RD=1时， 将使触发器 置“1”或称 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 SD=0， RD=1时， 将使触发器 置“1”或称 为置位。 Q . G1 & G2 SD RD 1 1 1 1 置位

(3) SD=1，RD = 1 设原态为“0”态 Q . G1 & G2 SD RD 1 1 保持为“0”态 1 1

. 设原态为“1”态 触发器保持“1”态不变 当 SD=1， RD=1时， 触发器保持 原来的状态， 即触发器具 有保持、记 忆功能。 Q G1 & G2 SD RD 1 1 1 1

(4) SD=0，RD = 0 “1”态 当信号SD= RD = 0同时变为1时，由于与非门的翻转时间不可能完全相同，触发器状态可能是“1”态，也可能是“0”态，不能根据输入信号确定。 Q . G1 & G2 SD RD 1 1 若先翻转 1 1 1 1 若G1先翻转，则触发器为“0”态

RD(Reset Direct)-直接置“0”端(复位端) 基本 R－S 触发器状态表 逻辑符号 SD RD Q 1 0 0 置0 0 1 1 置1 1 1 不变 保持 0 0 同时变 1后不确定 功能 Q SD RD RD(Reset Direct)-直接置“0”端(复位端) SD(Set Direct)-直接置“1”端(置位端) 低电平有效

. & G1 G2 SD RD Q 2. 可控 RS 触发器 基本R-S触发器 & G4 S R G3 C 导引电路 时钟脉冲

. & G1 G2 SD RD Q G4 S R G3 C SD，RD 用于预置触发器的初始状态， 工作过程中应处于高电平，对电路工作状态无影响。 1 1 当C=0时 被封锁 R，S 输入状态 不起作用。 触发器状态不变 被封锁

. & G1 G2 SD RD Q G4 S R G3 C 当 C = 1 时 触发器状态由R，S 输入状态决定。 打开 打开 1

. & G1 G2 SD RD Q G4 S R G3 C 当 C = 1 时 触发器状态由R，S 输入状态决定。 1 1 打开 触发器保持原态 打开 1

. & G1 G2 SD RD Q G4 S R G3 C (2) S = 0, R= 1 1 触发器置“0” 1 1 1 触发器置“0” 1 1 (3) S =1, R= 0 触发器置“1” 1 1

. & G1 G2 SD RD Q G4 S R G3 C Q=0 1 Q=1 (4) S =1, R= 1 当时钟由 1变 0 后 若先翻 若先翻 当时钟由 1变 0 后 触发器状态不定 1 1 1 1 1

逻辑符号 Q S R C SD RD 可控RS状态表 0 0 S R 0 1 0 1 0 1 1 1 不定 Qn+1 Qn C高电平时触发器状态由R、S确定 Qn—时钟到来前触发器的状态 Qn+1—时钟到来后触发器的状态

例：画出可控 R－S 触发器的输出波形 可控 R－S状态表 R S C 0 0 S R 0 1 0 1 0 1 1 1 不定 Qn+1 Qn Q 1 不定 C高电平时触发器状态由R、S确定

存在问题： 时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。 0 0 S R 0 1 0 1 0 1 1 1 不定 Qn+1 Qn C Q=S Q=R 克服办法：采用 JK 触发器或 D 触发器

R S C F从 Q 21.1.2 主从JK触发器 互补时钟控制主、从触发器不能同时翻转 1.电路结构 从触发器 C F主 J K C 1 SD RD 21.1.2 主从JK触发器 互补时钟控制主、从触发器不能同时翻转 1.电路结构 从触发器 反馈线 C F主 J K C 1 主触发器

R S C F从 Q 1 F主 J K 2. 工作原理 C F从封锁 F从状态保持不变。 1 F主打开 SD RD 1 F主 J K 2. 工作原理 1 C F从封锁 F从状态保持不变。 1 F主打开 F主状态由J、K决定，接收信号并暂存。 1 C

Q 1 J K C F从打开 1 F主封锁 状态保持不变。 C R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K C 1 F从打开 从触发器的状态取决于主触发器，并保持主、从状态一致，因此称之为主从触发器。 1 F主封锁 状态保持不变。 C 1

C高电平时触发器接收信号并暂存（即F主状态由J、K决定，F从状态保持不变）。 R S F从 Q SD RD 1 F主 J K C高电平时触发器接收信号并暂存（即F主状态由J、K决定，F从状态保持不变）。 C下降沿( )触发器翻转（ F从状态与F主状态一致）。 1 C低电平时,F主封锁J、K不起作用 要求C高电平期间J、K的状态保持不变。 1

1 R S C F从 Q 1 F主 J K 1 分析JK触发器的逻辑功能 (1)J=1, K=1 设触发器原态为“0”态 1 1 1 1 R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K 1 分析JK触发器的逻辑功能 状态不变 (1)J=1, K=1 主从状态一致 设触发器原态为“0”态 1 1 1 翻转为“1”态 1 1 1 状态不变 C 1

1 Q 1 J K (1)J=1, K=1 (1)J=1,K=1 为“？”状态 C R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K (1)J=1, K=1 设触发器原态为“1”态 (1)J=1,K=1 为“？”状态 J=1, K=1时，每来 一个时钟脉冲，状 态翻转一次，即具 有计数功能。 C 1

1 Q 1 J K (2)J=0，K=1 1 翻转为“0”态 1 1 1 设触发器原态为“0”态 1 1 1 为“？”态 C R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K (2)J=0，K=1 1 设触发器原态为“1”态 翻转为“0”态 1 1 1 设触发器原态为“0”态 1 1 1 为“？”态 C 1

1 Q 1 J K (3)J=1，K=0 1 翻转为“1”态 1 1 1 设触发器原态为“1”态 1 1 1 为“？”态 C 1 R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K (3)J=1，K=0 1 设触发器原态为“0”态 翻转为“1”态 1 1 1 设触发器原态为“1”态 1 1 1 为“？”态 C 1

1 R S C F从 Q 1 F主 J K (4)J=0，K=0 设触发器原态为“0”态 保持原态 1 C SD RD 保持原态 保持原态 1 R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K (4)J=0，K=0 设触发器原态为“0”态 保持原态 保持原态 保持原态 1 C 1

C高电平时F主状态由J、K决定，F从状态不变。 1 R S C F从 Q SD RD 1 F主 J K 结论： C高电平时F主状态由J、K决定，F从状态不变。 C下降沿( )触发器翻转（ F从状态与F主状态一致）。 C 1

3. JK触发器的逻辑功能 J K Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 JK触发器状态表 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 Qn+1 Qn S ' R 1 Qn C高电平时F主状态由J、K决定，F从状态不变。 C下降沿( )触发器翻转（ F从状态与F主状态一致）。 1 1 1 Qn

SD 、 RD为直接置 1、置 0 端，不受时钟控制，低电平有效，触发器工作时SD 、 RD应接高电平。 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK触发器状态表 逻辑符号 C Q J K SD RD (保持功能) (置“0”功能) (置“1”功能) (计数功能) C下降沿触发翻转 SD 、 RD为直接置 1、置 0 端，不受时钟控制，低电平有效，触发器工作时SD 、 RD应接高电平。

例：JK 触发器工作波形 下降沿触发翻转 C J K Q

& G2 G1 Q SD RD 21.1.3 维持阻塞 D 触发器 1.电路结构 基本R-S触发器 & G3 G4 G5 G6 C D 反馈线 导引电路

& G2 G1 Q SD RD 21.1.3 维持阻塞 D 触发器 2.逻辑功能 （1）D = 0 当C = 0时 & G3 G4 G5 1 2.逻辑功能 （1）D = 0 当C = 0时 & G3 G4 G5 G6 C D 1 触发器状态不变 1 1 当C = 1时 1 触发器置“0” 封锁 在C = 1期间，触发器保持“0”不变

& G2 G1 Q SD RD 21.1.3 维持阻塞 D 触发器 2.逻辑功能 （1）D = 1 当C = 0时 & G3 G4 G5 21.1.3 维持阻塞 D 触发器 2.逻辑功能 （1）D = 1 当C = 0时 & G3 G4 G5 G6 C D 1 触发器状态不变 封锁 1 1 当C = 1时 1 封锁 触发器置“1” 1 在C = 1期间，触发器保持“1”不变

D触发器状态表 D Qn+1 1 逻辑符号 D C Q RD SD 结论： D触发器状态表 D Qn+1 1 C上升沿前接收信号，上降沿时触发器翻转，（ 其Q的状态与D状态一致；但Q的状态总比D的状态变化晚一步，即Qn+1 =Dn；上升沿后输入 D不再起作用，触发器状态保持。 即(不会空翻) 逻辑符号 D C Q RD SD 上升沿触 发翻转

例：D 触发器工作波形图 上升沿触发翻转 C D Q

21.1.4 触发器逻辑功能的转换 当J=D，K=D时，两触发器状态相同 1. 将JK触发器转换为 D 触发器 D触发器状态表 D Qn+1 21.1.4 触发器逻辑功能的转换 当J=D，K=D时，两触发器状态相同 1. 将JK触发器转换为 D 触发器 D触发器状态表 D Qn+1 1 D 1 C Q J K SD RD J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK触发器状态表 仍为下降沿 触发翻转

2. 将JK触发器转换为 T 触发器 T C Q J K SD RD T触发器状态表 T Qn+1 1 Qn (保持功能) (计数功能) J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK触发器状态表 当J=K时，两触发器状态相同

3. 将 D 触发器转换为 T´触发器 C Q D 触发器仅具有计数功能 即要求来一个C， 触发器就翻转一次。 C Q D=Q D触发器状态表 D Qn+1 1

21.2 寄存器 寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放 n 位二进制时，要 n个触发器。 按功能分 数码寄存器 移位寄存器

. 21.2.1 数码寄存器 仅有寄存数码的功能。 通常由D触发器或R-S触发器组成 RD F0 d0 Q0 F1 d1 Q1 d2 F2 21.2.1 数码寄存器 仅有寄存数码的功能。 通常由D触发器或R-S触发器组成 RD . Q D F0 d0 Q0 F1 d1 Q1 d2 F2 Q2 F3 d3 Q3 1 清零 触发器状态不变 寄存指令 1 并行输入方式 寄存数码

并行输出方式 & Q0 Q1 Q2 Q3 1 d3 d2 d1 d0 取数指令 1 状态保持不变 1 清零 1 1 寄存指令 1 RD SD d3 d2 d1 d0 取数指令 1 Q Q Q Q 状态保持不变 1 清零 1 1 & & & & 寄存指令 1

21.2.2 移位寄存器 不仅能寄存数码，还有移位的功能。 所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。 按移位方式分类 单向移位寄存器 双向移位寄存器

1.单向移位寄存器 1 从高位向低位依次输入 1 1 Q3 Q2 Q1 Q1 1 1011 1011 1 1 1 F2 F1 F0 D F3 从高位向低位依次输入 1 寄存数码 1 Q3 Q2 Q1 Q1 1 1011 1011 1 1 1 J Q J K F2 Q J K F1 Q J K F0 Q Q Q D Q F3 K 1 Q RD 清零 1 移位脉冲 2 3 4 数据依次向左移动，称左移寄存器，输入方式为串行输入。

再输入四个移位脉冲，1011由高位至低位依次从Q3端输出。 1 1 1 再输入四个移位脉冲，1011由高位至低位依次从Q3端输出。 1 1 输出 1 清零 D 1011 1 Q Q3 Q1 Q2 RD J K F0 F2 F1 F3 5 移位脉冲 6 7 8 串行输出方式 动画

左移寄存器波形图 1 2 3 4 5 6 7 8 C 1 1 1 1 1 1 D 待存数据 1 Q0 Q3 Q2 Q1 1 从Q3取出 1011存入寄存器

再继续输入四个移位脉冲,从 Q3端串行输出1011数码 四位左移移位寄存器状态表 移位脉冲 Q2 Q1 Q0 移位过程 Q3 寄 存 数 码 D 1 清 零 1 1 左移一位 1 1 1 左移二位 2 1 1 1 左移三位 3 1 1 4 左移四位 并 行 输 出 再继续输入四个移位脉冲,从 Q3端串行输出1011数码 右移移位寄存器

2.并行、串行输入/串行输出寄存器 d2 F2 d1 F1 d0 F0 d3 F3 寄存指令 并行输入 D Q2 SD RD d2 & F2 Q1 d1 F1 Q0 d0 F0 Q3 d3 F3 串行输入 移位脉冲 D C 串行输出 1 清零

寄存器分类 并行输入/并行输出 串行输入/并行输出 并行输入/串行输出 串行输入/串行输出 F3 F2 F1 F0 d0 d1 d2 d3 Q0 Q1 Q2 Q3 寄存器分类 并行输入/并行输出 F3 F2 F1 F0 d Q0 Q1 Q2 Q3 串行输入/并行输出 F3 F2 F1 F0 d0 d1 d2 d3 Q3 并行输入/串行输出 Q3 F3 F2 F1 F0 d 串行输入/串行输出

. 3. 双向移位寄存器： 既能左移也能右移。 Q2 Q1 Q0 待输数据由 低位至高 位依次输入 待输数据由高位至低位依次输入 RD C >1 & >1 & >1 & & & & & . 右移输入 左移输入 S 1 1 1 1 动画 移位控制端

CT74LS194 右移串行输入 并行输入 左移串行输入 UCC Q0 Q1 Q2 Q3 S1 S0 C D0 D1 D2 D3 DSR 16 15 14 13 12 11 10 9 1 3 4 5 6 7 8 2 D0 D1 D2 D3 DSR DSL RD GND CT74LS194 右移串行输入 并行输入 左移串行输入

CT74LS194 CT74LS194功能表 UCC Q0 Q1 Q2 Q3 S1 S0 C D0 D1 D2 D3 DSR DSL RD 16 15 14 13 12 11 10 9 CT74LS194 1 3 4 5 6 7 8 2 D0 D1 D2 D3 DSR DSL RD GND 1 0 0 0 1 1 0 1 1 直接清零(异步) 保 持 右移(从Q0向右移动) 左移(从Q3向左移动) 并行输入 RD C S1 S0 功 能    CT74LS194功能表

21.3 计数器 计数器是数字电路和计算机中广泛应用的一种逻辑部件，可累计输入脉冲的个数，可用于定时、分频、时序控制等。 加法计数器 21.3 计数器 计数器是数字电路和计算机中广泛应用的一种逻辑部件，可累计输入脉冲的个数，可用于定时、分频、时序控制等。 加法计数器 减法计数器 可逆计数器 (按计数功能 ) 分类 异步计数器 同步计数器 (按计数脉冲引入方式) 二进制计数器 十进制计数器 N 进制计数器 (按计数制)

21.3.1 二进制计数器 按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其它进制计数器的基础。要构成 n位二进制计数器，需用 n个具有计数功能的触发器。 1. 异步二进制加法计数器 异步计数器：计数脉冲C不是同时加到各位触发器。最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发器有时需由相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发，因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有在前级触发器翻转后,后级触发器才能翻转。

二进制加法计数器状态表 从状态表可看出： 最低位触发器来 一个脉冲就翻转 一次，每个触发 器由 1变为 0 时， 要产生进位信号, 这个进位信号应 使相邻的高位触 发器翻转。 脉冲数 (C) 二 进 制 数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0

三位异步二进制加法计数器 Q0 F0 Q1 F1 Q2 F2 1 1 C 在电路图中J、Ｋ悬空表示J、K=1 当相邻低位触发器由1变 0 时翻转 清零 RD Q J K Q0 F0 Q1 F1 Q2 F2 1 1 每来一个C翻转一次 C 计数脉冲 下降沿 触发翻转 当J、K=1时，具有计数功能，每来一个脉冲触发器就翻转一次. 在电路图中J、Ｋ悬空表示J、K=1

1 2 3 4 5 6 7 8 C 2分频 Q0 4分频 Q1 8分频 Q2 异步二进制加法器工作波形 每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步

各D触发器已接成T´触发器，即具有计数功能 思考 用D触发器构成三位二进制异步加法器 1、各触发器C应如何连接？ 2、若构成减法计数器C又如何连接？ C 清零 RD Q D Q0 F0 Q3 F3 ？ 各D触发器已接成T´触发器，即具有计数功能

2. 同步二进制加法计数器 同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步。 异步二进制加法计数器线路联接简单。 各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。 同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度快。但接线较复杂。 同步计数器组成原则: 根据翻转条件,确定触发器级间连接方式—找出J、K输入端的联接方式。

Q2 Q1 Q0 二进制加法计数器状态表 二 进 制 数 脉冲数 从状态表可看出： (C) 最低位触发器F0每来一个脉冲就翻转一次； 二 进 制 数 Q2 Q1 Q0 最低位触发器F0每来一个脉冲就翻转一次； 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0 F1：当Q0=1时，再来一个脉冲则翻转一次； F2：当Q0=Q1= 1时，再来一个脉冲则翻转一次。

四位二进制同步加法计数器级间连接的逻辑关系 触发器翻转条件 J、K端逻辑表达式 J、K端逻辑表达式 F0 每输入一C翻一次 J0 =K0 =1 J0 =K0 =1 J1 =K1 = Q0 J2 =K2 = Q1 Q0 J3 =K3 = Q2 Q1 Q0 F1 Q0 =1 J1 =K1 = Q0 F2 Q0 = Q1 = 1 J2 =K2 = Q1 Q0 F3 Q0 = Q1 = Q2 = 1 J3 =K3= Q1 Q1 Q0 （加法） （减法） 由J、K端逻辑表达式，可得出四位同步二进制计数器的逻辑电路。（只画出三位同步二进制计数器的逻辑电路）

来后触发器状态是否改变要看J、K的状态。 计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到 来后触发器状态是否改变要看J、K的状态。 最低位触发器F0每一个脉冲就翻转一次； F1： 当Q0=1时，再来一个脉冲则翻转一次； F2： 当Q0=Q1= 1时，再来一个脉冲则翻转一次。 RD Q J K Q0 F0 Q1 F1 Q2 F2 C 计数脉冲 三位同步二进制加法计数器

C 1 2 3 4 5 6 7 8 Q0 Q1 Q2 各触发器状态的变换和计数脉冲同步

21.3.2 十进制计数器 十进制计数器： 计数规律：“逢十进一”。它是用四位二进制数表示对应的十进制数，所以又称为二-十进制计数器。 四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用 8421编码的十进制计数器。

十进制加法计数器状态表 二进制数 Q3 Q2 Q1 Q0 脉冲数 (C) 十进制数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1

RD Q J K F0 F1 C 计数脉冲 F2 Q3 F3 Q2 Q1 Q0 十进制同步加法计数器

C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Q0 Q1 Q2 Q3 十进制计数器工作波形

21.3.3 中规模数字集成电路计数器 1. CT74LS290(T1290)二-五-十进制集成计数器 Q1 C0 & R02 R01 21.3.3 中规模数字集成电路计数器 1. CT74LS290(T1290)二-五-十进制集成计数器 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 Q J K F1 F2 Q2 F3 Q3 SD C1 Q0 F0

逻辑功能及外引线排列 清零 Q1 C0 & R02 R01 S91 S92 F1 F2 Q2 F3 Q3 C1 Q0 F0 1 逻辑功能 RD C0 & R02 R01 S91 S92 Q J K F1 F2 Q2 F3 Q3 SD C1 Q0 F0 1 逻辑功能 （1） R01 、 R02 ： 置“0”输入端 1 0 

1  逻辑功能及外引线排列 置“9” Q1 C0 & R02 R01 S91 S92 F1 F2 Q2 F3 Q3 C1 Q0 F0 RD C0 & R02 R01 S91 S92 Q J K F1 F2 Q2 F3 Q3 SD C1 Q0 F0 1 逻辑功能 （1） S91 、 S92 ： 置“9”输入端  1 1

  逻辑功能及外引线排列 Q1 C0 & R02 R01 S91 S92 F1 F2 Q2 F3 Q3 C1 Q0 F0 1 计数功能 RD C0 & R02 R01 S91 S92 Q J K F1 F2 Q2 F3 Q3 SD C1 Q0 F0 1 计数功能  

分析图示逻辑电路的逻辑功能,说明其用处。 设初始状态为“000”。 分析图示逻辑电路的逻辑功能,说明其用处。 设初始状态为“000”。 RD Q J K Q1 F1 Q2 F2 Q3 F3 C 计数脉冲

Q1 F1 Q2 F2 Q3 F3 C K1 =1 J1 =Q3 K2 =1 J2 =1 C2= Q1 K3 =1 C3= C RD Q J K Q1 F1 Q2 F2 Q3 F3 C 计数脉冲 解：1. 写出各触发器 J、K端和C端的逻辑表达式 C1= C K1 =1 J1 =Q3 K2 =1 J2 =1 C2= Q1 J3=Q2Q1 K3 =1 C3= C

Q1 F1 Q2 F2 Q3 F3 C K1 =1 J1 =Q3=1 K2 =1 J2 =1 C2= Q1=0 K3 =1 C3= C=0 RD Q J K Q1 F1 Q2 F2 Q3 F3 C 计数脉冲 解：当初始状态为“000”时， 各触发器J、K端和C端的电平为 C1= C=0 K1 =1 J1 =Q3=1 K2 =1 J2 =1 C2= Q1=0 J3=Q2Q1=0 K3 =1 C3= C=0

由表可知，经5个脉冲循环一次，为五进制计数器。 2.列写状态转换表，分析其状态转换过程 C J3=Q2Q1 K3 =1 J2 = K2 =1 K1 =1 J1 =Q3 Q3 Q2 Q1 1 1 1 2 1 1 3 1 1 4 1 1 5 1 C2= Q1 由表可知，经5个脉冲循环一次，为五进制计数器。 由于计数脉冲没有同时加到各位触发器上，所以为异步计数器。

C 1 2 3 4 5 Q1 Q2 Q3 异步五进制计数器工作波形

  输出五进制 Q1 C0 & R02 R01 S91 S92 F1 F2 Q2 F3 Q3 C1 Q0 F0 1 1 输出二进制 SD RD C0 & R02 R01 S91 S92 Q J K F1 F2 Q2 F3 Q3 SD C1 Q0 F0 输出二进制 输入脉冲 输入脉冲 1 1  

  输出十进制 Q1 C0 & R02 R01 S91 S92 F1 F2 Q2 F3 Q3 C1 Q0 F0 1 1 SD 输入脉冲 RD C0 & R02 R01 S91 S92 Q J K F1 F2 Q2 F3 Q3 SD C1 Q0 F0 输入脉冲 1 1  

1 1  1 1    1 1 1 CT74LS290 功能表 输 入 输 出 R01 S92 S91 R02 Q3 Q2 Q1 输 入 输 出 R01 S92 S91 R02 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1  清零 1 1    1 1 1 置9 R01 R02 有任一为“0” 计数 S91 S92 有任一为“0”

CT74LS290 2. CT74LS290的应用 十分频输出(进位输出) S91 N S92 Q2 Q1 UCC R01 R02 C0 地 外引线排列图 1 7 8 14 计数器输出 S92 S91 Q3 Q0 Q2 Q1 R01 R02 C1 C0 计数状态 输入计数脉冲 8421异步十进制计数器

五进制输出 C 1 2 3 4 5 S92 S91 Q3 Q0 Q2 Q1 R01 R02 C1 C0 Q1 Q2 Q3 计数脉冲输入 工作波形 异步五进制计数器

如何构成 N进制计数器 反馈置“0”法：当满足一定的条件时，利用计数器的复位端强迫计数器清零，重新开始新一轮计数。 利用反馈置“0”法可用已有的计数器得出小于原进制的计数器。 例：用一片CT74LS290可构成十进制计数器，如将十进制计数器适当改接，利用其清零端进行反馈清零，则可得出十以内的任意进制计数器。

用一片CT74LS290构成十以内的任意进制计数器 例：六进制计数器 二进制数 Q3 Q2 Q1 Q0 脉冲数 (C) 十进制数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 六种状态

例：六进制计数器 CT74LS290为异步 清零的计数器 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 六种状态 反馈置“0”实现方法: 当状态 0110（6）出现时，将 Q2=1，Q1=1 送到复位端 R01和R02，使计数器立即清零。状态 0110仅瞬间存在。

. & 1 Q3 Q2 Q1 Q0 S92 S91 Q3 Q0 Q2 Q1 R01 R02 C1 C0 1 R01 S92 计数器清零 计数脉冲 1 R01 S92 计数器清零 R02 S91 计数器清零 C1 C0 计数脉冲 当出现 0110（6）时，应立即使计数器清零，重新开始新一轮计数。 当出现 0111(7)时，计数器立即清零，重新开始新一轮计数。 六进制计数器 七进制计数器

. 二片CT74LS290可构成100以内的计数器 例：二十四进制计数器 二十四分频输出 0010(2) 0100(4) S92 S91 Q3 Q0 Q2 Q1 R01 R02 C1 C0 S92 S91 Q3 Q0 Q2 Q1 R01 R02 C1 C0 计数脉冲 十位 个位 两位十进制计数器（100进制）

21.5 555定时器及其应用 555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。 555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。 22.4.1 555定时器的结构及工作原理 1.分压器：由三个等值电阻构成 2.比较器：由电压比较器C1和C2构成 3.R-S触发器 4.放电开关管T

+ C1 C2 Q RD SD 5K T 2 4 5 6 7 8 3 1 UCC 复位端 VA 输出端 VB 放电管 比较器 R-S触发器 电压控制端 VA 高电平触发端 输出端 低电平触发端 VB 放电端 放电管 地 比较器 R-S触发器 分压器

. + C1 C2 5K VA VB UCC RD SD 5 6 2 比较结果 RD SD V6 V2 <2/3 UCC >2/3 UCC >1/3 UCC 1 <2/3 UCC >1/3 UCC 1 >2/3 UCC <1/3 UCC 不允许 1/3 UCC

Q RD SD T 输出 RD SD 1 Q T 保持 导通 截止 综上所述，555功能表为： V6 V2 <2/3 UCC <1/3 UCC >2/3 UCC >1/3 UCC Q T 1 保持 导通 截止

21.5.2 定时器电路的应用 1. 由555定时器组成的单稳态触发器 单稳态触发器只有一个稳定状态。在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下，电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。 暂稳定状态的长短，取决于电路的参数，与触发脉冲无关。 单稳态触发器一般用做定时、整形及延时。

uO 2. 由555定时器组成的单稳态触发器 +UCC 4 8 R1 5 VA + 6 3 2 ui Q=0 VB uC 7 1 接通电源 RD SD 5K VA VB T 1 3 4 8 (复位端) uO 6 5 2 7 1 稳定状态 1 1 1 Q=0 >2/3 UCC 导通 (地)

uO 2. 由555定时器组成的单稳态触发器 +UCC 4 8 R1 5 VA + 6 3 2 ui Q=1 VB uC 7 1 UCC RD SD 5K VA VB T 1 3 4 8 (复位端) uO 6 5 2 7 暂稳状态 1 1 1 Q=1 < 1/3 UCC 截止 (地)

uO 2. 由555定时器组成的单稳态触发器 +UCC UCC 4 8 R1 5 VA + 6 3 2 ui Q=1 VB uc 7 Q=0 RD SD 5K VA VB T 1 3 4 8 (复位端) uO 6 5 2 7 1 稳定状态 1 1 1 1 Q=1 Q=0 >2/3 UCC (地)

. ui t uC uo ui uC uO 接通电源 +UCC 4 8 5 6 2 7 1 3 0.01 F C (>1/3UCC) R 上升到2/3 UCC Q=0 Q=1 T导通，C通过T放电,uC  0 RD=0 SD=1 RD=1 SD=1 保持“0”态

. ui t uO ui uC uC t uO t +UCC 4 8 5 6 2 7 1 3 0.01 F C R RD=0 SD=1 Q=0 Q=1 uC t 2/3UCC uO t RD=1 SD=0 Q=1 Q=0 T截止 C充电 暂稳态 tp 因此暂稳态的长短 取决于RC时间常数 tp =RC ln3=1.1RC

例1：单稳态触发器构成定时检测 ui t uB uo uA & ui uB uA uo

ui uo t ui uo 例2：单稳态触发器构成短时用照明灯 UCC R C 若S未按下, 则 ui = 1 tp 4 8 1 6 2 3 5 7 uo ui UCC S R C ui t uo 若S未按下, 则 ui = 1 tp 若S按下, 则 ui = 0

~ uo uO ui UCC R 按一下 按钮 S 未按 KT的线圈 不通电 KT 的触点 断开 灯 灭 1 通电 闭合 亮 灯亮的时间为： 4 8 1 6 2 3 5 7 uO ui UCC C S KT D1 D2 R ~ uo 按一下 按钮 S 未按 KT的线圈 不通电 KT 的触点 断开 灯 灭 1 通电 闭合 亮 灯亮的时间为： tp = 1.1 R C

21.5.2 定时器电路的应用 2. 由555定时器组成的多谐振荡器 多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。 多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器,触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的。

. . uO uC 1. 由555定时器组成的多谐振荡器 UCC + Q RD SD 5K VA VB T 1 3 2 4 5 6 7 8 接通电源 UCC + C1 C2 Q RD SD . 5K VA VB T 1 3 2 4 5 6 7 8 (复位端) (地) uO . uC R1 R2 + – C充电 1 1 1 >2/3 UCC <1/3 UCC 通电前 uC=0 1 RD=1 SD=0 C放电

. uC uO uO 接通电源 4 8 5 6 2 7 1 3 +UCC uC C R1 R2 RD=0 SD=1 Q=0 Q=1 t tp1 =(R1+R2)C ln2=0.7(R1+R2)C tp2 =R2C ln2=0.7R2C tp1 tp2 T=tp1+tp2 =0.7(R1+2R2)C

21章 结束 本章习题： 21.1.6、21.1.7、 21.1.8、21.1.9、 21.1.10、21.3.1、21.3.2、21.3.3、 21.3.6、21.3.7