实用数字电子技术项目教程教学课件朱向阳罗国强江西省电子信息技师学院（项目四）.ppt

江西省电子信息技师学院江西省电子信息工程学校 实用数字电子技术项目教程 主编:朱向阳 罗国强 内容介绍: 项目4 流水彩灯的制作 任务一 同步计数器电路的制作 任务二　任意进制计数器的制作 任务三 555定时器构成振荡器的应用 任务四 流水彩灯的制作 任务一 同步计数器电路的制作 任务目标： 1.时序逻辑电路的基本概念及分类。 2.同步和异步时序逻辑电路的分析方法。 3.叙述计数器的逻辑功能及原理。 4．用D触发器和JK触发器实现同步计数器。 读一读： 时序逻辑电路的特点是电路在某一时刻的输出不仅与输入各变量的状态组合有关，还与电路原来的输出状态有关。因此它具有记忆功能。从电路结构上看，时序逻辑电路的输入输出之间有反馈，主要由组合逻辑电路和存储电路组成。根据存储电路中各个触发器状态变化的特点，时序电路又可分为同步时序电路和异步时序电路两大类。在同步时序电路中，所有的触发器的变化都是在同一个时钟信号作用下同时发生的；而在异步时序电路中，各触发器的时钟信号不是同一个，有先有后，因而触发器的变化也不是同时发生，也有先有后。常见的时序电路有寄存器、计数器等。时序逻辑电路一般结构框图如图4-1所示，图中X代表时序电路的输入变量，Y代表时序电路的输出变量，D代表存储电路的驱动信号，Q代表存储电路的输出状态，CP是时钟脉冲，(在时序电路中均有CP时钟信号)。 图4-1 时序逻辑电路方框图 存储电路的输出与组合逻辑电路的输入信号 共同决定时序逻辑电路的输出，根据图4-1写出各 种方程如下： 1．存储电路输入端的方程： 驱动方程 D = F1(X，Q n ) 2．时序逻辑电路的输出方程： 输出方程 Y = F2(X，Q n ) 3．由时序电路信号与存储器原态组成方程： 状态方程 Qn+1 = F3(D，Q n ) 状态方程是把驱动方程代入相应触发器的特性方 程所得方程式。 想一想: 1.时序逻辑电路与组合逻辑电路在逻辑功能和电 路结构上各有什么特点？ 2.在时序电路中，时间量tn+1，tn各是怎样定义 的？描述时序电路功能需要几个方程，它们各表 示什么含义？ 3.时序逻辑电路的分类有哪几种? 同步时序逻辑 电路和异步时序逻辑电路有什么不同？ 读一读： 同步时序逻辑电路的分析是指根据给定的时序电路，分析其逻 辑功能。时序逻辑电路分析的一般步骤： (1) 求时钟方程、驱动方程。 (2) 将驱动方程代入特性方程，求状态方程。 (3) 根据状态方程进行计算，列状态转换真值表。 (4) 根据状态转换真值表画状态转换图。 (5) 分析其功能。 例4.1　　分析图4-2时序逻辑电路的功能。 图4-2 解：(1) 求时钟方程、驱动方程 时钟方程：CP0=CP1=CP2=CP　（同步时序电路） 驱动方程： (2) 将驱动方程代入特性方程，得状态方程 (3) 根据状态方程进行计算，列状态转换真值表。依次设定电 路的现态Q2Q1Q0，代入状态方程计算，得到次态（如表4-1）。 表4-1　　状态转换真值表 (4) 根据状态转换真值表画状态转换图，如图4-3。 图4-3 (5) 功能分析 电路有四个有效状态，四个无效状态，为四进制加法计数器， 能自启动。所谓自启动是指当电路的状态进入无效状态时，在CP信 号作用下，电路能自动回到有效循环中，称电路能自启动，否则称 电路不能自启动。 上例中,状态101、110、011、111均为无效状态，一旦电路的状 态进入其中任意一个无效状态时，在CP信号作用下，电路能的状态 均能自动回到有效循环中，所以电路能自启动。例如若电路的状态 进入101或110时，只需一个CP上升沿，电路的状态就能回到010或 100；若电路的状态进入011或111时，只需两个CP上升沿，电路的状 态就能回到100。 想一想: 参照例4.1题做法，试分析图4-4所示时序 电路构成了几进制计数器，并画出状态转换图。 图4-4 读一读： 异步时序逻辑电路中，各触发器的CP时钟脉冲是独立的，所以 在分析电路时，首先写出各触发器的CP时钟脉冲的方程，再确定各 触发器