《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》PPT課件及教案,電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能,電子技術(shù),基礎(chǔ),技能,PPT,課件,教案 《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》配套多媒體CAI課件 電子教案 第9章 時(shí)序邏輯電路 教學(xué)重點(diǎn) 1. 了解寄存器的功能、基本構(gòu)成和常見類型。 2. 了解數(shù)碼寄存器的電路構(gòu)成，理解其工作原理。 3. 了解計(jì)數(shù)器的功能及計(jì)數(shù)器的類型。 4. 掌握十進(jìn)制典型集成計(jì)數(shù)器的外特性及使用。 教學(xué)難點(diǎn) 1．移位寄存器的工作原理和典型集成移位寄存器的引腳及應(yīng)用。 2．二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路組成和工作原理。 學(xué)時(shí)分配 序號(hào) 內(nèi) 容 學(xué) 時(shí) 1 9.1寄存器 4 2 9.2計(jì)數(shù)器 4 3 技能實(shí)訓(xùn)：制作60s計(jì)數(shù)器 4 4 本章總學(xué)時(shí) 12 9.1 寄存器 功能：能夠暫時(shí)存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 構(gòu)成：觸發(fā)器和門電路。 類型：數(shù)碼寄存器和移位寄存器。 9.1.1 數(shù)碼寄存器 具有接收、存儲(chǔ)和清除原來數(shù)據(jù)的功能。 1．電路組成 為寄存器的清零端； D0~D3為寄存器的數(shù)據(jù)輸入端； Q0～Q3是數(shù)據(jù)輸出端。 2．工作過程 動(dòng)畫：寄存器的工作過程 第一步：寄存前先清零； 第二步：接收脈沖控制數(shù)據(jù)寄存，例如，D3D2D1D0=1101。 電路評(píng)價(jià)： 數(shù)碼寄存器的優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)時(shí)間短，速度快，可用來當(dāng)高速緩沖存儲(chǔ)器。其缺點(diǎn)是一旦停電后，所存儲(chǔ)的數(shù)碼便全部丟失，因此數(shù)碼寄存器通常用于暫存工作過程中的數(shù)據(jù)和信息，不能作為永久的存儲(chǔ)器使用。 9.1.2 移位寄存器 不僅能寄存數(shù)碼，還具有移位功能。 1． 單向移位寄存器 （1）電路組成 各觸發(fā)器J、K端均與相鄰低位觸發(fā)器的Q、端連接，F(xiàn)F0的K端串接一個(gè)非門后再與J端相連，作為接收外來數(shù)據(jù)的輸入端。 （2）工作過程 動(dòng)畫：移位寄存器的工作過程 右移示意圖 2． 集成雙向移位寄存器74LSl94 雙向移位寄存器中的數(shù)碼既可左移，也可右移。 （1）74LSl94的功能示意圖 D0~D3是并行數(shù)據(jù)輸入端； DSR是右移串行數(shù)據(jù)輸入端； DSL是左移串行數(shù)據(jù)輸入端； Q0~Q3是寄存器并行數(shù)據(jù)輸出端； M0和M1是雙向移位寄存器的控制端。 （2）74LS194邏輯功能 控制輸入 輸出功能 M1 M0 CP Q3Q2Q1Q0 0 × × × 清零 1 0 0 × 狀態(tài)不變 1 0 1 ↑ 右移，串入并出 1 1 0 ↑ 左移，串入并出 1 1 1 ↑ 同步置數(shù)，并入并出 異步清0功能：當(dāng)=0時(shí)，直接清0，寄存器各位Q3~Q0均為0，不能進(jìn)行置數(shù)和移位。只有當(dāng)=1時(shí)，寄存器允許工作。 右移功能：當(dāng)M1=0、M0=1時(shí)，在移位控制信號(hào)CP上升沿作用時(shí)，寄存器中數(shù)碼依次右移一位，且將DSR送到Q0。 左移功能：當(dāng)M1=1、M0=0時(shí)，在CP上升沿作用時(shí)，寄存器中數(shù)碼依次左移一位，且將DSL送到Q3。 并行置數(shù)功能：當(dāng)M1=M0=1時(shí)，在CP上升沿作用時(shí)，將數(shù)據(jù)輸入端數(shù)碼并行送到寄存器中，使Q3Q2QlQ0= D3D2D1D0。 保持功能：當(dāng)M1=M0=0時(shí)，無論有無CP作用，寄存器中內(nèi)容不變。 做一做 測(cè)試74LS194邏輯功能 9.2 計(jì)數(shù)器 定義：能累計(jì)輸入脈沖個(gè)數(shù)的數(shù)字電路。 應(yīng)用：除直接用作計(jì)數(shù)、分頻、定時(shí)外，還用于數(shù)字儀表、程序控制、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。 種類：按計(jì)數(shù)的進(jìn)位體制不同，可分為二進(jìn)制、十進(jìn)制和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器等； 按計(jì)數(shù)器中數(shù)值的增、減情況，可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器； 按計(jì)數(shù)器中各觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)刻的不同，可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。 9.2.1 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 在計(jì)數(shù)脈沖作用下，各觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換按二進(jìn)制數(shù)的編碼規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)字電路稱為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 1． 異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 核心器件是JK觸發(fā)器，將JK觸發(fā)器接成計(jì)數(shù)狀態(tài)Qn+1=n ；計(jì)數(shù)脈沖加到最低位觸發(fā)器FF0的CP端，其他觸發(fā)器的CP依次受低位觸發(fā)器Q端的控制。 動(dòng)畫：演示異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作過程 2. 同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 各級(jí)觸發(fā)器的CP端連在一起，受同一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制，各觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)與時(shí)鐘同步，故稱同步計(jì)數(shù)器。 動(dòng)畫：演示同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作過程 電路評(píng)價(jià)： 比較同步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器和異步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作波形，它們的邏輯狀態(tài)完全相同，不同的是：異步計(jì)數(shù)器各觸發(fā)器的狀態(tài)更新是逐級(jí)進(jìn)行的，工作速度較低，工作頻率不能太高；而同步計(jì)數(shù)器各觸發(fā)器的狀態(tài)更新是同時(shí)的，減少了觸發(fā)器之間的傳輸延時(shí)時(shí)間，提高了計(jì)數(shù)器的工作速度。 從二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作波形圖可以看出，Q0、Q1、Q2的周期分別是計(jì)數(shù)脈沖(CP)周期的2倍、4倍、8倍，即Q0、Q1、Q2分別對(duì)CP脈沖進(jìn)行了二分頻、四分頻、八分頻。3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，共有23=8(000～111)種狀態(tài)，每輸入8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖循環(huán)一次，故又稱模8計(jì)數(shù)器或八進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 9.2.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：是在計(jì)數(shù)脈沖作用下各觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換按十進(jìn)制數(shù)的編碼規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)字電路。 1. BCD碼 用二進(jìn)制數(shù)碼表示十進(jìn)制數(shù)的方法稱為二—十進(jìn)制編碼，即BCD碼。 2. 異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 由4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)用于計(jì)數(shù)器清0的門電路組成； 與二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的主要差異是跳過了二進(jìn)制數(shù)碼1010~1111的6個(gè)狀態(tài)。 （2）工作過程 計(jì)數(shù)器輸入0~9個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，工作過程與4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器完全相同，第9個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后Q3Q2Q1Q0=1001。 當(dāng)?shù)谑畟€(gè)計(jì)數(shù)脈沖到來后，計(jì)數(shù)器狀態(tài)為Q3Q2Q1Q0=1010，此時(shí)Q3=Q1=l，與非門輸入全1，輸出為0，使各觸發(fā)器復(fù)位，即Q3Q2Q1Q0=0000，同時(shí)使與非門輸出又變?yōu)?，計(jì)數(shù)器重新開始工作。從而實(shí)現(xiàn)8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)的功能。 9.2.3 集成計(jì)數(shù)器74LSl61 1．邏輯符號(hào) 為同步置數(shù)控制端，為異步置0控制端，CTT、CTP是計(jì)數(shù)控制端。 D0~D3為置數(shù)輸入端，CP為計(jì)數(shù)脈沖輸入端。 Q0~Q3為4位數(shù)碼輸出端，CO為進(jìn)位輸出端。 2．邏輯功能 輸入 輸出 功能 CTP CTT CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 × × × × × × × × 0 0 0 0 異步清零 1 0 × × ↑ d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0 同步置數(shù) 1 1 0 × × × × × × 保持 鎖存數(shù)據(jù) 1 1 × 0 × × × × × 1 1 1 1 ↑ × × × × 每來一次CP，加1計(jì)數(shù) 4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù) (1) 異步清零。 (2) 同步預(yù)置數(shù)功能。 (3) 保持功能。 (4)計(jì)數(shù)功能。 做一做 ：測(cè)試74LS161邏輯功能 電路評(píng)價(jià)： 74LS161在異步清0、同步置數(shù)、計(jì)數(shù)和保持幾個(gè)功能中，異步清0的優(yōu)先級(jí)最高，其次是置數(shù)，第三是保持，計(jì)數(shù)的級(jí)別最低。若計(jì)數(shù)過程中出現(xiàn)清0或置數(shù)信號(hào)，計(jì)數(shù)器將中斷計(jì)數(shù)過程，迫使計(jì)數(shù)器清0或置數(shù)。74LS161工作時(shí)從被預(yù)置的狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，直至計(jì)滿到1111再從0000開始，若要計(jì)數(shù)器從0000開始計(jì)數(shù)，可先清0或先預(yù)置0000后計(jì)數(shù)。 3. 74LSl61的應(yīng)用舉例 （1）清0法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LSl61各功能端的狀態(tài)：=1（不需要置數(shù)），CTP=CTT=1（允許計(jì)數(shù)），=，當(dāng)=1 時(shí)計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)=0時(shí)，計(jì)數(shù)器則清0。 （2）置數(shù)法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LSl61各功能端的狀態(tài)是=1（不需清0），CTP=CTT=1（允許計(jì)數(shù)），數(shù)據(jù)端D3D2D1D0均為0，=。 技能實(shí)訓(xùn)：制作60s計(jì)數(shù)器 作業(yè)任務(wù)書 一、任務(wù)目標(biāo) 1．按原理圖制作60s計(jì)數(shù)器。 2．學(xué)習(xí)集成門電路、顯示譯碼器、數(shù)碼顯示器、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，提高綜合應(yīng)用能力。 3．會(huì)根據(jù)原理圖繪制印制電路安裝連接圖。 4．掌握秒計(jì)數(shù)器電路的基本調(diào)試和測(cè)量方法。 二、實(shí)施步驟 繪制印制電路板圖→制作印制電路板→清點(diǎn)元器件→元器件檢測(cè)→插裝和焊接→通電前檢查→通電調(diào)試和測(cè)量→數(shù)據(jù)記錄。 三、調(diào)試與記錄 按圖插裝和焊接，檢查元器件安裝正確無誤后，才可以接通電源（電源由外接穩(wěn)壓電源提供）。調(diào)試時(shí)，觀察電路有否異常現(xiàn)象，若有應(yīng)該立即切斷電源，排故后再通電。通電正常后，將1Hz的脈沖信號(hào)送入CP端，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，數(shù)碼顯示器顯示計(jì)數(shù)，到59s后全部回0。 將實(shí)訓(xùn)過程記錄在表內(nèi)。 實(shí)訓(xùn)記錄 實(shí)訓(xùn)名稱 姓名 班級(jí) 制作過程 故障描述 排故方法 10