电工电子技术及应用教学课件作者程珍珍项目十一.ppt

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1、项目十一数字时钟电路的制作与调试12433511.1项目目标11.2项目情境11.3理论知识11.4实践知识——电气识图常识11.5项目实施返回11.1项目目标知识目标掌握触发器、计数器、数码寄存器及移位寄存器的逻辑功能和应用。掌握应用RS触发器设计三人抢答器并对电路进行装调和故障分析。技能目标熟练使用常用工具对电路进行测试和调试。情感目标培养学生的动手能力、创新能力和团结协作的精神。返回11.2工作情境数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更

2、长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。数字钟适用于自动打铃、自动广播，也适用于节电、节水及自动控制多路电气设备。它是由数字钟电路、定时电路、放大执行电路、电源电路组成。为了简化电路结构，数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造成本低等优点。返回11.3理论知识11.3.1触发器时序逻辑电路——电路中任一时刻的输出

3、状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关。时序逻辑电路中必须含有具有记忆能力的存储器件。存储器件的种类很多，如触发器、延迟线、磁性器件等，但最常用的是触发器。由触发器作存储器件的时序逻辑电路的基本结构框图如图11−1所示，一般来说，它由组合逻辑电路和触发器两部分组成。下一页返回11.3理论知识触发器——一种具有“记忆”功能的存储器件，它有两个稳定的输出状态，即双稳态触发器，具有以下特性：（1）两个稳定的输出状态，即1状态（Q=1）和0状态（Q=0），在无外部信号作用时，触发器保持原有的状态不变。（2）在外部

4、信号（触发信号和时钟信号）作用下，触发器由一种稳定状态翻转成另一种稳定状态，并保持到另一次触发信号到来。一、基本RS触发器1.电路结构由两个与非门的输入输出端交叉耦合，它与组合电路的根本区别在于，电路中有反馈线，如图11−2所示。上一页下一页返回11.3理论知识2.逻辑功能基本RS触发器的逻辑功能见表11−1。可见，触发器的新状态Qn+1（也称次态）不仅与输入状态有关，也与触发器原来的状态Qn（也称现态或初态）有关。基本RS触发器的特点：①有两个互补的输出端，有两个稳态。②有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态

5、三种功能。③R为复位（Reset）输入端，S为置位（Set）输入端，均为低电平有效。上一页下一页返回11.3理论知识④由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需作用很短的一段时间。即“一触即发”。二、同步RS触发器在实际应用中，触发器的工作状态不仅要由R、S端的信号来决定，而且还希望触发器按一定的节拍翻转。为此，给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。具有时钟脉冲控制的触发器状态的改变与时钟脉冲同步，所以称为同步触发器，也叫钟控触发器。（1）电路结构：同步RS触发器如

6、图11−3所示。上一页下一页返回11.3理论知识（2）逻辑功能：当CP=0时，控制门G3、G4关闭，都输出1。这时，不管R端和S端的信号如何变化，触发器的状态保持不变。当CP=1时，G3、G4打开，R、S端的输入信号才能通过这两个门，使基本RS触发器的状态翻转，其输出状态由R、S端的输入信号决定。同步RS触发器的逻辑功能见表11−2。由此可以看出，同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向，即转换为何种次态；CP控制状态转换的时刻，即何时发生转换。触发器的功能也可以用输入输出波形图

7、直观地表示出来，图11−4所示为同步RS触发器的波形图。上一页下一页返回11.3理论知识三、主从RS触发器1.电路结构主从RS触发器由两级触发器构成，其中一级直接接收输入信号，称为主触发器，另一级接收主触发器的输出信号，称为从触发器。其逻辑图和符号如图11−5所示。两级触发器的时钟信号互补，从而有效地克服了空翻现象。空翻是因为干扰导致输入引脚电平突变引起锁存器逻辑值发生变化。上一页下一页返回11.3理论知识2.工作原理主从RS触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP=1时，CP′=0，从触发器被封锁，保持原状态不变

8、。这时，G7、G8打开，主触发器工作，接收R和S端的输入信号。（2）当CP由1跃变到0时，即CP=0、CP′=1时，主触发器被封锁，输入信号R、S不再影响主触发器的状态。而这时，由于CP′=1，G3、G4打开，从触发器接收主触发器输出端的状态。由上分析可知，主从RS触发器的翻转是在CP由1变0时刻（CP下降沿）发生的，CP一旦变为0后，主触发器