1、14.1 雙穩態觸發器雙穩態觸發器第第 14 章章 觸發器和時序邏輯電路觸發器和時序邏輯電路14.2 寄存器寄存器14.4 由由 555 定時器組成的單穩定時器組成的單穩 態觸發器和無穩態觸發器態觸發器和無穩態觸發器 14.3 計數器計數器14.5 應用舉例應用舉例數字電路按照功能的不同分為兩類：數字電路按照功能的不同分為兩類：組合邏輯電路；時序組合邏輯電路；時序邏輯電路。邏輯電路。時序邏輯電路的特點：時序邏輯電路的特點：它的輸出狀態不僅決定于當時的輸它的輸出狀態不僅決定于當時的輸入狀態，而且還與電路的原來狀態有關，也就是時序邏輯電路入狀態，而且還與電路的原來狀態有關，也就是時序邏輯電路具有記

2、憶功能具有記憶功能。組合邏輯電路的特點：組合邏輯電路的特點：只由邏輯門電路組成，它的輸出變只由邏輯門電路組成，它的輸出變量狀態完全由當時的輸入變量的組合狀態來決定，而與電路的量狀態完全由當時的輸入變量的組合狀態來決定，而與電路的原來狀態無關，它原來狀態無關，它不具有記憶功能不具有記憶功能。觸發器是觸發器是時序邏輯電路時序邏輯電路的基本單元。的基本單元。14.1.1 RS 觸發器觸發器14.1 雙穩態觸發器雙穩態觸發器1. 基本基本 RS 觸發器觸發器Q&G1&G2DSDRQ邏輯圖邏輯圖DRSRQ圖形符號圖形符號DSQ 基本基本 RS 觸發器觸發器由由兩個與非門交叉連接而兩個與非

3、門交叉連接而成成，它有兩個輸出端，它有兩個輸出端 Q 和和 ，二者的邏輯狀態，二者的邏輯狀態應相反。應相反。Q這種這種觸發器有兩個穩定狀態：觸發器有兩個穩定狀態：( (1) ) ，稱為，稱為復位復位狀態狀態( (0 態態) );10 QQ，01 QQ，( (2) ) ，稱為，稱為置位置位狀態狀態( (1 態態) ); 兩個輸入端兩個輸入端 和和 平時固定接高電位，處于平時固定接高電位，處于 1 態，當態，當加加負脈沖負脈沖后，后，由由 1 態變為態變為 0 態態。DSDR基本基本 RS 觸發器觸發器的邏輯式的邏輯式QRQQSQ DD,QRQQSQ DD,Q&G1&G2DSDRQ

4、邏輯圖邏輯圖10 1DD SR，) )( (01DD QSQQRQ， 當當 端加負脈沖時，不論觸發器端加負脈沖時，不論觸發器的初始狀態是的初始狀態是 1 態，還是態，還是 0 態，均有態，均有DR01 2DD SR，) )( (即將觸發器置即將觸發器置 0 或保持或保持 0 態。當負脈沖態。當負脈沖除去后，觸發器的狀態保持不變，實現除去后，觸發器的狀態保持不變，實現存儲或記憶功能存儲或記憶功能 ，稱為直接置，稱為直接置 0 端。端。DR 當當 端加負脈沖時，不論觸發器的初始狀態是端加負脈沖時，不論觸發器的初始狀態是 1 態，態，還是還是 0 態，均有態，均有 ，即將觸發器置，即將觸發器置 1

5、或保持或保持 1 態。態。當負脈沖除去后，觸發器的狀態也保持不變。當負脈沖除去后，觸發器的狀態也保持不變。 稱為直接置稱為直接置 1 端，端，DS01 QQ，DS11 3DD SR，) )( (QQQRQQQQSQ 1,1DD這種情況，這種情況，即將觸發器保持原狀態不變。即將觸發器保持原狀態不變。00 4DD SR，) )( ( 這種輸入狀態下，當負脈沖除去后，將由各種偶然因這種輸入狀態下，當負脈沖除去后，將由各種偶然因素決定觸發器的最終狀態，因而素決定觸發器的最終狀態，因而禁止出現禁止出現。基本基本 RS 觸發器的邏輯狀態表觸發器的邏輯狀態表 QDSDR0 1 01 0 11 1 不變不變0

6、 0 不定不定基本基本 RS 觸發器的波形圖觸發器的波形圖DSDRQ2. 可控可控 RS 觸發器觸發器DRSRQ圖形符號圖形符號DSS1SR1RC1QCP&G3&G4Q&G1&G2DSQDRRSCP邏輯電路邏輯電路 與基本與基本 RS 觸發器不同的是增觸發器不同的是增加了由非門加了由非門 G3 和和 G4 組成的導引電組成的導引電路，路，R 和和 S 是置是置 0 和置和置 1 信號輸入信號輸入端，還有時鐘脈沖端，還有時鐘脈沖 CP 輸入端。輸入端。 時鐘脈沖時鐘脈沖 CP 是一種控制命令，通過導引電路實現對輸入端是一種控制命令，通過導引電路實現對輸入端 R 和

7、和 S 的控制，即當的控制，即當 CP = 0 時，不論時，不論 R 和和 S 端的電平如何變化，端的電平如何變化，G3 門和門和 G4門的輸出均為門的輸出均為 1，基本觸發器保持原狀態不變。，基本觸發器保持原狀態不變。 只有當時鐘脈沖來到后，即只有當時鐘脈沖來到后，即 CP = 1 時，觸發器才按時，觸發器才按 R 、S 端的輸入狀態端的輸入狀態 來決定其輸出狀態。來決定其輸出狀態。可控可控 RS 觸發器的邏輯式觸發器的邏輯式，QCPSQ QCPRQ 和和 是直接置是直接置 0 和直接置和直接置 1 端端 ，就是不經過時鐘脈，就是不經過時鐘脈沖的控制可以對基本觸發器置沖的控制可以對基本觸發器

8、置 0 或置或置 1 ，一般用于置初態。，一般用于置初態。在工作過程中它們處于在工作過程中它們處于 1 態。態。DRDS 可分四種情況分析可分四種情況分析CP = 1 時觸發器的狀態轉時觸發器的狀態轉換和邏輯功能，如右表所換和邏輯功能，如右表所示。示。可控可控RS 觸發器的邏輯狀態表觸發器的邏輯狀態表 Qn +10 0 Qn0 1 11 0 01 1 不定不定RS 可見當輸入信號可見當輸入信號 R 和和 S 的狀態相反時，時鐘脈的狀態相反時，時鐘脈沖來到后，輸出沖來到后，輸出 Q 端的狀端的狀態總是與態總是與 S 端相同。端相同。CPRSQ不定不定可控可控 RS 觸發器的工作波形圖觸發器的工作

9、波形圖( (初態初態 Q = 0) )14.1.2 JK 觸發器觸發器KQRQJS ， 主觸發器的輸出主觸發器的輸出 端端 Q 與從觸與從觸發器的發器的 S 端相連，端相連， 端與從觸發器端與從觸發器的的 R 端相連。非門的作用是使兩端相連。非門的作用是使兩個觸發器的時鐘脈沖信號反相。個觸發器的時鐘脈沖信號反相。Q 它由兩個可控它由兩個可控 RS 觸觸發器串聯組成，分別稱為發器串聯組成，分別稱為主觸發器和從觸發器。主觸發器和從觸發器。J 和和 K 是信號輸入端，是信號輸入端， 它它們分別與們分別與 和和 Q 構成與構成與邏輯關系，成為主觸發器邏輯關系，成為主觸發器的的 S 端和端和 R 端，即

10、端，即QDRSRQ圖形符號圖形符號DSJ1JK1KC1QCPDRQDSJKQCPQSRQCP主觸發器主觸發器從觸發器從觸發器1SR邏輯電路邏輯電路邏輯功能分析邏輯功能分析DRQDSJKQCPQSRQCP主觸發器主觸發器從觸發器從觸發器1SR邏輯電路邏輯電路 設時鐘脈沖來到之前設時鐘脈沖來到之前( (CP = 0) ) 觸發器的初始狀觸發器的初始狀態為態為 0。這時主觸發器的。這時主觸發器的 01 KQRQJS， 當時鐘脈沖來到后當時鐘脈沖來到后( (CP = 1) )，Q 端由端由 0 1，使從，使從觸發觸發器器的的 S = 1，R = 0，當，當 CP 從從 1 下跳為下跳為 0 時，非門輸

11、出為時，非門輸出為 1，從，從觸發器觸發器也翻轉為也翻轉為 1 態，從態，從觸觸發器發器與與主觸發器主觸發器的狀態是一致的。的狀態是一致的。 反之，設觸發器的初始狀態為反之，設觸發器的初始狀態為 1，同樣可分析出，主、從，同樣可分析出，主、從觸發器都觸發器都翻轉為翻轉為 0。 JK 觸發器在觸發器在 J = 1, K = 1 的情況下，來一個時鐘脈沖，的情況下，來一個時鐘脈沖，它就翻轉一次，即它就翻轉一次，即 ，此時觸發器具有，此時觸發器具有計數功能計數功能。 nnQQ 1 JK 觸發器在計數情況觸發器在計數情況下的輸出波形如右圖所示。下的輸出波形如右圖所示。CPQQ 設觸發器的初始狀態為設觸

12、發器的初始狀態為 0。當當 CP = 1 時，由于主觸發器的時，由于主觸發器的 S = 0, R = 0，Q 端的狀態仍為端的狀態仍為 0，保持不變。，保持不變。當當 CP 下跳時，下跳時，由于從觸發器的由于從觸發器的 S = 0, R = 0，也保持也保持 0 態不變。態不變。 如果初始狀態為如果初始狀態為 1，同樣可分析出，一個時鐘脈沖來到，同樣可分析出，一個時鐘脈沖來到后，將保持后，將保持 1 態不變。即態不變。即nnQQ 1 可分析出不管觸發器原來處于什么狀態，一個時鐘脈沖可分析出不管觸發器原來處于什么狀態，一個時鐘脈沖來到后，輸出一定是來到后，輸出一定是 1 態。態。 可分析出不管觸

13、發器原來處于什么狀態，一個時鐘脈可分析出不管觸發器原來處于什么狀態，一個時鐘脈沖來到后，輸出一定是沖來到后，輸出一定是 0 態。態。主從型主從型 JK 觸發器的邏輯狀態表觸發器的邏輯狀態表 Qn +1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1JKnQ 主從型觸發器具有在主從型觸發器具有在 CP 從從 1 下跳為下跳為 0 時翻轉的特點，時翻轉的特點，也就是具有在時鐘脈沖下降沿觸發的特點。也就是具有在時鐘脈沖下降沿觸發的特點。14.1.3 D 觸發器觸發器 可以將可以將 JK 觸發器轉換為觸發器轉換為 D 觸發器，如下圖所示。當觸發器，如下圖所示。當 D = 1，即，即 J = 1，K =

14、0 時，在時，在 CP 的下降沿觸發器翻轉為的下降沿觸發器翻轉為( (或保持或保持) )1 態；當態；當 D = 0，即，即 J = 0，K = 1 時，在時，在 CP 的下降的下降沿觸發器翻轉為沿觸發器翻轉為( (或保持或保持) )0 態。態。總之某個時鐘脈沖來到后輸總之某個時鐘脈沖來到后輸出端出端 Q 的狀態和該脈沖來到之前輸入端的狀態和該脈沖來到之前輸入端 D 的狀態一致。的狀態一致。即即nnDQ 1圖形符圖形符號號DRSRQDSD1DC1QCPDRSRQDSJ1JK1KC1QCP1D邏輯圖邏輯圖D 觸發器的邏輯狀態表觸發器的邏輯狀態表 Dn Qn+1 0 0 1 1 國內生產的國內生產

15、的 D 觸發器主要是維持阻塞型，是在時鐘脈沖觸發器主要是維持阻塞型，是在時鐘脈沖的的上升沿上升沿觸發翻轉，圖形符號如下觸發翻轉，圖形符號如下上升沿上升沿 D 觸觸發器發器圖形符號圖形符號DRSRQDSD1DC1QCP 也可將也可將 D 觸發器轉換為觸發器轉換為 T 觸觸發器，如下圖，它的邏輯功能是發器，如下圖，它的邏輯功能是每來一個時鐘脈沖，翻轉一次，每來一個時鐘脈沖，翻轉一次，即即 ，具有，具有計數功能計數功能。nnQQ 1Q1DC1QCPD 觸發器轉換觸發器轉換為為 T 觸發器觸發器返回返回14.2 寄存器寄存器寄存器用來暫時存放參與運算的數據和運算結果。寄存器用來暫時存放參與運算的數據和

16、運算結果。 14.2.1 數碼寄存器數碼寄存器 下圖是由下圖是由 D 觸發器觸發器( (上升沿觸發上升沿觸發) )組成組成的四位數碼寄存器，的四位數碼寄存器，這是并行輸入這是并行輸入/并行輸出的寄存器。工作之初要先清零。并行輸出的寄存器。工作之初要先清零。DRCPQ3DFF3Qd3第四位第四位Q2DFF2Qd2第三位第三位Q1DFF1Qd1第二位第二位Q0DFF0Qd0第一位第一位清零清零寄存寄存由由 D 觸發器組成的四位數碼寄存器觸發器組成的四位數碼寄存器 14.2.2 移位寄存器移位寄存器 移位寄存器不僅有存放數碼而且有移位的功能。所謂移位，移位寄存器不僅有存放數碼而且有移位的功能。所謂移

17、位，就是每當來一個移位正脈沖，觸發器的狀態便向右或向左移一位。就是每當來一個移位正脈沖，觸發器的狀態便向右或向左移一位。CPQJKQFF0Q0QJKQFF1Q1QKQFF3Q3QJKQFF2Q21DR清零清零移位脈沖移位脈沖D數碼輸入數碼輸入 上圖是由上圖是由 JK 觸發器組成的四位移位寄存器。觸發器組成的四位移位寄存器。FF0 接成接成 D 觸發器，數碼由觸發器，數碼由 D 端輸入。設寄存的二進制數為端輸入。設寄存的二進制數為 1011，按移位，按移位脈沖脈沖( (即時鐘脈沖即時鐘脈沖) )從高位到低位依此串行送到從高位到低位依此串行送到 D 端。經過四個端。經過四個時鐘脈沖，數碼依此存入各

18、觸發器。時鐘脈沖，數碼依此存入各觸發器。 移位寄存器的狀態表移位寄存器的狀態表 移位脈沖數移位脈沖數 寄存器中的數碼寄存器中的數碼 移位過程移位過程 Q3 Q2 Q1 Q001234 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 清清 零零 左移一位左移一位 左移二位左移二位 左移三位左移三位 左移四位左移四位14.3 計數器計數器 計數器能累計輸入脈沖的數目，可以進行加法、減法或兩計數器能累計輸入脈沖的數目，可以進行加法、減法或兩者兼有的計數，可分為二進制計數器、十進制計數器及任意進者兼有的計數，可分為二進制計數器、十進制計數器及任意進制計數器。制計數器。返

19、回返回計數計數脈沖數脈沖數二進制數二進制數十進十進制數制數Q3 Q2 Q1 Q0012345678 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 00 12345678計數計數脈沖數脈沖數二進制數二進制數十進十進制數制數Q3 Q2 Q1 Q0 9 10 11 12 13 14 15 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 19 101112131415 16 0 0 0 0 0 四位二進制加法計數器的狀態表四位二進制加法計數器的狀態表

20、14.3.1 二進制計數器二進制計數器由二進制加法計數器的狀態表可見：由二進制加法計數器的狀態表可見：( (1) )每來一個時鐘脈沖，最低位觸發器翻轉一次；每來一個時鐘脈沖，最低位觸發器翻轉一次；( (2) )高位觸發器是在相鄰的低位觸發器從高位觸發器是在相鄰的低位觸發器從 1 變為變為 0 進位時翻轉。進位時翻轉。可用四個主從型可用四個主從型 JK 觸發器來組成異步四位二進制加法計數觸發器來組成異步四位二進制加法計數器，如下圖，每個觸發器器，如下圖，每個觸發器 J、K 端懸空，相當于端懸空，相當于 1，故具有計數，故具有計數功能。功能。Q3Q2Q0Q1QJKQFF3QJKQFF2CPCPQJ

21、KQFF1CPQJKQFF0DR清零清零CP計數脈沖計數脈沖由于計數脈沖不是同時加到各觸發器，它們由于計數脈沖不是同時加到各觸發器，它們狀態的變換有先有后，因而是異步計數器。狀態的變換有先有后，因而是異步計數器。二進制加法計數器的工作波形圖二進制加法計數器的工作波形圖( (以三位為例以三位為例) )Q0Q1Q2CP1 2 3 4 5 6 7 8如果計數器仍由四個主從型如果計數器仍由四個主從型 JK 觸發器組成，由二進制加觸發器組成，由二進制加法計數器的狀態表可得出各位觸發器法計數器的狀態表可得出各位觸發器 J、K 端的邏輯關系式：端的邏輯關系式： ( (1) ) 第一位觸發器第一位觸發器 FF

22、0 ，每來一個時鐘脈沖就翻轉一次，每來一個時鐘脈沖就翻轉一次，故故 J0 = K0 = 1 ； ( (2) ) 第二位觸發器第二位觸發器 FF1 ，在，在 Q0 = 1 時再來一個時鐘脈沖時再來一個時鐘脈沖才翻轉，故才翻轉，故 J1 = K1 = Q0 ； ( (3) ) 第三位觸發器第三位觸發器 FF2 ，在，在 Q1= Q0 = 1 時再來一個時鐘脈時再來一個時鐘脈沖才翻轉，故沖才翻轉，故 J2 = K2 = Q1Q0 ； ( (4) ) 第四位觸發器第四位觸發器 FF3 ，在，在 Q2 = Q1 = Q0 = 1 時再來一個時再來一個時鐘脈沖才翻轉，故時鐘脈沖才翻轉，故 J3 = K3

23、= Q2Q1Q0 。由上述邏輯關系可得出同步二進制加法計數器的邏輯圖由上述邏輯關系可得出同步二進制加法計數器的邏輯圖QQFF3QQFF2QQFF1QQFF0Q3Q2Q0Q1DRCPJKJKJKJK由主從型由主從型 JK 觸發器組成的同步四位二進制加法計數器觸發器組成的同步四位二進制加法計數器14.3.2 十進制計數器十進制計數器 計數計數 脈沖數脈沖數 二進制數二進制數十進十進制數制數Q3 Q2 Q1 Q0 0 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

24、 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9進位進位1. 同步十進制加法計數器同步十進制加法計數器 與二進制加法計數器與二進制加法計數器比較，來第十個脈沖不是比較，來第十個脈沖不是由由 1001 變為變為 1010，而是，而是恢復恢復 0000。如果仍由四個。如果仍由四個主從型主從型 JK 觸發器組成。觸發器組成。J、K 端的邏輯關系式應作如端的邏輯關系式應作如下修改：下修改： ( (1) )第一位觸發器第一位觸發器 FF0 ，每來一個時鐘脈沖就翻轉每來一個時鐘脈沖就翻轉一次，故一次，故 J0 = 1， K0 = 1 ； ( (2) )第二位觸發器第二位觸發器 FF

25、1 ，在，在Q0= 1 時再來一個時鐘脈沖才翻時再來一個時鐘脈沖才翻轉，但在轉，但在 Q3 = 1 時不得翻轉，時不得翻轉，故故 ，K1 = Q0 ；301QQJ ( (3) ) 第三位觸發器第三位觸發器 FF2 ，在，在 Q1 = Q0 = 1 時再來一個時鐘脈時再來一個時鐘脈沖翻轉，故沖翻轉，故 J2 = Q1Q0 ，K2 = Q1Q0 ； ( (4) ) 第四位觸發器第四位觸發器 FF3 ，在，在 Q2 = Q1= Q0 = 1 時再來一個時時再來一個時鐘脈沖才翻轉，當來第十個脈沖時應由鐘脈沖才翻轉，當來第十個脈沖時應由 1 翻轉為翻轉為 0，故，故 J3 = Q2 Q1Q0 ，K3 =

26、 Q0 。由上述邏輯關系可得出同步十進制加法計數器的邏輯圖由上述邏輯關系可得出同步十進制加法計數器的邏輯圖QQFF3QQFF2QQFF1QQFF0Q3Q2Q0Q1DRCPJKJKJKJK由主從型由主從型 JK 觸發器組成的同步十進制加法計數器觸發器組成的同步十進制加法計數器清零清零計數脈沖計數脈沖十進制加法計數器的工作波形圖十進制加法計數器的工作波形圖CP1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Q0Q1Q2Q3下面給出下面給出 CT74LS290 型二型二 五五 十進制計數器的邏輯十進制計數器的邏輯圖、外引線排列圖和功能表。圖、外引線排列圖和功能表。R0(1) 和和 R0(2) 是清零輸入端；

27、是清零輸入端； S9(1) 和和 S9(2) 是置是置“9”輸入端輸入端。它有兩個時鐘脈沖輸入端，輸。它有兩個時鐘脈沖輸入端，輸入計數脈沖入計數脈沖 CP0 和和 CP1 。CT74LS290 型計數器的邏輯圖型計數器的邏輯圖QQFF3QQFF2QQFF1QQFF0Q3Q2Q0Q1DRCP0JKJKJKJKCP1&DRDRDRDSDSR0(1) R0(2) S9(1) S9(2) 當當 R0(1) 和和 R0(2) 端全為端全為“1”時，將四個觸發器清零；時，將四個觸發器清零；當當 S9(1) 和和 S9(2) 端全為端全為“1”時，時， Q3 Q2 Q1 Q0 = 1001，即表示，

28、即表示十進制數十進制數 9。 R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) Q3 Q2 Q1 Q0 1 10 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 00 00 計計 數數計計 數數計計 數數計計 數數CT74LS290 型計數器的功能表型計數器的功能表 ( (1) ) 只輸入計數脈沖只輸入計數脈沖 CP0，由，由 Q0 輸出，為二進制計數器。輸出，為二進制計數器。1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8CT74LS290UCC R0(1) R0(2) CP1 CP0 Q0 Q3Q2 Q1S9(1)S9(2)GNDCT74LS290 型計數器外引線排

29、列圖型計數器外引線排列圖 ( (2) )只輸入計數只輸入計數脈沖脈沖 CP1，由，由 Q3 、Q2 、Q1 輸出，為五輸出，為五進制計數器。進制計數器。 ( (3) )將將Q0端與端與CP1端聯接，即構成端聯接，即構成8421碼十進制計數器。碼十進制計數器。 利用其清零端利用其清零端進行進行反饋置反饋置 0，可得可得出小于原進制的多種出小于原進制的多種進制的計數器。進制的計數器。 例如下圖為六進制計數器，它從例如下圖為六進制計數器，它從 0000 開始計數，來五個開始計數，來五個計數脈沖后，變為計數脈沖后，變為 0101，當第六個脈沖來得到后，出現，當第六個脈沖來得到后，出現 0110，由于由

30、于 Q2 和和 Q1 端分別接到端分別接到 R0(2) 和和 R0(1) 清零端，強迫清零，清零端，強迫清零，0110 這一狀態轉瞬即逝，顯示不出，立即回到這一狀態轉瞬即逝，顯示不出，立即回到 0000。六進制計數器六進制計數器Q3 Q2 Q1 Q0S9(1) S9(2) R0(1) R0(2) C0 C1 CP0Q3 Q2 Q1 Q0S9(1) S9(2) R0(1) R0(2) C0 C1 CP0九進制計數器九進制計數器 例例 1 數字鐘表中數字鐘表中的分、秒計數器都是六的分、秒計數器都是六十 進 制 ， 試 用 兩 片十 進 制 ， 試 用 兩 片CT74LS290 型二型二 五五 十進

31、制計數器聯成六十十進制計數器聯成六十進制電路。進制電路。 解解 六十進制計數器六十進制計數器由兩位組成，個位由兩位組成，個位( (1) )為十進制，十為十進制，十位位( (2) )為六進制。為六進制。個位的最高位個位的最高位 Q3 聯到十位的聯到十位的 CP0 ，個位十進，個位十進制制計數器經過十個脈沖循環一次，每當第十個脈沖來到后計數器經過十個脈沖循環一次，每當第十個脈沖來到后 Q3由由 1 變為變為 0，相當于一個下降沿，使，相當于一個下降沿，使十位六進制十位六進制計數器計數。計數器計數。經過六十個脈沖，個位和經過六十個脈沖，個位和十位十位計數器都恢復為計數器都恢復為 0000。Q3 Q2

32、 Q1 Q0S9(1) S9(2) R0(1) R0(2) C0 C1 Q3 Q2 Q1 Q0S9(1) S9(2) R0(1) R0(2) C0 C1 CP0個位個位( (1) )十位十位( (2) )14.4 由由 555 定時器組成的單穩態定時器組成的單穩態觸發器和無穩態觸發器觸發器和無穩態觸發器 14.4.1 555 定時器定時器以以 5G555 為例進行分析，下為例進行分析，下面給出電路和外引線排列圖面給出電路和外引線排列圖+_+_Q5 k 5 k 5 k 8 +UCC452713C1C26DSDRQT+電路圖電路圖1 2 3 48 7 6 55G555外引線排列圖外引線排列圖 5G

33、555 定時器含定時器含有兩個電壓比較器有兩個電壓比較器 C1和和 C2 、一個基本、一個基本 RS 觸發器、一個放電晶體觸發器、一個放電晶體管管 T 以及由三個以及由三個 5 k 的電阻組成的分壓器。各外引線的功能：的電阻組成的分壓器。各外引線的功能：2 為低電平觸發端。為低電平觸發端。當當 2 端的輸入電壓高于端的輸入電壓高于 時，時， C2 的輸出為的輸出為 1；當輸入電壓低于；當輸入電壓低于 時，時， C2 的輸出為的輸出為 0，使基本使基本 RS 觸發器置觸發器置 1。CC31UCC31U6 為高電平觸發端。為高電平觸發端。當當 6 端的輸入電壓低于端的輸入電壓低于 時，時， C1

34、的輸出為的輸出為1；當輸入電壓高于；當輸入電壓高于 時，時， C1 的輸出為的輸出為 0，使基本使基本 RS 觸發器置觸發器置 0。CC32UCC32U4 為復位端為復位端，由此輸入負脈沖，由此輸入負脈沖( (或使其電位低于或使其電位低于 0.7 V) )可可使觸發器直接復位使觸發器直接復位( (置置 0) )。5 是電壓控制端是電壓控制端，在此端可外加一電壓以改變比較器的，在此端可外加一電壓以改變比較器的參考電壓。不用時，經參考電壓。不用時，經 0.01 F 的電容接的電容接 “地地”，以防止干，以防止干擾的引入。擾的引入。 7 為放電端為放電端，當觸發器的，當觸發器的 端為端為 1 時，放

35、電晶體管時，放電晶體管 T 導導通，外接電容元件通過通，外接電容元件通過 T 放電。放電。Q 3 為輸出端為輸出端，輸出電流可達，輸出電流可達 200 mA，由此可直接驅動繼，由此可直接驅動繼電器、發光二極管、揚聲器、指示燈等。輸出高電壓約低于電電器、發光二極管、揚聲器、指示燈等。輸出高電壓約低于電源電壓源電壓 UCC 1 3 V。 8 為電源端為電源端，外加電壓范圍為，外加電壓范圍為 5 18 V。 1 為接為接 “地地” 端。端。14.4.2 由由 555 定時器組成的單穩態觸發器定時器組成的單穩態觸發器 電路中電路中 R 和和 C 是外接元件，觸發脈沖由是外接元件，觸發脈沖由 2 端輸入

36、，工作端輸入，工作原理如下。原理如下。 在在 t1 以前，觸發脈沖尚未輸入，以前，觸發脈沖尚未輸入，ui 為為 1，其值大于，其值大于 ，比較器比較器 C2 的輸出為的輸出為 1。若觸發器的原狀態。若觸發器的原狀態 ，則晶體，則晶體管管 T 飽和導通，飽和導通， uC 0.3 V，故，故 C1 的輸出也為的輸出也為 1，CC31U10 QQ，+_+_Q5 k 5 k 5 k 8 +UCC452713C1C26DSDRQT+單穩態觸發器電路圖單穩態觸發器電路圖+UCCRC0.01 F+UCCuCuoui器翻轉為器翻轉為 。觸發器的狀態保持不變。若觸發器的狀態保持不變。若 ，則，則 T 截止，截止

37、，+UCC 通過通過 R 對對 C 充電，當充電，當 uC 上升略高于上升略高于 時，比較器時，比較器 C1 的輸出為的輸出為 0，使觸發使觸發01 QQ，CC32U10 QQ， 可見在穩可見在穩定狀態時，定狀態時，Q = 0，即輸出電壓，即輸出電壓 uo 為為 0。在在 t1 時刻，輸入觸時刻，輸入觸發負脈沖，其幅度發負脈沖，其幅度低于低于 ，故，故 C2 的輸出為的輸出為 0，CC31UuitOt2t1tuCOCC32Ut1t3tuoOtP將觸發器置將觸發器置 1，uo 由由 0 變為變為 1，電，電路進入暫穩態。這時因路進入暫穩態。這時因 ，放，放電管電管 T 截止，截止，電源又對電源又

38、對 C 充電，充電，當當 uC 上升略高于上升略高于 時時( (在在 t3時刻時刻) )，C1 的輸出為的輸出為 0，從而使觸發，從而使觸發器自動翻轉到器自動翻轉到 Q = 0 的穩定狀態。的穩定狀態。此后電容此后電容 C 迅速放電。迅速放電。 0 QCC32U輸出輸出 uo 為矩形脈沖，其寬度為矩形脈沖，其寬度( (暫暫穩態持續時間穩態持續時間) )tP = RCln3 = 1.1RC單穩態觸發器常用于脈沖整形和單穩態觸發器常用于脈沖整形和定時控制等方面。定時控制等方面。14.4.3 由由 555 定時器組成的多諧振蕩器定時器組成的多諧振蕩器+_+_Q5 k 5 k 5 k 8 +UCC45

39、2713C1C26DSDRQT+多諧振蕩器電路圖多諧振蕩器電路圖+UCCCuCR1R2+UCCuo多諧振蕩器也稱無穩態觸發器，它沒有穩定狀態，同時毋多諧振蕩器也稱無穩態觸發器，它沒有穩定狀態，同時毋須外加觸發脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖須外加觸發脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖( (自激振蕩自激振蕩) )。右圖是由右圖是由5G555 定時器組成的多定時器組成的多諧振蕩器。諧振蕩器。 R1、R2 和和 C 是外接是外接元件。元件。接通電源接通電源 UCC 后，后，它經它經R1和和R2對電容對電容C 充電，當充電，當 uC 上升上升略高于略高于 時，時，比較器比較器 C1 的輸出為的輸出為 0

40、，將觸發，將觸發CC32U器置器置 0， uo 為為 0。tuCOCC32Ut1t3tuoOtP1CC31UtP2多諧振蕩器波形圖多諧振蕩器波形圖這時，這時， ，放電管，放電管 T 導通，導通， 電容電容 C 通過通過 R2 和和 T 放電，放電，uC下下降。當降。當 uC 下降略低于下降略低于 時，比較器時，比較器 C2 的輸出為的輸出為 0，將觸發，將觸發器置器置 1，uo 又由又由 0 變為變為 1。1 QCC31U由于由于 ，放電管，放電管 T 截止，截止，UCC 又經又經 R1 和和 R2 對電容對電容 C 充電。如此重復上述過程，充電。如此重復上述過程， uo 為連續的矩形波。為連

41、續的矩形波。0 Q第一個暫穩態的脈沖寬度第一個暫穩態的脈沖寬度 tP1 ，即電容即電容 C 充電的時間：充電的時間：tP1 (R1 + R2)Cln2 = 0.7 (R1 + R2)C第二個暫穩態的脈沖寬度第二個暫穩態的脈沖寬度 tP2 ，即電容即電容 C 放電的時間：放電的時間：tP2 R2C ln2 = 0.7 R2C振蕩周期振蕩周期T = tP1 + tP2 = 0.7 (R1 + 2R2)C14.5 應用舉例應用舉例14.5.1 數字鐘數字鐘原理電路由三部分組成。原理電路由三部分組成。1. 標準秒脈沖發生電路標準秒脈沖發生電路 這部分電路由石英晶這部分電路由石英晶體振蕩器和六級十分體振蕩器和六級十分頻器組成。頻器組成。顯示顯示( (時時) )譯碼譯碼時計數器時計數器 ( (24進制進制) )顯示顯示( (分分) )譯碼譯碼分計數器分計數器 ( (60進制進制) )顯示顯示( (秒秒) )譯碼譯碼秒計數器秒計數器 ( (60進制進制) )&+5 V校校“時時”S2&石英晶體石英晶體 振蕩器振蕩器1整形整形106 Hz 105 Hz 104 H