数电实验五 时序电路测试及研究

实验五 时序电路测试及研究

一、实验目的

1.掌握常用时序电路分析、设计及测试方法。 2.训练独立进行试验的技能。

二、实验仪器及器件

1.仪器：数字电路学习机，双踪示波器。

2.器件：74LS73 双J-K触发器 2片 74LS175 四D触发器 1片 74LS10 三输入端三与非门 1片 74LS00 二输入端四与非门 1片

三、实验内容

1.同步时序逻辑电路的功能测试 按图5.1构成一个同步时序电路。测试电路的功能，并将结果画成状态转换图的形式。 ＆ Y ＆ J Q ＆ J Q X ＆ K /Q K /Q CP 图5.1

同步时序逻辑电路的分析步骤大致如下：

1. 了解电路的组成。包括确定输入输出信号，组合电路的结构，触发器的类型。 2 . 写出组合电路的输出逻辑表达式，触发器的驱动方程及状态方程。

3. 列出真值表。包括组合电路的输入状态组合及输出状态，以及触发器的次态。 4. 由真值表作出状态图和状态表。分析确定电路的逻辑功能和特点。 驱动方程：1J=（/Q2n）X，1K=1，2J=Q1nX，2K=/X 组合电路的输出：Y=Q2nX

根据状态方程，得Q1n+1=（/Q2n）X（/Q1n），Q2n+1=Q1nX（/Q2n）+XQ2n 真值表： CP ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

X 1 1 1 1 0 0 0 0 Q1n 0 1 0 1 0 1 0 1 Q2n 0 0 1 1 0 0 1 1 Q1n+1 1 0 0 0 0 0 0 0 Q2n+1 0 1 1 1 0 0 0 0 Y 0 0 1 1 0 0 0 0 因使用了2个触发器，所以设四个状态为S=Q2Q1。其中S0=00，S1=01，S2=10，S3=11。输入／输出＝Ｘ／Ｙ。状态转换图为：

１／０ Ｓ１ ０／０ Ｓ０ ０／０

０／０ ０／０ １／０ Ｓ２ Ｓ３ １／１ １／１

比较S2和S3两个状态可以发现，在相同的输入条件下，将转换到相同的状态去，并得到相同的输出。因此这两个状态我们称之为等价状态。显然，等价状态是重复的，可以合并为一个状态。所以新的状态转换图为：

１／０ 根据状态转换图可以

Ｓ１ 得出结论如下： ０／０ Ｓ０ ０／０ 当Ｘ＝０时，Ｙ＝０ 状态为００

当Ｘ＝１时，状态按 ０／０ １／０ S0→S1→S2的顺序改变， Ｓ２ 并且在S2状态时输出为1。 １／１ 所以该电路的功能为111序列检测电路。即当输入连续三个或三个以上的1时，输出为 1。其余情况下，输出均为0。

2.同步时序逻辑电路的设计

图5.2为某同步时序逻辑电路的状态图。其中Y、X为输入变量，S、P为输出变量。若考虑用两个JK触发器来实现该电路，且S0—S3的状态分别取Q2Q1为00，01，10，11来表示。试自行设计该时序电路，并完成电路的连接，按状态转换图给定的条件逐一测试电路的功能。

同步时序逻辑电路的设计过程与分析过程基本相反，设计步骤大致如下：

1.根据要求和给定条件作出状态转换图（略）或状态转换表。 2.简化状态，即合并重复状态。（略） 3.对状态表进行编码（状态分配），即按一定规律给每个状态确定一个二进制码。 状态S=Q2Q1 ， S0=00，S1=01，S2=10，S3=11

4.确定触发器的类型和个数，并根据编码后的状态表和触发器的特性方程求出触发器的驱动方程和组合逻辑电路的输出表达式。

答：用JK触发器来完成设计。因为状态S为4个，所以需要用2个触发器来完成。 根据状态转换图得真值表如下：

Y X Q2n Q1n S P Q2n+1 Q1n+1

0 1 0 0 0 1 0 0

1 0 0 0 1 0

0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0

0 1 1 0 0 0

1 1 1 0 1 1 0 0

根据真值表得输出SP及触发器次态Q2n+1Q1n+1卡诺图： Q2nQ1n YX 01 10 00 0001 0010 01 0010 1011 11 1000 1100 10 0011 0000 根据卡诺图得组合逻辑电路的输出表达式和触发器的状态方程为：（Y=/X） S=Q1nQ2n+ YQ2n P=YQ1nQ2n

Q2n+1=Y（/Q2n）+（/Q2n）Q1n+（/Y）（/Q1n ）Q2n Q1n+1=（/Y）（/Q1n）+Y（/Q2n）Q1n

所以触发器的驱动方程为： 1J=/Y，1K=Y（/Q2n） 2J=Y+Q1n，2K=Y+Q1n 5.根据方程画出逻辑图。

P

Y X J Q J Q ＆ S K /Q K /Q ≥1 ＆

CP

6.检查电路是否能自启动，如不能，则应采取措施加以解决。 答：由于本电路没有剩余状态，所以根据题目给出的状态转换图看，电路可以自启动。

3.异步二进制计数器

按图5.2接线。由CP端输入单脉冲，测试并记录Q1～Q4端状态及时序图。

接LED显示Q1CPJSETQ2JSETQ3JSETQ4JSETQQQQKCLRQKCLRQKCLRQKCLRQ“1”

CP ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Q1 Q2 Q3 Q4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

4.异步二—十进制计数器

按图5.3接线。Q1、Q2、Q3、Q4四个输出端分别接发光二极管显示，CP端接单脉冲，记录Q1～Q4端状态；CP端接连续脉冲，记录CP、Q1、Q2、Q3、Q4的波形。

Q1JSETQ2JSETQ3JSETQ40CPKCLRQKCLRQKCLRQKCLRQ

CP ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Q1 Q2 Q3 Q4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0

四、 实验报告

1.画出实验内容要求的波形及记录表格。 2.总结时序电路的特点。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ugy8.html