4.2毕业设计说明书目录格式(2)

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Y3 Y2

Y1 Y0

图4-6 译码器输出取反波形

电路启动前，所有芯片锁存，其中74LS138译码器低四位输出为1111，经过非门取反变为0000，这时电风扇不工作。启动后38译码器输出为1110取反后为0001，电风扇开始工作，但指示灯不亮。以后在弱，中，强中循环且相应指示灯亮。

图4-7 风速运行状态图

4.3基本RS触发器

电路结构

把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器，其逻辑电路如图7.2.1.(a)所示。它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q非。

工作原理

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基本RS触发器的逻辑方程为： 根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系: 1.当R端无效(1)，S端有效时(0)，则Q=1,Q非=0,触发器置1。 2.当R端有效(0)、S端无效时(1)，则Q=0,Q非=1,触发器置0。

如上所述，当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时，它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。一般规定触发器Q端的状态作为触发器的状态。通常称触发器处于某种状态，实际是指它的Q端的状态。Q=1、Q非=0时，称触发器处于1态，反之触发器处于0态。S=0,R=1使触发器置1，或称置位。因置位的决定条件是S=0,故称S 端为置1端。R=0,S=1时，使触发器置0，或称复位。 同理，称R端为置0端或复位端。若触发器原来为1态，欲使之变为0态，必须令R端的电平由1变0，S端的电平由0变1。这里所加的输入信号（低电平）称为触发信号，由它们导致的转换过程称为翻转。由于这里的触发信号是电平,因此这种触发器称为电平控制触发器。从功能方面看，它只能在S和R的作用下置0和置1，所以又称为置0置1触发器，或称为置位复位触发器。其逻辑符号如图7.2.1(b)所示。由于置0或置1都是触发信号低电平有效，因此，S端和R端都画有小圆圈。 3.当RS端均无效时，触发器状态保持不变。 触发器保持状态时，输入端都加非有效电平（高电平），需要触发翻转时，要求在某一输入端加一负脉冲，例如在S端加负脉冲使触发器置1，该脉冲信号回到高电平后，触发器仍维持1状态不变，相当于把S端某一时刻的电平信号存储起来，这体现了触发器具有记忆功能。 4.当RS端均有效时，触发器状态不确定 在此条件下，两个与非门的输出端Q和Q全为1，在两个输入信号都同时撤去（回到1）后，由于两个与非门的延迟时间无法确定，触发器的状态不能确定是1还是0,因此称这种情况为不定状态，这种情况应当避免。从另外一个角度来说，正因为R端和S端完成置0、置1都是低电平有效，所以二者不能同时为0。

状态转移图

即以图形的方式描述触发器的状态变化对输入信号的要求。图7.2.4是基本RS触发器的状态转移图。图中两个圆圈代表触发器的两个状态；箭头表示在触发器的输入信号作用下状态转移的方向；箭头旁边由斜线“/”分开的代码分别表示状态转移的条件和在此条件下产生的输出状态。 设触发器的初始状态为Q=0、Q=1，输入信号波形如图7.2.5所示，当SD的下降沿到达后，经过G1的传输延迟时间tpd，Q端变为高电平。这个高电平加到门G2的输入端，再经过门G2的传输延迟时间tpd,使Q变为低电平。当Q的低电平反馈到G1的输入端以后,即使SD=0的信号消失（即SD回到高电平），触发器被置成Q=1状态也将保持下去。可见，为保证触发器可靠地翻转，必须等到Q=0的状态反馈到G1的输入端以后，SD=0的信号才可以取消。因此，SD输入的低电平信号宽度tw应满足tw≥2tpd。同理，如果从RD端输入置0信号，其宽度也必须大于、等于2tpd 。 2.传输延迟时间: 从输入信号到达起，到触发器输出端新状态稳定地建立起来为止，所经过的这段时间称为触发器的传输延迟时间。从上面的分析已经可以看出，输出端从低电平变为高电平的传输延迟时间tPLH和从高电平变为低电平的传输延迟时间tPHL是不相等的，它们分别为： tPLH=tpd，tPHL=2tpd 若基本RS触发器由或非门组成，则其传输延迟时间将为 tPHL=tpd，tPLH=2tpd 。综上所述，对基本RS 触发器归纳为以下几点： 1.基本RS触发器具有置位、复位和保持（记忆）的功能； 2.基本RS触发器的触发信号是低电平有效，属于电平触发方式； 3.基本RS触发器存在约束条件（R+S=1），由于两个与非门的延迟时间无法确定；当R=S=0时，将导致下一状态的不确定。 4.当输入信号发生变化时，输出即刻就会发生相应的变化，即抗干扰性能较差。 同步RS 触发器（时钟脉冲控制的RS 触发器） 前面介绍的基本RS触发器的触发翻转过程直接由输入信号控制 ，而实际上，常常要求系统中的各触发器在规定的时刻按各自输入信号所决定的状态同步触发翻转，这个时刻可由外加的时钟脉冲CP来决定。 电路结构: 如图7.3.1所示在基本RS触发器的基础上增加G3、G4两个与非门构成触发引导电路，其输出分别作为基本RS触发器的R端和S端。 工作原理: 由图7.3.1可知，G3和G4同时受CP信号控制，当CP为0时，G3和G4被封锁， R、S不会影响触发器的状态；当CP为1时，G3和G4打开，将R、S端的信号传送到基

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本RS触发器的输入端，触发器触发翻转。结合基本RS触发器的工作原理，我们可以得到以下结论。 1.当CP=0时 Q3=Q4=1，触发器保持原来状态不变。 2.当CP=1时若R=0 ，S=1； Q3=1，Q4=0，触发器置1； 若R=1 ，S=0； Q3=0，Q4=1，触发器置0； 若R=S=0； Q3=Q4=1，触发器状态保持不变； 若R=S=1； Q3=Q4=0，触发器状态不定；可见R端和S端都是高电平有效，所以R端和S端不能同时为1，其逻辑符号中的R端和S端也没有小圆圈。 功能描述: 1.状态转移真值表 2.特征方程 根据功能表及卡诺图化简，可得到如下表达式： 3.工作波形图 工作波形图即以波形的形式描述触发器状态与输入信号及时钟脉冲之间的关系，它是描述时序逻辑电路工作情况的一种基本方法。如图7.3.2所示。图中假设同步RS触发器的初始状态为0态。 同步RS触发器的状态转移图及激励表请依照基本RS触发器自行作出。 综上所述，对同步RS触发器归纳为以下几点： 1.同步RS触发器具有置位、复位和保持（记忆）功能； 2.同步RS触发器的触发信号是高电平有效，属于电平触发方式； 3.同步RS触发器存在约束条件，即当R=S=1时将导致下一状态的不确定； 4.触发器的触发翻转被控制在一个时间间隔内，在此间隔以外的时间内，其状态保持不变，抗干扰性有所有功能。

RS触发器一般用来抵抗开关的抖动。 为了消除开关的接触抖动，可在机械开关与被驱动电路间接的接入一个基本RS触发器，如图1

图1

所示838电子。S为 =0， R=l，可得出A=l， A=0。当按压按键时，S=l，R=0，可得出 A=0，A=1，改变了输出信号A的状态。若由于机械开关的接触抖动，则R的状态会在0和1之间变化多次，若 R=l，由于A=0，因此G2门仍然是“有低出高”，不会影响输出的状态。同理，当松开按键时， S端出现的接触抖动亦不会影响输出的状态。因此，图1所示的电路，开关每按压一次，A点的输出信号仅发生一次变化。 单片机电路中的防抖现在一般都用程序防抖而不用触发器这些硬件防抖了。

如图4-8所示 R

S

& Q

& Q 23

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图 4-8 RS触发器 基本RS触发器特性表 输 入 输 出 ?R ?S Qn Qn+1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 ? 0 1 1 0 1 ? 1 0 0 0 ? ? 0 0

说 明 复位与置位信号均无效，电路具有保持功能 复位有效，置位无效，电路具有置“0”功能 置位有效，复位无效，电路具有置“1”功能 复位和置位信号同时有效，输出Qn+1=?Qn+1=1，约束情况 按钮停止信号 上电复位信号 定时停止信号 按钮启动信号 启动停止控制信号

图4-9 启动停止电路

启动时，只能由风速键控制，启动信号和停止信号默认为高电平，上电复位信号使?Q端输出被初始化为低电平。计数器在启动之前被清零，避免无用信号读入计数器和保证译码器处于无效状态。只有当风速键按下时（S端接收风速按钮产生的负脉冲）?Q端由默认的低电平变为高电平，并一直保持，风速、风种、定时信号能写入计数器，计数器可以接收脉冲信号，同时74LS138和74LS161的使能端变为有效，74LS138输出取反后由0000的不工作状态变为0001的默认状态，电风扇开始连续的不定时弱挡运行。

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停止时，同启动部分，当停止键被按下或者定时时间到时，对?Q端置低电平，使芯片停止工作，并对计数器清“0”，同时计数器清零端再次被清零，芯片使能端变为无效状态。

启动信号

停止信号

启动停止控制信号

图4-10 电路启动停止信号

风速按钮第一次产生的脉冲信号与RS触发器?Q端输出的信号相与后，接入计数器的CLK端，计数器由无效状态清零，启动了系统。

按钮信号

启动停止控制信号

计数器CLK信号输入

图4-11 风速按钮第一次按下时计数器清零为0000

4.4计数器

74LS161功能表 输 入 输 出 CP ?CR? ?LD EP ET A B C D QA QB QC QD L ? ? ? ? ? ? ? ? L L L L ? ? H L ? ? A B C D A B C D H H L ? ? ? ? ? 保 持 ? H H ? L ? ? ? ? 保 持 ? H H H H ? ? ? ? 计 数 ? H L ? ? L L L L L L L L ?

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