如何识别时序逻辑电路

实际的时序逻辑电路有两类。一类是系列产品中的成品集成电路，如各种寄存器、计数器、环形计数器等。对于这类时序逻辑集成电路的识别，可按照芯片型号去查相应手册，了解它的功能和各引脚信号的作用。另一类是用触发器及逻辑门电路按所需功能连接而成的（这类电路的结构通常是比较简单的），识别分析这类电路是本部分所要介绍的内容。

1.识别时序逻辑电路的步骤

（1）确认电路类型。如果没有触发器，也没有信号反馈电路结构则不是时序电路。

（2）确认电路中的触发器的原类型，观察有无功能转换电路。初步判断时序电路的功能。表4-22列出了各种触发器在电路中的通常应用方式。

表4-22 各种触发器在电路中的通常应用方式

（3）分析触发器的各种输入信号的来源及有效电平。有时需要把被分析的部分从电路中摘出来，剔除无关信号，画出更直观的输入、输出关系电路图。

（4）分析电路的动作原理和规律。

2.实例分析——D触发器应用实例

1）图4-59为使用D触发器构成的时序电路。D触发器的作用是为单片机8051形成片外中断请求信号，并将信号的有效状态保持到8051的中断响应完成、由P1.0口输出低电平为止。

电路动作原理：把D触发器的同步输入端D固定接地、构成低电平输入，触发器的输出端Q信号送入8051的信号输入端，平时P1.0口输出高电平，对触发器不起作用。当外部设备需要8051的中断服务时，就发过一个低电平脉冲，经非门倒相变为高电平送入触发器的时钟信号CP端（前沿触发）。信号脉冲的前沿触发触发器，D端的低电平进入触发器，Q端输出低电平，发出中断请求信号。8051响应中断请求、并执行相应的中断服务程序。完成中断服务后，由P1.0口发出一个低电平信号给D触发器的端，使触发器直接置1，触发器Q端输出高电平，撤消中断请求。

2）图4-60为ICL7135与8255A接口电路，这里只分析由D触发器构成的时序电路。

图4-59 用D触发器构成的时序电路

图4-60 ICL7135与8255A接口电路

D触发器的CP信号和同步输入端D都接地，CP信号固定为无效状态。电路只使用置位端S和复位端R，两信号都是低电平有效，但不能同时有效。触发器的输出作为8031的INT0信号（低电平有效）。所以，当ICL7135的ST信号为低电平时，触发器被置位，Q=0，信号有效；当8255A的PC4口输出低电平时触发器复位，，信号无效，中断请求撤消。

3）图4-61为PC输出至I/O装置的DMA电路，即PC的DMA方式输出电路。图中使用了两种D触发器产品，74LS374是三态同相的8D触发器，用于8位数据的暂存（以协调数据传输动作）和系统数据线的使用权切换；74LS74双D触发器（电路中只使用1个）用于形成DMA操作的请求信号DREQ（高电平有效）。

图4-61 PC输出至I/O装置的DMA电路

DREQ有效电平形成并保持的必要条件是：

① PR（预置）端为高电平，图中将该端口接电源。

② D（同步输入）端为高电平，图中将该端口接电源。

③ LR（清零）端为高电平，根据电路的逻辑关系，需要电路的端为低电平（无效状态）和DMA操作的响应DACK为高电平（有效状态）同时具备。

④ 三态传输门74LS125打开（控制端信号为低电平有效），即经非门74LS04变反的“允许DMA请求输出”信号为高电平。

⑤ “接口请求DMA读”信号（就是高电平有效的触发器CP信号）为高电平。

其中，前两个信号是固定不变的，只要后4个信号有1个不符合要求，都会使DMA操作停止。(www.xing528.com)

4）图4-62为硬编码方式128键键盘的控制电路。

图4-62 硬编码方式128键键盘的控制电路

键盘电路由74LS154对键盘开关阵列进行16位扫描，由74LS151读取键盘阵列状态的8位信息，并将信息转换为3位二进制编码作为输出代码的低3位，输出代码的高4位由IC1（74193）输出。

以7474双D触发器为主体构成电路的时序电路如图4-63所示。

图4-63 由7474构成的时序电路

电路的作用是为两只级联的74LS161（可预置的4位二进制计数器）形成PL（置1）、CLR（清零）信号和74193（IC1）的PL（置1）信号。

两个D触发器的预置（PR）和清零（CLR）端都固定接为高电平无效状态。两个D触发器的时钟信号C都取自系统时钟CLK，经IC12（7404非门）倒相，形成交替触发方式。74LS161的PL信号取自IC5的Q输出端、CLR信号取自IC6的输出端。IC1（74193）的PL信号由两只74LS161的A、B、C、D八个输出端并联信号和IC5的Q端信号经IC8（7400）与非逻辑组合形成。

5）J-K触发器应用实例。图4-64为十六进制键盘编码器电路。

十六进制是用0～9和A、B、C、D、E、F六个字母计数的方法，逢十六进一。在计算机软件系统中，主要用作二进制码的缩写，十六进制、二进制及十进制的对应关系见表4-23。

图4-64 十六进制键盘编码器电路

表4-23 十六进制、二进制及十进制对照表

电路的功能是将0～F共16个按键的动作转换为A₃、A₂、A₁、A₀四位不同的输出码，按键与输出码的对应关系见表4-24。

表4-24 按键与输出码的对应表

电路中的时序电路由74LS76（双J-K触发器）构成，IC_2A转换为T触发器，IC_2B转换为T′触发器，两者共同组成一个2位二进制减法异步计数器。计数器输出作为电路输出编码中的A₃、A₂两位，同时又是74LS139译码输入信号D₁、D₀。74LS139（双2-4译码器）的使能信号（）端接地，总处于工作状态，负责为16个开关键阵列输出扫描信号。用OC与门（74LS09，输出端接有4.7kΩ上拉电阻）负责读键盘，查找被按动的键。其中，两个（IC_3A、IC_3B）合并为一个4输入端的与逻辑门，用于控制计数器，当有键被按住时就输出0，计数器停止动作，保持输出数据不变，形成电路输出码的高两位A₃、A₂，确定按键所在的行位。另外两个（IC_3D、IC_3C）用于形成电路输出码的低两位A₁、A₀，确定按键所在的列位。

用C、D、E、F分别代表4列（纵线）键信号，A₁、A₀两位数值由C、D、E、F键信号决定。它们之间的逻辑关系是：

A₁=C·D

A₀=C·E

C、D、E、F键信号在无按键时都为高电平；有按键时键开关把行、列线接通，键所在的列线被74LS139输出的扫描信号拉为低电平。键盘编码A₃ A₂ A₁ A₀的形成见表4-25。

表4-25 键盘编码A₃A₂A₁A₀形成表