一、时序逻辑电路简介

　　时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分，时序逻辑电路又称时序电路，主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。它和我们熟悉的其他电路不同，其在任何一个时刻的输出状态由当时的输入信号和电路原来的状态共同决定，而它的状态主要是由存储电路来记忆和表示的。

　　二、时序逻辑电路的特点

　　功能特点：电路在某采样周期内的稳态输出Y（n），不仅取决于该采样周期内的“即刻输入X（n）”，而且还与电路原来的状态Q（n）有关。（通常Q（n）记录了以前若干周期内的输入情况）

　　结构特点：除含有组合电路外，时序电路必须含有存储信息的有记忆能力的电路：触发器、寄存器、计数器等。

　　时序逻辑电路框图

　　三、时序逻辑电路的三种逻辑器件

　　1.计数器

　　一般来说，计数器主要由触发器组成，用以统计输入计数脉冲CP的个数。计数器的输出通常为现态的函数。计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”，用M表示。如M=6计数器，又称六进制计数器。所以，计数器的“模”实际上为电路的有效状态数。

　　同步七进制加法计数器的逻辑图计数器的种类很多，特点各异。主要分类如下：按计数进制可分为：二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器。按计数增减可分为：加法计数器、减法计数器、加/减计数器，又称可逆计数器。按计数器中触发器翻转是否同步可分为：异步计数器和同步计数器。

　　2.寄存器

　　寄存器是存放数码、运算结果或指令的电路，移位寄存器不但可存放数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。寄存器和移位寄存器是数字系统和计算机中常用的基本逻辑部件，应用很广。一个触发器可存储一位二进制代码，n个触发器可存储n位二进制代码。因此，触发器是寄存器和移位寄存器的重要组成部分。对寄存器中的触发器只要求它们具有置0或者置1功能即可，无论是用同步结构的触发器，还是用主从结构或者边沿触发的触发器，都可以组成寄存器。

　　3.顺序脉冲发生器

　　顺序脉冲是指在每个循环周期内，在时间上按一定先后顺序排列的脉冲信号。产生顺序脉冲信号的电路称为顺序脉冲发生器。在数字系统中，常用以控制某些设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。

　　四、时序逻辑电路由什么组成

　　时序逻辑电路由存储电路（各种触发器）和组合逻辑电路两部分组成组合反馈到存储，下一状态便决定。触发、寄存、计数器，同步异步两类型。

　　时序逻辑电路是另一种重要的数字逻辑电路，AT24C08A-10PU-2.7它与组合逻辑电路的功能特点不同。时序逻辑电路的任一时刻的稳定输出不仅与该时刻的输入状态有关，而且与电路的原有状态有关。

　　时序电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成，如图4-28所示。图中，X．，X2，…，X。表示外输入逻辑变量；Z，，Z：，…，Zm表示时序电路的输出逻辑变量；W，，W2，…，Wk代表存储电路的输入变量；Y1，Y2，…，L表示存储电路的输出变量，是组合电路的部分输入变量。

　　触发器是一种功能最简单的时序逻辑电路，存储电路通常由触发器组成，其状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起共同决定组合电路的输出，而组合电路的输出也必须至少有一条反馈到存储电路的输入端，以便决定下一时刻存储电路的状态。

　　时序电路的分类有多种，但主要的分类是按照其存储电路中各触发器是否有统一时钟控制，分为同步时序电路和异步时序电路两大类型。若时序电路中存储电路各触发器状态的更新是在同一时钟脉冲的特定时刻（如上升沿或下降沿）同步进行的，这样的时序电路称为同步时序电路；若时序电路中存储电路各触发器的状态更新不受时钟脉冲的统一控制，而是在不同时刻分别进行的，或者没有时钟脉冲，这样的时序电路称为异步时序电路。数字电路中的数码寄存器、计数器、存储器等都是时序电路的基本单元电路。

　　五、时序逻辑电路检修方法

　　在检修时序逻辑电路之前应尽可能熟悉系统的结构原理和电路，然后是分析故障的表征特性，尽可能地缩小故障产生的范围。较高档的医疗设备一般带有自诊断程序，可充分利用它查找故障，将故障定位到较小范围。

　　检查电源

　　时序逻辑电路较常采用±5V、±15V、±12V电源。当电源对地短路或电源稳定性差都可能导致系统故障，表现为系统无反应、系统程序紊乱等。一般来说，电源对地短路是因为电容（去耦电容）短路产生的，找到故障电容最好的办法是采用电流跟踪仪跟踪短路电流，没有电流跟踪仪的就只好将电路分单元查找替换。

　　检查时钟

　　时钟电路一般由石英晶体电路组成（也有采用RC振荡电路的）。根据经验，石英晶体较易损坏。可用示波器测试时钟信号的频率、振幅、相位，或简单地用逻辑探针检测时钟脉冲的有无。对各个单元电路的时钟均应检测，以防断线、松脱、干扰等引起时钟脉冲的不正确。

　　检查总线

　　用逻辑探针检查总线上是否有脉冲活动。若总线上没有脉冲活动，可继续检查总线驱动器输入端有无脉冲信号、驱动器是否在允许状态、驱动器是否响应激励等，来确定故障是否是由于总线驱动器引起的，然后轮流检查每一个总线接收者。另外，可以关掉电源，用多用表检查总线各线的对地电阻，如果所有线的阻值一样，那么总线估计正常；如果一条或多条线的阻值与其余的不同，那么该线值得怀疑；如果有两根线的阻值相同，而又高于或低于其它的线，那么这两条线可能相互短路了。

　　检查关键的脉冲信号

　　用逻辑探针、示波器或逻辑分析仪观察复位、使能、选通、读写、中断、读内存等控制信号，可以较好地判断集成电路（IC）是否正常工作。当复位信号有效时，IC输出应被清零或置位，程序应回到初始状态运行；当使能信号有效而时钟脉冲正常时，IC数据线上应有脉冲活动；当逻辑探针连到读内存线上，而指示灯没有闪烁显示（即读内存线上没有脉冲活动），说明微处理器可能在程序的某处卡住了，因为每一条指令读地址处存储器时，读内存线上通常是应有脉冲信号的；对于中断信号，可用逻辑探针来观察是否发生中断线路粘附，也可通过外加直流电压或低电平来控制（允许或禁止）被测试的中断。

　　检查接口

　　接口卡、印刷板与插座插接时可能松脱或偏离中心导致接触不良而引发故障，实际上很多故障的确是由此产生的，对此可用无水酒精擦拭清洁接口后再重新插接固定。另外数字系统还常常通过外部通信线路（RS232、MODEM、IEEE-488等）与其它系统连接，而连接线通常很长，还可能暴露于电子干扰源下，例如继电器、电机、变压器、大型X线机、阴雨天闪电等，连接口接触不良和电子干扰源的电磁干扰（EMI）均可能会产生错误的数据传送，甚至损坏相关的元件。对电磁干扰最好找出干扰源后排除它，其次可改善工作环境（如湿度和温度等），加强屏蔽，或改用屏蔽性能好的连接线。

　　时序逻辑电路的检修有许多方法技巧，必须通过长期实际工作摸索总结经验，才能更好地诊断、发现、排除故障，提高时序逻辑电路的维修技术水平。

　　六、时序逻辑电路应用举例

　　举例一：在智力竞赛中，参赛者通过抢先按动按钮，取得答题权。图1是由4个D触发器和2个“与非”门、1个“非”门等组成的4人抢答电路。抢答前，主持人按下复位按钮SB，4个D触发器全部清0，4个发光二极管均不亮，“与非”门G1输出为0，三极管截止，扬声器不发声。同时，G2输出为1，时钟信号CP经G3送入触发器的时钟控制端。此时，抢答按钮SB1~SB4未被按下，均为低电平，4个D触发器输入的全是0，保持0状态不变。时钟信号CP可用555定时器组成多谐振荡器的输出。

　　当抢答按钮SB1~SB4中有一个被按下时，相应的D触发器输出为1，相应的发光二极管亮，同时，G1输出为1，使扬声器响，表示抢答成功，另外G1输出经G2反相后，关闭G3，封锁时钟信号CP，此时，各触发器的时钟控制端均为1，如果再有按钮被按下，就不起作用了，触发器的状态也不会改变。抢答完毕，复位清零，准备下次抢答。

　　举例二：路彩灯控制器由编码器、驱动器和显示器（彩灯）组成，编码器根据彩灯显示的花型按节拍送出八位状态编码信号，通过驱动器使彩灯点亮、熄灭。图2给出的八路彩灯控制器电路图中，编码器用两片双向移位寄存器74LS194实现，接成自启动脉冲分配器（扭环形计数器），其中D1为左移方式，D2为右移方式。驱动器电路如图3，当寄存器输出Q为高电平时，三极管T导通，继电器K通电，其动合触点闭合，彩灯亮；当Q为低电平时，三极管截止，继电器复位，彩灯灭。

　　工作时，先用负脉冲清零，使寄存器输出全部为0，然后在节拍脉冲（可由555定时器构成的多谐振荡器输出）的控制下，寄存器的各个输出Q按下表所示的状态变化，每8个节拍重复一次。这里假定8路彩灯的花型是：由中间向两边对称地逐次点亮，全亮后，再由中间向两边逐次熄灭。