顺序脉冲发生器

单元7 顺序脉冲发生器及其应用

7-1 基本理论: 顺序脉冲发生器原理

在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。

F7-1 异步计数器构成顺序脉冲发生器

顺序脉冲发生器一般由计数器和译码器两部分组成。

1.异步计数器构成的顺序脉冲发生器

图F7-1是异步计数器构成的顺序脉冲发生器。

Y0=/Q2•/Q1•/Q0 Y1= /Q2 •/Q1 •Q0

Y2=/Q2•Q1 •/Q0 Y3=/Q2•Q1•Q0

Y4=Q2 •/Q1 •/Q0

顺序脉冲发生器输出串脉冲Y0、Y1、Y2、Y3、Y4的周期由计数器的进制决定，控制执行机构操作时间的长短由驱动计数器的时钟CLK脉冲的周期决定。

由异步计数器构成的分配器有可能在输出端产生竞争冒险现象。在图F7-1的电路中，由于时钟到来时，各触发器不是同时翻转，每当有两个以上的触发器翻转，就会产生冒险干扰。

如当计数器从001变为010时，若触发器U IA先翻转为0，U2A后翻转为1，那么将出现一个短暂的000状态，Y0将出现一个窄脉冲。这种冒险干扰脉冲，如不加以抑制或消除，就可能造成

误动作。

Y4

Q2Q1Y3

Q0Y2

23Y0

18

4

05

7CLK 6顺序脉冲发生器波形图Y1

顺序脉冲发生器的时序图

要克服竞争冒险现象，通常的是改变计数器的电路形式，如采用环形计数器、扭环计数器。

2. 由扭环计数器构成的顺序脉冲发生器

图F7-2是数控插补器中的顺序脉冲发生器电路。在数控中做插补运算时，每走一步，都要进行以下四个节拍：判别、进给、运算、判别，这四个节拍分别用t1 、t2、t3、t4表示。其波形图如下。根据时序图可以看出，有11个计数状态。需要六位扭环计数器，构成11进制计数器。

clk 12

3

t4

4

t35

t26

t17

8

9

10

11

12

13

插补器的时序图

其状态表如后表。

冲个数为12

L S04

F7-3F7-3 计数器状态图

根据状态表,应用观察法写出输出信号的逻辑表达式:

5

4422

1104)(321Q Q t CP Q Q t Q Q t Q Q t ∙=∙+=∙=∙=

3. 交通灯控制器

为保证南来北往的车辆顺利、畅通的通过，在公路的十字路口都设有交通灯。南北东西方向的绿、黄、红灯的变化规律如下图。

（说明：南北 ：NS ，东西：EW 绿灯：G ，黄灯：Y ，红灯：R ）

其时序图如后

1CP NSG 1112NSY NSR 102EW Y

EW G

93EW R 84756根据波形图知,计数器循环周期为12。可选用12进制计数器.本实验用一片74LS164（也可参照图F7-2用两片74LS194）构成组成12进制扭环计数器。状态表如下：

根据状态表可列出东西、南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式。 东西方向

5

154545

4)

'(Q EWR CP Q Q EWY Q Q EWY Q Q EWG =∙∙=∙=∙= 南北方向

5

154545

4)'(Q NSR CP Q Q NSY Q Q NSY Q Q NSG ==∙=∙= 交通灯控制器的电路图如下：

CP1

F7-4 交通灯控制器

Y=Q4 /Q5 CP1

G=Q4 Q5EW

R=/Q5

G=/Q4 /Q5Y=/Q4 Q5 CP1

R=Q5

习题：

1． 析如图所示电路，试列出状态转换表并写出输出信号T1、T2、T3、T4的逻辑表达式。

T1

T2

T3

T4

7-2 实验顺序脉冲发生器、交通灯控制器7-2.1实验目的

1.掌握顺序脉冲发生器的特点和工作原理。

2.掌握交通灯控制器的工作原理及电路组成。

3.了解竞争冒险现象。

7-2.2实验内容及步骤

1异步计数器构成的顺序脉冲发生器

按图F7-1接好线，用TDS220数字示波器观察输出端Y0、Y4的波形并作记录，解释产生的竞争冒险现象的原因。

µ¥Âö³å

F7-1 Ò첽˳ÐòÂö³å·¢ÉúÆ÷

2. 用于插补器的顺序脉冲发生器

1)按图F7-2接好线。t1、22、t3、t4接LED发光二极管，计数脉冲接单脉冲。清零端接

复位开关。

L S04

F7-2 插补器的顺序脉冲发生器

2)先清零，按动单次脉冲，使计数器工作。

3)观察T1、t2、t3、t4的状态并做记录，验证结果是否正确。

2交通灯控制器

图F7-4是交通灯控制器的电路，M=12的扭环计数器由74LS164 （也可参照图F7-2由两片74LS194）构成。依下图接好线。各输出接LED发光二极管，计数脉冲接单脉冲。清零端接复位开关。

1)先按复位开关，清零。

2)发单脉冲，观察输出端的情况并记录。验证结果是否正确

7-2.4实验器材

1NET-I数字电子技术实验箱

2直流稳压电源GPC-3030D

3数字示波器TDS-220

4集成电路：74LS74 74LS194 74LS08 各2片

74LS00 74LS04 74LS32 74LS164 74LS138 各1片