一、時序邏輯電路簡介

　　時序邏輯電路是數字邏輯電路的重要組成部分，時序邏輯電路又稱時序電路，主要由存儲電路和組合邏輯電路兩部分組成。它和我們熟悉的其他電路不同，其在任何一個時刻的輸出狀態由當時的輸入信號和電路原來的狀態共同決定，而它的狀態主要是由存儲電路來記憶和表示的。

　　二、時序邏輯電路的特點

　　功能特點：電路在某采樣周期內的穩態輸出Y（n），不僅取決于該采樣周期內的“即刻輸入X（n）”，而且還與電路原來的狀態Q（n）有關。（通常Q（n）記錄了以前若干周期內的輸入情況）

　　結構特點：除含有組合電路外，時序電路必須含有存儲信息的有記憶能力的電路：觸發器、寄存器、計數器等。

　　時序邏輯電路框圖

　　三、時序邏輯電路的三種邏輯器件

　　1.計數器

　　一般來說，計數器主要由觸發器組成，用以統計輸入計數脈沖CP的個數。計數器的輸出通常為現態的函數。計數器累計輸入脈沖的最大數目稱為計數器的“模”，用M表示。如M=6計數器，又稱六進制計數器。所以，計數器的“模”實際上為電路的有效狀態數。

　　同步七進制加法計數器的邏輯圖計數器的種類很多，特點各異。主要分類如下：按計數進制可分為：二進制計數器、十進制計數器、任意進制計數器。按計數增減可分為：加法計數器、減法計數器、加/減計數器，又稱可逆計數器。按計數器中觸發器翻轉是否同步可分為：異步計數器和同步計數器。

　　2.寄存器

　　寄存器是存放數碼、運算結果或指令的電路，移位寄存器不但可存放數碼，而且在移位脈沖作用下，寄存器中的數碼可根據需要向左或向右移位。寄存器和移位寄存器是數字系統和計算機中常用的基本邏輯部件，應用很廣。一個觸發器可存儲一位二進制代碼，n個觸發器可存儲n位二進制代碼。因此，觸發器是寄存器和移位寄存器的重要組成部分。對寄存器中的觸發器只要求它們具有置0或者置1功能即可，無論是用同步結構的觸發器，還是用主從結構或者邊沿觸發的觸發器，都可以組成寄存器。

　　3.順序脈沖發生器

　　順序脈沖是指在每個循環周期內，在時間上按一定先后順序排列的脈沖信號。產生順序脈沖信號的電路稱為順序脈沖發生器。在數字系統中，常用以控制某些設備按照事先規定的順序進行運算或操作。

　　四、時序邏輯電路由什么組成

　　時序邏輯電路由存儲電路（各種觸發器）和組合邏輯電路兩部分組成組合反饋到存儲，下一狀態便決定。觸發、寄存、計數器，同步異步兩類型。

　　時序邏輯電路是另一種重要的數字邏輯電路，AT24C08A-10PU-2.7它與組合邏輯電路的功能特點不同。時序邏輯電路的任一時刻的穩定輸出不僅與該時刻的輸入狀態有關，而且與電路的原有狀態有關。

　　時序電路由組合邏輯電路和存儲電路兩部分組成，如圖4-28所示。圖中，X．，X2，…，X。表示外輸入邏輯變量；Z，，Z：，…，Zm表示時序電路的輸出邏輯變量；W，，W2，…，Wk代表存儲電路的輸入變量；Y1，Y2，…，L表示存儲電路的輸出變量，是組合電路的部分輸入變量。

　　觸發器是一種功能最簡單的時序邏輯電路，存儲電路通常由觸發器組成，其狀態必須反饋到組合電路的輸入端，與輸入信號一起共同決定組合電路的輸出，而組合電路的輸出也必須至少有一條反饋到存儲電路的輸入端，以便決定下一時刻存儲電路的狀態。

　　時序電路的分類有多種，但主要的分類是按照其存儲電路中各觸發器是否有統一時鐘控制，分為同步時序電路和異步時序電路兩大類型。若時序電路中存儲電路各觸發器狀態的更新是在同一時鐘脈沖的特定時刻（如上升沿或下降沿）同步進行的，這樣的時序電路稱為同步時序電路；若時序電路中存儲電路各觸發器的狀態更新不受時鐘脈沖的統一控制，而是在不同時刻分別進行的，或者沒有時鐘脈沖，這樣的時序電路稱為異步時序電路。數字電路中的數碼寄存器、計數器、存儲器等都是時序電路的基本單元電路。

　　五、時序邏輯電路檢修方法

　　在檢修時序邏輯電路之前應盡可能熟悉系統的結構原理和電路，然后是分析故障的表征特性，盡可能地縮小故障產生的范圍。較高檔的醫療設備一般帶有自診斷程序，可充分利用它查找故障，將故障定位到較小范圍。

　　檢查電源

　　時序邏輯電路較常采用±5V、±15V、±12V電源。當電源對地短路或電源穩定性差都可能導致系統故障，表現為系統無反應、系統程序紊亂等。一般來說，電源對地短路是因為電容（去耦電容）短路產生的，找到故障電容最好的辦法是采用電流跟蹤儀跟蹤短路電流，沒有電流跟蹤儀的就只好將電路分單元查找替換。

　　檢查時鐘

　　時鐘電路一般由石英晶體電路組成（也有采用RC振蕩電路的）。根據經驗，石英晶體較易損壞。可用示波器測試時鐘信號的頻率、振幅、相位，或簡單地用邏輯探針檢測時鐘脈沖的有無。對各個單元電路的時鐘均應檢測，以防斷線、松脫、干擾等引起時鐘脈沖的不正確。

　　檢查總線

　　用邏輯探針檢查總線上是否有脈沖活動。若總線上沒有脈沖活動，可繼續檢查總線驅動器輸入端有無脈沖信號、驅動器是否在允許狀態、驅動器是否響應激勵等，來確定故障是否是由于總線驅動器引起的，然后輪流檢查每一個總線接收者。另外，可以關掉電源，用多用表檢查總線各線的對地電阻，如果所有線的阻值一樣，那么總線估計正常；如果一條或多條線的阻值與其余的不同，那么該線值得懷疑；如果有兩根線的阻值相同，而又高于或低于其它的線，那么這兩條線可能相互短路了。

　　檢查關鍵的脈沖信號

　　用邏輯探針、示波器或邏輯分析儀觀察復位、使能、選通、讀寫、中斷、讀內存等控制信號，可以較好地判斷集成電路（IC）是否正常工作。當復位信號有效時，IC輸出應被清零或置位，程序應回到初始狀態運行；當使能信號有效而時鐘脈沖正常時，IC數據線上應有脈沖活動；當邏輯探針連到讀內存線上，而指示燈沒有閃爍顯示（即讀內存線上沒有脈沖活動），說明微處理器可能在程序的某處卡住了，因為每一條指令讀地址處存儲器時，讀內存線上通常是應有脈沖信號的；對于中斷信號，可用邏輯探針來觀察是否發生中斷線路粘附，也可通過外加直流電壓或低電平來控制（允許或禁止）被測試的中斷。

　　檢查接口

　　接口卡、印刷板與插座插接時可能松脫或偏離中心導致接觸不良而引發故障，實際上很多故障的確是由此產生的，對此可用無水酒精擦拭清潔接口后再重新插接固定。另外數字系統還常常通過外部通信線路（RS232、MODEM、IEEE-488等）與其它系統連接，而連接線通常很長，還可能暴露于電子干擾源下，例如繼電器、電機、變壓器、大型X線機、陰雨天閃電等，連接口接觸不良和電子干擾源的電磁干擾（EMI）均可能會產生錯誤的數據傳送，甚至損壞相關的元件。對電磁干擾最好找出干擾源后排除它，其次可改善工作環境（如濕度和溫度等），加強屏蔽，或改用屏蔽性能好的連接線。

　　時序邏輯電路的檢修有許多方法技巧，必須通過長期實際工作摸索總結經驗，才能更好地診斷、發現、排除故障，提高時序邏輯電路的維修技術水平。

　　六、時序邏輯電路應用舉例

　　舉例一：在智力競賽中，參賽者通過搶先按動按鈕，取得答題權。圖1是由4個D觸發器和2個“與非”門、1個“非”門等組成的4人搶答電路。搶答前，主持人按下復位按鈕SB，4個D觸發器全部清0，4個發光二極管均不亮，“與非”門G1輸出為0，三極管截止，揚聲器不發聲。同時，G2輸出為1，時鐘信號CP經G3送入觸發器的時鐘控制端。此時，搶答按鈕SB1~SB4未被按下，均為低電平，4個D觸發器輸入的全是0，保持0狀態不變。時鐘信號CP可用555定時器組成多諧振蕩器的輸出。

　　當搶答按鈕SB1~SB4中有一個被按下時，相應的D觸發器輸出為1，相應的發光二極管亮，同時，G1輸出為1，使揚聲器響，表示搶答成功，另外G1輸出經G2反相后，關閉G3，封鎖時鐘信號CP，此時，各觸發器的時鐘控制端均為1，如果再有按鈕被按下，就不起作用了，觸發器的狀態也不會改變。搶答完畢，復位清零，準備下次搶答。

　　舉例二：路彩燈控制器由編碼器、驅動器和顯示器（彩燈）組成，編碼器根據彩燈顯示的花型按節拍送出八位狀態編碼信號，通過驅動器使彩燈點亮、熄滅。圖2給出的八路彩燈控制器電路圖中，編碼器用兩片雙向移位寄存器74LS194實現，接成自啟動脈沖分配器（扭環形計數器），其中D1為左移方式，D2為右移方式。驅動器電路如圖3，當寄存器輸出Q為高電平時，三極管T導通，繼電器K通電，其動合觸點閉合，彩燈亮；當Q為低電平時，三極管截止，繼電器復位，彩燈滅。

　　工作時，先用負脈沖清零，使寄存器輸出全部為0，然后在節拍脈沖（可由555定時器構成的多諧振蕩器輸出）的控制下，寄存器的各個輸出Q按下表所示的狀態變化，每8個節拍重復一次。這里假定8路彩燈的花型是：由中間向兩邊對稱地逐次點亮，全亮后，再由中間向兩邊逐次熄滅。