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UIA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。
CLKQ0Q1Q2Y0
1
2
3
4
5
6
7
8
Y1Y2
Y3
Y4
顺序脉冲发生器的时序图 顺序脉冲发生器波形图
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。
1clkt1t2t3t4
2
3
4
5
6
7
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
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: t1Q0Q1t2Q1Q2
t3(Q2Q4)CPt4Q4Q5
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
CPNSGNSYNSREW REW G
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：
EW Y
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
EWGQ4Q5
EWYQ4Q5(EWY'Q4Q5CP1) EWRQ5
南北方向
NSGQ4Q5
NSYQ4Q5(NSY'Q4Q5CP1) NSRQ5
交通灯控制器的电路图如下：
G=Q4 Q5EW
Y=/Q4 Q5 CP1 R=/Q5
G=/Q4 /Q5
Y=Q4 /Q5 CP1
R=Q5
CP1
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。
F7-4 交通灯控制器
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 Ò체˳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。
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
1 NET-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
G=Q4 Q5EW
Y=/Q4 Q5 CP1
R=/Q5
G=/Q4 /Q5
Y=Q4 /Q5 CP1
R=Q5
CP1
F7-4 交通灯控制器
7-2.5实验报告要求
1. 分析译码器输出产生竞争冒险现象的原因。 2. 作出交通灯控制器的状态表。
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UIA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。
CLKQ0Q1Q2Y0
1
2
3
4
5
6
7
8
Y1Y2
Y3
Y4
顺序脉冲发生器的时序图 顺序脉冲发生器波形图
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。
1clkt1t2t3t4
2
3
4
5
6
7
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
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: t1Q0Q1t2Q1Q2
t3(Q2Q4)CPt4Q4Q5
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
CPNSGNSYNSREW REW G
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：
EW Y
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
EWGQ4Q5
EWYQ4Q5(EWY'Q4Q5CP1) EWRQ5
南北方向
NSGQ4Q5
NSYQ4Q5(NSY'Q4Q5CP1) NSRQ5
交通灯控制器的电路图如下：
G=Q4 Q5EW
Y=/Q4 Q5 CP1 R=/Q5
G=/Q4 /Q5
Y=Q4 /Q5 CP1
R=Q5
CP1
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。
F7-4 交通灯控制器
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 Ò체˳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。
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
1 NET-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
G=Q4 Q5EW
Y=/Q4 Q5 CP1
R=/Q5
G=/Q4 /Q5
Y=Q4 /Q5 CP1
R=Q5
CP1
F7-4 交通灯控制器
7-2.5实验报告要求
1. 分析译码器输出产生竞争冒险现象的原因。 2. 作出交通灯控制器的状态表。