什么是物联网

物联网（英语：InternetofThings，缩写IoT）是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。

物联网指嵌入式物理设备，如：汽车、家用电器等，具有计算机化系统，如软件、传感器等，通过智能感知、识别技术与计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

在这项技术中，每一个设备都能自动工作，根据环境变化自动响应，与其他或多个设备交换数据，不需要人为参与。整个系统由无线网络和互联网的完美结合而构建。物联网的主要目的是提高设备的效率和准确性，为人们节省金钱和时间。

物联网包括智能手机、耳机、汽车、灯泡、冰箱、咖啡机、安全系统、警报系统还有许多其他家庭和移动设备。

通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜索位置、防止物品被盗等，类似自动化 *** 控系统，同时透过收集这些小事的数据。

最后可以聚集成大数据，包含重新设计道路以减少车祸、都市更新、灾害预测与犯罪防治、流行病控制等等社会的重大改变，实现物和物相联。

扩展资料：

一、应用领域

智能家居、智慧交通、智能医疗、智能电网、智能物流、智能农业、智能电力、智能安防、智慧城市、智能汽车、智能建筑、智能水务、商业智能、智能工业、平安城市

二、应用案例

1、物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。机场防入侵系统铺设了3万多个传感器节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前，上海世博会也与无锡传感网中心签下订单，购买防入侵微纳传感网1500万元产品。

2、ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。

3、智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。

交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

参考资料来源：百度百科-物联网

参考资料来源：百度百科-物联网概念

目录

1组合逻辑延迟

2时钟输出延迟Tco

3同步系统中时钟频率

31 建立时间与保持时间都满足

32 建立/保持时间不满足

（1） Tcomb太大导致建立时间不满足

（2） 器件的固有保持时间增大（老化）使得保持时间违例

4 时钟偏斜及其影响

41时钟偏斜的物理意义

42 时钟偏斜对时序的影响

（1） 对于未引入时钟偏斜时，保持时间与建立时间均不为例必要条件：

（2）引入时钟偏斜后的时序图如下（Tskew21>0）

（3）引入时钟偏斜也可能会导致保持时间违例，进而输出亚稳态的情况（Tskew21>0）

（4）Tskew21 <0时，即clk2先于clk1到达其时钟端，保持时间就比较容易满足了，但对满足建立时间就有所要求了。

43实例介绍

1组合逻辑延迟

布线延迟与门延迟

    数字逻辑电路中，任何输出信号到输入信号之间都有一定的线路延迟，把这种线路延迟叫做布线延迟。当数字逻辑电路经过门电路时，同样会造成一定的延迟，我们把这个延迟叫做门延迟。

图1布线延迟

图2：门延时

2时钟输出延迟Tco

    clock to out的时间，即从时钟触发到数据输出的时间。这是针对触发器器件而言，是触发器的固有参数，不同厂家或不同批次的器件 该参数有差异。

图3：Tco

3同步系统中时钟频率

图4：同步系统典型电路图

Tsu      :  触发器建立时间

Th        ： 触发器保持时间

T          ： 电路的工作周期

Tco      :  时钟输出延迟

Tskew ： 时钟偏斜(clock skew)，又称为时钟偏移，是指时钟信号到达数字电路各部分所用时间差异。

Tcomb： 组合逻辑的延迟。

                                                                            时钟偏移Skew = 0

    为由浅入深，假设 Skew = 0，即说明时钟到达所有器件的时间相同，没有差异，那么图中时钟上升沿1到时钟上升沿2之间刚好相隔一个工作周期T。下面介绍几种情况下的同步时序电路模型的时序图，图中标注了说明。

31 建立时间与保持时间都满足

    下图为同步时序电路模型时序图1（Tskew=0，建立时间和保持时间都满足）：

图6：建立保持时间时序图1分析

核心知识点：

(1) Tco+Tcomb将导致数据会延迟到达下一个触发器，要想数据到达下一个触发器时满足建立时间的要求，则必要条件为：

T-(Tco+Tcomb)>Tsu，即有T>Tco+Tcomb+Tsu。因此一个电路搭建好后，会有一个最小的工作周期Tmin=Tco+Tcomb或者最大的工作频率1/Tmin。

(2) 一般电路的工作时钟不是其所能跑的最高频率，那么其实际工作周期要大于其支持的最小工作周期，这个差值就是建立时间的裕量Ts_slack。反映在计算公式上即为：Ts_slack=T-Tmin=T-(Tco+Tcomb)。会不会出现T-(Tco+Tcomb)<Tsu呢？这不就是建立时间违例的情况吗？怎么解决呢？看下面分析。

(3) Tco+Tcomb将会导致数据延迟到达下一个触发器，而下一个触发器不仅仅要求数据提前到达保持稳定一段时间，还要求数据被打入后保持一段时间稳定。假设数据源变化速率很慢，慢于时钟速率问题不大因为相邻周期触发器采样的是同一个值送往下一个寄存器，但同步系统中，数据一般跟随时钟同步跳转，即一个cycle会跳变一次，即数据保持一个时钟周期T的稳定状态。如此，本级寄存器在当前时钟采样的数据经过Tco+Tcomb延迟后到达下一级触发器，那么数据在下级触发器在下次时钟上升沿被打入后仍然会保持Tco+Tcomb时间。下级触发器要想满足保持时间，其必要条件为：Tco+Tcomb>Th

(4)一般Tco+Tcomb不可能刚好等于Th的，因此当Tco+Tcomb大于Th，那么Th-slack =Tco+Tcomb-Th。会不会出现Tco+Tcomb小于Th呢？这不就是保持时间违例的情况吗，遇到这种情况怎么办呢？下面也有介绍。

综上：要想时序收敛，就是建立保持时间不违例，二者缺一不可。

32 建立/保持时间不满足

（1） Tcomb太大导致建立时间不满足

      下图为同步时序电路模型时序图2（Tskew =0，组合逻辑延迟太大，导致建立时间不能满足）：
图7：建立时间违例时序图2分析

  解决1：可通过降频（增大周期）以满足建立时间

      下图为同步时序电路模型时序图3（Tskew = 0，增加时钟周期以满足建立时间）：
图8：时钟频率降频

解决2：优化组合逻辑

解决3：切割组合逻辑

详见：如何提高电路工作频率

（2） 器件的固有保持时间增大（老化）使得保持时间违例
图9：保持时间违例时序图分析

解决：当不满足保持时间时，通过增大组合逻辑延迟Tcomb来是保持时间满足

图10：保持时间违例解决

                                                                            当 Tskew不等于0

之前为了简单介绍知识点 ，未引入时钟偏移Tskew，但时间电路中是存在时间偏移的，分析时候不可忽视。

4 时钟偏斜及其影响

图11

41时钟偏斜的物理意义

              时钟偏移指定了同时发生的两个时钟信号经过时钟驱动器或布线后到达时间上的差异。

42 时钟偏斜对时序的影响

            下图给出了未引入和引入时钟偏斜（clock skew）后的同步时序电路图对比模型:
图12

（1） 对于未引入时钟偏斜时，保持时间与建立时间均不为例必要条件：

                  保持时间不违例：Tco+Tcomb > Th；

                  建立时间不违例：T>Tco+Tcomb+Tsu。

          因此不会产生输出亚稳态现象。也可推出 (T-Tco-Tsu) >  Tcomb > (Th-Tco) ，即对组合逻辑延迟的要求。

  注意：这里面只有时钟周期T和组合逻辑延迟Tcomb可变。

（2）引入时钟偏斜后的时序图如下（Tskew21>0）

            图12中，由于引入了Tskew21（>0）,导致FF2的时钟段clk2的时序相对于FF1的clk1延后了Tskew，但上图的情况属于并未导致保持时间违例，因此未发生输出亚稳态现象。

            仔细分析就可以看出，相对于未引入时钟偏斜时的保持时间裕量（Th-slack = Tco+Tcomb-Th）。此情况中FF2的保持时间裕量变成了Th-slack = Tco+Tcomb-Th-Tskew21，减少了Tskew21。（原因就clk2滞后Tskew21,导致保持时间的起点和终点相对于数据延后了）。

                    1保持时间不违例：Tco+Tcomb-Tskew21>Th

                                即依旧有Th-slack=Tco+Tcomb-Th-Tskew21>0，即Tco+Tcomb-Tskew21>Th ;

                      2建立时间不违例：T+Tskew21>Tco+Tcomb+Tsu

            只要未引入时钟偏移的时候（Tskew21 == 0）的时候,就满足建立时间要求 T>Tco + Tcomb +Tsu，那么引入Tskew后，时钟  Clk2相对于数据滞后，更能够满足建立时间了。甚至之前尚不满足建立时间要求即T < Tco + Tcomb + Tsu情况下，在引入  Tskew后，就有T+Tskew > Tco +Tcomb + Tsu满足了建立时间。

（3）引入时钟偏斜也可能会导致保持时间违例，进而输出亚稳态的情况（Tskew21>0）

        1保持时间违例：Tco+Tcomb-Tskew21<Th

                当引入的 Tskew21不够大时，没有超过保持时间裕量问题不大，但如果Tskew21太大，Tskew21>Tco+Tcomb-Th=Th-slack(未引入偏移时的裕量)，就不再满足保持时间的要求，也会导致输出亚稳态。如下图所示；

        2建立时间必然不违例

                如情况（2）种描述，只要在未引入时钟偏移的情况下满足建立时间，那么只要Tskew21>0就会必定不违例。并且建立时间的裕量： Ts_slack =Tskew+ (T - Tco -Tcomb -Tsu)增加了Tskew。（情况（2）的建立时间也是如此，在此补充一下）

（4）Tskew21 <0时，即clk2先于clk1到达其时钟端，保持时间就比较容易满足了，但对满足建立时间就有所要求了。

          1保持时间必然不违例

                因为在未引入偏移时候就有Tco+Tcomb > Th，只要Tskew21<0，则Tco+Tcomb-Tskew21 >Th必然满足。

            2 建立时间不违例：T+Tskew21  >  Tco+Tcomb+Tsu

            需要注意的是此时的Tskew21 < 0，因此 T > Tco+Tcomb+Tsu-Tskew21，此时最小时钟周期Tmin=Tco+Tcomb+Tsu-Tskew21 变大了，支持的最大时钟频率减小了。

标题

（5）同理，当Tskew21<0  并且T+Tskew21 < Tco+Tcomb+Tsu , 此时建立时间就违例了，就会产生输出亚稳态现象了。

43实例介绍

Ex1:

      通常我们可以假设逻辑门的延时为1+01k，其中k为逻辑门的输入端个数。比如对于非门，只有一个输入端，那么其延时为1+101=11ns。现有触发器的时序参数为:Tsu=06ns, Th=04ns, 08ns ≤ Tco ≤ 10 ns , 需要计算下面电路的最小时钟周期：

答：  Tclkmin =Tco-max+Tcomb-max+Tsu=10+11+06=27ns。所以该电路最高可跑时钟频率为fmax=1/Tclkmin=37037Mhz。

Ex2: 4位计数器电路如下图所示：

电路中有很多电路中有很多路径可以使触发器开始（Enable）或结束（Disable），其中最长的路径开始于触发器Q0结束语Q3。电路中这种最长的路径称为关键路径。如上图中红色路线，包括触发器Q0的时钟信号输出至Q的延时Tco，3个与门，1个异或门以及建立时间Tsu，所以有：

                    Tclkmin = Tco+3 Tand+Txor+Tsu=10+312+12+06=64ns

        fmax = 1/Tclkmin =15625Mhz

  电路的最短路径是每个触发器经过一个异或门到它自身，每条这样的路径的最小延时为Tco+Txor=08+12=20ns>Th=04ns, 所以电路中不存在时间违背。

Ex3：在上述Ex2中，是假定时钟clk是同时到达4个触发器的，即时钟clk不存在clock skew、现在我们仍然假设时钟信号clk同时到达Q0、Q1、Q2，但是到达Q3存在一个延时。这种时钟信号到达触发器的时间偏离称为时钟偏斜（clock skew）。关键路径为Q0到Q3，然而Q3的时钟偏斜具有减小延迟的作用。原因在于数据加载到触发器之前就额外的时间，将时钟偏斜skew=15ns计算在内，从Q0到Q3的路径上时延为：      Tco+3Tand+Txor+Tsu-Tskew=64-15=49ns（之前的时延为64ns）。此时从Q0到Q2的线路径成为关键路径：Tclkmin =Tco+2Tand+Txor+Tsu=10+212+12+06=52ns，

fmax =1/Tclkmin =19231Mhz。这种情况下，时钟偏斜会提高时钟频率，但如果时钟偏斜是负的，则会降低时钟频率。

由于时钟偏斜的存在，数据加载到Q3会被延迟，对于所有开始于Q0，Q1，Q2而结束于Q3的路径，加载的延时会提高触发器维持时间的要求(Th+Tskew)，其中最短的路径是从Q2到Q3，延迟为Tco + Tand + Txor = 08+ 12+12=32ns > Th+Tskew=19ns,所以不存在时间违背。

      对于时钟偏斜值Tskew >= 28ns情况，可以看出存在时间违背，此时不论时钟频率多少，该电路都不可能可靠的工作。

    我们再看下面这个例子，在这个电路中有一条路径开始于触发器Q1, 经过一些逻辑门网络，在触发器Q2的D端结束。由图可知，时钟信号到达触发器前存在不同的延迟。假设触发器Q1和Q2的时钟信号延迟分别为t1和t2，这两个触发器之间的时间偏斜可定义为Tskew= t2-t1,假设电路中通过逻辑门路径的最长延迟为TL,则这两个触发器的最小时钟周期为Tclk-min=Tco+TL+Tsu-Tskew，　因此如果t2-t1>0，则时钟频率会提升，否则时钟偏斜会降低频率。
为了计算触发器Q2是否存在时间违背，需要确定触发器的最短路径。如果电路中通过逻辑门的最小延迟为Tl,且Tl+Tco<Th+Tskew, 将会产生时间违背。如果t2-t1>0,维持时间的限制将更难以满足，而如果t2-t1<0,则较易满足。
原文链接：>

如果触发脉冲下降沿出现的同时，A也正好出现由 1-->0的变化时，那么 A的取值是 A=0；

可以这样来理解，输入门限在电源的一半，即Vc/2，<Vc/2为低电平，>Vc/2为高电平，当cp<Vc/2时，电路开始对A取样，可此时的 A<Vc/2，那么也就是低电平了；

￥
5
百度文库VIP限时优惠 现在开通,立享6亿+VIP内容
立即获取
触发器-时序逻辑电路实验报告
专业：
姓名：
学号：
日期：2010519
地点：东三306 B-1
实验报告
课程名称：数字电子技术基础实验 指导老师：樊伟敏 成绩：__________________
实验名称：触发器应用实验 实验类型：设计类 同组学生姓名：__________
第 1 页
鼎阳示波器-广泛测试和教学场景方案
鼎阳数字示波器广泛应用于消费电子，通信，汽车电子，教育等领域，测试和教学方案丰富，产品涵盖入门级到高级系列，多种价格方案选择，进入鼎阳网站，在线选型报价
点击立即咨询，了解更多详情
咨询
鼎阳科技 广告
一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填） 四、 *** 作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的
1 加深理解各触发器的逻辑功能，
第 2 页
掌握各类触发器功能的转换方法。
2 熟悉触发器的两种触发方式（电平触发和边沿触发）及其触发特点。
3 掌握集成J-K触发器和D触发器逻辑功能的测试方法。
4 学习用J-K触发器和D触发器构成简单的时序电路的方法。
5 进一步掌握用双踪示波器测量多个波形的方法。
二、主要仪器与设备
第 3 页
实验选用集成电路芯片：74LS00（与非门）、74LS11（与门）、74LS55（与或非门）、74LS74（双D触发器）、74LS107（双J—K 触发器），GOS-6051 型示波器，导线，SDZ-2 实验箱。
三、实验内容和原理
1、D→J-K的转换实验
①设计过程：J-K 触发器和D触发器的次态方程如下：
J-K 触发器：， D触发器：Qn+1=D
第 4 页
若将D 触发器转换为J-K触发器，则有：。
②仿真与实验电路图：仿真电路图如图1所示。 *** 作时时钟接秒信号，便于观察。
图1
③实验结果：
J
K
Qn-1
Qn
功能
0
0
0
0
保持
1
1
0
1
0
0
置0
1
0
1
1
0
1
翻转
1
0
1
0
0
1
置1
1
1
第 5 页
2、D 触发器转换为T’触发器实验
①设计过程：D 触发器和T’触发器的次态方程如下：
D 触发器：Qn+1= D ， T’触发器：Qn+1=!Qn
若将D 触发器转换为T’触发器，则二者的次态方程须相等，因此有：D=!Qn。
②仿真与实验电路图：仿真电路图如图2 所示。 *** 作时时钟接秒信号。
第 6 页
图2
③实验结果：发光二极管按时钟频率闪动，状态来回翻转。
3、J-K→D的转换实验。
①设计过程：J-K 触发器和D触发器的次态方程如下：
J-K 触发器：， D触发器：Qn+1=D
图3
若将J-K触发器转换为D触发器，则二者的次态方程须相等，因此有：
第 7 页
J=D，K=!D。
②仿真与实验电路图：
如图3所示。
③实验结果：符合D触发器的功能，D=1，发光二极管亮，Q=1;D=0,发光二极管不亮，Q=0。
4、J-K→T′的转换实验。
①设计过程：J-K 触发器和T’触发器的次态方程如下：
J-K 触发器：， T’触发器：Qn+1=!Qn
第 8 页
若将J-K 触发器转换为T’触发器，则二者的次态方程须相等，因此有：J=K=1
②仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图4所示。
图4
第 9 页
③实验结果：符合T′触发器的功能，发光二极管按时钟频率闪动，状态来回翻转。
5、用双D触发器设计一个单发脉冲发生器。
（1）手动单次脉冲发生器的测试：手控脉冲接逻辑开关，系列脉冲为秒脉冲信号，两个D 触发器的输出分别接发光二极管。
①实验原理：手动提供一个脉冲，此时第一个D触发器的输出为高电平，经过一个cp脉冲后，由于第二
第 10 页
个D触发器的输入是第一个D触发器的输出，所以其输出也为高电平，Q非为低电平，第一个触发器立刻置零，经过一个cp脉冲的时间，第二个触发器的输出也为低电平，数码管熄灭，亮的时间为一个cp脉冲的时间间隔。
②实验电路：实验电路图如图5 所示。
图5
图6
第 11 页
③实验结果：当手控脉冲输出一个脉冲信号时，单次脉冲发生器的输出端的输出一个秒脉冲信号。
（2）用示波器观察单次脉冲发生器工作状态：手控脉冲和系列脉冲都接1kHz 信号，用示波器观察CP、Q1、Q2 的波形。
①实验电路：实验电路图如图6所示。
②用示波器观察得到的实验波形如图7所示。
第 12 页
(a) CP端与Q1端波形图 (b) Q1端与Q2端波形图
整理上述两幅实拍波形图，绘制出CP、Q1、Q2 的波形如下图所示。
第 13 页
6、用D触发器设计一个4位移位寄存器电路并进行实验（移位寄存器要求能实现串行输入，并行输出与串行输出两种方式。
①设计过程：D触发器的输入为前一个触发器的输出，并且所有触发器使用同一个CP脉冲，串行输入的数据是从第一个D触发器输入。
第 14 页
②仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图7所示。
图7
③实验结果：4位数据实现了移位的并行和串行输出。
7、用J-K触发器设计一个双向时钟脉冲产生电路并进行实验
①设计过程：首先把J-K触发器设计成一个T’触发器，输出的结果和结果的非再与cp脉冲求与，就能实现双向时钟脉冲频率相同，相位不同。
第 15 页
②仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图8所示。
③实验结果：得到的双向时钟脉冲波形如图9。
图8
图9
第 16 页
8、用两片74LS74（4个D触发器）实现四路竞赛抢答器电路。输入为四个按钮S4S3S2S1、总清零端、10kHz时钟脉冲。输出为4路分别连接到LED指示灯。
①设计过程：4个D触发器总清零端接在一起，实现同时清零，并且不受cp脉冲的影响，没有抢答时，取4个D触发器输出的非，四个输出求与，得到的结果与cp脉冲求与，由于四个输出都为1，cp脉冲可以顺利加入四个触发器，当一个人抢答时，输出的非是0，四个输出求与
第 17 页
为0，阻止了cp脉冲的再次加入，此时改变其他D触发器的状态，都不能改变触发器的输出。实验要求cp脉冲的频率要比较高。
②仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图10所示。
图10
③实验结果：实现了抢答器的功能。
第 18 页
四、实验收获
1 实验前应检查芯片的逻辑功能。接线时按照引脚功能逐步连接，线的颜色最好有所区分便于识别。
2 该实验中，应注意触发器不用的清零、置数管脚都要接上相应的电平，防止影响触发器的功能。
3 测试电路功能时，如果用电平指示器（发光二极管）观察，CP脉冲采用05s、1s脉冲信号或用逻辑开关，如果用示波器观察，CP脉冲采用1KHz。
第 19 页
4 由于实验箱上1Hz、1KHz信号驱动能力有限，可在1KHz信号后接非门以增强驱动能力。
第 20 页
百度文库
搜索
利用触发器设计时序逻辑电路实验内容是什么
继续阅读本文档
APP内免费读全文
免费读触发器-时序逻辑全文
APP
打印
导出为WORD
导出为PDF
发送至微信
版权说明：本文档由用户提供并上传，收益归属内容提供方，若内容存在侵权，请进行举报或认领
页数说明：当前展示页数为百度文库重新排版后结果，原始文档共6页
相关文档
数字电路实验报告-触发器的基本逻辑功能
1051阅读 为你优选免费获取全文
实验4 时序逻辑电路的设计与测试
2228阅读免费获取全文
时序逻辑电路实验报告
1623阅读 宝藏文档免费获取全文
实验五 时序逻辑电路实验报告 计数器
2776阅读免费获取全文
触发器与时序逻辑电路
1114阅读免费获取全文
触发器-时序逻辑电路实验报告
6769阅读
时序逻辑电路实验报告
2847阅读
实验五 时序逻辑电路实验报告
29万阅读
数电实验 时序逻辑电路
3808阅读
查看更多
为您精选
触发器-时序逻辑电路实验报告
会员文档161篇
人气好文
数字电路实验报告-触发器的基本逻辑功能
1051人阅读
实验4 时序逻辑电路的设计与测试
2629人阅读
热门TOP
时序逻辑电路实验报告
1623人阅读
实验五 时序逻辑电路实验报告 计数器
1000人阅读
立即开通VIP
基于你的浏览为你整理资料合集
利用触发器设计时序逻辑电路实验内容是什么
文件夹
时序逻辑电路实验报告 - 百度文库
39分 2623阅读 85%用户都在看
时序逻辑电路测试及研究 实验报告(有数据) - 百度文库
39分 23万阅读 近期下载量飙升
触发器时序逻辑电路实验报告参考模板_图文 - 百度文库
43分 1129阅读
剩余10篇精选文档
APP内一键获取全部合集
2304人已获取
工具

收藏
APP获取全文

获取文档
下一篇

---