第5章時序邏輯電路學習要點：觸發(fā)器的邏輯功能及使用時序電路的分析方法和設計方法計數(shù)器、寄存器等中規(guī)模集成電路的邏輯功能和使用方法第5章時序邏輯電路學習要點：1第5章時序邏輯電路5.1寄存器5.2計數(shù)器5.3時序邏輯電路的分析與設計方法退出第5章時序邏輯電路5.1寄存器5.2計數(shù)器退25.1寄存器5.1.1基本寄存器退出5.1.2移位寄存器5.1.3寄存器的應用5.1寄存器5.1.1基本寄存器退出5.1.23在數(shù)字電路中，用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。寄存器是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。一個觸發(fā)器可以存儲1位二進制代碼，存放n位二進制代碼的寄存器，需用n個觸發(fā)器來構(gòu)成。按照功能的不同，可將寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類?；炯拇嫫髦荒懿⑿兴腿霐?shù)據(jù)，需要時也只能并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。在數(shù)字電路中，用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。寄存45.1.１基本寄存器1、單拍工作方式基本寄存器無論寄存器中原來的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時鐘脈沖CP上升沿到來，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0～D3，就立即被送入進寄存器中，即有：5.1.１基本寄存器1、單拍工作方式基本寄存器無論寄存52、雙拍工作方式基本寄存器（1）清零。CR=0，異步清零。即有：（2）送數(shù)。CR=1時，CP上升沿送數(shù)。即有：（3）保持。在CR=1、CP上升沿以外時間，寄存器內(nèi)容將保持不變。2、雙拍工作方式基本寄存器（1）清零。CR=0，異步清零。即65.1.2移位寄存器1、單向移位寄存器并行輸出4位右移移位寄存器時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：5.1.2移位寄存器1、單向移位寄存器并行輸出4位右移7數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件8并行輸出4位左移移位寄存器時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：并行輸出4位左移時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：9數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件10單向移位寄存器具有以下主要特點：（1）單向移位寄存器中的數(shù)碼，在CP脈沖操作下，可以依次右移或左移。（2）n位單向移位寄存器可以寄存n位二進制代碼。n個CP脈沖即可完成串行輸入工作，此后可從Q0～Qn-1端獲得并行的n位二進制數(shù)碼，再用n個CP脈沖又可實現(xiàn)串行輸出操作。（3）若串行輸入端狀態(tài)為0，則n個CP脈沖后，寄存器便被清零。單向移位寄存器具有以下主要特點：112、雙向移位寄存器M=0時右移M=1時左移2、雙向移位寄存器M=0時右移M=1時左移123、集成雙向移位寄存器74LS1943、集成雙向移位寄存器74LS194135.1.3寄存器的應用1、環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。工作原理根據(jù)起始狀態(tài)設置的不同，在輸入計數(shù)脈沖CP的作用下，環(huán)形計數(shù)器的有效狀態(tài)可以循環(huán)移位一個1，也可以循環(huán)移位一個0。即當連續(xù)輸入CP脈沖時，環(huán)形計數(shù)器中各個觸發(fā)器的Q端或端，將輪流地出現(xiàn)矩形脈沖。5.1.3寄存器的應用1、環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點即將FFn14能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖15由74LS194構(gòu)成的能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器時序圖由74LS194構(gòu)成的能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器時序圖162、扭環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點狀態(tài)圖即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。2、扭環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點狀態(tài)圖即將FFn-1的輸出Qn-1接17能自啟動的4位扭環(huán)形計數(shù)器能自啟動的4位扭環(huán)形計數(shù)器18本節(jié)小結(jié)：寄存器是用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種基本時序電路。任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)都必須把需要處理的數(shù)據(jù)和代碼先寄存起來，以便隨時取用。寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類?；炯拇嫫鞯臄?shù)據(jù)只能并行輸入、并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出，串行輸入、串行輸出，并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出。寄存器的應用很廣，特別是移位寄存器，不僅可將串行數(shù)碼轉(zhuǎn)換成并行數(shù)碼，或?qū)⒉⑿袛?shù)碼轉(zhuǎn)換成串行數(shù)碼，還可以很方便地構(gòu)成移位寄存器型計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等電路。本節(jié)小結(jié)：寄存器是用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種195.2計數(shù)器5.2.1二進制計數(shù)器退出5.2.2十進制計數(shù)器5.2.3N進制計數(shù)器5.2計數(shù)器5.2.1二進制計數(shù)器退出5.2.220在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器N進制計數(shù)器加法計數(shù)器同步計數(shù)器異步計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器加法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器N進制計數(shù)器······在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器二215.2.1二進制計數(shù)器1、二進制同步計數(shù)器3位二進制同步加法計數(shù)器選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：5.2.1二進制計數(shù)器1、二進制同步計數(shù)器3位二進制同22時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=1時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=1時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=1時，在23電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步加法計數(shù)器驅(qū)動方程輸出方程電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步加243位二進制同步減法計數(shù)器選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：3位二進制同步減法計數(shù)器選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，25時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=0時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=0時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=0時，在26電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步減法計數(shù)器驅(qū)動方程輸出方程電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步減273位二進制同步可逆計數(shù)器設用U/D表示加減控制信號，且U/D＝0時作加計數(shù)，U/D＝1時作減計數(shù)，則把二進制同步加法計數(shù)器的驅(qū)動方程和U/D相與，把減法計數(shù)器的驅(qū)動方程和U/D相與，再把二者相加，便可得到二進制同步可逆計數(shù)器的驅(qū)動方程。輸出方程3位二進制同步可逆計數(shù)器設用U/D表示加減控制信號，且U/D28電路圖電路圖294位集成二進制同步加法計數(shù)器74LS161/163①CR=0時異步清零。②CR=1、LD=0時同步置數(shù)。③CR=LD=1且CPT=CPP=1時，按照4位自然二進制碼進行同步二進制計數(shù)。④CR=LD=1且CPT·CPP=0時，計數(shù)器狀態(tài)保持不變。74LS163的引腳排列和74LS161相同，不同之處是74LS163采用同步清零方式。4位集成二進制同步加法計數(shù)器74LS161/163①CR=030雙4位集成二進制同步加法計數(shù)器CC4520①CR=1時，異步清零。②CR=0、EN=1時，在CP脈沖上升沿作用下進行加法計數(shù)。③CR=0、CP=0時，在EN脈沖下降沿作用下進行加法計數(shù)。④CR=0、EN=0或CR=0、CP=1時，計數(shù)器狀態(tài)保持不變。雙4位集成二進制同步加法計數(shù)器CC4520①CR=1時，異步314位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS191U/D是加減計數(shù)控制端；CT是使能端；LD是異步置數(shù)控制端；D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0～Q3是計數(shù)器狀態(tài)輸出端；CO/BO是進位借位信號輸出端；RC是多個芯片級聯(lián)時級間串行計數(shù)使能端，CT＝0，CO/BO＝1時，RC＝CP，由RC端產(chǎn)生的輸出進位脈沖的波形與輸入計數(shù)脈沖的波形相同。4位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS191U/D是加減計數(shù)控324位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS193CR是異步清零端，高電平有效；LD是異步置數(shù)端，低電平有效；CPU是加法計數(shù)脈沖輸入端；CPD是減法計數(shù)脈沖輸入端；D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0～Q3是計數(shù)器狀態(tài)輸出端；CO是進位脈沖輸出端；BO是借位脈沖輸出端；多個74LS193級聯(lián)時，只要把低位的CO端、BO端分別與高位的CPU、CPD連接起來，各個芯片的CR端連接在一起，LD端連接在一起，就可以了。4位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS193CR是異步清零端，332、二進制異步計數(shù)器3位二進制異步加法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程：2、二進制異步計數(shù)器3位二進制異步加法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個C34時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q0由1變0時翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2在Q1由1變0時翻轉(zhuǎn)。時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q353個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下降沿，所以3個觸發(fā)器都應接成T＇型。驅(qū)動方程：電路圖3個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下363位二進制異步減法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程：3位二進制異步減法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸37時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q0由0變1時翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2在Q1由0變1時翻轉(zhuǎn)。時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q383個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下降沿，所以3個觸發(fā)器都應接成T＇型。驅(qū)動方程：電路圖3個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下39二進制異步計數(shù)器級間連接規(guī)律二進制異步計數(shù)器級間連接規(guī)律404位集成二進制異步加法計數(shù)器74LS197①CR=0時異步清零。②CR=1、CT/LD=0時異步置數(shù)。③CR=CT/LD=1時，異步加法計數(shù)。若將輸入時鐘脈沖CP加在CP0端、把Q0與CP1連接起來，則構(gòu)成4位二進制即16進制異步加法計數(shù)器。若將CP加在CP1端，則構(gòu)成3位二進制即8進制計數(shù)器，F(xiàn)F0不工作。如果只將CP加在CP0端，CP1接0或1，則形成1位二進制即二進制計數(shù)器。4位集成二進制異步加法計數(shù)器74LS197①CR=0時異步清41選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。5.2.2十進制計數(shù)器1、十進制同步計數(shù)器狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：十進制同步加法計數(shù)器選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、F42狀態(tài)方程狀態(tài)方程43電路圖比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。電路圖比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入44十進制同步減法計數(shù)器選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：十進制同步減法計數(shù)器選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別45狀態(tài)方程次態(tài)卡諾圖狀態(tài)方程次態(tài)卡諾圖46比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。電路圖比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方47十進制同步可逆計數(shù)器集成十進制同步計數(shù)器集成十進制同步加法計數(shù)器74160、74162的引腳排列圖、邏輯功能示意圖與74161、74163相同，不同的是，74160和74162是十進制同步加法計數(shù)器，而74161和74163是4位二進制（16進制）同步加法計數(shù)器。此外，74160和74162的區(qū)別是，74160采用的是異步清零方式，而74162采用的是同步清零方式。74190是單時鐘集成十進制同步可逆計數(shù)器，其引腳排列圖和邏輯功能示意圖與74191相同。74192是雙時鐘集成十進制同步可逆計數(shù)器，其引腳排列圖和邏輯功能示意圖與74193相同。把前面介紹的十進制加法計數(shù)器和十進制減法計數(shù)器用與或門組合起來，并用U/D作為加減控制信號，即可獲得十進制同步可逆計數(shù)器。十進制同步可逆計數(shù)器集成十進制同步計數(shù)器集成十進制同步加法計48選用4個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。2、十進制異步計數(shù)器狀態(tài)圖輸出方程：十進制異步加法計數(shù)器選用4個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF49時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇時鐘脈沖的一個基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。FF1在t2、t4、t6、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q1。FF3在t8、t10時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇50狀態(tài)方程狀態(tài)方程51比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入52十進制異步減法計數(shù)器選用4個CP上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。狀態(tài)圖輸出方程：十進制異步減法計數(shù)器選用4個CP上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別53時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇時鐘脈沖的一個基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。FF1在t2、t4、t6、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q1。FF3在t8、t10時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇54狀態(tài)方程狀態(tài)方程55比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入56集成十進制異步計數(shù)器74LS90集成十進制異步計數(shù)器74LS90575.2.3N進制計數(shù)器1、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器2、用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進制代碼。（2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達式。（3）畫連線圖。（1）寫出狀態(tài)SN的二進制代碼。（2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達式。（3）畫連線圖。利用集成計數(shù)器的清零端和置數(shù)端實現(xiàn)歸零，從而構(gòu)成按自然態(tài)序進行計數(shù)的N進制計數(shù)器的方法。在前面介紹的集成計數(shù)器中，清零、置數(shù)均采用同步方式的有74LS163；均采用異步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用異步方式、置數(shù)采用同步方式的有74LS161、74LS160；有的只具有異步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90則具有異步清零和異步置9功能。5.2.3N進制計數(shù)器1、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成58用74LS163來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進制代碼。（3）畫連線圖。SN-1＝S12-1＝S11＝1011（2）求歸零邏輯。例D0～D3可隨意處理D0～D3必須都接0用74LS163來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（3）畫連線圖。S59用74LS197來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（1）寫出狀態(tài)SN的二進制代碼。（3）畫連線圖。SN＝S12＝1100（2）求歸零邏輯。例D0～D3可隨意處理D0～D3必須都接0用74LS197來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（3）畫連線圖。S60用74LS161來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。SN＝S12＝1100例D0～D3可隨意處理D0～D3必須都接0SN-1＝S11＝1011用74LS161來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。SN＝S12＝11613、提高歸零可靠性的方法3、提高歸零可靠性的方法62數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件634、計數(shù)器容量的擴展異步計數(shù)器一般沒有專門的進位信號輸出端，通?？梢杂帽炯壍母呶惠敵鲂盘栻?qū)動下一級計數(shù)器計數(shù)，即采用串行進位方式來擴展容量。100進制計數(shù)器4、計數(shù)器容量的擴展異步計數(shù)器一般沒有專門的進位信號輸出端，6460進制計數(shù)器64進制計數(shù)器60進制計數(shù)器64進制計數(shù)器65同步計數(shù)器有進位或借位輸出端，可以選擇合適的進位或借位輸出信號來驅(qū)動下一級計數(shù)器計數(shù)。同步計數(shù)器級聯(lián)的方式有兩種，一種級間采用串行進位方式，即異步方式，這種方式是將低位計數(shù)器的進位輸出直接作為高位計數(shù)器的時鐘脈沖，異步方式的速度較慢。另一種級間采用并行進位方式，即同步方式，這種方式一般是把各計數(shù)器的CP端連在一起接統(tǒng)一的時鐘脈沖，而低位計數(shù)器的進位輸出送高位計數(shù)器的計數(shù)控制端。12位二進制計數(shù)器（慢速計數(shù)方式）同步計數(shù)器有進位或借位輸出端，可以選擇合適的進位或借位輸出信6612位二進制計數(shù)器（快速計數(shù)方式）在此種接線方式中，只要片1的各位輸出都為1，一旦片0的各位輸出都為1，片2立即可以接收進位信號進行計數(shù)，不會像基本接法中那樣，需要經(jīng)歷片1的傳輸延遲，所以工作速度較高。這種接線方式的工作速度與計數(shù)器的位數(shù)無關(guān)。12位二進制計數(shù)器（快速計數(shù)方式）在此種接線方式中，只要片167本節(jié)小結(jié)：計數(shù)器是一種應用十分廣泛的時序電路，除用于計數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測量、運算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計算機，幾乎無所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。計數(shù)器可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實際工作中，主要是利用集成計數(shù)器來構(gòu)成。在用集成計數(shù)器構(gòu)成N進制計數(shù)器時，需要利用清零端或置數(shù)控制端，讓電路跳過某些狀態(tài)來獲得N進制計數(shù)器。本節(jié)小結(jié)：計數(shù)器是一種應用十分廣泛的時序電路，除用于計數(shù)685.3時序邏輯電路的分析與設計方法5.3.1時序邏輯電路概述退出5.3.2時序邏輯電路的分析方法5.3.3時序邏輯電路的設計方法5.3時序邏輯電路的分析與設計方法5.3.1時序邏695.3.1時序邏輯電路概述1、時序電路的特點時序電路在任何時刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。5.3.1時序邏輯電路概述1、時序電路的特點時序電路在702、時序電路邏輯功能的表示方法時序電路的邏輯功能可用邏輯表達式、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖、時序圖和邏輯圖6種方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相同的，可以互相轉(zhuǎn)換。邏輯表達式有：輸出方程狀態(tài)方程激勵方程2、時序電路邏輯功能的表示方法時序電路的邏輯功能可用邏輯表達713、時序電路的分類（1）根據(jù)時鐘分類同步時序電路中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖相同，即電路中有一個統(tǒng)一的時鐘脈沖，每來一個時鐘脈沖，電路的狀態(tài)只改變一次。異步時序電路中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖不同，即電路中沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖來控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進行的。（2）根據(jù)輸出分類米利型時序電路的輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路當前的輸入。穆爾型時序電路的其輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)，與電路當前的輸入無關(guān)；或者根本就不存在獨立設置的輸出，而以電路的狀態(tài)直接作為輸出。3、時序電路的分類（1）根據(jù)時鐘分類72電路圖時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時序圖判斷電路邏輯功能12355.3.2時序邏輯電路的分析方法時序電路的分析步驟：計算4電路圖時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時73例時鐘方程：輸出方程：輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆爾型時序電路。同步時序電路的時鐘方程可省去不寫。驅(qū)動方程：1寫方程式例時鐘方程：輸出方程：輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆爾型時序電路742求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：2求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，753計算、列狀態(tài)表000001010011100101110111001011101111000010100110000011003計算、列狀態(tài)表00000764畫狀態(tài)圖、時序圖狀態(tài)圖4畫狀態(tài)圖、時序圖狀態(tài)圖775電路功能時序圖有效循環(huán)的6個狀態(tài)分別是0～5這6個十進制數(shù)字的格雷碼，并且在時鐘脈沖CP的作用下，這6個狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000→001→011→111→110→100→000→…所以這是一個用格雷碼表示的六進制同步加法計數(shù)器。當對第6個脈沖計數(shù)時，計數(shù)器又重新從000開始計數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y＝1。5電路功能時序圖有效循環(huán)的6個狀態(tài)分別是0～5這6個十進制數(shù)78例輸出方程：輸出與輸入有關(guān)，為米利型時序電路。同步時序電路，時鐘方程省去。驅(qū)動方程：1寫方程式例輸出方程：輸出與輸入有關(guān)，為米利型時序電路。同步時序電路，792求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：2求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即803計算、列狀態(tài)表3計算、列狀態(tài)表8145電路功能由狀態(tài)圖可以看出，當輸入X＝0時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即：00→01→10→11→00→…當X＝1時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：00→11→10→01→00→…可見，該電路既具有遞增計數(shù)功能，又具有遞減計數(shù)功能，是一個2位二進制同步可逆計數(shù)器。畫狀態(tài)圖時序圖45電路功能由狀態(tài)圖可以看出，當輸入X＝0時，在時鐘脈沖C82例電路沒有單獨的輸出，為穆爾型時序電路。異步時序電路，時鐘方程：驅(qū)動方程：1寫方程式例電路沒有單獨的輸出，為穆爾型時序電路。異步時序電路，時鐘方832求狀態(tài)方程D觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：2求狀態(tài)方程D觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即843計算、列狀態(tài)表3計算、列狀態(tài)表8545電路功能由狀態(tài)圖可以看出，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的8個狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：000→111→110→101→100→011→010→001→000→…電路具有遞減計數(shù)功能，是一個3位二進制異步減法計數(shù)器。畫狀態(tài)圖、時序圖45電路功能由狀態(tài)圖可以看出，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的86設計要求原始狀態(tài)圖最簡狀態(tài)圖畫電路圖檢查電路能否自啟動12465.3.3時序邏輯電路的設計方法時序電路的設計步驟：選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程5狀態(tài)分配3化簡設計要求原始狀態(tài)圖最簡狀態(tài)圖畫電路圖檢查電路能否自啟動12487例1建立原始狀態(tài)圖設計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進益，產(chǎn)生一個進位輸出。狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡。已是二進制狀態(tài)。例1建立原始狀態(tài)圖設計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數(shù)884選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程因需用3位二進制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為：輸出方程：4選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程因需用3位二進制代碼89狀態(tài)方程不化簡，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。狀態(tài)方程不化簡，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。90比較，得驅(qū)動方程：電路圖5比較，得驅(qū)動方程：電路圖591檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動。檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見192設計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，當連續(xù)輸入3個或3個以上1時，電路的輸出為1，其它情況下輸出為0。例如：輸入X 101100111011110輸入Y 000000001000110例1建立原始狀態(tài)圖S0S1S2S3設電路開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；1/0X/Y若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；1/0如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；1/1此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。1/1電路無論處在什么狀態(tài)，只要輸入0，都應回到初始狀態(tài)，并輸出0，以便重新計數(shù)。0/00/00/00/0設計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，當連續(xù)輸入3個或3個以上1時，電93原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài)，稱為等價狀態(tài)。狀態(tài)化簡就是將多個等價狀態(tài)合并成一個狀態(tài)，把多余的狀態(tài)都去掉，從而得到最簡的狀態(tài)圖。狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配3所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)S2和S3等價。因為它們在輸入為1時輸出都為1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S3；在輸入為0時輸出都為0，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S0。所以它們可以合并為一個狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用S2表示。S0=00S1=01S2=10原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相944選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選用2個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1表示。采用同步方案，即?。狠敵龇匠虪顟B(tài)方程4選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選用2個CP下降沿觸95比較，得驅(qū)動方程：電路圖5檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)11代入輸出方程和狀態(tài)方程計算：電路能夠自啟動。比較，得驅(qū)動方程：電路圖5檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)1196例設計一個異步時序電路，要求如右圖所示狀態(tài)圖。4選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選用3個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程例設計一個異步時序電路，要求如右圖所示狀態(tài)圖。4選觸發(fā)器，求97次態(tài)卡諾圖時鐘方程：FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇時鐘脈沖的一個基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。FF1在t2、t4時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t6時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。次態(tài)卡諾圖時鐘方程：FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP98數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件99電路圖5檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)110、111代入輸出方程和狀態(tài)方程計算：電路能夠自啟動。特性方程：電路圖5檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)110、111代入輸出100本節(jié)小結(jié): 時序電路的特點是：在任何時刻的輸出不僅和輸入有關(guān)，而且還決定于電路原來的狀態(tài)。為了記憶電路的狀態(tài)，時序電路必須包含有存儲電路。存儲電路通常以觸發(fā)器為基本單元電路構(gòu)成。 時序電路可分為同步時序電路和異步時序電路兩類。它們的主要區(qū)別是，前者的所有觸發(fā)器受同一時鐘脈沖控制，而后者的各觸發(fā)器則受不同的脈沖源控制。 時序電路的邏輯功能可用邏輯圖、狀態(tài)方程、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖和時序圖等6種方法來描述，它們在本質(zhì)上是相通的，可以互相轉(zhuǎn)換。時序電路的分析，就是由邏輯圖到狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換；而時序電路的設計，在畫出狀態(tài)圖后，其余就是由狀態(tài)圖到邏輯圖的轉(zhuǎn)換。本節(jié)小結(jié): 時序電路的特點是：在任何時刻的輸出不僅和輸入有關(guān)101第5章時序邏輯電路學習要點：觸發(fā)器的邏輯功能及使用時序電路的分析方法和設計方法計數(shù)器、寄存器等中規(guī)模集成電路的邏輯功能和使用方法第5章時序邏輯電路學習要點：102第5章時序邏輯電路5.1寄存器5.2計數(shù)器5.3時序邏輯電路的分析與設計方法退出第5章時序邏輯電路5.1寄存器5.2計數(shù)器退1035.1寄存器5.1.1基本寄存器退出5.1.2移位寄存器5.1.3寄存器的應用5.1寄存器5.1.1基本寄存器退出5.1.2104在數(shù)字電路中，用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。寄存器是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。一個觸發(fā)器可以存儲1位二進制代碼，存放n位二進制代碼的寄存器，需用n個觸發(fā)器來構(gòu)成。按照功能的不同，可將寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類?；炯拇嫫髦荒懿⑿兴腿霐?shù)據(jù)，需要時也只能并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。在數(shù)字電路中，用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。寄存1055.1.１基本寄存器1、單拍工作方式基本寄存器無論寄存器中原來的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時鐘脈沖CP上升沿到來，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0～D3，就立即被送入進寄存器中，即有：5.1.１基本寄存器1、單拍工作方式基本寄存器無論寄存1062、雙拍工作方式基本寄存器（1）清零。CR=0，異步清零。即有：（2）送數(shù)。CR=1時，CP上升沿送數(shù)。即有：（3）保持。在CR=1、CP上升沿以外時間，寄存器內(nèi)容將保持不變。2、雙拍工作方式基本寄存器（1）清零。CR=0，異步清零。即1075.1.2移位寄存器1、單向移位寄存器并行輸出4位右移移位寄存器時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：5.1.2移位寄存器1、單向移位寄存器并行輸出4位右移108數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件109并行輸出4位左移移位寄存器時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：并行輸出4位左移時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：110數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件111單向移位寄存器具有以下主要特點：（1）單向移位寄存器中的數(shù)碼，在CP脈沖操作下，可以依次右移或左移。（2）n位單向移位寄存器可以寄存n位二進制代碼。n個CP脈沖即可完成串行輸入工作，此后可從Q0～Qn-1端獲得并行的n位二進制數(shù)碼，再用n個CP脈沖又可實現(xiàn)串行輸出操作。（3）若串行輸入端狀態(tài)為0，則n個CP脈沖后，寄存器便被清零。單向移位寄存器具有以下主要特點：1122、雙向移位寄存器M=0時右移M=1時左移2、雙向移位寄存器M=0時右移M=1時左移1133、集成雙向移位寄存器74LS1943、集成雙向移位寄存器74LS1941145.1.3寄存器的應用1、環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。工作原理根據(jù)起始狀態(tài)設置的不同，在輸入計數(shù)脈沖CP的作用下，環(huán)形計數(shù)器的有效狀態(tài)可以循環(huán)移位一個1，也可以循環(huán)移位一個0。即當連續(xù)輸入CP脈沖時，環(huán)形計數(shù)器中各個觸發(fā)器的Q端或端，將輪流地出現(xiàn)矩形脈沖。5.1.3寄存器的應用1、環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點即將FFn115能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖116由74LS194構(gòu)成的能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器時序圖由74LS194構(gòu)成的能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器時序圖1172、扭環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點狀態(tài)圖即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。2、扭環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)特點狀態(tài)圖即將FFn-1的輸出Qn-1接118能自啟動的4位扭環(huán)形計數(shù)器能自啟動的4位扭環(huán)形計數(shù)器119本節(jié)小結(jié)：寄存器是用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種基本時序電路。任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)都必須把需要處理的數(shù)據(jù)和代碼先寄存起來，以便隨時取用。寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類?；炯拇嫫鞯臄?shù)據(jù)只能并行輸入、并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出，串行輸入、串行輸出，并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出。寄存器的應用很廣，特別是移位寄存器，不僅可將串行數(shù)碼轉(zhuǎn)換成并行數(shù)碼，或?qū)⒉⑿袛?shù)碼轉(zhuǎn)換成串行數(shù)碼，還可以很方便地構(gòu)成移位寄存器型計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等電路。本節(jié)小結(jié)：寄存器是用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種1205.2計數(shù)器5.2.1二進制計數(shù)器退出5.2.2十進制計數(shù)器5.2.3N進制計數(shù)器5.2計數(shù)器5.2.1二進制計數(shù)器退出5.2.2121在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器N進制計數(shù)器加法計數(shù)器同步計數(shù)器異步計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器加法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器N進制計數(shù)器······在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器二1225.2.1二進制計數(shù)器1、二進制同步計數(shù)器3位二進制同步加法計數(shù)器選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：5.2.1二進制計數(shù)器1、二進制同步計數(shù)器3位二進制同123時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=1時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=1時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=1時，在124電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步加法計數(shù)器驅(qū)動方程輸出方程電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步加1253位二進制同步減法計數(shù)器選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：3位二進制同步減法計數(shù)器選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，126時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=0時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=0時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=0時，在127電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步減法計數(shù)器驅(qū)動方程輸出方程電路圖由于沒有無效狀態(tài)，電路能自啟動。推廣到n位二進制同步減1283位二進制同步可逆計數(shù)器設用U/D表示加減控制信號，且U/D＝0時作加計數(shù)，U/D＝1時作減計數(shù)，則把二進制同步加法計數(shù)器的驅(qū)動方程和U/D相與，把減法計數(shù)器的驅(qū)動方程和U/D相與，再把二者相加，便可得到二進制同步可逆計數(shù)器的驅(qū)動方程。輸出方程3位二進制同步可逆計數(shù)器設用U/D表示加減控制信號，且U/D129電路圖電路圖1304位集成二進制同步加法計數(shù)器74LS161/163①CR=0時異步清零。②CR=1、LD=0時同步置數(shù)。③CR=LD=1且CPT=CPP=1時，按照4位自然二進制碼進行同步二進制計數(shù)。④CR=LD=1且CPT·CPP=0時，計數(shù)器狀態(tài)保持不變。74LS163的引腳排列和74LS161相同，不同之處是74LS163采用同步清零方式。4位集成二進制同步加法計數(shù)器74LS161/163①CR=0131雙4位集成二進制同步加法計數(shù)器CC4520①CR=1時，異步清零。②CR=0、EN=1時，在CP脈沖上升沿作用下進行加法計數(shù)。③CR=0、CP=0時，在EN脈沖下降沿作用下進行加法計數(shù)。④CR=0、EN=0或CR=0、CP=1時，計數(shù)器狀態(tài)保持不變。雙4位集成二進制同步加法計數(shù)器CC4520①CR=1時，異步1324位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS191U/D是加減計數(shù)控制端；CT是使能端；LD是異步置數(shù)控制端；D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0～Q3是計數(shù)器狀態(tài)輸出端；CO/BO是進位借位信號輸出端；RC是多個芯片級聯(lián)時級間串行計數(shù)使能端，CT＝0，CO/BO＝1時，RC＝CP，由RC端產(chǎn)生的輸出進位脈沖的波形與輸入計數(shù)脈沖的波形相同。4位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS191U/D是加減計數(shù)控1334位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS193CR是異步清零端，高電平有效；LD是異步置數(shù)端，低電平有效；CPU是加法計數(shù)脈沖輸入端；CPD是減法計數(shù)脈沖輸入端；D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0～Q3是計數(shù)器狀態(tài)輸出端；CO是進位脈沖輸出端；BO是借位脈沖輸出端；多個74LS193級聯(lián)時，只要把低位的CO端、BO端分別與高位的CPU、CPD連接起來，各個芯片的CR端連接在一起，LD端連接在一起，就可以了。4位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS193CR是異步清零端，1342、二進制異步計數(shù)器3位二進制異步加法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程：2、二進制異步計數(shù)器3位二進制異步加法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個C135時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q0由1變0時翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2在Q1由1變0時翻轉(zhuǎn)。時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q1363個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下降沿，所以3個觸發(fā)器都應接成T＇型。驅(qū)動方程：電路圖3個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下1373位二進制異步減法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程：3位二進制異步減法計數(shù)器狀態(tài)圖選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸138時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q0由0變1時翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2在Q1由0變1時翻轉(zhuǎn)。時鐘方程：時序圖FF0每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q1393個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下降沿，所以3個觸發(fā)器都應接成T＇型。驅(qū)動方程：電路圖3個JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時沒有下140二進制異步計數(shù)器級間連接規(guī)律二進制異步計數(shù)器級間連接規(guī)律1414位集成二進制異步加法計數(shù)器74LS197①CR=0時異步清零。②CR=1、CT/LD=0時異步置數(shù)。③CR=CT/LD=1時，異步加法計數(shù)。若將輸入時鐘脈沖CP加在CP0端、把Q0與CP1連接起來，則構(gòu)成4位二進制即16進制異步加法計數(shù)器。若將CP加在CP1端，則構(gòu)成3位二進制即8進制計數(shù)器，F(xiàn)F0不工作。如果只將CP加在CP0端，CP1接0或1，則形成1位二進制即二進制計數(shù)器。4位集成二進制異步加法計數(shù)器74LS197①CR=0時異步清142選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。5.2.2十進制計數(shù)器1、十進制同步計數(shù)器狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：十進制同步加法計數(shù)器選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、F143狀態(tài)方程狀態(tài)方程144電路圖比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。電路圖比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入145十進制同步減法計數(shù)器選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。狀態(tài)圖輸出方程：時鐘方程：十進制同步減法計數(shù)器選用4個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別146狀態(tài)方程次態(tài)卡諾圖狀態(tài)方程次態(tài)卡諾圖147比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。電路圖比較，得驅(qū)動方程：將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方148十進制同步可逆計數(shù)器集成十進制同步計數(shù)器集成十進制同步加法計數(shù)器74160、74162的引腳排列圖、邏輯功能示意圖與74161、74163相同，不同的是，74160和74162是十進制同步加法計數(shù)器，而74161和74163是4位二進制（16進制）同步加法計數(shù)器。此外，74160和74162的區(qū)別是，74160采用的是異步清零方式，而74162采用的是同步清零方式。74190是單時鐘集成十進制同步可逆計數(shù)器，其引腳排列圖和邏輯功能示意圖與74191相同。74192是雙時鐘集成十進制同步可逆計數(shù)器，其引腳排列圖和邏輯功能示意圖與74193相同。把前面介紹的十進制加法計數(shù)器和十進制減法計數(shù)器用與或門組合起來，并用U/D作為加減控制信號，即可獲得十進制同步可逆計數(shù)器。十進制同步可逆計數(shù)器集成十進制同步計數(shù)器集成十進制同步加法計149選用4個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。2、十進制異步計數(shù)器狀態(tài)圖輸出方程：十進制異步加法計數(shù)器選用4個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF150時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇時鐘脈沖的一個基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。FF1在t2、t4、t6、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q1。FF3在t8、t10時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇151狀態(tài)方程狀態(tài)方程152比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入153十進制異步減法計數(shù)器選用4個CP上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2、FF3表示。狀態(tài)圖輸出方程：十進制異步減法計數(shù)器選用4個CP上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別154時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇時鐘脈沖的一個基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。FF1在t2、t4、t6、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t8時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q1。FF3在t8、t10時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。時序圖時鐘方程FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。選擇155狀態(tài)方程狀態(tài)方程156比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入狀態(tài)方程進行計算，可以驗證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。比較，得驅(qū)動方程：電路圖將無效狀態(tài)1010～1111分別代入157集成十進制異步計數(shù)器74LS90集成十進制異步計數(shù)器74LS901585.2.3N進制計數(shù)器1、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器2、用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進置計數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進制代碼。（2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達式。（3）畫連線圖。（1）寫出狀態(tài)SN的二進制代碼。（2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達式。（3）畫連線圖。利用集成計數(shù)器的清零端和置數(shù)端實現(xiàn)歸零，從而構(gòu)成按自然態(tài)序進行計數(shù)的N進制計數(shù)器的方法。在前面介紹的集成計數(shù)器中，清零、置數(shù)均采用同步方式的有74LS163；均采用異步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用異步方式、置數(shù)采用同步方式的有74LS161、74LS160；有的只具有異步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90則具有異步清零和異步置9功能。5.2.3N進制計數(shù)器1、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成159用74LS163來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進制代碼。（3）畫連線圖。SN-1＝S12-1＝S11＝1011（2）求歸零邏輯。例D0～D3可隨意處理D0～D3必須都接0用74LS163來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（3）畫連線圖。S160用74LS197來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（1）寫出狀態(tài)SN的二進制代碼。（3）畫連線圖。SN＝S12＝1100（2）求歸零邏輯。例D0～D3可隨意處理D0～D3必須都接0用74LS197來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。（3）畫連線圖。S161用74LS161來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。SN＝S12＝1100例D0～D3可隨意處理D0～D3必須都接0SN-1＝S11＝1011用74LS161來構(gòu)成一個十二進制計數(shù)器。SN＝S12＝111623、提高歸零可靠性的方法3、提高歸零可靠性的方法163數(shù)字電路技術(shù)基礎5課件1644、計數(shù)器容量的擴展異步計數(shù)器一般沒有專門的進位信號輸出端，通?？梢杂帽炯壍母呶惠敵鲂盘栻?qū)動下一級計數(shù)器計數(shù)，即采用串行進位方式來擴展容量。100進制計數(shù)器4、計數(shù)器容量的擴展異步計數(shù)器一般沒有專門的進位信號輸出端，16560進制計數(shù)器64進制計數(shù)器60進制計數(shù)器64進制計數(shù)器166同步計數(shù)器有進位或借位輸出端，可以選擇合適的進位或借位輸出信號來驅(qū)動下一級計數(shù)器計數(shù)。同步計數(shù)器級聯(lián)的方式有兩種，一種級間采用串行進位方式，即異步方式，這種方式是將低位計數(shù)器的進位輸出直接作為高位計數(shù)器的時鐘脈沖，異步方式的速度較慢。另一種級間采用并行進位方式，即同步方式，這種方式一般是把各計數(shù)器的CP端連在一起接統(tǒng)一的時鐘脈沖，而低位計數(shù)器的進位輸出送高位計數(shù)器的計數(shù)控制端。12位二進制計數(shù)器（慢速計數(shù)方式）同步計數(shù)器有進位或借位輸出端，可以選擇合適的進位或借位輸出信16712位二進制計數(shù)器（快速計數(shù)方式）在此種接線方式中，只要片1的各位輸出都為1，一旦片0的各位輸出都為1，片2立即可以接收進位信號進行計數(shù)，不會像基本接法中那樣，需要經(jīng)歷片1的傳輸延遲，所以工作速度較高。這種接線方式的工作速度與計數(shù)器的位數(shù)無關(guān)。12位二進制計數(shù)器（快速計數(shù)方式）在此種接線方式中，只要片1168本節(jié)小結(jié)：計數(shù)器是一種應用十分廣泛的時序電路，除用于計數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測量、運算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計算機，幾乎無所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。計數(shù)器可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實際工作中，主要是利用集成計數(shù)器來構(gòu)成。在用集成計數(shù)器構(gòu)成N進制計數(shù)器時，需要利用清零端或置數(shù)控制端，讓電路跳過某些狀態(tài)來獲得N進制計數(shù)器。本節(jié)小結(jié)：計數(shù)器是一種應用十分廣泛的時序電路，除用于計數(shù)1695.3時序邏輯電路的分析與設計方法5.3.1時序邏輯電路概述退出5.3.2時序邏輯電路的分析方法5.3.3時序邏輯電路的設計方法5.3時序邏輯電路的分析與設計方法5.3.1時序邏1705.3.1時序邏輯電路概述1、時序電路的特點時序電路在任何時刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。5.3.1時序邏輯電路概述1、時序電路的特點時序電路在1712、時序電路邏輯功能的表示方法時序電路的邏輯功能可用邏輯表達式、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖、時序圖和邏輯圖6種方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相同的，可以互相轉(zhuǎn)換。邏輯表達式有：輸出方程狀態(tài)方程激勵方程2、時序電路邏輯功能的表示方法時序電路的邏輯功能可用邏輯表達1723、時序電路的分類（1）根據(jù)時鐘分類同步時序電路中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖相同，即電路中有一個統(tǒng)一的時鐘脈沖，每來一個時鐘脈沖，電路的狀態(tài)只改變一次。異步時序電路中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖不同，即電路中沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖來控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進行的。（2）根據(jù)輸出分類米利型時序電路的輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路當前的輸入。穆爾型時序電路的其輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)，與電路當前的輸入無關(guān)；或者根本就不存在獨立設置的輸出，而以電路的狀態(tài)直接作為輸出。3、時序電路的分類（1）根據(jù)時鐘分類173電路圖時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時序圖判斷電路邏輯功能12355.3.2時序邏輯電路的分析方法時序電路的分析步驟：計算4電路圖時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時174例時鐘方程：輸出方程：輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆爾型時序電路。同步時序電路的時鐘方程可省去不寫。驅(qū)動方程：1寫方程式例時鐘方程：輸出方程：輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆爾型時序電路1752求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：2求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，1763計算、列狀態(tài)表000001010011100101110111001011101111000010100110000011003計算、列狀態(tài)表000001774畫狀態(tài)圖、時序圖狀態(tài)圖4畫狀態(tài)圖、時序圖狀態(tài)圖1785電路功能時序圖有效循環(huán)的6個狀態(tài)分別是0～5這6個十進制數(shù)字的格雷碼，并且在時鐘脈沖CP的作用下，這6個狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000→001→011→111→110→100→000→…所以這是一個用格雷碼表示的六進制同步加法計數(shù)器。當對第6個脈沖計數(shù)時，計數(shù)器又重新從000開始計數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y＝1。5電路功能時序圖有效循環(huán)的6個狀態(tài)分別是0～5這6個十進制數(shù)179例輸出方程：輸出與輸入有關(guān)，為米利型時序電路。同步時序電路，時鐘方程省去。驅(qū)動方程：1寫方程式例輸出方程：輸出與輸入有關(guān)，為米利型時序電路。同步時序電路，1802求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：2求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即1813計算、列狀態(tài)表3計算、列狀態(tài)表18245電路功能由狀態(tài)圖可以看出，當輸入X＝0時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即：00→01→10→11→00→…當X＝1時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：00→11→10→01→00→…可見，該電路既具有遞增計數(shù)功能，又具有遞減計數(shù)功能，