第六章時(shí)序邏輯電路6.1時(shí)序電路的分析6.2同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)6.3計(jì)數(shù)器6.4寄存器與移位寄存器6.5序列信號(hào)發(fā)生器6.1時(shí)序電路的分析時(shí)序電路的分析步驟一般有如下幾步。(1)看清電路(2)寫出方程(3)列出狀態(tài)真值表(4)作出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(5)功能描述6.1.1同步時(shí)序電路分析舉例［例1］時(shí)序電路如圖6-1所示，分析其功能。圖6-1例1圖解該電路為同步時(shí)序電路。從電路圖得到每一級(jí)的激勵(lì)方程如下：其次態(tài)方程為根據(jù)方程可得出狀態(tài)遷移表，如表6－1所示，再由表得狀態(tài)遷移圖，如圖6－2所示。由此得出該計(jì)數(shù)器為五進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器，具有自校正能力(又稱自啟動(dòng)能力)。所謂自啟動(dòng)能力，指當(dāng)電源合上后，無論處于何種狀態(tài)，均能自動(dòng)進(jìn)入有效計(jì)數(shù)循環(huán);否則稱其無自啟動(dòng)能力。圖6-2例1狀態(tài)遷移圖該電路的波形圖如圖6-3所示。圖6-3例1波形圖［例2］時(shí)序電路如圖6-4所示，試分析其功能。圖6-4例2圖解該電路為同步時(shí)序電路。電路圖的激勵(lì)方程為其次態(tài)方程為由此得出如表6－2所示的狀態(tài)真值表和如圖6－5所示的狀態(tài)圖。由狀態(tài)遷移圖可看出該電路為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，又稱為六分頻電路，且無自啟動(dòng)能力。圖6-5例2狀態(tài)遷移圖所謂分頻電路,是指可將輸入的高頻信號(hào)變?yōu)榈皖l信號(hào)輸出的電路。六分頻是指輸出信號(hào)的頻率為輸入信號(hào)頻率的六分之一，分頻系數(shù)為6，即

所以有時(shí)又將計(jì)數(shù)器稱為分頻器。

其波形圖如圖6-6所示。圖6-6例2波形圖

例3

時(shí)序電路如圖6-7所示，試分析其功能，并畫出x序列為10101100的時(shí)序圖，設(shè)起始態(tài)Q2Q1=00。圖6-7例3圖解該電路中，時(shí)鐘脈沖接到每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，故為同步時(shí)序電路。

(1)寫出方程。①激勵(lì)方程如下：②寫出次態(tài)方程。將上述激勵(lì)函數(shù)代入觸發(fā)器的特性方程中，即得每一觸發(fā)器的次態(tài)方程如下：③輸出方程為

(2)列出狀態(tài)真值表。假定一個(gè)現(xiàn)態(tài)，代入上述次態(tài)方程中得相應(yīng)的次態(tài)，逐個(gè)假定列表表示即得相應(yīng)的狀態(tài)真值表，如表6－3所示。

(3)畫出狀態(tài)遷移圖。由狀態(tài)真值表可得出相應(yīng)的狀態(tài)圖，如圖6－8所示。圖6-8例3狀態(tài)遷移圖

(4)畫出給定輸入x序列的時(shí)序圖。根據(jù)給出的x序列，由狀態(tài)遷移關(guān)系可得出相應(yīng)的次態(tài)和輸出。如現(xiàn)態(tài)為00，當(dāng)x=1時(shí)，其次態(tài)為01，輸出為0；然后將該節(jié)拍的次態(tài)作為下一節(jié)拍的現(xiàn)態(tài)，根據(jù)輸入x和狀態(tài)遷移關(guān)系得出相應(yīng)的次態(tài)和輸出，即01作為第二節(jié)拍的現(xiàn)態(tài)。當(dāng)x=0時(shí)，次態(tài)為11，輸出為0，如此作出給定x序列的全部狀態(tài)遷移關(guān)系，如下所示，其箭頭表明將該節(jié)拍的次態(tài)作為下一節(jié)拍的現(xiàn)態(tài)。圖6-9例3時(shí)序波形圖6.1.2異步時(shí)序電路分析舉例例4

異步時(shí)序電路如圖6-10所示，試分析其功能。圖6-10例4圖

解由電路可知CP1=CP3=CP,CP2=Q1,因此該電路為異步時(shí)序電路。各觸發(fā)器的激勵(lì)方程為次態(tài)方程和時(shí)鐘方程為

由于各觸發(fā)器僅在其時(shí)鐘脈沖的下降沿動(dòng)作，其余時(shí)刻均處于保持狀態(tài)，故在列電路的狀態(tài)真值表時(shí)必須注意。

(1)當(dāng)現(xiàn)態(tài)為000時(shí)，代入Q1和Q3的次態(tài)方程中，可知在CP作用下Qn+1=1,，由于此時(shí)CP2=Q1,Q1由0→1產(chǎn)生一個(gè)上升沿，用符號(hào)↑表示，故Q2處于保持狀態(tài)，即。其次態(tài)為001。(2)當(dāng)現(xiàn)態(tài)為001時(shí)，，此時(shí)Q1由1→0產(chǎn)生一個(gè)下降沿，用符號(hào)↓表示，且故Q2將由0→1，其次態(tài)為010。依此類推，得其狀態(tài)真值表如表6-4所示。根據(jù)狀態(tài)真值表可畫出狀態(tài)遷移圖如圖6-11所示，由此可看出該電路是異步五進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器，且具有自啟動(dòng)能力。根據(jù)狀態(tài)真值表可畫出狀態(tài)遷移圖如圖6-11所示，由此可看出該電路是異步五進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器，且具有自啟動(dòng)能力。圖6-11例4狀態(tài)遷移圖6.2同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)

例5

設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測器，該電路具有一個(gè)輸入端x和一個(gè)輸出端z。輸入為一連串隨機(jī)信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)“1111”序列時(shí)，檢測器輸出信號(hào)z=1，對(duì)其它任何輸入序列，輸出皆為0。解

(1)建立原始狀態(tài)圖。直接從設(shè)計(jì)命題得到的狀態(tài)圖，就是用邏輯語言來表達(dá)命題，是設(shè)計(jì)所依據(jù)的原始資料，稱為原始狀態(tài)圖。建立原始狀態(tài)圖的過程，就是對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析過程，只有對(duì)設(shè)計(jì)要求的邏輯功能有了清楚的了解之后，才能建立起正確的原始狀態(tài)圖。建立原始狀態(tài)圖時(shí)，主要遵循的原則是確保邏輯功能的正確性，而狀態(tài)數(shù)的多少不是本步驟考慮的問題，在下一步狀態(tài)化簡中，可將多余的狀態(tài)消掉。該序列原始狀態(tài)的建立過程如下：①起始狀態(tài)S0，表示沒接收到待檢測的序列信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)x=0時(shí)，次態(tài)仍為S0，輸出z為0；如輸入

x=1，表示已接收到第一個(gè)“1”，其次態(tài)應(yīng)為S1，輸出為0。②狀態(tài)為S1，當(dāng)輸入x=0時(shí)，返回狀態(tài)S0，輸出為0；當(dāng)輸入x=1時(shí)，表示已接收到第二個(gè)“1”，其次態(tài)應(yīng)為S2，輸出為0。③狀態(tài)為S2，當(dāng)輸入x=0時(shí)，返回狀態(tài)S0，輸出為0；當(dāng)輸入x=1時(shí)，表示已連續(xù)接收到第三個(gè)“1”，其次態(tài)應(yīng)為S3，輸出為0。④狀態(tài)為S3，當(dāng)輸入x=0時(shí)，返回狀態(tài)S0，輸出為0；當(dāng)輸入x=1時(shí)，表示已連續(xù)接收到第四個(gè)“1”，其次態(tài)為S4，輸出為“1”。⑤狀態(tài)為S4，當(dāng)輸入x=0時(shí)，返回狀態(tài)S0，輸出為0；當(dāng)輸入x=1時(shí)，上述過程的后三個(gè)“1”與本次的“1”，仍為連續(xù)的四個(gè)“1”，故次態(tài)仍為S4，輸出為“1”。上述過程所得原始狀態(tài)圖如圖6－12所示。列出狀態(tài)表，如表6－5所示。圖6-12例5原始狀態(tài)圖(2)狀態(tài)化簡。在做原始狀態(tài)圖時(shí)，為確保功能的正確性，遵循“寧多勿漏”的原則。因此，所得的原始狀態(tài)圖或狀態(tài)表可能包含有多余的狀態(tài)，使?fàn)顟B(tài)數(shù)增加，將導(dǎo)致下列結(jié)果：①系統(tǒng)所需觸發(fā)器級(jí)數(shù)增多；②觸發(fā)器的激勵(lì)電路變得復(fù)雜；③故障增多。因此，狀態(tài)化簡后減少了狀態(tài)數(shù)對(duì)降低系統(tǒng)成本和電路的復(fù)雜性及提高可靠性均有好處。(3)狀態(tài)分配。狀態(tài)分配是指將化簡后的狀態(tài)表中的各個(gè)狀態(tài)用二進(jìn)制代碼來表示，因此，狀態(tài)分配有時(shí)又稱為狀態(tài)編碼。電路的狀態(tài)通常是用觸發(fā)器的狀態(tài)來表示的。由于22=4，故該電路應(yīng)選用兩級(jí)觸發(fā)器Q2和Q1，它有4種狀態(tài)：“00”、“01”、“10”、“11”，因此對(duì)S0、S1、S2、S3

的狀態(tài)分配方式有多種。對(duì)該例狀態(tài)分配如下：S0——00 S1——10S2——01S3—11則狀態(tài)分配后的狀態(tài)表如表6-6所示。

(4)確定激勵(lì)方程和輸出方程。

根據(jù)狀態(tài)分配后的狀態(tài)遷移表，利用次態(tài)卡諾圖求得各觸發(fā)器的次態(tài)方程，再與觸發(fā)器的標(biāo)準(zhǔn)特征方程比較，即可求得各觸發(fā)器的輸入激勵(lì)方程，如圖6-13所示。圖6-13例5激勵(lì)方程、輸出方程的確定(a)Qn+12；(b)Qn+11；(c)z

在求每一級(jí)觸發(fā)器的次態(tài)方程時(shí)，應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)的特征方程一致，這樣才能獲得最佳激勵(lì)函數(shù)。如JK觸發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)特征方程為則求 時(shí)應(yīng)得兩式相比得故輸出方程由卡諾圖得

(5)畫出邏輯圖。根據(jù)上述激勵(lì)方程和輸出方程，可得檢測電路的邏輯圖如圖6-14所示。圖6-14例5邏輯圖

例6

用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)8421BCD碼加法計(jì)數(shù)器。

解該題的題意中即明確有10個(gè)狀態(tài)，且是按8421BCD加法規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)遷移，因?yàn)?3<10<24，所以需要四級(jí)觸發(fā)器，其狀態(tài)遷移表如表6-7所示，由狀態(tài)表做出每一級(jí)觸發(fā)器的卡諾圖。由此獲得每一級(jí)觸發(fā)器的次態(tài)方程式，再由此得到每一級(jí)觸發(fā)器的激勵(lì)方程。以上過程如圖6-15所示。由圖6-15(a)~(d)可得由此得各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)為由激勵(lì)方程得邏輯圖,如圖6-16所示。圖6-168421BCD碼加法計(jì)數(shù)器邏輯圖這類計(jì)數(shù)器由于狀態(tài)沒用完，存在多余狀態(tài)，此例24=16有16個(gè)狀態(tài)，只用了10個(gè)狀態(tài)，余下的6個(gè)狀態(tài)為多余狀態(tài),這樣就存在一個(gè)自啟動(dòng)和自校正問題。

自啟動(dòng)即指當(dāng)電源合上以后，電路能否進(jìn)入所用的狀態(tài)之中的任一狀態(tài)。如能進(jìn)入即稱該電路有自啟動(dòng)能力；如不能進(jìn)入則稱該電路不具有自啟動(dòng)能力。通常,計(jì)數(shù)器正常工作時(shí)，由于干擾等原因，使?fàn)顟B(tài)離開正常計(jì)數(shù)序列，跑到?jīng)]用的狀態(tài)，如該例的1010~1111這6個(gè)狀態(tài)。電路經(jīng)過若干節(jié)拍后能自動(dòng)返回正常計(jì)數(shù)序列的，稱該電路具有自校正能力;若到了1010~1111狀態(tài)后，它們自身成為一個(gè)無效計(jì)數(shù)序列，不能返回正常計(jì)數(shù)序列，則稱該電路不具有自校正能力。具有自啟動(dòng)能力的計(jì)數(shù)器自然也具有自校正能力。

因此，對(duì)該例還應(yīng)檢查它是否具有自啟動(dòng)能力。其方法是，按設(shè)計(jì)中所得的次態(tài)方程，逐個(gè)將1010~1111這6個(gè)狀態(tài)代入，求得次態(tài)，即可獲得該電路自啟動(dòng)能力的結(jié)論，如表6-8所示。畫出該電路的全部狀態(tài)遷移圖，即可看出該電路具有自啟動(dòng)能力，如圖6-17所示。圖6-17檢查自啟動(dòng)能力

例7

用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)模6計(jì)數(shù)器。由于22<6<23，所以模6計(jì)數(shù)器應(yīng)該由三級(jí)觸發(fā)器組成。三級(jí)觸發(fā)器有8種狀態(tài)，從中選6種狀態(tài)，方案很多。我們按圖6-18選取，其狀態(tài)表如表6-9所示。進(jìn)位關(guān)系也在圖中表示出來了。圖6-18模6計(jì)數(shù)器狀態(tài)遷移圖按上述狀態(tài)關(guān)系畫出各級(jí)觸發(fā)器卡諾圖，選用JK觸發(fā)器，得到各級(jí)觸發(fā)器的次態(tài)方程，再獲得各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)，從而得到邏輯圖，如圖6-19所示。激勵(lì)方程為

檢查自啟動(dòng)能力，把未用狀態(tài)(010，101)代入上述次態(tài)方程，得到它們的狀態(tài)變化情況，如表6-10和圖

6-20所示。圖6-20例7自啟動(dòng)能力檢查

為了使電路具有自啟動(dòng)能力，可以修改狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系，即切斷無效循環(huán)，引入有效的計(jì)數(shù)循環(huán)序列。我們切斷101→010的轉(zhuǎn)換關(guān)系，強(qiáng)迫它進(jìn)入110。根據(jù)新的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系，重新設(shè)計(jì)。由于和的轉(zhuǎn)換關(guān)系沒變，只有改變了，故只要重新設(shè)計(jì)Q3

級(jí)即可，如圖6-21(a)所示。修改后具有自啟動(dòng)能力的模6計(jì)數(shù)器如圖6-21(b)所示。圖6-21具有自啟動(dòng)能力的模6計(jì)數(shù)器6.3計(jì)數(shù)器6.3.1計(jì)數(shù)器的分類1.按進(jìn)位模數(shù)來分

所謂進(jìn)位模數(shù)，就是計(jì)數(shù)器所經(jīng)歷的獨(dú)立狀態(tài)總數(shù)，即進(jìn)位制的數(shù)。

(1)模2計(jì)數(shù)器：進(jìn)位模數(shù)為2n的計(jì)數(shù)器均稱為模2計(jì)數(shù)器。其中n為觸發(fā)器級(jí)數(shù)。

(2)非模2計(jì)數(shù)器：進(jìn)位模數(shù)非2n,用得較多的如十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.按計(jì)數(shù)脈沖輸入方式分

(1)同步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖引至所有觸發(fā)器的CP端，使應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)。

(2)異步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖并不引至所有觸發(fā)器的CP端，有的觸發(fā)器的CP端，是其它觸發(fā)器的輸出，因此觸發(fā)器不是同時(shí)動(dòng)作。3.按計(jì)數(shù)增減趨勢分

(1)遞增計(jì)數(shù)器：每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，觸發(fā)器組成的狀態(tài)就按二進(jìn)制代碼規(guī)律增加。這種計(jì)數(shù)器有時(shí)又稱加法計(jì)數(shù)器。

(2)遞減計(jì)數(shù)器：每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，觸發(fā)器組成的狀態(tài)，按二進(jìn)制代碼規(guī)律減少。有時(shí)又稱為減法計(jì)數(shù)器。

(3)雙向計(jì)數(shù)器：又稱可逆計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)律可按遞增規(guī)律，也可按遞減規(guī)律，由控制端決定。4.按電路集成度分

(1)小規(guī)模集成計(jì)數(shù)器：由若干個(gè)集成觸發(fā)器和門電路，經(jīng)外部連線，構(gòu)成具有計(jì)數(shù)功能的邏輯電路。

(2)中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器：一般用4個(gè)集成觸發(fā)器和若干個(gè)門電路，經(jīng)內(nèi)部連接集成在一塊硅片上，它是計(jì)數(shù)功能比較完善，并能進(jìn)行功能擴(kuò)展的邏輯部件。由于計(jì)數(shù)器是時(shí)序電路，故它的分析與設(shè)計(jì)與時(shí)序電路的分析、設(shè)計(jì)完全一樣。6.3.22n進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成規(guī)

1.2n進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器其時(shí)鐘端均接至同一個(gè)時(shí)鐘源CP，每一觸發(fā)器在CP作用下同時(shí)翻轉(zhuǎn)。最低位每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次，其它各位在其全部低位均為“1”時(shí)，低位向高位進(jìn)位，在CP的作用下才翻轉(zhuǎn)?！肑K觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，其各級(jí)J、K關(guān)系如下：以四位為例，其邏輯圖如圖6-22所示。圖6-22同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2.2n進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器…3.2n進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器每一級(jí)觸發(fā)器均組成T′觸發(fā)器，即，故JK觸發(fā)器J=K=1；D觸發(fā)器。最低位觸發(fā)器每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，低位由1→0時(shí)向高位產(chǎn)生進(jìn)位，高位翻轉(zhuǎn)。對(duì)下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器，其高位的CP端應(yīng)與其鄰近低位的原碼輸出Q端相連，即CPm=Qm-1；對(duì)上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器，其高位的CP端應(yīng)與其鄰近低位的反碼輸出端相連，即。以三位為例，其邏輯圖和波形圖如圖6-23和圖6-24所示。圖6-23三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器的邏輯圖和波形圖(下降沿)(a)邏輯圖;(b)波形圖圖6-24三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器的邏輯圖和波形圖(上升沿)(a)邏輯圖;(b)波形圖4.2n進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器

每一級(jí)觸發(fā)器仍組成T′觸發(fā)器。最低位觸發(fā)器每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，低位由1→0時(shí)向高位產(chǎn)生借位，高位翻轉(zhuǎn)。對(duì)下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器，其高位CP端應(yīng)與其鄰近低位的反碼端相連，即；對(duì)上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器，其高位CP端應(yīng)與其鄰近低位的原碼端Q相連，即CPm=Qm-1。以三位為例，其邏輯圖和波形圖如圖6-25和圖6-26所示。圖6-25三位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的邏輯圖和波形圖(下降沿)(a)邏輯圖;(b)波形圖圖6-26三位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的邏輯圖和波形圖(上升沿)(a)邏輯圖;(b)波形圖6.3.3集成計(jì)數(shù)器功能分析及其應(yīng)用

表6-11列出了幾種常用TTL型MSI計(jì)數(shù)器型號(hào)及工作特點(diǎn)。

1.異步集成計(jì)數(shù)器74LS90

74LS90異步式二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的內(nèi)部邏輯圖及慣用符號(hào)和新標(biāo)準(zhǔn)畫法如圖6-27所示。它由4個(gè)JK觸發(fā)器和2個(gè)與非門組成。由圖可見它是兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器。圖6-2774LS90計(jì)數(shù)器(a)邏輯圖;(b)慣用符號(hào);(c)新標(biāo)準(zhǔn)畫法觸發(fā)器A構(gòu)成模2計(jì)數(shù)器，對(duì)CP1計(jì)數(shù)；觸發(fā)器B、

C、D組成異步模5計(jì)數(shù)器，對(duì)CP2計(jì)數(shù)。將這兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器組合起來可組成一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。若將QA的輸出接至CP2端，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，則構(gòu)成2×5的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。該十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)遷移表如表6-12所示，狀態(tài)QDQCQBQA輸出8421BCD碼。若將CP1接至QD的輸出端，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，則構(gòu)成5×2的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。該十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)遷移表如表6-13所示，其狀態(tài)QAQDQCQB的輸出是5421BCD碼。最高位輸出是對(duì)稱的方波脈

沖。連接關(guān)系如圖6-28所示。圖6-2874LS90組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩種方法

(a)8421BCD碼計(jì)數(shù)方式；(b)5421BCD碼計(jì)數(shù)方式74LS90的功能表如表6-14所示，具有如下功能：(1)直接復(fù)零：當(dāng)R0(1)、R0(2)全是高電平時(shí)，S9(1),S9(2)為低電平，通過與非門R使各觸發(fā)器Rd端均為低電平，使觸發(fā)器輸出均為零，實(shí)現(xiàn)清零功能，由于“清零”功能與時(shí)鐘無關(guān)，故這種清零稱為異步清零。(2)置9(輸出為1001)。當(dāng)S9(1)、S9(2)全為高電平時(shí)，門S輸出低電平，使觸發(fā)器A、D的Sd端及觸發(fā)器B、C的Rd端為低電平，使輸出為1001，實(shí)現(xiàn)置9功能。它也是異步方式置9。

(3)計(jì)數(shù)。當(dāng)R0(1)、R0(2)及S9(1)、S9(2)輸入為低電平時(shí)，門R、門S輸出為高電平，各JK觸發(fā)器恢復(fù)正常功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。使用時(shí)，務(wù)必按功能表的要求，使R0,S9各輸入端的電平滿足給定的條件，在輸入時(shí)鐘脈沖的下降沿計(jì)數(shù)。

(4)功能擴(kuò)展。中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器設(shè)置諸多輸入端的另一主要目的是為了擴(kuò)展其功能，即通過外部不同方式的連接，組成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。例8

用74LS90組成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解七進(jìn)制計(jì)數(shù)器有7個(gè)獨(dú)立狀態(tài)。可由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器采用一定的方法使它跳越3個(gè)無效狀態(tài)而得到，即反饋歸零法。

若選用8421BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其反饋歸零過程如表

6-15所示，當(dāng)?shù)?個(gè)CP脈沖作用時(shí)按計(jì)數(shù)要求應(yīng)返回至0000態(tài)，向高位產(chǎn)生進(jìn)位。但按74LS90的狀態(tài)遷移規(guī)律，它的狀態(tài)由0110遷移至0111，不可能返回至0000態(tài)。因此在電路上采用反饋歸零法，使電路強(qiáng)迫歸零，反饋歸零信號(hào)由0111引回，即R=QCQBQA。當(dāng)在第7個(gè)CP脈沖作用下，狀態(tài)由0110→(0111)→0000，顯然0111僅是由0110→0000的過渡狀態(tài)。其連接圖和波形圖如圖6-29所示。

圖6-2974LS90組成的8421BCD七進(jìn)制計(jì)數(shù)器(a)電路連接圖;(b)波形圖

若采用5421BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其反饋歸零過程如表6-16所示，當(dāng)?shù)?個(gè)CP脈沖作用時(shí)，狀態(tài)由1001通過1010返回至0000態(tài)，故1010態(tài)是過渡態(tài)，反饋歸零信號(hào)由QAQDQCQB=1010引回，即R=QAQC。其電路圖和波形圖如圖6-30所示。表6-165421BCD十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)遷移表圖6-3074LS90組成的5421BCD七進(jìn)制計(jì)數(shù)器(a)電路連接圖;(b)波形圖這種功能擴(kuò)展是利用反饋使計(jì)數(shù)器復(fù)零，從而將大模數(shù)計(jì)數(shù)器改接為小模數(shù)計(jì)數(shù)器。由于74LS90是異步清零，在引入反饋復(fù)零信號(hào)時(shí)，一定要多出一個(gè)狀態(tài),稱為過渡態(tài)。如上例七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，只需7個(gè)狀態(tài)0~6即可，7是過渡態(tài)。計(jì)數(shù)器功能擴(kuò)展除上述擴(kuò)展外，還可能通過級(jí)聯(lián)方式，增大計(jì)數(shù)模，如兩級(jí)74LS90級(jí)聯(lián)可擴(kuò)展為一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)然它也可擴(kuò)展為8421BCD或5421BCD計(jì)數(shù)器，其擴(kuò)展電路如圖6-31所示。圖6-31用74LS90擴(kuò)展為一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器(a)8421BCD;(b)5421BCD在此基礎(chǔ)上可組成大于10、小于100的計(jì)數(shù)器。如組成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在一百進(jìn)制基礎(chǔ)上，采用反饋歸零法即可。二十四進(jìn)制狀態(tài)數(shù)為0~23，考慮到過渡狀態(tài)，則反饋歸零信號(hào)引至24，高位計(jì)至2且低位計(jì)至4時(shí)，計(jì)數(shù)器歸零。電路如圖6-32所示。圖6-32用74LS90擴(kuò)展為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖中反饋歸零信號(hào)通過基本觸發(fā)器引至復(fù)零端。其原因是，由于各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)速度不一致，如按例8的方法，有的復(fù)位快的觸發(fā)器輸出立即將復(fù)位信號(hào)撤銷，使復(fù)位慢的觸發(fā)器來不及清零，從而造成計(jì)數(shù)規(guī)律錯(cuò)誤。通過基本觸發(fā)器后，將反饋復(fù)位信號(hào)鎖存，使每一級(jí)觸發(fā)器都能可靠地清零，直到下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖(高電平)到來，才將復(fù)位信號(hào)撤銷，并在計(jì)數(shù)脈沖的下降沿再次開始計(jì)數(shù)。2.同步式集成計(jì)數(shù)器74LS161

圖6-33為74LS161同步四位二進(jìn)制可預(yù)置計(jì)數(shù)器的電路圖和符號(hào)圖。它由四級(jí)JK觸發(fā)器和若干控制門組成。表6-17是它的功能表，從表中可知它有如下功能：

(1)異步清零。當(dāng)清零控制端Cr=0，立即清零，與CP無關(guān)。

(2)同步預(yù)置。當(dāng)預(yù)置端LD=0,而Cr=1時(shí)，在置數(shù)輸入端A、B、C、D預(yù)置某個(gè)數(shù)據(jù)，在CP上升沿的時(shí)刻，才將ABCD的數(shù)據(jù)送入計(jì)數(shù)器。因此預(yù)置數(shù)時(shí)必須在CP作用下進(jìn)行。圖6-3374LS161計(jì)數(shù)器(a)邏輯電路圖；(b)慣用符號(hào)；(c)新標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)(3)保持。當(dāng)LD=Cr=1時(shí)，只要控制端P、T中有低電平，就使每級(jí)觸發(fā)器J=K=0，處于維持態(tài)。

(4)計(jì)數(shù)。當(dāng)LD=Cr=P=T=1時(shí)，電路是模2#+4同步遞增計(jì)數(shù)器。在時(shí)鐘信號(hào)CP送入時(shí)，電路按自然二進(jìn)制數(shù)序列轉(zhuǎn)換，即由0000→0001→…→1111。當(dāng)QDQCQBQA=1111時(shí)，進(jìn)位輸出端OC送出高電平的進(jìn)位信號(hào)，即OC=QDQCQBQA·T=1。(5)功能擴(kuò)展。與74LS90一樣，74LS161也可使用異步清零端Cr，采用反饋歸零法，使它成為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖6-34是變模計(jì)數(shù)器，它是利用多路開關(guān)，即十六選一74LS150來選擇模數(shù)。工作原理請(qǐng)讀者自行分析。

74LS161有預(yù)置端，我們可以利用同步預(yù)置端，采用反饋預(yù)置法組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖6-34由74LS161與74LS150組成變模計(jì)數(shù)器

例9

用74LS161的同步預(yù)置端構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解選擇狀態(tài)，可以選前10個(gè)狀態(tài)，也可以選后10個(gè)狀態(tài)，還可以選中間任意連續(xù)的10個(gè)狀態(tài)。選前10個(gè)狀態(tài)，則后6個(gè)狀態(tài)無效，當(dāng)計(jì)數(shù)N=0，計(jì)數(shù)器輸出為QDQCQBQA=1001，經(jīng)過與非門反饋給同步預(yù)置端，使LD=0。再來一個(gè)時(shí)鐘CP，計(jì)數(shù)器將DCBA=0000的數(shù)預(yù)置進(jìn)計(jì)數(shù)器，電路如圖6-35(a)所示。如選后10個(gè)狀態(tài)，首先對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù)“6”(0110)，以此為初態(tài)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)N=9，計(jì)數(shù)器輸出為1111，且進(jìn)位位OC=1，將OC反相反饋給LD端，使LD=0，在下一個(gè)CP到來時(shí)，將計(jì)數(shù)器再次預(yù)置為0110，完成一個(gè)循環(huán)，電路如圖6-35(b)所示。我們也可選中間10個(gè)狀態(tài)，前3個(gè)狀態(tài)與后3個(gè)狀態(tài)均無效，即采用余3代碼，電路如圖6-35(c)所示。圖6-35由74LS161采用反饋預(yù)置法組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(a)前10個(gè)狀態(tài)；(b)后10個(gè)狀態(tài)；(c)中間10個(gè)狀態(tài)同樣，可以用若干片74LS161實(shí)現(xiàn)大于十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。以4片74LS161組成216進(jìn)制計(jì)數(shù)器為例，如圖6-36所示。這里利用了計(jì)數(shù)控制端P、

T，這樣工作速度高。高位片計(jì)數(shù)的條件是：必須使P=T=1。所以只有低位片輸出為全1，其OC=1，高位片在下一個(gè)輸入計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，才接收進(jìn)位信號(hào)，開始計(jì)數(shù)，否則只能為“保持”狀態(tài)。圖6-3674LS161級(jí)聯(lián)16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

例10

用74LS161及少量與非門組成由00000001~00011000，M=24的計(jì)數(shù)器。因?yàn)镸=24>16，所以必須用兩片級(jí)聯(lián)而成。運(yùn)用反饋預(yù)置法可得電路如圖6-37所示。圖6-37用74LS161組成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器

3.十進(jìn)制可逆集成計(jì)數(shù)器74LS192

74LS192是同步、可預(yù)置十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，其傳統(tǒng)邏輯符號(hào)如圖6-38所示，功能表如表6-18所示。圖6-3874LS192符號(hào)

十進(jìn)制可逆集成器74LS192具有以下特點(diǎn)：

(1)該器件為雙時(shí)鐘工作方式，CP#-+是加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入，CP+是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入，均為上升沿觸發(fā)，采用8421BCD碼計(jì)數(shù)。

(2)Cr為異步清0端，高電平有效。

(3)LD為異步預(yù)置控制端，低電平有效，當(dāng)Cr=0,LD=0時(shí)預(yù)置輸入端D、C、B、A的數(shù)據(jù)送至輸出端，即QDQCQBQA=DCBA。

(4)進(jìn)位輸出和借位輸出是分開的。

OＣ是進(jìn)位輸出，加法計(jì)數(shù)時(shí)，進(jìn)入1001狀態(tài)后有負(fù)脈沖輸出。

OB為借位輸出，減法計(jì)數(shù)時(shí)，進(jìn)入0000狀態(tài)后有負(fù)脈沖輸出。

4.二進(jìn)制可逆集成計(jì)數(shù)器74LS16974LS169是同步、可預(yù)置四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，其傳統(tǒng)邏輯符號(hào)如圖6-39所示，功能表如表6-19所示。圖6-3974LS169邏輯符號(hào)74LS169的特點(diǎn)如下：

(1)該器件為加減控制型的可逆計(jì)數(shù)器。U/

=1時(shí)，進(jìn)行加法計(jì)數(shù)；U/

=0時(shí)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。模為16，時(shí)鐘上升沿觸發(fā)。

(2)LD為同步預(yù)置控制端，低電平有效。

(3)沒有清0端，因此清0靠預(yù)置來實(shí)現(xiàn)。

(4)進(jìn)位和借位輸出都從同一輸出端OC輸出。當(dāng)加法計(jì)數(shù)進(jìn)入1111后，OC端有負(fù)脈沖輸出，當(dāng)減法計(jì)數(shù)進(jìn)入0000后，OC端有負(fù)脈沖輸出。輸出的負(fù)脈沖與時(shí)鐘上升沿同步，寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期。

(5)P、T為計(jì)數(shù)允許端，低電平有效。只有當(dāng)LD=1,P=T=0時(shí)，在CP作用下計(jì)數(shù)器才能正常工作，否則保持原狀態(tài)不變。

例11

分別用74LS192和74LS169實(shí)現(xiàn)模6加法計(jì)數(shù)器和模6減法計(jì)數(shù)器。解

(1)用74LS192實(shí)現(xiàn)模6加、減計(jì)數(shù)器。由于74LS192為異步預(yù)置，最大計(jì)數(shù)值N=10，因此，加計(jì)數(shù)時(shí)預(yù)置值=N-M-1=10-6-1=3，減計(jì)數(shù)時(shí)，預(yù)置值=M=6。其狀態(tài)表分別如表6-20(a),(b)所示，邏輯圖如圖6-40(a)、(b)所示。(2)用74LS169實(shí)現(xiàn)模6加、減計(jì)數(shù)器。由74LS169為同步置數(shù)，最大計(jì)數(shù)值N=16,因此，加計(jì)數(shù)時(shí)預(yù)置值=N-M=16-6=10=(1010)2，減計(jì)數(shù)時(shí)預(yù)置值=M-1=6-1=5=(0101)2。其狀態(tài)表分別如表6-20(c),(d)所示，邏輯圖如圖6-40(c),(d)所示。圖6-40例11模6計(jì)數(shù)器(a)、(c)模6加法計(jì)數(shù)器；(b)、(d)模6減法計(jì)數(shù)器6.4寄存器與移位寄存器6.4.1寄存器

1.鎖存器鎖存器是由電平觸發(fā)器完成的，N個(gè)電平觸發(fā)器的時(shí)鐘端連在一起，在CP作用下能接受N位二進(jìn)制信息。圖6-41是一個(gè)四位鎖存器的電路，圖中四個(gè)電平觸發(fā)的D觸發(fā)器可以寄存四位二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)CP為高電平時(shí)，D1~D4的數(shù)據(jù)分別送入四個(gè)觸發(fā)器中，使輸出Q1~Q4與輸入數(shù)據(jù)一致;當(dāng)CP為低電平時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變，從而達(dá)到鎖存數(shù)據(jù)的目的圖6-41四位鎖存器的邏輯圖集成鎖存器大多由電平式D觸發(fā)器構(gòu)成，為便于與總線相連，有些鎖存器還帶有三態(tài)門輸出。

從寄存數(shù)據(jù)角度看，鎖存器和寄存器的功能是一致的，其區(qū)別僅在于鎖存器中用電平觸發(fā)器，而寄存器中用邊沿觸發(fā)器。用哪一種電路寄存信息，取決于觸發(fā)信號(hào)和數(shù)據(jù)之間的時(shí)間關(guān)系。若輸入的有效數(shù)據(jù)的穩(wěn)定滯后于觸發(fā)信號(hào)，則只能使用鎖存器；若輸入的有效數(shù)據(jù)的穩(wěn)定

先于觸發(fā)信號(hào)，則需采用邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器組成的基本寄存器。2.基本寄存器通常所說的寄存器均為基本寄存器。圖6-42是中規(guī)模集成四位寄存器74LS175的邏輯圖，其功能表如表6-21所示。圖6-4274LS175

當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP為上升沿時(shí)，數(shù)碼D0~D3可并行輸入到寄存器中去，因此是單拍式。四位數(shù)碼Q0~Q3并行輸出，故該寄存器又可稱為并行輸入、并行輸出寄存器。Cr為0，則四位數(shù)碼寄存器異步清零。CP為0，Cr為1，寄存器保存數(shù)碼不變。若要擴(kuò)大寄存器位數(shù)，可將多片器件進(jìn)行級(jí)聯(lián)。有的寄存器是利用Rd,Sd端，而將輸入激勵(lì)端作為它用，圖6-43即是采用Rd,Sd寄存數(shù)據(jù)的電路。其中，圖(a)是雙拍式，圖(b)是單拍式。圖6-43利用Rd、Sd組成寄存器6.4.2移位寄存器

移位寄存器的設(shè)計(jì)比較容易，因?yàn)樗臓顟B(tài)要受移位功能的限制。如原態(tài)為010，當(dāng)它右移時(shí)，其次態(tài)只有兩種可能，當(dāng)移進(jìn)1時(shí)，則次態(tài)為101；如移進(jìn)0，則次態(tài)為001。不可能有其它的次態(tài)出現(xiàn)，否則就失去移位功能。以3位右移為例，輸入信號(hào)用ＳR表示。則狀態(tài)遷移可用方程表示如下：

用D觸發(fā)器組成時(shí)，由于Qn+1=D，故D0=SR，D1=Qn0,D2=Qn1，按此方程連接電路如圖6-44(a)所示。如用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，由于其特征方程為，故將移位方程作如下變化圖6-44三位右移寄存器(a)用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)；(b)用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)如要組成左移則電路連接如圖6-45所示。圖6-45三位左移寄存器(a)用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)；(b)用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)將左、右移三位寄存器結(jié)合在一起，加上控制信號(hào)X，就可組成雙向移位寄存器，X=1左移，X=0右移。以D觸發(fā)器為例，其激勵(lì)函數(shù)為電路如圖6-46所示。JK觸發(fā)器組成的雙向移位寄存器電路請(qǐng)讀者自行研究。圖6-46三位雙向移位寄存器6.4.3集成移位寄存器功能分析及其應(yīng)用1.典型移位寄存器介紹74LS194是一種典型的中規(guī)模集成移位寄存器。它是由4個(gè)RS觸發(fā)器和一些門電路所構(gòu)成的4位雙向移位寄存器。其邏輯圖及符號(hào)圖如圖6-47所示，功能表如表6-22所示。圖6-4774LS194四位雙向通用移位寄存器(a)邏輯電路圖；(b)慣用符號(hào)；(c)新標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)

2.移位寄存器的應(yīng)用

(1)在數(shù)據(jù)傳送體系轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送體系有兩種，具體介紹如下：串行傳送體系。每一節(jié)拍只傳送一位信息，N位數(shù)據(jù)需N個(gè)節(jié)拍才能傳送出去。并行傳送體系。一個(gè)節(jié)拍同時(shí)傳送N位數(shù)據(jù)。在數(shù)字系統(tǒng)中，兩種傳送系統(tǒng)均存在，如計(jì)算機(jī)主機(jī)對(duì)信息的處理和加工是并行傳送數(shù)據(jù)的，而信息的傳播是串行傳送數(shù)據(jù)的，因此存在兩種數(shù)據(jù)傳送體系的轉(zhuǎn)換。

(1)串行轉(zhuǎn)換為并行。

其轉(zhuǎn)換示意圖如圖6-48所示。以四位為例，如串行輸入數(shù)為1011，第1個(gè)CP移進(jìn)“1”，第2個(gè)CP移進(jìn)“11”，第3個(gè)CP移進(jìn)“011”，第4個(gè)CP移進(jìn)“1011”，此時(shí)刻可同時(shí)輸出即并行輸出“1011”。圖6-48串行轉(zhuǎn)換為并行示意圖

(2)并行轉(zhuǎn)換為串行。其轉(zhuǎn)換示意圖如圖6-49所示。

仍以四位為例，如在第1個(gè)CP作用下,并行輸入數(shù)為1011，此時(shí)從Q3輸出，串行輸出為“1”；在第2個(gè)CP作用下，移位寄存器的數(shù)為0101,串行輸出第2個(gè)“1”；在第3個(gè)CP作用下,移位寄存器的數(shù)為“0010”,串行輸出為“0”;在第4個(gè)CP作用下，移位寄存器的數(shù)為“0001”，串行輸出為“1”，即從Q3將并行數(shù)變?yōu)榇袛?shù)輸出。圖6-49并行轉(zhuǎn)換為串行示意圖

例12

用74LS194組成七位串行輸入轉(zhuǎn)換為并行輸出的電路。解轉(zhuǎn)換電路如圖6-50所示，其轉(zhuǎn)換過程的狀態(tài)變化如表6-23所示。圖6-50七位串入→并出轉(zhuǎn)換電路

例13

用74LS194組成七位并入轉(zhuǎn)換為串出。

解圖6-51是轉(zhuǎn)換電路，其轉(zhuǎn)換過程的狀態(tài)變化如表6-24所示。圖6-51七位并入—串出轉(zhuǎn)換電路

2)組成移位型計(jì)數(shù)器

所謂移位型計(jì)數(shù)器，就是以移位寄存器為主體構(gòu)成的

同步計(jì)數(shù)器，它的狀態(tài)遷移關(guān)系除第一級(jí)外必須具有移位功能，而第一級(jí)可根據(jù)需要移進(jìn)“0”或者“1”。所以，這類計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，只需對(duì)第一級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而其它各級(jí)仍維持移位功能，如圖6-52所示。圖6-52移位型計(jì)數(shù)器一般結(jié)構(gòu)由于它的狀態(tài)遷移關(guān)系受移位功能限制，因此，移位型計(jì)數(shù)器的狀態(tài)遷移關(guān)系不能任意進(jìn)行，必須滿足全狀態(tài)圖所示關(guān)系。圖6-53所示分別為右移三位移位寄存器和四位移位寄存器的全狀態(tài)圖。圖6-53移位寄存器的全狀態(tài)圖(a)三位移位寄存器全狀態(tài)圖；(b)四位移位寄存器全狀態(tài)圖

例14

設(shè)計(jì)模10移位型計(jì)數(shù)器。

解模10計(jì)數(shù)器需4級(jí)觸發(fā)器，所以從圖6-53的四位移位寄存器全狀態(tài)圖上選循環(huán)周期為10的狀態(tài)遷移序列。當(dāng)然會(huì)有多種不同的選取組合，從中任選一種即可。我們選如下序列：0→8→4→10→13→14→15→7→3→1其余不用的狀態(tài)可作為無關(guān)項(xiàng)處理，為了保證具有自啟動(dòng)能力，將其引入有效循環(huán)如圖6-54所示。實(shí)現(xiàn)器件可以用觸發(fā)器和門電路實(shí)現(xiàn)；也可選取中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)。圖6-54例14狀態(tài)遷移圖然后列出狀態(tài)遷移關(guān)系。列此關(guān)系時(shí)，主要列出反

饋函數(shù)F。例如現(xiàn)態(tài)是0000，反饋函數(shù)為1，則次態(tài)為1000，這樣就列出了如表6-25所示的關(guān)系。為保證自

校正能力，多余項(xiàng)也列出了。反饋函數(shù)的卡諾圖如圖6-55(a)所示。

最后選取器件實(shí)現(xiàn)該電路。我們選74LS194和八選一多路選擇器實(shí)現(xiàn)該電路，選擇地址變量為Q0Q2Q3=A2A1A0，確定Di，如圖6-55(b)所示。圖6-55例14移位型十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

移位型計(jì)數(shù)器中有兩種常用計(jì)數(shù)器，即環(huán)型計(jì)數(shù)器和扭環(huán)型計(jì)數(shù)器。環(huán)型計(jì)數(shù)器具有如下特點(diǎn)：其進(jìn)位模數(shù)與移位寄存器觸發(fā)器數(shù)相等；結(jié)構(gòu)上其反饋函數(shù)F(Q1Q2…Qn)=Qn，圖6-56是用74LS194構(gòu)成的四位環(huán)型計(jì)數(shù)器及其狀態(tài)遷移圖。如起始態(tài)為Q0Q1Q2Q3=1000，其狀態(tài)遷移為1000→0100→0010→0001，但存在無效循環(huán)和死態(tài)(如0和15)，即無自啟動(dòng)能力。圖6-56四位環(huán)型計(jì)數(shù)器

由于我們選定環(huán)型計(jì)數(shù)器每個(gè)狀態(tài)只有一個(gè)“1”(或選定每個(gè)狀態(tài)只有一個(gè)“0”)，故無需譯碼即可直接用于順序脈沖發(fā)生器。但環(huán)型計(jì)數(shù)器狀態(tài)利用率低，16個(gè)狀態(tài)僅利用了4個(gè)狀態(tài)。

扭環(huán)型計(jì)數(shù)器(又稱為約翰遜計(jì)數(shù)器)。其特點(diǎn)是：進(jìn)位模為移位寄存器觸發(fā)器級(jí)數(shù)n的2倍，即為2n；電路結(jié)構(gòu)上反饋函數(shù)F(Q1Q2…:Qn)=Qn。圖6-57是用74LS194構(gòu)成的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，由于存在一個(gè)無效循環(huán)，故無自啟動(dòng)能力。圖6-57四位扭環(huán)型計(jì)數(shù)器

扭環(huán)形計(jì)數(shù)器可以獲得偶數(shù)計(jì)數(shù)器(或稱為偶數(shù)分頻器)，如要獲得奇數(shù)分頻器，其反饋函數(shù)由相鄰兩觸發(fā)器組成，即F=QmQm+1。其規(guī)律如下：以右移為例，F(xiàn)=Q0Q1得三分頻電路；F=Q1Q2得五分頻電路；F=Q2Q3

得七分頻電路。如要得九分頻以上的電路，則應(yīng)將多片四位74LS194擴(kuò)展為八位，舉例如下。

例1574LS194電路如圖6-58所示，列出該電路的狀態(tài)遷移關(guān)系，并指出其功能。解狀態(tài)遷移關(guān)系如表6-26所示，由所得狀態(tài)遷移關(guān)系，可看出是七個(gè)狀態(tài)一循環(huán)，故為7分頻電路，即fo=1/7fCP。其波形圖如圖6-59所示。圖6-58例15電路圖圖6-59