1、第6章，時(shí)序邏輯電路，教學(xué)內(nèi)容，6.1概述6.2時(shí)序邏輯電路的分析方法6.3一些常用的時(shí)序邏輯電路6.4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法，教學(xué)要求，1。主要內(nèi)容：(1)時(shí)序邏輯電路的概念和電路結(jié)構(gòu)特征；(2)同步時(shí)序電路的一般分析方法；(3)同步計(jì)數(shù)器的一般分析方法；(4)將使用零設(shè)置方法和數(shù)字設(shè)置方法來(lái)形成任意二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。一般內(nèi)容：(1)同步和異步的概念，當(dāng)前狀態(tài)、子狀態(tài)、有效狀態(tài)、無(wú)效狀態(tài)、有效周期、無(wú)效周期和自啟動(dòng)的概念，以及寄存器的概念；(2)同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。1.組合電路和時(shí)序電路的區(qū)別1。組合電路：電路的輸出只與電路的輸入有關(guān)，與電路的先前狀態(tài)無(wú)關(guān)。時(shí)序電路在給定時(shí)間的輸出取決于

2、當(dāng)時(shí)電路的輸入和前一時(shí)間電路的狀態(tài)，后者由觸發(fā)器保存。時(shí)序電路的狀態(tài)與時(shí)序有關(guān)。時(shí)序電路在任何時(shí)候的穩(wěn)定輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，還與電路的原始狀態(tài)有關(guān)。時(shí)序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器。時(shí)序邏輯電路的分類：根據(jù)動(dòng)作特性，可分為同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路。在相同的時(shí)鐘信號(hào)操作下，所有觸發(fā)器狀態(tài)變化同時(shí)發(fā)生。觸發(fā)狀態(tài)變化不會(huì)同時(shí)發(fā)生。根據(jù)輸出特性，可分為米莉時(shí)序邏輯電路和摩爾時(shí)序邏輯電路。輸出不僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，還取決于電路的電流輸入。輸出僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，與電路的電流輸入無(wú)關(guān)。3.時(shí)序邏輯電路的功能描述方法。特征方程：描述觸發(fā)器邏輯功能的邏輯表達(dá)式。驅(qū)動(dòng)方程：(激勵(lì)方程)

3、觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯表達(dá)式。時(shí)鐘方程：控制時(shí)鐘CLK的邏輯表達(dá)式。狀態(tài)方程：(子狀態(tài)方程)子狀態(tài)輸出的邏輯表達(dá)式。將驅(qū)動(dòng)方程代入特征方程，得到狀態(tài)方程。輸出方程：輸出變量的邏輯表達(dá)式。1。邏輯方程，2。狀態(tài)表，反映輸出z和子狀態(tài)Q*與輸入x和當(dāng)前狀態(tài)Q之間的關(guān)系.3。狀態(tài)圖，反映時(shí)序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律和相應(yīng)的輸入輸出值關(guān)系圖。箭頭尾部：當(dāng)前狀態(tài)，箭頭：輔助狀態(tài)，標(biāo)記：輸入/輸出，4。時(shí)序圖，又稱工作波形圖，以波形的形式形象地表達(dá)了輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和電路狀態(tài)在時(shí)間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這四種方法從不同的角度突出了時(shí)序電路邏輯功能的特點(diǎn)。它們本質(zhì)上是相同的，可以相互轉(zhuǎn)換。電路圖、時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出

4、方程、狀態(tài)方程、狀態(tài)圖、狀態(tài)表、時(shí)序圖、1、5、時(shí)序電路的分析步驟：6.2時(shí)序邏輯電路的分析方法、判斷電路的邏輯功能、檢查自啟動(dòng)、幾個(gè)概念、有效狀態(tài)：時(shí)序電路中任何使用的狀態(tài)。有效循環(huán)：由有效狀態(tài)組成的循環(huán)。無(wú)效狀態(tài)：時(shí)序電路中任何未使用的狀態(tài)。無(wú)效循環(huán)：如果一個(gè)無(wú)效狀態(tài)形成一個(gè)循環(huán)，它被稱為無(wú)效循環(huán)。自啟動(dòng)：如果無(wú)效狀態(tài)在CLK的作用下能自動(dòng)進(jìn)入有效周期，則表示電路可以自啟動(dòng)；否則，它不能自我啟動(dòng)。例6.2.1，解決方案：寫等式、驅(qū)動(dòng)等式、同步時(shí)序電路和時(shí)鐘等式。輸出方程，找到狀態(tài)方程，將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得到電路的狀態(tài)方程：計(jì)算并列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，制作時(shí)序圖，

5、解釋電路功能。這是一個(gè)同步七系統(tǒng)加法計(jì)數(shù)器，可以自己?jiǎn)?dòng)。例6.2.3，求解：寫方程，驅(qū)動(dòng)方程，代入D觸發(fā)器的特性方程，得到電路的狀態(tài)方程和輸出方程，找到狀態(tài)方程，計(jì)算并列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，電路狀態(tài)，轉(zhuǎn)移方向，00，01，10，11，轉(zhuǎn)移條件，A=1是二進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器。6.3一些常用的時(shí)序邏輯電路、寄存器和移位寄存器1。寄存器。在數(shù)字電路中，用來(lái)存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。該寄存器由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組成。觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，用于存儲(chǔ)N位二進(jìn)制代碼的寄存器需要N個(gè)觸發(fā)器。同步觸發(fā)器、4位寄存器、邊沿觸發(fā)器，(1)清零。異步清零。也就是說(shuō)，(2)發(fā)送號(hào)碼。CLK

6、上升沿發(fā)送號(hào)碼。也就是說(shuō)，(3)保持。除了CLK的上升沿，寄存器內(nèi)容將保持不變。2.移位寄存器，單向移位寄存器，0，0，1，0，1，1。在四個(gè)CLK信號(hào)之后，所有串行輸入的4位代碼被移入寄存器，并且在四個(gè)觸發(fā)器的輸出端獲得并行輸出代碼。首先將4位數(shù)據(jù)并行放入移位寄存器的4個(gè)觸發(fā)器中，經(jīng)過(guò)4 CP、4后從串行輸出端依次輸出4位代碼，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換。單向移位寄存器具有以下主要特征：(1)在CLK脈沖的作用下，單向移位寄存器中的數(shù)字可以依次向右或向左移位。(2)n位單向移位寄存器可以寄存N位二進(jìn)制碼。用N個(gè)CLK脈沖完成串行輸入，然后從Q0 QN-1獲得并行的N位二進(jìn)制碼，用N個(gè)CLK脈沖實(shí)

7、現(xiàn)串行輸出。(3)如果串行輸入端的狀態(tài)為0，寄存器將在n個(gè)CLK脈沖后清零。兩片74LS194A連接成一個(gè)8位雙向移位寄存器，雙向移位寄存器74LS194用于構(gòu)成節(jié)日彩燈控制電路。S1=0，S0=1向右移動(dòng)進(jìn)行控制。當(dāng)Q=0時(shí)，發(fā)光二極管亮起，按鈕被清除。本節(jié)總結(jié)：本節(jié)總結(jié)：計(jì)數(shù)器，在數(shù)字電路分類：計(jì)數(shù)器，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，向上計(jì)數(shù)器，同步計(jì)數(shù)器，異步計(jì)數(shù)器，向下計(jì)數(shù)器，向上計(jì)數(shù)器，向上計(jì)數(shù)器，向上計(jì)數(shù)器，向下計(jì)數(shù)器，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，N位二進(jìn)制同步向上計(jì)數(shù)器電路連接規(guī)則：驅(qū)動(dòng)方程圖6.3.10第279頁(yè)，4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，如果計(jì)數(shù)脈沖頻

8、率為f0，輸出脈沖頻率為Q0，Q1，Q2和因此，它也被稱為分頻器。4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/163，預(yù)置數(shù)控制端，數(shù)據(jù)輸入端，異步復(fù)位端，工作狀態(tài)控制端，進(jìn)位輸出，(a)引腳排列圖，4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161功能表，74161具有異步清零和同步設(shè)置功能。驅(qū)動(dòng)方程，輸出方程，n位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的連接規(guī)則：284頁(yè)，圖6.3.15，4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS191，預(yù)置數(shù)控制端，使能端，加減控制端，串行時(shí)鐘輸出，4位同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191功能表，74LS191具有異步設(shè)置功能。74LS193具有異步清零和設(shè)置功能。2.同步小數(shù)計(jì)數(shù)器。同步十進(jìn)制加法

9、計(jì)數(shù)器：是從同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器修改而來(lái)的。同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160和74LS161具有相同的邏輯圖和功能表，除了74LS160是十進(jìn)制，74LS161是十六進(jìn)制。同步十進(jìn)制升降計(jì)數(shù)器也有兩種結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)螘r(shí)鐘和雙時(shí)鐘。有74LS190屬于單時(shí)鐘，74LS192屬于雙時(shí)鐘。、74LS190和74LS191具有相同的邏輯圖和菜單；74LS192和74LS193的邏輯圖和菜單相同。2。異步計(jì)數(shù)器，1。異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，3位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，下降沿觸發(fā)，Q0連接到CLK1，Q1連接到CLK2。如果上升沿觸發(fā)，Q0應(yīng)連接到clk1，Q1應(yīng)連接到CLK2。3位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，由下降沿觸

10、發(fā)的觸發(fā)器，連接到CLK1和CLK2。如果上升沿觸發(fā)，它應(yīng)連接到CLK1和CLK2。2.異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，異步二進(jìn)制-五進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290，設(shè)置為0和9。如果計(jì)數(shù)脈沖從CLK0輸入，輸出從Q0引出，則獲得二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如果計(jì)數(shù)脈沖從CLK1端輸入，輸出從Q1引出到Q3，Q3是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如果CLK1和Q0相連，CLK0用作輸入端，輸出從Q0引出至Q3，可獲得8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS290菜單，缺點(diǎn)：(1)工作頻率低；(2)電路狀態(tài)解碼中存在競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)象。異步計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，第三，任意二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)造方法，當(dāng)使用現(xiàn)有的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)構(gòu)造任意二進(jìn)制(M)計(jì)數(shù)器時(shí)

11、，如果是MN，則需要多個(gè)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)方式、置零方式(復(fù)位方式)、置數(shù)方式(置數(shù)方式)、置零方式、74LS160具有異步清零功能、當(dāng)是MN時(shí)，需要通過(guò)多個(gè)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器、串行進(jìn)位方式、并行進(jìn)位方式、全局置零方式和全局置數(shù)方式的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果M可以分解為M=N1N 2(0。其連接方式只有：整數(shù)置零方式、整數(shù)置零方式、串行進(jìn)位方式：低位片的進(jìn)位信號(hào)作為高位片的時(shí)鐘輸入信號(hào)。并行進(jìn)位方式：將低位片的進(jìn)位信號(hào)作為高位片的工作狀態(tài)控制信號(hào)。全清零模式：首先以最簡(jiǎn)單的方式將兩個(gè)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接成一個(gè)大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器處于M狀態(tài)時(shí)，使RD=0，同時(shí)將兩個(gè)計(jì)數(shù)器置零。整體設(shè)置方式：首先以最簡(jiǎn)單的方式將兩個(gè)n進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接成一個(gè)大于m進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在某個(gè)狀態(tài)下使LD=0，同時(shí)將兩個(gè)計(jì)數(shù)器設(shè)置為合適的狀態(tài)，得到m進(jìn)制計(jì)數(shù)器。示例6.3.3使用兩個(gè)同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)連接數(shù)百個(gè)計(jì)數(shù)器。解決方案：并行進(jìn)位模式，串行進(jìn)位模式，示例6.3.4使用兩片74LS160連接到29個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解決方案：整體調(diào)零模式，整體數(shù)字設(shè)置模式，四。移位寄存器計(jì)數(shù)器、環(huán)形計(jì)數(shù)器、結(jié)構(gòu)特征：D0=環(huán)形計(jì)數(shù)器由四進(jìn)制計(jì)數(shù)器、自啟動(dòng)環(huán)形計(jì)數(shù)器：狀態(tài)轉(zhuǎn)換