電工電子技術(shù)11

1、第十一章第十一章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 基本要求基本要求 掌握基本掌握基本RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和D觸發(fā)器的邏觸發(fā)器的邏 輯功能輯功能 掌握計(jì)數(shù)器的分析方法和設(shè)計(jì)方法掌握計(jì)數(shù)器的分析方法和設(shè)計(jì)方法 掌握集成計(jì)數(shù)器的分析及應(yīng)用掌握集成計(jì)數(shù)器的分析及應(yīng)用 理解集成寄存器的分析及應(yīng)用理解集成寄存器的分析及應(yīng)用 基本內(nèi)容基本內(nèi)容 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 寄存器寄存器 11.1 時(shí)序邏輯電路的基本概念時(shí)序邏輯電路的基本概念 一一. 時(shí)序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 時(shí)序電路的基本結(jié)構(gòu)框圖時(shí)序電路的基本結(jié)構(gòu)框圖 它由輸出邏輯組合電路、輸入邏輯組合

2、電路和存儲器三它由輸出邏輯組合電路、輸入邏輯組合電路和存儲器三 部分組成，它們之間的邏輯關(guān)系可用部分組成，它們之間的邏輯關(guān)系可用輸出方程、驅(qū)動方輸出方程、驅(qū)動方 程和狀態(tài)方程程和狀態(tài)方程表示。表示。 輸出方程輸出方程 驅(qū)動方程驅(qū)動方程 狀態(tài)方程狀態(tài)方程 Z=Fl(X，Qn) Y=F2(X，Qn) Qn+1=F3(Y，Qn) 時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn) (1)時(shí)序邏輯由組合電路和存儲電路組成。時(shí)序邏輯由組合電路和存儲電路組成。 (2)在存儲元件的輸出和電路輸人之間存在反饋連在存儲元件的輸出和電路輸人之間存在反饋連 接。因而電路的工作狀態(tài)，與時(shí)間因素相關(guān)，即接。因而電路的工作狀態(tài)，與時(shí)間

3、因素相關(guān)，即 時(shí)序電路的輸出由電路的輸入和原來的狀態(tài)共同時(shí)序電路的輸出由電路的輸入和原來的狀態(tài)共同 決定。決定。 二時(shí)序邏輯電路的分類二時(shí)序邏輯電路的分類 時(shí)序電路通常分為兩大類時(shí)序電路通常分為兩大類: :一類是同步時(shí)序邏輯電路一類是同步時(shí)序邏輯電路，另另 一類是異步時(shí)序電路，此類電路無公共的時(shí)鐘脈沖。由一類是異步時(shí)序電路，此類電路無公共的時(shí)鐘脈沖。由 于同步時(shí)序電路的理論比較成熟，應(yīng)用也很廣泛，因而于同步時(shí)序電路的理論比較成熟，應(yīng)用也很廣泛，因而 我們重點(diǎn)介紹同步時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)方法。我們重點(diǎn)介紹同步時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)方法。 3時(shí)序邏輯電路功能的描述方法時(shí)序邏輯電路功能的描述方法 1.

4、邏輯方程式邏輯方程式 根據(jù)時(shí)序電路的原理圖，寫 根據(jù)時(shí)序電路的原理圖，寫 出的輸出方程、驅(qū)動方程和狀出的輸出方程、驅(qū)動方程和狀 態(tài)方程可以描述時(shí)序電路的邏態(tài)方程可以描述時(shí)序電路的邏 輯功能，但不直觀。輯功能，但不直觀。 2.狀態(tài)圖狀態(tài)圖 反映時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換反映時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換 規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值關(guān)規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值關(guān) 系的圖形稱為狀態(tài)圖。系的圖形稱為狀態(tài)圖。 Q1Q0 X/Z 0/0 0/1 1/0 1/0 1/0 1/1 0/0 0/0 00 01 10 11 3. .狀態(tài)表狀態(tài)表 反映輸出反映輸出Z Z、次態(tài)、次態(tài)Q Qn+1 n+1與輸入 與輸入X X、現(xiàn)態(tài)、現(xiàn)態(tài)Q

5、 Qn n之間對應(yīng)取值關(guān)系的之間對應(yīng)取值關(guān)系的 表格稱為狀態(tài)表。狀態(tài)表由三個部分組成：表格稱為狀態(tài)表。狀態(tài)表由三個部分組成：輸入變量和現(xiàn)狀輸入變量和現(xiàn)狀 態(tài)的組合態(tài)的組合、次態(tài)次態(tài)和和輸出變量輸出變量。 輸入現(xiàn)態(tài)輸入現(xiàn)態(tài) 次態(tài)次態(tài)輸出輸出 XQ1n Q0nQ1n+1 Q0n+1Z 000010 001100 010110 011001 100110 111101 110010 101000 前面狀態(tài)圖對應(yīng)的狀態(tài)表前面狀態(tài)圖對應(yīng)的狀態(tài)表 Q1Q0 X/Z 0/0 0/1 1/0 1/0 1/0 1/1 0/0 0/0 00 01 10 11 4.時(shí)時(shí)序序圖圖 時(shí)序圖即時(shí)序邏輯電路的工作波形圖。它

6、能直觀地描述電時(shí)序圖即時(shí)序邏輯電路的工作波形圖。它能直觀地描述電 路的輸入信號、時(shí)鐘信號、輸出信號及電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等在路的輸入信號、時(shí)鐘信號、輸出信號及電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等在 時(shí)間上的對應(yīng)關(guān)系。時(shí)間上的對應(yīng)關(guān)系。 上面介紹描述時(shí)序電路邏輯功能的上面介紹描述時(shí)序電路邏輯功能的4種方法可以互相轉(zhuǎn)換。種方法可以互相轉(zhuǎn)換。 前面狀態(tài)表對應(yīng)的時(shí)序圖前面狀態(tài)表對應(yīng)的時(shí)序圖 Q0 Q1 Z X 0 0 1 1 0 1 1 輸入輸入 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) 次態(tài)次態(tài) 輸出輸出 X Q1n Q0n Q1n+1Q0n+1 Z 000010 001100 010110 011001 100110 111101 110010 1010

7、00 11.2 雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)輸出端雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)輸出端Q和和Q，其輸出狀態(tài)，其輸出狀態(tài)Q不僅與不僅與 輸入有關(guān)，而且還與原先的輸出狀態(tài)有關(guān)輸入有關(guān)，而且還與原先的輸出狀態(tài)有關(guān) 。 一一.R-S觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 基本基本R-S觸發(fā)器觸發(fā)器邏輯電路及符號邏輯電路及符號 Q Q R S Q RS Q G1G2 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 不變不變 不定不定 復(fù)位復(fù)位(清清0) 置位置位(置置1) 記憶記憶(保持保持) 禁止禁止 真值表真值表 R S Q說明說明 觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn （原態(tài)）和次態(tài)（原態(tài)）和次態(tài)Qn+1（新態(tài)）之間的轉(zhuǎn)換（

8、新態(tài)）之間的轉(zhuǎn)換 關(guān)系用另一種表格記錄下來，稱為關(guān)系用另一種表格記錄下來，稱為特性表特性表，它是觸發(fā)器邏輯，它是觸發(fā)器邏輯 功能的另一種表現(xiàn)形式。功能的另一種表現(xiàn)形式。 S R Q Q t t t t 基本基本RS觸發(fā)器波形圖觸發(fā)器波形圖 特性表特性表 寬度相等的負(fù)脈沖從寬度相等的負(fù)脈沖從S S和和R R端同時(shí)消失后，觸發(fā)器狀態(tài)不定。端同時(shí)消失后，觸發(fā)器狀態(tài)不定。 1 0 0 1 0 1 QnSRQn+1 000 001 010 011 100 101 110 111 卡諾圖化簡卡諾圖化簡 特性方程特性方程 Qn+1=RQn+S S+R=1(約束條件約束條件) SR Qn 00011110 0

9、 X1 1 X11 基本基本RSRS觸發(fā)器的應(yīng)用舉例觸發(fā)器的應(yīng)用舉例 在數(shù)字系統(tǒng)中，用機(jī)械開關(guān)對電路發(fā)出命令信號，當(dāng)開在數(shù)字系統(tǒng)中，用機(jī)械開關(guān)對電路發(fā)出命令信號，當(dāng)開 關(guān)改變位置時(shí)，由于彈簧片不能立即與觸點(diǎn)穩(wěn)定接觸產(chǎn)生抖關(guān)改變位置時(shí)，由于彈簧片不能立即與觸點(diǎn)穩(wěn)定接觸產(chǎn)生抖 動，使電壓或電流波形產(chǎn)生動，使電壓或電流波形產(chǎn)生“毛刺毛刺” ” 。 如果用開關(guān)的輸出直接驅(qū)動邏輯門，經(jīng)過邏輯門整形后，如果用開關(guān)的輸出直接驅(qū)動邏輯門，經(jīng)過邏輯門整形后， 輸出會有一串脈沖干擾信號導(dǎo)致電路工作出錯。輸出會有一串脈沖干擾信號導(dǎo)致電路工作出錯。 Q Q 5V 5V A S B ; (2) (2)時(shí)序電路的輸出方程

10、時(shí)序電路的輸出方程; ; (3) (3)各觸發(fā)器的驅(qū)動方程。各觸發(fā)器的驅(qū)動方程。 2.2.將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器特性方程，求得觸發(fā)器的次態(tài)方程將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器特性方程，求得觸發(fā)器的次態(tài)方程 ，即即時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)方程。時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)方程。 3.3.根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程，列出時(shí)序電路狀態(tài)表，畫出狀根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程，列出時(shí)序電路狀態(tài)表，畫出狀 態(tài)圖或時(shí)序圖。態(tài)圖或時(shí)序圖。 4.4.用文字描述給定時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。用文字描述給定時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。 （二）同步時(shí)序邏輯電路分析舉例（二）同步時(shí)序邏輯電路分析舉例 例例1:試分析如試分析如 圖所示電路。圖所示電路。 解解:分析過

11、程如分析過程如 下下: (1)寫出各邏輯寫出各邏輯 方程式。方程式。 輸出方程輸出方程 Z= Q1n Q0n 驅(qū)動方程驅(qū)動方程 J0= K0=1；J1= K1= X Q0n (2)寫出各觸發(fā)器的次態(tài)方程寫出各觸發(fā)器的次態(tài)方程 Q0n+1= J0Q0n+K0Q0n=Q0n Q1n+1= J1Q1n+K1Q1n = （X Q0n）Q1n X Q0n Q1n = X Q0n Q1n (3)列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖和時(shí)序圖列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖和時(shí)序圖 (4)邏輯功能分析邏輯功能分析 此電路是一個可控計(jì)此電路是一個可控計(jì) 數(shù)器。當(dāng)數(shù)器。當(dāng)X=0進(jìn)行加法計(jì)進(jìn)行加法計(jì) 數(shù)，數(shù)，Z為進(jìn)位脈沖輸出；為進(jìn)位脈沖輸出； 當(dāng)

12、當(dāng)X=l時(shí)，電路進(jìn)行減時(shí)，電路進(jìn)行減1計(jì)計(jì) 數(shù)，數(shù)，Z是借位信號。是借位信號。 輸入輸入 現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次態(tài)次態(tài)輸出輸出 X Q1n Q0nQ1n+1Q0n+1Z 000010 001100 010110 011001 100110 111101 110010 101000 00 01 1011 0/0 1/0 0/0 0/1 1/1 1/0 1/00/0 CP X Q0 Q1 Z Q1Q0 X/Z Q0n+1= Q0n Q1n+1= X Q0n Q1n Z= Q1n Q0n 例例2:試分析如圖所示時(shí)序電路。試分析如圖所示時(shí)序電路。 解解: (1) 邏輯方程式邏輯方程式 輸出方程輸出方程 F= Q

13、3n Q1n 驅(qū)動方程驅(qū)動方程 J1= K1= 1 J2=Q1nQ3n K2=Q1n J3= Q1n Q2n K3= Q1n (2) 各觸發(fā)器的次態(tài)方程各觸發(fā)器的次態(tài)方程 Q1n+1=J 1n+KQ1n = 1n Q2n+1= 3n 2nQ1nQ2n 1n Q3n+1= 3nQ2nQ1nQ3n 1n Q QQQ QQ Q (3)狀態(tài)表、狀態(tài)圖和波形圖 狀態(tài)表、狀態(tài)圖和波形圖 F = Q3n Q1n Q1n+1= 1n Q2n+1= 3n 2nQ1nQ2n 1n Q3n+1= 3nQ2nQ1nQ3n 1n Q QQQ QQ 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài)輸出輸出 Q3n Q2n Q1nQ3n+1Q2n+1Q1

14、n+1F 0000010 0010100 0100110 0111000 1001010 1010001 1101110 1110001 000001 /0 /1 011 /0 Q3Q2Q1 / F /0 111010 /0 100 /0 101 /0110 /1 CP Q1 Q2 Q3 F (4)邏輯功能分析邏輯功能分析 由狀態(tài)圖可見，由狀態(tài)圖可見，000000、001001、010010、011011、100100、101101、這、這6 6個狀個狀 態(tài)形成了閉合回路，在電路正常工作時(shí)，態(tài)形成了閉合回路，在電路正常工作時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下在時(shí)鐘脈沖作用下 電路狀態(tài)總是按照回路中的箭頭方向電

15、路狀態(tài)總是按照回路中的箭頭方向從從000到到101遞增，每經(jīng)遞增，每經(jīng) 過過6個時(shí)鐘脈沖作用后，電路的狀態(tài)循環(huán)一次，當(dāng)個時(shí)鐘脈沖作用后，電路的狀態(tài)循環(huán)一次，當(dāng)3個觸發(fā)器個觸發(fā)器 的輸出狀態(tài)為的輸出狀態(tài)為101，電路輸出，電路輸出F=1，否則，否則，F(xiàn)=0。這這6 6個稱為有個稱為有 效狀態(tài)。效狀態(tài)。 其余的其余的2 2個狀態(tài)稱為無效狀態(tài)。個狀態(tài)稱為無效狀態(tài)。 由狀態(tài)圖還可看出，電路在正常工作時(shí)是無法達(dá)到無效狀態(tài)由狀態(tài)圖還可看出，電路在正常工作時(shí)是無法達(dá)到無效狀態(tài) 的，若此電路由于某種原因，如噪聲信號或接通電源迫使電的，若此電路由于某種原因，如噪聲信號或接通電源迫使電 路進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，在路進(jìn)入

16、無效狀態(tài)時(shí)，在CP脈沖作用后，電路能自動回到有效脈沖作用后，電路能自動回到有效 序列，電路的這種能力稱為序列，電路的這種能力稱為自啟動能力自啟動能力。 根據(jù)分析得出：根據(jù)分析得出：此電路是一個六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器此電路是一個六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，輸出，輸出F=1 ，計(jì)數(shù)器有進(jìn)位表示，計(jì)數(shù)器有進(jìn)位表示 。 例例3:試分析如圖所示時(shí)序電路。試分析如圖所示時(shí)序電路。 解解: (1) 邏輯方程式：邏輯方程式：DA=QCn ，DB= QAn ， DC= QBn (2) 次態(tài)方程： 次態(tài)方程：QAn+1= QCn ， QBn+1= QAn，QCn+1= QBn (3)狀態(tài)圖和狀態(tài)表狀態(tài)圖和狀態(tài)表 QAQBQC 0

17、00110100 111 101 010 011001 (4)邏輯功能分析邏輯功能分析 000、100、110、111、 011、001這這6個狀態(tài)形成個狀態(tài)形成 了主循環(huán)回路，了主循環(huán)回路，每經(jīng)過每經(jīng)過6 個時(shí)鐘脈沖作用后，電路個時(shí)鐘脈沖作用后，電路 的狀態(tài)循環(huán)一次，的狀態(tài)循環(huán)一次，電路具電路具 有有六進(jìn)制計(jì)數(shù)功能六進(jìn)制計(jì)數(shù)功能 。 010和和101為無效循環(huán)回路，為無效循環(huán)回路， 它們不能自動地回到主循它們不能自動地回到主循 環(huán)，所以電路環(huán)，所以電路沒有自啟動沒有自啟動 能力能力。 通常，希望時(shí)序電路具有通常，希望時(shí)序電路具有 自啟動能力。自啟動能力。 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài) QAn QBn Q

18、nQAn+1QBn+1QCn+1 000100 001000 010101 011001 100110 101010 110111 111011 0/0 00 例例4：試分析時(shí)序電路試分析時(shí)序電路。 解：解：(1) 邏輯方程式邏輯方程式 QQJJ KK CP & & & 121 FX 驅(qū)動方程驅(qū)動方程 J1=X K1=XQ2n J2=XQ1n K2=X 輸出方程輸出方程 F=XQ1nQ2n (2)次態(tài)方程次態(tài)方程( ) Q1n+1=XQ1n+XQ2nQ1n Q2n+1=XQ2nQ1n+XQ2n JQn+KQn (3)狀態(tài)圖、狀態(tài)表和狀態(tài)圖、狀態(tài)表和波波 形形 1/1 1/0 01 0/0 10

19、 0/0 1/0 1/0 11 0/0 Q2Q1 X/F X Q 2 n Q 1 n Q 2 n+1 Q 1 n+1 F 000 001 010 011 100 101 110 111 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 (4)(4)邏輯功能邏輯功能 只要只要X=0，無論電路處于何種狀態(tài)都回到，無論電路處于何種狀態(tài)都回到00狀態(tài)，狀態(tài)， 且且F=0；以后，只有連續(xù)輸入四個或四個以上的；以后，只有連續(xù)輸入四個或四個以上的1時(shí)，時(shí)， 才使才使F=l。該電路的邏輯功能是對輸入信號。該電路的邏輯功能是對輸入信號X進(jìn)行檢進(jìn)行檢 測，當(dāng)連續(xù)輸入四

20、個或四個以上個測，當(dāng)連續(xù)輸入四個或四個以上個1時(shí)，輸出時(shí)，輸出F=l，否，否 則則F=O。故該電路稱作。故該電路稱作1111序列檢測器序列檢測器 。 波波 形形 圖圖 12345CP X Q1 Q2 F 0/0 00 1/1 1/0 01 0/0 10 0/0 1/0 1/0 11 0/0 Q2Q1 X/F 例例5: 5: 試分析異步時(shí)序電路。試分析異步時(shí)序電路。 解解: (1) 邏輯方程式邏輯方程式 CP的邏輯方程：的邏輯方程： CPD=CP,觸發(fā)。觸發(fā)。 CPC=CPA=QD,僅當(dāng)僅當(dāng)QD ，QC和和QA才可能改變狀態(tài)。才可能改變狀態(tài)。 CPB= QC, 僅當(dāng)僅當(dāng)QC ，QB才可能改變狀態(tài)

21、。才可能改變狀態(tài)。 驅(qū)動方程：驅(qū)動方程： JD=KD=1；JC=QAn，KC=1； JB= KB=1；JA=QBnQCn KA=1； (2) 次態(tài)方程次態(tài)方程 (3)狀態(tài)圖、狀態(tài)表和時(shí)序圖狀態(tài)圖、狀態(tài)表和時(shí)序圖 QAn+1=QAnQBnQCn （QD 此式有效）此式有效） QBn+1=QBn （QC 此式有效）此式有效） QCn+1=QAnQCn（QD 此式有效）此式有效） QDn+1=QDn （CP 此式有效）此式有效） QAQBQCQD 0001001000110100 1000011101100101 1010 1011 1111 1001 1101 1100 KA=KB =KC=KD=

22、1 JB= JD=1 JA=QBnQCn JC=QAn 1110 0000 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)時(shí)鐘信號時(shí)鐘信號次態(tài)次態(tài) QAnQBnQCnQDnCPACPBCPCCPDQAn+1QBn+1QCn+1QDn+1 000000010001 000110110010 001000010011 001111110100 010000010101 010110110110 011000010111 011111111000 100000011001 100110110000 101000011011 101111110100 110000011101 110110110100 111000011111 11111

23、1110000 狀態(tài)表狀態(tài)表 無無 效效 狀狀 態(tài)態(tài) 有有 效效 狀狀 態(tài)態(tài) 時(shí)序時(shí)序圖圖 (4)(4)邏輯功能邏輯功能 電路是一個十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，并具有自啟動能力。電路是一個十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，并具有自啟動能力。 分析異步時(shí)序邏輯電路時(shí)，由于沒有公共的時(shí)鐘脈沖，各觸分析異步時(shí)序邏輯電路時(shí)，由于沒有公共的時(shí)鐘脈沖，各觸 發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，除考慮驅(qū)動信號的情況外，還必須考慮其除考慮驅(qū)動信號的情況外，還必須考慮其 CP端的情況，觸發(fā)器只有在加到其端的情況，觸發(fā)器只有在加到其CP端上的信號有效時(shí)，端上的信號有效時(shí)， 才有可能改變狀態(tài)。否則，觸發(fā)器將保持原有狀態(tài)不變。才有可能改變

24、狀態(tài)。否則，觸發(fā)器將保持原有狀態(tài)不變。 CP QD QC QB QA 12345678910 （三）（三） 同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法 時(shí)序電路設(shè)計(jì)是時(shí)序電路分析的逆過程，即根據(jù)給定的邏時(shí)序電路設(shè)計(jì)是時(shí)序電路分析的逆過程，即根據(jù)給定的邏 輯功能要求，選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬈骷?，設(shè)計(jì)出符合要求的時(shí)序邏輯功能要求，選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬈骷?，設(shè)計(jì)出符合要求的時(shí)序邏 輯電路。輯電路。 1. 同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的一般步驟同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的一般步驟 根據(jù)設(shè)根據(jù)設(shè) 計(jì)題目計(jì)題目 繪制原繪制原 始狀態(tài)始狀態(tài) 圖圖 狀狀 態(tài)態(tài) 化化 簡簡 確定觸確定觸 發(fā)器個發(fā)器個 數(shù)進(jìn)行數(shù)進(jìn)行 狀態(tài)編狀態(tài)編 碼碼

25、選擇觸選擇觸 發(fā)器，發(fā)器， 確定輸確定輸 出和驅(qū)出和驅(qū) 動方程動方程 畫邏輯畫邏輯 電路圖電路圖 并檢查并檢查 自啟動自啟動 能力能力 2. 同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例 例例1:設(shè)計(jì)一個自然二進(jìn)制碼的五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)一個自然二進(jìn)制碼的五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 解解:（1）確定觸發(fā)器個數(shù)，進(jìn)行狀態(tài)編碼）確定觸發(fā)器個數(shù)，進(jìn)行狀態(tài)編碼 由于五進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)已定，可畫出狀態(tài)圖由于五進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)已定，可畫出狀態(tài)圖 由于狀態(tài)數(shù)由于狀態(tài)數(shù)M=5，所以，所以n=3，滿足，滿足2n-116，且，且 256=1616，所以要用兩片，所以要用兩片74161組成。組成。實(shí)現(xiàn)模大于芯片模實(shí)現(xiàn)模大于芯片模

26、 數(shù)數(shù)M的的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器可通過多個芯片的連接實(shí)現(xiàn)?？赏ㄟ^多個芯片的連接實(shí)現(xiàn)。 計(jì)數(shù)器輸出計(jì)數(shù)器輸出 2QD2QC2QB2QA1QD1QC1QB1QA 例例4：分析圖示電路，指出是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器。：分析圖示電路，指出是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 解：解：1 1）兩個芯片都有置數(shù)功能，當(dāng)芯片）兩個芯片都有置數(shù)功能，當(dāng)芯片(2)(2)產(chǎn)生進(jìn)位信號時(shí)，產(chǎn)生進(jìn)位信號時(shí)， 芯片芯片(1)(1)置數(shù)為置數(shù)為00100010，芯片，芯片(2)(2)置數(shù)為置數(shù)為0101 0101 ( (共共1個個CP) ) 。 2）接著，）接著，芯片芯片(1)(1)從從00110011計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)至1111 1111 ( (共共13

27、個個CP) ) ，并通過進(jìn)，并通過進(jìn) 位輸出位輸出RCORCO向芯片向芯片(2)(2)發(fā)出發(fā)出1 1次計(jì)數(shù)信號。次計(jì)數(shù)信號。 3 3）此后此后芯片芯片(1)(1)從從00000000計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)至1111 1111 ( (共共16個個CP) ) ，每當(dāng)芯片，每當(dāng)芯片(1)(1) 計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)至11111111時(shí)，向芯片時(shí)，向芯片(2)(2)發(fā)出發(fā)出1 1次計(jì)數(shù)信號。次計(jì)數(shù)信號。 4 4）芯片）芯片(2)(2)接受芯片接受芯片(1)(1)的信號，從的信號，從01100110計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)至1111 1111 ( (共共10個個 CP) ) ，當(dāng)芯片，當(dāng)芯片(2)(2)產(chǎn)生進(jìn)位信號時(shí)，電路重復(fù)產(chǎn)生進(jìn)位信號

28、時(shí)，電路重復(fù)1-41-4過程。過程。 狀態(tài)總數(shù)狀態(tài)總數(shù)= =最終值最終值- -初始值初始值+1=(FF-52+1)+1=(FF-52+1)H H=(AD)=(AD)H H=174=174 電路為電路為174進(jìn)進(jìn) 制計(jì)數(shù)器制計(jì)數(shù)器 2. 74LS90計(jì)數(shù)器：二計(jì)數(shù)器：二五五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 功能表功能表 時(shí)鐘時(shí)鐘清零輸入清零輸入置置9輸入輸入輸出輸出 CPACPBR0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QDQBQCQA 1100000 1100000 0111001 0111001 CP 0 CP 0 CP QA 有有0有有0 二進(jìn)制計(jì)數(shù)，二進(jìn)制計(jì)數(shù)，Q QA A輸出輸出 五進(jìn)制計(jì)數(shù)，五

29、進(jìn)制計(jì)數(shù)，Q QD DQ QC CQ QB B輸出輸出 十進(jìn)制計(jì)數(shù)，十進(jìn)制計(jì)數(shù)，Q QD DQ QC CQ QB BQ QA A輸出輸出 工作方式：工作方式： (1) 異步清零異步清零 只要只要R0(1)= R0(2)=1，S9(1)S9(2)=0，輸出，輸出QDQCQBQA =0000，不，不 受受CP控制?？刂?。 (2) 異步置異步置9 只要只要S9(1)= S9(2) =1，R0(1)R0(2)=0，輸出，輸出QDQCQBQA =1001， 不受不受CP控制?？刂?。 (3) 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 在在S9(1)S9(2)=0和和R0(1)R0(2)=0同時(shí)滿足的前提下，在同時(shí)滿足的前提下，在CP負(fù)跳

30、負(fù)跳 沿作用下實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)。沿作用下實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)。 若在若在CPA端輸入端輸入CP，則輸出，則輸出QA實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)；實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)； 若在若在CPB端輸入端輸入CP，則輸出，則輸出QDQCQB實(shí)現(xiàn)異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)；實(shí)現(xiàn)異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)； 若在若在CPA端輸入計(jì)數(shù)脈沖端輸入計(jì)數(shù)脈沖CP，同時(shí)將，同時(shí)將CPB端與端與QA相接，則相接，則 輸出輸出QDQCQBQA實(shí)現(xiàn)異步實(shí)現(xiàn)異步8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)。碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)。 (4) 利用清零和置利用清零和置9功能可以構(gòu)成其他進(jìn)制的計(jì)數(shù)器功能可以構(gòu)成其他進(jìn)制的計(jì)數(shù)器 例例4 用用74LS90組成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。組成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 解：由于題意要求解：由于題意要求 是六

31、進(jìn)制計(jì)數(shù)器，是六進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 因而先將因而先將74LS90連連 接成十計(jì)數(shù)器，再接成十計(jì)數(shù)器，再 利用異步清零功能利用異步清零功能 去掉去掉4個計(jì)數(shù)狀態(tài)，個計(jì)數(shù)狀態(tài)， 即可實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)即可實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì) 數(shù)。數(shù)。 01010101 QDQCQBQA 01100110 00010001 01000100 00000000 0010001000110011 CP QA QB QC R 例例5 用用74LS90組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 解：由于解：由于74LS90最大的最大的M=10，而實(shí)際要求，而實(shí)際要求N=60M，所，所 以要用以要用2片片74LS90。一片接成十進(jìn)制（個位），輸出

32、為。一片接成十進(jìn)制（個位），輸出為 Q DQCQBQA，另一片接成六進(jìn)制（十位），輸出為 ，另一片接成六進(jìn)制（十位），輸出為 QCQBQA。 數(shù)字電子秒表計(jì)數(shù)、譯碼及顯示電路數(shù)字電子秒表計(jì)數(shù)、譯碼及顯示電路 74LS9074LS90 74487448 11.4 寄存器寄存器 寄存器是另一類特殊的時(shí)序電路，廣泛地應(yīng)用于數(shù)字計(jì)寄存器是另一類特殊的時(shí)序電路，廣泛地應(yīng)用于數(shù)字計(jì) 算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中。算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中。 作用作用: 暫存信息和移位操作暫存信息和移位操作 。 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu): 由觸發(fā)器和門電路組合而成，由觸發(fā)器和門電路組合而成，n位二進(jìn)制代碼的寄存器位二進(jìn)制代碼的寄存器 就需要用就需要用n

33、個觸發(fā)器組成。個觸發(fā)器組成。 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式: 并行輸入、串行輸入、并行輸出、串行輸出。并行輸入、串行輸入、并行輸出、串行輸出。 寄存器初始狀態(tài)：寄存器初始狀態(tài)： 數(shù)據(jù)輸入前一般使每位觸發(fā)器置數(shù)據(jù)輸入前一般使每位觸發(fā)器置“0”，即清，即清0,使寄存器使寄存器 清清0的脈沖叫做清的脈沖叫做清0脈沖。脈沖。 一一. 74LS175并入一并出寄存器并入一并出寄存器 RD是異步清零控制端。寄存器存數(shù)之前，是異步清零控制端。寄存器存數(shù)之前， 必須先將寄存器清零，否則有可能出錯。必須先將寄存器清零，否則有可能出錯。 1D4D是數(shù)據(jù)輸入端，在是數(shù)據(jù)輸入端，在CP正跳沿作用正跳沿作用 下，下，1D4

34、D端的數(shù)據(jù)被并行地存入寄存端的數(shù)據(jù)被并行地存入寄存 器。器。 輸出數(shù)據(jù)從輸出數(shù)據(jù)從lQ4Q并行地取出。并行地取出。 邏輯圖邏輯圖 清零清零 時(shí)鐘時(shí)鐘數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 R RD D CPCP1D1D 2D2D 3D3D 4D4D 1Q1Q 2Q2Q 3Q3Q 4Q4Q 0 0 0 00 00 00 0 1 1A AB BC CD DA AB BC CD D 1 11 1 保持保持 1 10 0 功能表功能表 二二. 4位串入一串出位串入一串出寄存器寄存器 在時(shí)鐘脈沖作用下，內(nèi)部各觸發(fā)在時(shí)鐘脈沖作用下，內(nèi)部各觸發(fā) 器的信息同步地向右器的信息同步地向右( (或向左）移或向左）移 動。

35、因而串行寄存器又稱為移位動。因而串行寄存器又稱為移位 寄存器。寄存器。 邏輯圖邏輯圖 狀態(tài)表狀態(tài)表 時(shí)鐘數(shù)據(jù)輸出端 CP Q0 Q1 Q2 Q3 00000 1 D 3 0 0 0 2 D2 D3 0 0 3 D1 D2 D3 0 4 D0 D1 D 2 D3 三三. 74194多功能寄存器多功能寄存器 功能表功能表 序序 號號 清清 零零 R RD D 輸輸 入入輸輸 出出 控制信號控制信號串行輸入串行輸入 時(shí)鐘時(shí)鐘 CPCP 并行輸入并行輸入 Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 M M1 1M M0 0 左移左移 D DSL SL 右移右移 D DSR SR D D0 0D

36、D1 1D D2 2D D3 3 1 10 0 0 00 00 00 0 2 21 11(0)1(0) Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 3 31 11 11 1 D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3 4 41 11 10 01 1 Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 1 1 5 51 11 10 00 0 Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 0 0 6 61 10 01 11 1 1 1 Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2 7 71 10 01 10 0 0 0 Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2 8 81 10 00 0 Q Q0