《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版）課件：第五章 時(shí)序邏輯電路

1、1第五章第五章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路5.1 概述概述5.2 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析5.3 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)5.4 典型中規(guī)模時(shí)序邏輯集成電路典型中規(guī)模時(shí)序邏輯集成電路一、時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)一、時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)1. 功能上：功能上：任一時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，任一時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。例：串行加法器，兩個(gè)多位數(shù)從低位到高位逐位相加例：串行加法器，兩個(gè)多位數(shù)從低位到高位逐位相加2. 電路結(jié)構(gòu)上電路結(jié)構(gòu)上包含存儲(chǔ)電路和組合電路包含存儲(chǔ)電路和組合電路存儲(chǔ)器狀態(tài)和輸入變量共同決定輸存儲(chǔ)器狀態(tài)和輸入變量共同

2、決定輸 出出)Q,X(FY)q,q,q,x,x,x(fy)q,q,q,x,x,x(fylijli 輸出方程輸出方程2121121211111121211212( ,)(,)( ,)ilkilzg x xx q qqG X Qzg x xx q qq驅(qū)動(dòng)方程Z)Q,Z(HQ)q,q,q,z ,z ,z(hq)q,q,q,z ,z ,z(hqnnnlnnillnlnnin 121212121111狀態(tài)方程狀態(tài)方程時(shí)序電路的特點(diǎn)：時(shí)序電路的特點(diǎn)：具有記憶功能。具有記憶功能。組合邏輯電路組合邏輯電路存儲(chǔ)功能存儲(chǔ)功能.XYZW時(shí)序電路的基本單元：時(shí)序電路的基本單元：觸發(fā)器。觸發(fā)器。2、Mealy型和型和

3、Moore型型僅取決于電路狀態(tài)僅取決于電路狀態(tài)有關(guān)有關(guān)、與與)Q(FYQX)Q,X(FY 時(shí)時(shí) 序序邏輯電路邏輯電路寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器分析分析設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)教學(xué)要求教學(xué)要求 ：1. 會(huì)使用移位寄存器組件會(huì)使用移位寄存器組件 ；2. 會(huì)分析和設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器電路。會(huì)分析和設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器電路。*5.295.2.2 時(shí)序邏輯電路分析方法及描述工具時(shí)序邏輯電路分析方法及描述工具例例5.2.1 圖圖5.2.1是摩爾型時(shí)序邏輯電路，是摩爾型時(shí)序邏輯電路，分析該時(shí)序邏輯電路的功能。分析該時(shí)序邏輯電路的功能。圖圖5.2.1 例例5.2.1邏輯電路圖邏輯電路圖10001

4、101JKJKQ驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程10000000011111101010111nnnnnnnnnnnnnQK QJ QQQQQK QJ QQ QQ QZQ Q 狀態(tài)方程狀態(tài)方程輸出方程輸出方程例例5.2.1 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析11狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表例例5.2.1 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析12 次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖 例例5.2.1 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖13 時(shí)序圖時(shí)序圖例例5.2.1 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析14 功能分析功能分析 該電路是一個(gè)帶進(jìn)位功能該電路是一個(gè)帶進(jìn)位功能的同步的同步4進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路。進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路。例例

5、5.2.1 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析155.2.2 時(shí)序邏輯電路分析方法及描述工具時(shí)序邏輯電路分析方法及描述工具例例5.2.2 圖為同時(shí)米勒型時(shí)序序邏輯電路圖，圖為同時(shí)米勒型時(shí)序序邏輯電路圖，分析該電路功能。分析該電路功能。圖圖5.2.5 例例5.2.2邏輯電路圖邏輯電路圖16驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程狀態(tài)方程輸出方程輸出方程例例5.2.2 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析00110JKXJKXQ100011010101nnnnnnnnQXQXQQXQ QXQ QZXQ Q17狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表例例5.2.2 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析18 次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)

6、換圖例例5.2.2 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析19 時(shí)序圖時(shí)序圖例例5.2.2 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析20 功能分析功能分析當(dāng)當(dāng)X1時(shí)，電路為時(shí)，電路為4進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器當(dāng)當(dāng)X0時(shí)，電路停止計(jì)數(shù)。時(shí)，電路停止計(jì)數(shù)。加法計(jì)數(shù)帶有進(jìn)位輸出。加法計(jì)數(shù)帶有進(jìn)位輸出。例例5.2.2 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析 2321331212132111QK,QQJQQK,QJK,QQJ.寫寫驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)方方程程： 323211323121121321112QQQQQQQQQQQQQQQQQKQJQJK.nnnnnn），得得狀狀態(tài)態(tài)方方程程：觸觸發(fā)發(fā)器器的的特特性性方方程程（代代入入3

7、23QQY. 輸輸出出方方程程YQQQQQQnnnnnn111213123YQQQCPnnn123 3232113231211213211QQQQQQQQQQQQQQQQnnn32QQY 例例5.2.4：試分析如圖所示的時(shí)序邏輯電路。試分析如圖所示的時(shí)序邏輯電路。解：該電路為同步時(shí)序邏輯電路，時(shí)鐘方程可以不寫。解：該電路為同步時(shí)序邏輯電路，時(shí)鐘方程可以不寫。（1）寫出輸出方程：）寫出輸出方程： nnQQXZ01)( nQXJ10 10 KnQXJ01 11 K （2 2）寫出驅(qū)動(dòng)方）寫出驅(qū)動(dòng)方程：程：0=11K1J1=11K=11JZ1CPX0QC1Q11FF&C1FF（3）寫出）寫出

8、JK觸發(fā)器的特性方程，然后將各驅(qū)動(dòng)觸發(fā)器的特性方程，然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：態(tài)方程：作出作出X=0的狀態(tài)表：的狀態(tài)表：nnnnnQQXQKQJQ01000010)( nnnnnQQXQKQJQ10111111) (nnnQQQ0110 nnnQQQ1011 輸出方程簡化為：輸出方程簡化為：nnQQZ01 0 00 1 0 11 0 0 1 0 0 0 0 1 X X= =0 0時(shí)時(shí)的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖/1Q/0Q/000110100nnQQXZ01)( nQXJ10 10 KnQXJ01 11 K當(dāng)當(dāng)X=1時(shí)：觸發(fā)器的

9、次態(tài)方時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡化為：程簡化為：作出作出X=1的狀態(tài)表：的狀態(tài)表：將將X=0與與X=1的狀態(tài)圖合并起來得完整的狀態(tài)圖。的狀態(tài)圖合并起來得完整的狀態(tài)圖。nnnQQQ0110 nnnQQQ1011 nnQQZ01 各觸發(fā)器的次態(tài)方程：各觸發(fā)器的次態(tài)方程：nnnnnQQXQKQJQ01000010)( nnnnnQQXQKQJQ10111111) (現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次次 態(tài)態(tài)輸輸 出出0 01 0 1 00 1 1 0 1 0 0 0 0 X X= =1 1時(shí)時(shí)的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖/00010/0Q0101/1Q1/0010/11/10/0000/0101/0完完整整的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖nnQQXZ0

10、1)( 根據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖，根據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖， 可畫出在可畫出在CP脈沖作用下電路脈沖作用下電路的時(shí)序圖。的時(shí)序圖。（5 5）畫時(shí)序波形圖。）畫時(shí)序波形圖。1/0010/11/10/0000/0101/0XCP1234560QZ1Q（6 6）邏輯功能分析：）邏輯功能分析： 當(dāng)當(dāng)X=1=1時(shí)，按照減時(shí)，按照減1 1規(guī)律規(guī)律從從1001001010010010循環(huán)變化，循環(huán)變化，并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為0000狀態(tài)（最小數(shù)）時(shí)，狀態(tài)（最小數(shù)）時(shí)，輸出輸出Z=1=1。 該電路一共有該電路一共有3 3個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài)0000、0101、1010。 當(dāng)當(dāng)X=0=0時(shí)，按照加時(shí)，按照加1 1規(guī)律從規(guī)律從00

11、01100000011000循環(huán)變化，循環(huán)變化，并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為1010狀態(tài)（最大數(shù)）時(shí)，輸出狀態(tài)（最大數(shù)）時(shí)，輸出Z=1=1。所以該電路是一個(gè)所以該電路是一個(gè)可控可控的的3 3進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1/0010/11/10/0000/0101/0完完整整的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖 212111QQADQD)(驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)方方程程： 21121112QQAQDQ)(nn狀狀態(tài)態(tài)方方程程：212121213QQAQQAQQAQQAY)( 輸出方程：輸出方程：AYQQnn1112 nnQQ12122nnM設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求要求原始狀原始狀態(tài)圖態(tài)圖最簡狀最簡狀態(tài)圖態(tài)圖畫電畫電路圖路圖檢查電檢查電路能否路能否自

12、啟動(dòng)自啟動(dòng)1246時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法選觸發(fā)器，求時(shí)選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程5狀態(tài)狀態(tài)分配分配3化簡5.5.3.3.1 11建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7 7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)一，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。規(guī)則為逢七進(jìn)一，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。 000001010011 /0 110101100 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /Y nnnQQQ012/1狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡。已經(jīng)最簡。已是二進(jìn)制狀態(tài)。已是二進(jìn)制狀態(tài)。4選觸

13、發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程因需用因需用3 3位二進(jìn)制代碼，選用位二進(jìn)制代碼，選用3 3個(gè)個(gè)CPCP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，觸發(fā)器，分別用分別用FFFF0 0、FFFF1 1、FFFF2 2表示。表示。由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：CPCPCPCP210輸出方程：輸出方程：nnQQY21Y的卡諾圖00011110000101000nnQQ12nQ0(a) 10nQ的卡諾圖00011110011011000nnQQ12nQ0(b) 11nQ的卡諾圖00011110001001101nnQQ12n

14、Q0(c) 12nQ的卡諾圖00011110000011011nnQQ12nQ01020102100110120112102121nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQ QQ QQ Q QQQQ QQ Q QQQ Q QQ Q沒用沒用無關(guān)項(xiàng)無關(guān)項(xiàng)不化簡，以便使之與不化簡，以便使之與JKJK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。觸發(fā)器的特性方程的形式一致。 nnQQJ120、10K nQJ01、nnQQK021 nnQQJ012、nQK12 YFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K 1J C11K&Q0Q0&1&比較，得驅(qū)動(dòng)方程：比較，得

15、驅(qū)動(dòng)方程：102100110120112102121nnnnnnnnnnnnnnnnnQQ Q QQQQ QQ Q QQQ Q QQ Q電電路路圖圖5nnnQKQJQ1檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6000121201121021011001210nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ將無效狀態(tài)將無效狀態(tài)111111代入狀態(tài)方程計(jì)算：代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見可見111111的次態(tài)為有效狀態(tài)的次態(tài)為有效狀態(tài)000000，電路能夠電路能夠自啟動(dòng)自啟動(dòng)。 設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路，當(dāng)連續(xù)輸入設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路，當(dāng)連續(xù)輸入3 3個(gè)或個(gè)或3 3個(gè)以個(gè)以上上1 1時(shí)

16、，電路的輸出為時(shí)，電路的輸出為1 1，其它情況下輸出為，其它情況下輸出為0 0。例如：。例如：輸入輸入X X101100111011110101100111011110輸入輸入Z Z0000000010001100000000010001105.3.25.3.2 1建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖S0S1S2S3設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為S S0 0。第一次輸入第一次輸入1 1時(shí)，由狀態(tài)時(shí)，由狀態(tài)S S0 0轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入狀態(tài)狀態(tài)S S1 1，并輸出，并輸出0 0；1/0X/Y若繼續(xù)輸入若繼續(xù)輸入1 1，由狀態(tài)，由狀態(tài)S S1 1轉(zhuǎn)入狀轉(zhuǎn)入狀態(tài)態(tài)S S2 2，并輸出，并輸出0 0；

17、1/0如果仍接著輸入如果仍接著輸入1 1，由狀態(tài)，由狀態(tài)S S2 2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入狀態(tài)入狀態(tài)S S3 3，并輸出，并輸出1 1；1/1此后若繼續(xù)輸入此后若繼續(xù)輸入1 1，電路仍停，電路仍停留在狀態(tài)留在狀態(tài)S S3 3，并輸出，并輸出1 1。1/1電路無論處在什么狀態(tài)，電路無論處在什么狀態(tài)，只要輸入只要輸入0 0，都應(yīng)回到初，都應(yīng)回到初始狀態(tài)，并輸出始狀態(tài)，并輸出0 0，以便，以便重新計(jì)數(shù)。重新計(jì)數(shù)。0/00/00/00/0 0/01/0 1/01/01/0 0/0(c) 二進(jìn)制狀態(tài)圖 10 0/0 1/1 00 01 0/01/0 1/01/01/0 0/0(b) 簡化狀態(tài)圖 S2 0/0 1/1 S

18、0 S1原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時(shí)，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時(shí)，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài)，稱為等價(jià)狀態(tài)。狀態(tài)化簡就是將多個(gè)等價(jià)狀態(tài)合并成相同的狀態(tài)，稱為等價(jià)狀態(tài)。狀態(tài)化簡就是將多個(gè)等價(jià)狀態(tài)合并成一個(gè)狀態(tài)，把多余的狀態(tài)都去掉，從而得到最簡的狀態(tài)圖。一個(gè)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)化簡狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配狀態(tài)分配31/0 0/0 1/1 0/0 0/0 1/0 1/1(a) 原始狀態(tài)圖 S3 S2 0/0 S0 S1所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)S S2 2和和S S3 3等價(jià)。因?yàn)樗鼈冊(cè)谳斎霝榈葍r(jià)。因?yàn)樗鼈冊(cè)谳斎霝?/p>

19、1 1時(shí)輸出都時(shí)輸出都為為1 1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S S3 3；在輸入為；在輸入為0 0時(shí)輸出都為時(shí)輸出都為0 0，且都轉(zhuǎn)換到次，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)態(tài)S S0 0。所以它們可以合并為一個(gè)狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用。所以它們可以合并為一個(gè)狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用S S2 2表示。表示。S0=00S1=01S2=104選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選用選用2 2個(gè)個(gè)CPCP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，分別用觸發(fā)器，分別用FFFF0 0、FFFF1 1表示。采用表示。采用同步方案，即?。和椒桨?，即?。狠斴敵龀龇椒匠坛蘮XQY1狀狀態(tài)態(tài)方方程

20、程(a) 10nQ的卡諾圖X0001111000001100nnQQ01nnnQQXQ0110nnnnXQQXQQ11011(b) 11nQ的卡諾圖X0001111000001011nnQQ01Y的卡諾圖X0001111000001001nnQQ01nnnnnnnnXQQXQQQQQXQ11011001100nnnQKQJQ1比較，得驅(qū)動(dòng)方程：比較，得驅(qū)動(dòng)方程：電電路路圖圖5XKXQJKQXJnn101010 1 YFF0 FF11XQ1Q1 1J C11K 1J C11K&Q0Q0CP&1&檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6 001101 0/0 1/1將無效狀態(tài)

21、將無效狀態(tài)1111代入輸出代入輸出方程和狀態(tài)方程計(jì)算：方程和狀態(tài)方程計(jì)算：電路能夠電路能夠自啟動(dòng)。自啟動(dòng)。1101000010111011 YQQXYQQXnnnn，時(shí)時(shí)，時(shí)時(shí)，能自啟動(dòng)能自啟動(dòng)1011 0DXQ XQXQQ100DXQQ0111XQXQQn0110QQXQn1XQY (1(1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài)，）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài)，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。該狀態(tài)圖不須化簡。畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。該狀態(tài)圖不須化簡。S0S1S2S3S4狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表 QQ10n n2Qn100001111

22、0001010100 011000牢記在心牢記在心 !0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表 Jn00n1Q10QQ101n112002Kn00n1Q10QQ101n11200200101 102QQJ 12 KQ Q10n n2Qn10000111100010101000110000 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J KJKJK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表 Jn00n1Q10QQ101n111002K01Q11Q0n110n01Q200n1Jn00n1Q10QQ101n110002K00Q11Q0n110n01Q200n

23、1011001111001QJ 01QK 20QJ 10 KQ Q1 0n n2Qn1000011110001010100011000（5 5）將各驅(qū)動(dòng)方程歸納如下：）將各驅(qū)動(dòng)方程歸納如下：（6 6）畫邏輯圖。）畫邏輯圖。QQY0n11001n00110110020Qn02QY 102QQJ 12 K01QJ 01QK 20QJ 10 KQC1C1Q1K1J1J1J1K1KC1Q&2Q0QQ1CPY進(jìn)位輸出（7 7）檢查能否自啟動(dòng)）檢查能否自啟動(dòng) 可見，如果電路進(jìn)入無效狀態(tài)可見，如果電路進(jìn)入無效狀態(tài)101101、110110、111111時(shí)，時(shí)，在在CPCP脈沖作用下，分別進(jìn)入有效狀態(tài)

24、脈沖作用下，分別進(jìn)入有效狀態(tài)010010、010010、000000。所以電路能夠。所以電路能夠自啟動(dòng)自啟動(dòng)。0QQ1Q2/Y000001010011100/0/0/0/0/1/1101/1110111/154例例5.3.1 用用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步五觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步五進(jìn)制計(jì)數(shù)電路，當(dāng)計(jì)數(shù)到最后一個(gè)狀進(jìn)制計(jì)數(shù)電路，當(dāng)計(jì)數(shù)到最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)電路輸出態(tài)時(shí)電路輸出1 1，其余狀態(tài)電路輸出，其余狀態(tài)電路輸出0 0。 例例5.3.1 同步同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì) 原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖編碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖編碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖55狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表Nn+1t210Q QQinm表中表中代表計(jì)數(shù)脈

25、沖；代表計(jì)數(shù)脈沖；欄內(nèi)的欄內(nèi)的值為計(jì)數(shù)器的次態(tài)；值為計(jì)數(shù)器的次態(tài)；是計(jì)數(shù)器初態(tài)的最小項(xiàng)編號(hào)是計(jì)數(shù)器初態(tài)的最小項(xiàng)編號(hào) nt210Q QQ欄內(nèi)的欄內(nèi)的值為計(jì)數(shù)器的初態(tài)；值為計(jì)數(shù)器的初態(tài)；例例5.3.1 同步同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)56 次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖例例5.3.1 同步同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)57121011101010202nnnnnnnnnnnQQ QQQ QQ QQQQZQ12102210210211101010101020200()0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQ QQQQ Q QQ Q QQQ QQ QQ QQ QQQQQQQ210

26、21010100022 1JQQKQQJQKQJQKZQ1 1 狀態(tài)方程狀態(tài)方程3 3 驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程2 JK觸發(fā)器表達(dá)形式觸發(fā)器表達(dá)形式例例5.3.1 同步同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)58 邏輯電路圖邏輯電路圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 例例5.3.1 同步同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)59例例5.3.3 輸入為一串行隨機(jī)信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)輸入為一串行隨機(jī)信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)110110序列時(shí)檢測(cè)器能識(shí)別并使輸出信號(hào)輸序列時(shí)檢測(cè)器能識(shí)別并使輸出信號(hào)輸出出“1 1”，對(duì)于其他任何輸入序列，輸出皆，對(duì)于其他任何輸入序列，輸出皆為為“0 0”。例例5.3.3 序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì) 原

27、始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表60原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖簡化后狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖簡化后狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖例例5.3.3 序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)61 次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖110101nnnnnnnQX QQXZX Q1010001 JXQKXQJXKXZXQ狀態(tài)方程狀態(tài)方程驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程例例5.3.3 序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)62 邏輯電路圖邏輯電路圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖例例5.3.3 序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)序列數(shù)據(jù)檢測(cè)器設(shè)計(jì)63例例5.3.4 用邊沿用邊沿JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)異步觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)異步7進(jìn)進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并要求帶有進(jìn)位輸出，寫出設(shè)制計(jì)數(shù)器，并要求帶有進(jìn)

28、位輸出，寫出設(shè)計(jì)過程，畫出邏輯電路圖。計(jì)過程，畫出邏輯電路圖。 例例5.3.4 異步異步7進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖64狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼例例5.3.4 異步異步7進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)65時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程0121CPCPCPCPCPQ次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖例例5.3.4 異步異步7進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)66 122111021010102021nnnnnnnnnnnnnQQQQ QQ Q QQQQQQZQ Q122221110210012011010201200111nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQ QQ Q Q

29、Q QQQ QQQQQQQ QQQ 22101120210211 1 1JKJQKQQJQ QKZQ Q1 1 狀態(tài)方程狀態(tài)方程3 3 驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程2 JK觸發(fā)器表達(dá)形式觸發(fā)器表達(dá)形式例例5.3.4 異步異步7進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)67邏輯電路圖邏輯電路圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖例例5.3.4 異步異步7進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)5.4.1 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 5.4.2 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。 同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器改

30、改變變隨隨高高電電平平期期間間DQcpLS 7574功能功能有異步置有異步置狀態(tài)無關(guān)狀態(tài)無關(guān)存入，與此前后的存入，與此前后的時(shí)，將時(shí)，將01757430DDDcpLS 7474LS175175的功能的功能: :RD是異步清零控制端。是異步清零控制端。D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，是并行數(shù)據(jù)輸入端，CP為時(shí)鐘脈沖端。為時(shí)鐘脈沖端。Q0Q3是并行數(shù)據(jù)輸出端。是并行數(shù)據(jù)輸出端。0111RD清零清零10CP時(shí)鐘時(shí)鐘 d0 d1 d2 d3 D0 D1 D2 D3輸輸 入入0 0 0 0d0 d1 d2 d3保保 持持保保 持持Q0 Q1 Q2 Q3輸輸 出出工作模式工作模式異步清零異步清零數(shù)碼寄存數(shù)碼寄存

31、數(shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持7474LS175175的功能表的功能表二二、移位寄存器、移位寄存器1 1單單向移位寄存器向移位寄存器 （1 1）右移寄存器（）右移寄存器（D觸發(fā)器組成的觸發(fā)器組成的4 4位右移寄存器）位右移寄存器）右移寄存器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：右移寄存器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：左邊觸發(fā)器的輸出端接右鄰觸發(fā)左邊觸發(fā)器的輸出端接右鄰觸發(fā)器的輸入端。器的輸入端。QRC11D1DC1RQ1DC1RQ1DQRC1Q0Q1Q2Q3CPCRID串行輸入串行輸出D0D1D20FF1FF2FF3FF并 行 輸 出D3QRC11D1DC1RQ1DC1RQ1DQRC1Q0Q1Q2Q3CPCRID串行輸入串行輸出D0D

32、1D20FF1FF2FF3FF并 行 輸 出D3111 0 0 01 1 0 012030 1 1 0141 0 1 1 在在4 4個(gè)個(gè)CPCP作用下，輸入的作用下，輸入的4 4位位串行數(shù)碼串行數(shù)碼11011101全部存入了寄存器全部存入了寄存器中。中。這種方式稱為這種方式稱為串行輸入方式串行輸入方式。619273584CP1D1I01203Q1QQQ（2 2）左移寄存器）左移寄存器左移寄存器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：左移寄存器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：右邊觸發(fā)器的輸出端接左鄰觸發(fā)右邊觸發(fā)器的輸出端接左鄰觸發(fā)器的輸入端。器的輸入端。1DC1RQ1DQRC1Q1D1DC1C1RQRCPCRD01DFF0FF1FF23FF2

33、0并 行 輸 出3QQ1QQID串行輸入串行輸出2D3D其中，其中，DSR為右移串行輸入端，為右移串行輸入端，DSL為左移串行輸入端。為左移串行輸入端。RFF1DC13Q&1R1DC12FFQ&1R1DC11FFQ&1FF&C1R01DQ1111QQQQ1302CPCR串行輸入SLD（左移）串行輸入DSR（右移）串行輸出DOR（右移）串行輸出DOL（左移）移位控制SS=1：右移S=0：左移并 行 輸 出 D D觸發(fā)器組成的雙向移位寄存器：觸發(fā)器組成的雙向移位寄存器：翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一一級(jí)級(jí)觸觸發(fā)發(fā)器器原原來來的的狀狀態(tài)態(tài)到到達(dá)達(dá)時(shí)時(shí)，各各觸觸發(fā)發(fā)器器按按前前觸觸發(fā)發(fā)器器

34、有有延延遲遲時(shí)時(shí)間間 cptpd數(shù)據(jù)依次右移一位數(shù)據(jù)依次右移一位數(shù)據(jù)運(yùn)算并代碼轉(zhuǎn)換，串應(yīng)用：1S0S1S0S111111012010011011QnQQQSQSRDSSQSSQSSQSSS 的的工工作作狀狀態(tài)態(tài)就就可可以以選選擇擇通通過過控控制制19401SS2D Q0和和Q3分別是左移和右移時(shí)的串行輸出端，分別是左移和右移時(shí)的串行輸出端，Q0、Q1、Q2和和Q3為為并行輸出端。并行輸出端。 DSL 和和DSR分別是左移和右移串行輸入。分別是左移和右移串行輸入。D0、D1、D2 2和和D3是并行輸是并行輸入端。入端。0Q1QS3D2D1D0D2Q3Q7419441235671516D0D1D2

35、GNDQ3Q2Q1Vcc74194891011121413RD3D0SQ0SRDCPSLSR01SRSLS1CPDDDD輸輸 入入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器用以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖用以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖CPCP個(gè)數(shù)的電路。個(gè)數(shù)的電路。計(jì)數(shù)器的分類：（2 2）按數(shù)字的增減趨勢(shì)可分為）按數(shù)字的增減趨勢(shì)可分為加法加法計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器、減減法法計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器和可逆可逆計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。（1 1）按計(jì)數(shù)進(jìn)制可分為）按計(jì)數(shù)進(jìn)制可分為二二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最典型的是進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最典型的是十十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3 3）按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是否與計(jì)數(shù)脈沖同）按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)

36、是否與計(jì)數(shù)脈沖同步分為步分為同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器和和異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器。 計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器的的分析分析計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器的的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路由電路由觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)成構(gòu)成電路由電路由集成組件集成組件構(gòu)成構(gòu)成用用觸發(fā)器觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)用用集成組件集成組件實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的研究內(nèi)容計(jì)數(shù)器的研究內(nèi)容同步計(jì)數(shù)器的

37、分析同步計(jì)數(shù)器的分析同步計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)：同步計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)：在同步計(jì)數(shù)器內(nèi)部，各在同步計(jì)數(shù)器內(nèi)部，各個(gè)觸發(fā)器都受個(gè)觸發(fā)器都受輸入計(jì)數(shù)脈輸入計(jì)數(shù)脈沖的控制，因此，沖的控制，因此，故被稱為，故被稱為 “ ”。例：例：三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖CP12. 10( 1 ,2,.1.,01)iiiTiTnQQQQ 3 3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /C nnnQQQ012選用選用3

38、3個(gè)個(gè)CPCP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，觸發(fā)器，分別用分別用FFFF0 0、FFFF1 1、FFFF2 2表示。表示。狀狀態(tài)態(tài)圖圖nnnQQQC012輸出方程：輸出方程：CPCPCPCP210時(shí)鐘方程：時(shí)鐘方程：CPQ0Q1Q2C時(shí)時(shí)序序圖圖FFFF0 0每輸入一個(gè)時(shí)每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FFFF1 1在在Q Q0 0=1=1時(shí)，在下一個(gè)時(shí)，在下一個(gè)CPCP觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。FFFF2 2在在Q Q0 0=Q=Q1 1=1=1時(shí)，在下一時(shí)，在下一個(gè)個(gè)CPCP觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。100KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0

39、 CFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&電路圖由于沒有由于沒有無效無效狀態(tài)，電路能狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推廣到推廣到n n位二位二進(jìn)制同進(jìn)制同步加法步加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程輸出方程輸出方程nnnnnnQQQQC012101020130121TTQTQQTQQQ100101011101202210130123312nnnnQQQQ QQ QQQ Q QQ Q QQQ Q Q QQ Q Q Q十六進(jìn)十六進(jìn)12n 4 4位二進(jìn)制同

40、步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器7416174161- -page245ETEPLDRCPDDR0當(dāng) 時(shí)，所有觸發(fā)器將同時(shí)被置零，而且具有最高優(yōu)先級(jí)；DD03R 1L 0GGFFFFJK D DCP161903當(dāng) 、時(shí) ， 電 路 工 作 在 預(yù) 置 狀 態(tài) 。 此 時(shí)門 的 輸 出 狀 態(tài) 始 終 為 1， 所 以 的 輸 入 端 由 的 狀 態(tài) 決 定 ， 是 受 時(shí) 鐘 控 制所 以 是 同 步 式 預(yù) 置 ；DDDDRL 1GGFFFFJ K 0CPCCRL161903當(dāng) 、EP=0、ET=1時(shí)，此時(shí)門的輸出狀態(tài)始終為0，所以的輸入端、 ，因此電路工作在保持狀態(tài)（信號(hào)到達(dá)時(shí)）。當(dāng)然的

41、狀態(tài)也得到了保持；如果ET=0， 0。當(dāng) EP=ET=1時(shí)，電路工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，與前同。QCPQ0Q21Q3LDRDDD0D21D3EPETRCO121314150120清零異步同步置數(shù)加法計(jì)數(shù)保持3 3位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器選用選用3 3個(gè)個(gè)CPCP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，觸發(fā)器，分別用分別用FFFF0 0、FFFF1 1、FFFF2 2表示。表示。狀態(tài)圖狀態(tài)圖輸出方程：輸出方程： 000001010011/1 /0111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /B nnnQQQ012CPCPCPCP210時(shí)鐘方程：時(shí)鐘方程：n

42、nnQQQB012CPQ0Q1Q2B時(shí)序圖FFFF0 0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次次FFFF1 1在在Q Q0 0=0=0時(shí)，在下一個(gè)時(shí)，在下一個(gè)CPCP觸發(fā)觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。FFFF2 2在在Q Q0 0=Q=Q1 1=0=0時(shí)，在下一個(gè)時(shí)，在下一個(gè)CPCP觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。100 KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&電路圖由于沒有無效由于沒有無效狀態(tài)，電路能狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQ

43、KJQKJKJ0132110122011001推廣到推廣到n n位二位二進(jìn)制同進(jìn)制同步減法步減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程輸出方程輸出方程nnnnnnQQQQB012110021 TQ.QQTiii加加/減減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器加加/ /減減計(jì)數(shù)結(jié)果計(jì)數(shù)結(jié)果加加/減減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)果計(jì)數(shù)結(jié)果兩種解決方案兩種解決方案3位二進(jìn)制同步位二進(jìn)制同步可逆可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器設(shè)用設(shè)用U/DU/D表示表示加減加減控制信號(hào)，且控制信號(hào)，且U/DU/D0 0時(shí)作時(shí)作加加計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)，U/D U/D 1 1時(shí)時(shí)作作減減計(jì)數(shù)，則把二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和計(jì)數(shù)，則把二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和U/DU/D相與，相

44、與，把減法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和把減法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和U/DU/D相與，再把二者相加，便可得相與，再把二者相加，便可得到二進(jìn)制同步到二進(jìn)制同步可逆可逆計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程。計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程。nnnnnnQQDUQQDUKJQDUQDUKJKJ010122001100/1輸出方程輸出方程nnnnnnQQQDUQQQDUBC210210/方案方案1Q0Q0 C/B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K1&1&1&1U/D電路圖電路圖DULDSCPI 101010TQ)DU(Q)DU(TijjijjiD1 Q1 Q0 CT U/D Q

45、2 Q3 GND RC CO/BO LD 74LS191 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS191 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D3 D0 D1 D2 D3 CT U/D CP4 4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS19174LS191U/DU/D是加減計(jì)數(shù)控制端；是加減計(jì)數(shù)控制端；CTCT是使能端；是使能端；LDLD是異步置數(shù)控制端；是異步置數(shù)控制端；D D0 0D D3 3是并行數(shù)據(jù)輸入端；是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q Q0 0Q Q3 3

46、是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端；是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端；CO/BOCO/BO是進(jìn)位借位信號(hào)輸出端；是進(jìn)位借位信號(hào)輸出端；RCRC是多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)時(shí)級(jí)間串行計(jì)數(shù)使是多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)時(shí)級(jí)間串行計(jì)數(shù)使能端，能端，CTCT0 0，CO/BOCO/BO1 1時(shí)，時(shí)，RCRCCPCP，由，由RCRC端產(chǎn)生的輸出進(jìn)位脈端產(chǎn)生的輸出進(jìn)位脈沖的波形與輸入計(jì)數(shù)脈沖的波形相同。沖的波形與輸入計(jì)數(shù)脈沖的波形相同。 101010TQ)DU(Q)DU(Tijjijji DUijjDijjUiCPCPCPQCPQCPCP0101021010LD 0CPUDCPCP QQCP Q Q有異步置零和預(yù)置數(shù)功能。當(dāng)，立即置數(shù)，與無關(guān)，所以叫異步置數(shù)4位

47、集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS193 BO CO LD 74LS193 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS193 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CR CO BO LD D2 D3D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 GND D0 D1 D2 D3 CR CPU CPDCRCR是異步清零端，高電平有效；是異步清零端，高電平有效；LDLD是異步置數(shù)端，低電平有效；是異步置數(shù)端，低電平有效；CPCPU U是加法計(jì)數(shù)脈沖輸入端；是加法計(jì)數(shù)脈沖輸入端；CPCPD D是減法計(jì)

48、數(shù)脈沖輸入端；是減法計(jì)數(shù)脈沖輸入端； D D0 0D D3 3是并行數(shù)據(jù)輸入端；是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q Q0 0Q Q3 3是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端；是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端； COCO是進(jìn)位脈沖是進(jìn)位脈沖輸出端；輸出端；BOBO是借位脈沖輸出端；是借位脈沖輸出端；多個(gè)多個(gè)74LS19374LS193級(jí)聯(lián)時(shí)級(jí)聯(lián)時(shí)，只要把低，只要把低位的位的COCO端、端、BOBO端分別與高位的端分別與高位的CPCPU U、CPCPD D連接起來，各個(gè)芯片的連接起來，各個(gè)芯片的CRCR端連接在一起，端連接在一起，LDLD端連接在一起，就可以了。端連接在一起，就可以了。N進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱模進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱模N計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。當(dāng)當(dāng)N

49、 N=2=2n n時(shí)，就是前面討論的時(shí)，就是前面討論的n n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器器；當(dāng)當(dāng)N N22n n時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最常用的是計(jì)數(shù)器中最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。10 T3001QQQT 20 1T QQ030120123QQQQQQQQT 10 T3001QQQT 212QQT 030120123QQQQQQQQT 設(shè)初態(tài)為設(shè)初態(tài)為Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0=0000=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)，代入次態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。轉(zhuǎn)換表?，F(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)0 0 0 010000 0 0 10

50、0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1010011000010000010100110111000011001 2310QQQ Q0000100001000011000100101001010101100111CP12345678910Q0Q1Q2Q3 由于電路中有由于電路中有4 4個(gè)觸發(fā)器，它們的狀態(tài)組合共有個(gè)觸發(fā)器，它們的狀態(tài)組合共有1616種。而在種。而在8421BCD8421BCD碼碼計(jì)數(shù)器中只用了計(jì)數(shù)器中只用了1010種，稱為種，稱為有效狀態(tài)有效狀態(tài)。其余。其余6 6種狀態(tài)稱為種狀態(tài)稱為無效狀態(tài)無效狀態(tài)。 當(dāng)由于某

51、種原因，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入當(dāng)由于某種原因，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入無效狀態(tài)無效狀態(tài)時(shí)，如果能在時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，如果能在時(shí)鐘信號(hào)作用下，最終進(jìn)入作用下，最終進(jìn)入有效狀態(tài)有效狀態(tài)，我們就稱該電路具有，我們就稱該電路具有自啟動(dòng)能力自啟動(dòng)能力。1001000010001Q3010100100100QQ有效循環(huán)0011Q01100111100002111111101101110010101011可見，該計(jì)數(shù)器能夠自啟動(dòng)?？梢?，該計(jì)數(shù)器能夠自啟動(dòng)。集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例01111RD清零清零0111LD預(yù)置預(yù)置 0 01 1EP ET使能使能CP時(shí)鐘時(shí)鐘 d3 d2 d1 d0 D3 D2 D1 D0預(yù)置數(shù)據(jù)

52、輸入預(yù)置數(shù)據(jù)輸入0 0 0 0d3 d2 d1 d0保保 持持保保 持持十進(jìn)制計(jì)十進(jìn)制計(jì) 數(shù)數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0輸出輸出工作模式工作模式異步清零異步清零同步置數(shù)同步置數(shù)數(shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持加法計(jì)數(shù)加法計(jì)數(shù)7416074160的功能表的功能表3Q2QETCP0D1D2D3DRCO1Q0Q74160EPRDDL41235671516CPD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74160891011121413RD3DDLEPETQ0RCO10 T123001QQQQQT 32101012QQQQQQQT 0123QQQT 10 T123001QQQQQT 32101012QQQQQQQ

53、T 3210TQQQ能自啟動(dòng)能自啟動(dòng)異步計(jì)數(shù)器的分析異步計(jì)數(shù)器的分析異步計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)：異步計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)：在異步計(jì)數(shù)在異步計(jì)數(shù)器內(nèi)部，有的觸發(fā)器直接受輸入器內(nèi)部，有的觸發(fā)器直接受輸入計(jì)數(shù)脈沖控制，有的觸發(fā)器則是計(jì)數(shù)脈沖控制，有的觸發(fā)器則是把其它觸發(fā)器的輸出信號(hào)作為自把其它觸發(fā)器的輸出信號(hào)作為自己的時(shí)鐘脈沖，己的時(shí)鐘脈沖，因此各個(gè)觸發(fā)器因此各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)變換的時(shí)間先后不一，故被狀態(tài)變換的時(shí)間先后不一，故被稱為稱為“ 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器 ”。3 3位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序

54、： /C nnnQQQ012狀狀態(tài)態(tài)圖圖選用選用3個(gè)個(gè)CPCP下降沿下降沿觸發(fā)的觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，觸發(fā)器，分別用分別用FFFF0 0、FFFF1 1、FFFF2 2表示。表示。輸出方程：輸出方程：nnnQQQC012時(shí)鐘方程：時(shí)鐘方程：CPQ0Q1Q2C時(shí)時(shí)序序圖圖FFFF0 0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)FFF1 1在在Q Q0 0由由1 1變變0 0時(shí)翻轉(zhuǎn)，時(shí)翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2FF2在在Q1Q1由由1 1變變0 0時(shí)翻轉(zhuǎn)。時(shí)翻轉(zhuǎn)。CPCP 001QCP 12QCP3 3個(gè)個(gè)JKJK觸發(fā)器都是在觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有時(shí)就有下降下降沿，沿，不需要翻轉(zhuǎn)不需

55、要翻轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)沒有沒有下降沿，所以下降沿，所以3 3個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成T T 型。型。111221100KJKJKJ CQ0 Q1 Q2Q0 Q1 Q21FF0 FF1 FF2CP1J C11K1J C11K1J C11K&驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程：電路圖電路圖圖圖5.3.27-p2565.3.27-p2563位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /B nnnQQQ012狀狀態(tài)態(tài)圖圖選用選用3 3個(gè)個(gè)CPCP下降沿下降沿觸發(fā)的觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，觸發(fā)器，分別用分別

56、用FFFF0 0、FFFF1 1、FFFF2 2表示。表示。輸出方程：輸出方程：nnnQQQB012CPQ0Q1Q2時(shí)鐘方程：時(shí)鐘方程：時(shí)序圖FFFF0 0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)FFF1 1在在Q Q0 0由由0 0變變1 1時(shí)翻轉(zhuǎn)，時(shí)翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)FFF2 2在在Q Q1 1由由0 0變變1 1時(shí)翻轉(zhuǎn)。時(shí)翻轉(zhuǎn)。CPCP 001QCP 12QCP 3 3個(gè)個(gè)JKJK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時(shí)觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時(shí)沒有下降沿，所以沒有下降沿，所以3 3個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成T T 型。型。111221100KJK

57、JKJ驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程：電路圖電路圖CPQ0 Q1 Q2Q0 Q1 Q2 BFF0 FF1 FF2 C1 C1 C1&工作原理工作原理： 4 4個(gè)個(gè)JKJK觸發(fā)器都接成觸發(fā)器都接成T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 每當(dāng)每當(dāng)Q2Q2由由1 1變變0 0，F(xiàn)FFF3 3向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。 每來一個(gè)每來一個(gè)CPCP的下降沿時(shí)，的下降沿時(shí)，F(xiàn)F0FF0向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次； 每當(dāng)每當(dāng)Q0Q0由由1 1變變0 0，F(xiàn)F1FF1向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次； 每當(dāng)每當(dāng)Q1Q1由由1 1變變0 0，F(xiàn)FFF2 2向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；向相反的狀態(tài)

58、翻轉(zhuǎn)一次；1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖QQQQ用用“觀察法觀察法”作出該電路的時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖。作出該電路的時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖。CPQ0Q1Q2Q3000100110110101000101000010110010100Q1101111101110Q31011Q100001100Q20111二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器 工作原理：工作原理：D D觸發(fā)器也都接成觸發(fā)器也都接成T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 由于是上升沿觸發(fā)，則應(yīng)將低位觸發(fā)器的由于是上升沿觸發(fā)，則應(yīng)將低位觸發(fā)器的Q Q端與相鄰高位端

59、與相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端相連，即從觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端相連，即從Q Q端取借位信號(hào)。端取借位信號(hào)。 它也同樣具有分頻作用。它也同樣具有分頻作用。C1CPFF31DQ3計(jì)數(shù)脈沖QRQ31DQQ22FFC1R2Q1DQQ11FFC1R1Q1DQQ00FFC1R0Q清零脈沖CRCPQ0Q1Q2Q32310QQQ Q0000111111101101110010111001101010000111011001010100001100100001T觸發(fā)器的觸發(fā)沿連 接 規(guī) 律上 升 沿下 降 沿加 法 計(jì) 數(shù)1iiQCP1iiQCP減 法 計(jì) 數(shù)1iiQCP1iiQCP二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器二進(jìn)制異步

60、計(jì)數(shù)器級(jí)間連接規(guī)律級(jí)間連接規(guī)律1 2 3 4 5 6 7 8 9 10J=0J=1J=0J=K=1J=1J=0Fig 5.3.301 2 3 4 5 6 7 8 9 10J=0J=1J=0J=K=1J=1J=0 時(shí)鐘輸入端為時(shí)鐘輸入端為CP0，輸出端為，輸出端為Q0 二進(jìn)制計(jì)數(shù)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；器； 時(shí)鐘輸入端為時(shí)鐘輸入端為CP1，輸出端為，輸出端為Q3 五進(jìn)制計(jì)數(shù)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器器; 如果將如果將Q0與與CP1相連，相連，CP0作時(shí)鐘輸入端，作時(shí)鐘輸入端，Q0Q3作輸出端，則為作輸出端，則為8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。數(shù)器。Fig 5.3.32-p259異步計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：異步計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：電路簡單、可靠。電路簡單、可靠。異步計(jì)數(shù)器缺點(diǎn)：異步計(jì)數(shù)器缺點(diǎn)：速度慢；競(jìng)速度慢；競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。N進(jìn)制進(jìn)制M進(jìn)制進(jìn)制MNMN1 1、用同步清零