數(shù)字電路基礎(chǔ) -閻石第五版-第6章

1、 第 六 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 若干常用的時(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)要求教學(xué)要求 一一. .重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：（1）時(shí)序邏輯電路的概念及電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（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）會(huì)用置零法和置數(shù)法構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。二二. .一般掌握的內(nèi)容：一般掌握的內(nèi)容：（1）同步、異步的概念，電路現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、有效狀態(tài)、無效狀態(tài)、有效循環(huán)、無效循環(huán)、自啟動(dòng)的概念，寄存的概念；（2）同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)方法。6.1 概述概述 一、組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別一、組合電路與時(shí)

2、序電路的區(qū)別1. 組合電路：組合電路：電路的輸出電路的輸出只與電路的輸入有關(guān)，只與電路的輸入有關(guān)，與電路的與電路的前一時(shí)刻前一時(shí)刻的狀態(tài)無關(guān)。的狀態(tài)無關(guān)。2. 時(shí)序電路：時(shí)序電路：電路在某一給定時(shí)刻的輸出電路在某一給定時(shí)刻的輸出取決于該時(shí)刻電路的輸入取決于該時(shí)刻電路的輸入還取決于還取決于前一時(shí)刻電路的狀態(tài)前一時(shí)刻電路的狀態(tài)由觸發(fā)器保存由觸發(fā)器保存時(shí)序電路：時(shí)序電路： 組合電路組合電路+觸發(fā)器觸發(fā)器電路的狀態(tài)與電路的狀態(tài)與時(shí)間時(shí)間順序有關(guān)順序有關(guān)組合電路存儲電路X1XpY1YmQ1QtW1Wr輸入輸出 時(shí)序電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出，時(shí)序電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出，不僅不僅與與該時(shí)刻的輸入信號有關(guān)，

3、而且該時(shí)刻的輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的還與電路原來的狀態(tài)狀態(tài)有關(guān)。有關(guān)。構(gòu)成構(gòu)成時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路的基本單元是的基本單元是觸發(fā)器觸發(fā)器。 二、時(shí)序邏輯電路的分類：二、時(shí)序邏輯電路的分類：按按動(dòng)動(dòng)作作特特點(diǎn)點(diǎn)可可分分為為同步時(shí)序邏輯電路同步時(shí)序邏輯電路異步時(shí)序邏輯電路異步時(shí)序邏輯電路所有觸發(fā)器狀態(tài)的變化都是在所有觸發(fā)器狀態(tài)的變化都是在同一時(shí)鐘信號同一時(shí)鐘信號操作下操作下同時(shí)同時(shí)發(fā)生。發(fā)生。觸發(fā)器狀態(tài)的變化觸發(fā)器狀態(tài)的變化不是同時(shí)不是同時(shí)發(fā)生。發(fā)生。按按輸輸出出特特點(diǎn)點(diǎn)可可分分為為米利型時(shí)序邏輯電路米利型時(shí)序邏輯電路穆爾型時(shí)序邏輯電路穆爾型時(shí)序邏輯電路輸出不僅取決于存儲電路的狀態(tài)，而且

4、還輸出不僅取決于存儲電路的狀態(tài)，而且還決定于電路當(dāng)前的輸入。決定于電路當(dāng)前的輸入。輸出僅決定于存儲電路的狀態(tài)，與電路輸出僅決定于存儲電路的狀態(tài)，與電路當(dāng)前的輸入無關(guān)。當(dāng)前的輸入無關(guān)。三、時(shí)序邏輯電路的功能描述方法三、時(shí)序邏輯電路的功能描述方法邏輯方程組邏輯方程組狀態(tài)表狀態(tài)表卡諾圖卡諾圖狀態(tài)圖狀態(tài)圖時(shí)序圖時(shí)序圖邏輯圖邏輯圖 特性方程：描述觸發(fā)器邏輯功能的邏輯表達(dá)式。特性方程：描述觸發(fā)器邏輯功能的邏輯表達(dá)式。驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程：（激勵(lì)方程）觸發(fā)器輸入信號的邏輯：（激勵(lì)方程）觸發(fā)器輸入信號的邏輯 表達(dá)式。表達(dá)式。時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程：控制時(shí)鐘：控制時(shí)鐘CLK的邏輯表達(dá)式。的邏輯表達(dá)式。狀態(tài)方程狀態(tài)方程：（

5、次態(tài)方程）次態(tài)輸出的邏輯表達(dá)式。：（次態(tài)方程）次態(tài)輸出的邏輯表達(dá)式。 驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程。驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程。輸出方程輸出方程：輸出變量的邏輯表達(dá)式。：輸出變量的邏輯表達(dá)式。1. 邏輯方程組邏輯方程組2. 狀態(tài)表狀態(tài)表反映輸出Z、次態(tài)Q*與輸入X、現(xiàn)態(tài)Q之間關(guān)系的表格。3. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖反映時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律，及相應(yīng)輸入、輸出取值關(guān)系的圖形。箭尾：現(xiàn)態(tài)箭頭：次態(tài)標(biāo)注：輸入輸出4. 時(shí)序圖時(shí)序圖 時(shí)序圖又叫時(shí)序圖又叫工作波形圖工作波形圖，它用波形的形式形，它用波形的形式形象地表達(dá)了輸入信號、輸出信號、電路的狀態(tài)等象地表達(dá)了輸入信號、輸出信號、電路的狀態(tài)等的取值在時(shí)間上的

6、對應(yīng)關(guān)系。的取值在時(shí)間上的對應(yīng)關(guān)系。 這四種方法從不同側(cè)面突出了時(shí)序電路邏這四種方法從不同側(cè)面突出了時(shí)序電路邏輯功能的特點(diǎn)，它們在本質(zhì)上是相同的，可以輯功能的特點(diǎn)，它們在本質(zhì)上是相同的，可以互相轉(zhuǎn)換?；ハ噢D(zhuǎn)換。電路圖電路圖時(shí)鐘方程、時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)圖、狀態(tài)表狀態(tài)表時(shí)序圖時(shí)序圖15時(shí)序電路的分析步驟：時(shí)序電路的分析步驟：46.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法時(shí)序邏輯電路的分析方法2將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程判斷電路邏判斷電路邏輯功能輯功能,檢查檢查自啟動(dòng)自啟動(dòng)3計(jì)算有效狀態(tài)：有效狀態(tài)：在時(shí)序電路中，凡是被利用了的狀態(tài)。有效循環(huán)：有效循環(huán)：有效狀態(tài)構(gòu)

7、成的循環(huán)。無效狀態(tài)：無效狀態(tài)：在時(shí)序電路中，凡是沒有被利用的狀態(tài)。無效循環(huán)：無效循環(huán)：無效狀態(tài)若形成循環(huán)，則稱為無效循環(huán)。自啟動(dòng)：自啟動(dòng)：在CLK作用下，無效狀態(tài)能自動(dòng)地進(jìn)入到有效循環(huán)中，則稱電路能自啟動(dòng)，否則稱不能自啟動(dòng)。例6.2.1解解: 寫方程組寫方程組21312321)(QQJQJQQJ233121)(1QKQQKK 驅(qū)動(dòng)方程同步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程省去。輸出方程32QQY求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程 中得電路的狀態(tài)方程:QKQJQ* 323213333*3231212222*21321111*1)(QQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQKQJQ計(jì)算、

8、列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表計(jì)算、列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 32321*323121*2132*1)(QQQQQQQQQQQQQQQQ 32321*323121*2132*1)(QQQQQQQQQQQQQQQQ畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000001010011100101110111/0/0/0/0/0/0/1/1Q3Q2Q1/Y作時(shí)序圖作時(shí)序圖 說明電路功能說明電路功能這是一個(gè)同步七進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，能自啟動(dòng)。000001001011001011011000例6.2.3解:寫方程式驅(qū)動(dòng)方程21211QQADQD代入D觸發(fā)器的特性方程，得到電路的狀態(tài)方程212*211*1QQADQQDQ輸出方程21212121)()(QQA

9、QQAQQAQQAY 求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程輸入 現(xiàn) 態(tài) 次 態(tài)輸出12 QQ*1*2QQAY0 001 010 110 00001 01 1110 11 11 0011 11 000 0111 000 100 010 021*21*1QQAQQQ2121QQAQQAY計(jì)算、計(jì)算、列狀態(tài)轉(zhuǎn)列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表換表212*211*1QQADQQDQ2121QQAQQAY輸入 現(xiàn) 態(tài) 次 態(tài)輸出12 QQ*1*2QQAY0 001 010 110 00001 01 1111 10 11 0011 11 000 0111 000 110 000 0畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖電路狀態(tài)電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換方向轉(zhuǎn)換方向000

10、11011轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件0/0A/YQ2Q10/10/00/01/01/01/11/0作時(shí)序圖作時(shí)序圖 說明電路功能說明電路功能A=0時(shí)是二位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器；A=1時(shí)是二位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。0111100110016.3 若干常用的時(shí)序邏輯電路若干常用的時(shí)序邏輯電路寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 一、寄存器一、寄存器 在數(shù)字電路中，用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼在數(shù)字電路中，用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為的電路稱為寄存器寄存器。 寄存器是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。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(gè)觸發(fā)器可以存儲一個(gè)觸發(fā)器可以存儲1 1位二進(jìn)制代碼，存放位二進(jìn)

11、制代碼，存放n位位二進(jìn)二進(jìn)制代碼的寄存器，需用制代碼的寄存器，需用n個(gè)個(gè)觸發(fā)器來構(gòu)成。觸發(fā)器來構(gòu)成。同步觸發(fā)器構(gòu)成4位寄存器邊沿觸發(fā)器構(gòu)成（1）清零清零。 ，異步清零。即有：00000123QQQQ0DR0123*0*1*2*3DDDDQQQQ（2）送數(shù)送數(shù)。 時(shí)，CLK上升沿送數(shù)。即有：1DR（3）保持保持。在 、 CLK上升沿以外時(shí)間，寄存器內(nèi)容將保持不變。1DR二、移位寄存器二、移位寄存器單向移位寄存器單向移位寄存器2*31*20*1*0QQQQQQDQi、001 0010011 110110101 經(jīng)過經(jīng)過4個(gè)個(gè)CLK信號以后，串行輸入的信號以后，串行輸入的4位代碼全部移入寄位代碼全部

12、移入寄存器中，同時(shí)在存器中，同時(shí)在4個(gè)觸發(fā)器輸出端得到并行輸出代碼。個(gè)觸發(fā)器輸出端得到并行輸出代碼。 首先將首先將4位數(shù)據(jù)并行置入移位寄存器的位數(shù)據(jù)并行置入移位寄存器的4個(gè)觸發(fā)器中，經(jīng)個(gè)觸發(fā)器中，經(jīng)過過4個(gè)個(gè)CP,4位代碼將從串行輸出端依次輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行位代碼將從串行輸出端依次輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行串行轉(zhuǎn)換。串行轉(zhuǎn)換。單向移位寄存器具有以下主要特點(diǎn)：單向移位寄存器具有以下主要特點(diǎn)：（1 1）單向移位寄存器中的數(shù)碼，在）單向移位寄存器中的數(shù)碼，在CLK脈沖操脈沖操 作下，可以依次右移或左移。作下，可以依次右移或左移。（2 2）n位單向移位寄存器可以寄存位單向移位寄存器可以寄存n位二進(jìn)制位二進(jìn)

13、制 代碼。代碼。n個(gè)個(gè)CLK脈沖即可完成串行輸入工作，脈沖即可完成串行輸入工作， 此后可從此后可從Q0Qn-1端獲得并行的端獲得并行的n位二進(jìn)制數(shù)碼，位二進(jìn)制數(shù)碼，再用再用n個(gè)個(gè)CLK脈沖又可實(shí)現(xiàn)串行輸出操作。脈沖又可實(shí)現(xiàn)串行輸出操作。（3 3）若串行輸入端狀態(tài)為）若串行輸入端狀態(tài)為0 0，則，則n個(gè)個(gè)CLK脈沖后，脈沖后， 寄存器便被清零。寄存器便被清零。雙向移位寄存器雙向移位寄存器2片片74LS194A接成接成8位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器Q0 Q1 Q2 Q3 DIR D0 D1 D2 D3 DIL RDS1S0CLK74LS194用雙向移位寄存器用雙向移位寄存器74LS194組成組

14、成節(jié)日彩燈節(jié)日彩燈控制電路控制電路+5V+5VS1=0,S0=1右移控制右移控制+5V CLK1秒秒Q=0時(shí)時(shí)LED亮亮清清0按鍵按鍵1k 二極管二極管發(fā)光發(fā)光LEDQ0 Q1 Q2 Q3 DIR D0 D1 D2 D3 DIL RDS1S0CLK74LS194本節(jié)小結(jié)：本節(jié)小結(jié)： 寄存器是用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代寄存器是用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種基本時(shí)序電路。任何碼的電路，是一種基本時(shí)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)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(shí)取用。和代碼先寄存起來，以便隨時(shí)取用。本節(jié)小結(jié)：本節(jié)小結(jié)： 寄存器分為寄存器分為基本寄存器基本

15、寄存器和和移位寄存器移位寄存器兩大類。基本寄存器的數(shù)據(jù)只能并行輸入、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)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、行輸出，并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出。并行輸出。 寄存器的應(yīng)用很廣，特別是移位寄存器，寄存器的應(yīng)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)⒉⒉粌H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

16、便地構(gòu)行數(shù)碼轉(zhuǎn)換成串行數(shù)碼，還可以很方便地構(gòu)成成移位寄存器型計(jì)數(shù)器移位寄存器型計(jì)數(shù)器和和順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器等等電路。電路。本節(jié)小結(jié)：本節(jié)小結(jié)：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。路稱為計(jì)數(shù)器。分類：分類：按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器是否同時(shí)翻轉(zhuǎn)按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器是否同時(shí)翻轉(zhuǎn)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)器按計(jì)數(shù)器中的數(shù)字增減按計(jì)數(shù)器中的數(shù)字增減加法計(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)器按計(jì)數(shù)器容量按計(jì)數(shù)器容量二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(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)

17、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0132110122011001QQQQKJQQKJQKJKJnnnnn位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的電路連接規(guī)律：位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的電路連接規(guī)律：驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程輸出方程輸出方程0121QQQQCnn一、同步計(jì)數(shù)器一、同步計(jì)數(shù)器279頁圖頁圖6.3.104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 若計(jì)數(shù)脈沖頻

18、率為若計(jì)數(shù)脈沖頻率為f0，則，則Q0、Q1、Q2、Q3端輸出脈沖的端輸出脈沖的頻率依次為頻率依次為f0的的1/2、1/4、1/8、1/16。因此又稱為分頻器。因此又稱為分頻器。4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/163預(yù)置數(shù)控預(yù)置數(shù)控制端制端數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端異步復(fù)位端工作狀態(tài)工作狀態(tài)控制端控制端進(jìn)位進(jìn)位輸出輸出(a)引腳排列圖4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161功能表功能表74161具有具有異步清零異步清零和和同步置數(shù)同步置數(shù)功能功能.4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74163功能表功能表74163具有具有同步清零同步清零和和同步置數(shù)同步

19、置數(shù)功能功能.0132110122011001QQQQKJQQKJQKJKJnnnn驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程輸出方程輸出方程0121QQQQBnnn位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的連接規(guī)律：位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的連接規(guī)律：284頁圖頁圖6.3.154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74LS191預(yù)置數(shù)控預(yù)置數(shù)控制端制端使能端使能端加減控加減控制端制端串行時(shí)鐘輸出串行時(shí)鐘輸出4位同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器位同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191功能表功能表74LS191具有具有異步置數(shù)異步置數(shù)功能功能.111011101110001000100雙時(shí)鐘加雙時(shí)鐘加/減計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器74LS19374LS

20、193具有具有異步清零異步清零和和異步置數(shù)異步置數(shù)功能功能.2 2、同步同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器:在同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)在同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)上修改而來器基礎(chǔ)上修改而來. 同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160與與74LS161邏輯圖和功能表均相同邏輯圖和功能表均相同,所不同的是所不同的是74LS160是是十進(jìn)制而十進(jìn)制而74LS161是十六進(jìn)制。是十六進(jìn)制。 同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器也有單時(shí)鐘和雙時(shí)鐘同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器也有單時(shí)鐘和雙時(shí)鐘兩種結(jié)構(gòu)形式。屬于單時(shí)鐘的有兩種結(jié)構(gòu)形式。屬于單時(shí)鐘的有74LS190等，屬等，屬于雙時(shí)鐘的有于雙

21、時(shí)鐘的有74LS192等。等。74LS190與與74LS191邏輯圖和功能表均相同；邏輯圖和功能表均相同；74LS192與與74LS193邏輯圖和功能表均相同。邏輯圖和功能表均相同。二、異步計(jì)數(shù)器二、異步計(jì)數(shù)器1 1、異、異步步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器3位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器100 KJ111 KJ122 KJ觸發(fā)器為觸發(fā)器為下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)，Q0接接CLK1,Q1接接CLK2。若若上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)，則應(yīng)，則應(yīng) Q0接接CLK1,Q1接接CLK2。3位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器100 KJ111 KJ122 KJ觸發(fā)器為觸發(fā)器為下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)， 接接CLK1, 接接CLK2。若若上升沿

22、觸發(fā)上升沿觸發(fā)，則應(yīng)，則應(yīng) 接接CLK1, 接接CLK2。0Q1Q0Q1Q2 2、異、異步步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290置0端置9端 若計(jì)數(shù)脈沖由若計(jì)數(shù)脈沖由CLK0端輸入，輸出由端輸入，輸出由Q0端引端引出，即得到出，即得到二進(jìn)制二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若計(jì)數(shù)脈沖由計(jì)數(shù)器；若計(jì)數(shù)脈沖由CLK1端輸入，輸出由端輸入，輸出由Q1Q3引出，即是引出，即是五進(jìn)制五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器；若將若將CLK1與與Q0相連相連，同時(shí)以，同時(shí)以CLK0為輸入端為輸入端，輸，輸出由出由Q0Q3引出，則得到引出，則得到8421碼碼十進(jìn)制十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。74LS290功能表功能表缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（

23、1）工作頻率較低；）工作頻率較低； （2）在電路狀態(tài)譯碼時(shí)存在競爭）在電路狀態(tài)譯碼時(shí)存在競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象。冒險(xiǎn)現(xiàn)象。異步計(jì)數(shù)器特點(diǎn)異步計(jì)數(shù)器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法 利用現(xiàn)有的利用現(xiàn)有的N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制（進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制（M M）計(jì)）計(jì)數(shù)器時(shí)，如果數(shù)器時(shí)，如果MNMNMN，則要多片，則要多片N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法置零法（復(fù)位法）置零法（復(fù)位法）置數(shù)法（置位法）置數(shù)法（置位法）置零法：置零法：適用于有清零輸入端的集成計(jì)數(shù)器。原適用于有清零輸入端的集成計(jì)數(shù)器。原理是不管輸出處于哪一狀態(tài)，只要在清零

24、輸入端理是不管輸出處于哪一狀態(tài)，只要在清零輸入端加一有效電平電壓，輸出會(huì)立即從那個(gè)狀態(tài)回到加一有效電平電壓，輸出會(huì)立即從那個(gè)狀態(tài)回到00000000狀態(tài)，清零信號消失后，計(jì)數(shù)器又可以從狀態(tài)，清零信號消失后，計(jì)數(shù)器又可以從00000000開始重新計(jì)數(shù)。開始重新計(jì)數(shù)。 置數(shù)法：置數(shù)法：適用于具有預(yù)置功能的集成計(jì)數(shù)器。對適用于具有預(yù)置功能的集成計(jì)數(shù)器。對于具有預(yù)置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器而言，在其計(jì)數(shù)過程于具有預(yù)置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器而言，在其計(jì)數(shù)過程中，可以將它輸出的任意一個(gè)狀態(tài)通過譯碼，產(chǎn)中，可以將它輸出的任意一個(gè)狀態(tài)通過譯碼，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)置數(shù)控制信號反饋至預(yù)置數(shù)控制端，在生一個(gè)預(yù)置數(shù)控制信號反饋至預(yù)置數(shù)控制端，

25、在下一個(gè)下一個(gè)CLK脈沖作用后，計(jì)數(shù)器會(huì)把預(yù)置數(shù)輸脈沖作用后，計(jì)數(shù)器會(huì)把預(yù)置數(shù)輸入端入端D0D1D2D3的狀態(tài)置入輸出端。預(yù)置數(shù)控制的狀態(tài)置入輸出端。預(yù)置數(shù)控制信號消失后，計(jì)數(shù)器就從被置入的狀態(tài)開始重新信號消失后，計(jì)數(shù)器就從被置入的狀態(tài)開始重新計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)。例例6.3.2解：解：置零法置零法 74LS160具有異步清零功能Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110)(12QQRD當(dāng)當(dāng)MN時(shí)，需用多片時(shí)，需用多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合實(shí)現(xiàn)進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合實(shí)現(xiàn)串行進(jìn)位方式、并行進(jìn)位方式、串行進(jìn)位方式、并行進(jìn)位方式、 整體置零方式、整體置數(shù)方式整體置零方式、整體置數(shù)方式 若若M可

26、分解為可分解為M=N1N2(N1、N2均小于均小于N），），可采用連接方式有：可采用連接方式有： 若若M為大于為大于N的素?cái)?shù)，不可分解，則其連接的素?cái)?shù)，不可分解，則其連接方式只有：方式只有： 整體置零方式、整體置數(shù)方式整體置零方式、整體置數(shù)方式串行進(jìn)位方式：串行進(jìn)位方式：以低位片的進(jìn)位信號作為高位片以低位片的進(jìn)位信號作為高位片的時(shí)鐘輸入信號。的時(shí)鐘輸入信號。并行進(jìn)位方式：并行進(jìn)位方式：以低位片的進(jìn)位信號作為高位片以低位片的進(jìn)位信號作為高位片的工作狀態(tài)控制信號。的工作狀態(tài)控制信號。整體置零方式：整體置零方式：首先將兩片首先將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器按最簡進(jìn)制計(jì)數(shù)器按最簡單的方式接成一個(gè)大于單的方式接成一

27、個(gè)大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在計(jì)數(shù)器記為計(jì)數(shù)器記為M狀態(tài)時(shí)使?fàn)顟B(tài)時(shí)使RD=0，將兩片計(jì)數(shù)器同，將兩片計(jì)數(shù)器同時(shí)置零。時(shí)置零。整體置數(shù)方式：整體置數(shù)方式：首先將兩片首先將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器按最簡進(jìn)制計(jì)數(shù)器按最簡單的方式接成一個(gè)大于單的方式接成一個(gè)大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在某一狀態(tài)下使某一狀態(tài)下使LD=0，將兩片計(jì)數(shù)器同時(shí)置數(shù)成，將兩片計(jì)數(shù)器同時(shí)置數(shù)成適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，獲得適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。例例6.3.3 用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器接成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器接成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器.解：解：并行進(jìn)位方式并行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式例例6

28、.3.4 用兩片用兩片74LS160接成二十九進(jìn)制計(jì)數(shù)器接成二十九進(jìn)制計(jì)數(shù)器.解：解： 整體置零方式整體置零方式整體置數(shù)方式整體置數(shù)方式四、移位寄存器型計(jì)數(shù)器四、移位寄存器型計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn): D0=Q3CLK狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖:構(gòu)成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,不能自啟動(dòng)不能自啟動(dòng).能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器:狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： n位移位寄存器構(gòu)成的環(huán)形計(jì)數(shù)器只有位移位寄存器構(gòu)成的環(huán)形計(jì)數(shù)器只有n個(gè)個(gè)有效狀態(tài)，有有效狀態(tài)，有2n-n個(gè)無效狀態(tài)。個(gè)無效狀態(tài)。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器扭環(huán)形計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):10nQD狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：能自啟動(dòng)的扭環(huán)

29、形計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器:狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： n位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器有位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器有2n個(gè)有效狀態(tài)，有個(gè)有效狀態(tài)，有2n-2n個(gè)無效狀態(tài)。個(gè)無效狀態(tài)。6.4 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)方法根據(jù)設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)要求畫原始畫原始狀態(tài)圖狀態(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路檢查電路能否自啟能否自啟動(dòng)動(dòng)12 24 46 6選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程方程5 5狀態(tài)狀態(tài)分配分配3 3化簡化簡設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟:確定輸入、確定輸入、輸出變量及輸出變量及狀態(tài)數(shù)狀態(tài)數(shù)2n-1M2n例例6.4.1 設(shè)計(jì)一

30、個(gè)帶有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)帶有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器.解：解：該電路不需輸入端該電路不需輸入端,有進(jìn)位輸出用有進(jìn)位輸出用C表示，規(guī)定有進(jìn)表示，規(guī)定有進(jìn)位輸出時(shí)位輸出時(shí)C=1，無進(jìn)位輸出時(shí)，無進(jìn)位輸出時(shí)C=0。十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器應(yīng)該有十三個(gè)有應(yīng)該有十三個(gè)有效狀態(tài)，分別用效狀態(tài)，分別用S0、S1、S12表示。表示。畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：圖：1建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖不需化簡。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖不需化簡。因?yàn)橐驗(yàn)?31324，因此取觸發(fā)器因此取觸發(fā)器位數(shù)位數(shù)n=4。對狀。對狀態(tài)進(jìn)行編碼，態(tài)進(jìn)行編碼，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)化得到狀態(tài)轉(zhuǎn)化表如下：表如下：狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡2

31、 2狀態(tài)分配狀態(tài)分配34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CQQQQ*0*1*2*3狀態(tài)方程：狀態(tài)方程：01223*3QQQQQQ012023123*2QQQQQQQQQQ0101*1QQQQQ0203*0QQQQQ23QQC 若選用若選用4個(gè)個(gè)JK觸發(fā)器，需將狀態(tài)方程變觸發(fā)器，需將狀態(tài)方程變換成換成JK觸發(fā)器特性方程的標(biāo)準(zhǔn)形式，即觸發(fā)器特性方程的標(biāo)準(zhǔn)形式，即Q*=JQ+KQ,找出驅(qū)動(dòng)方程。找出驅(qū)動(dòng)方程。3230123301223*3)()(QQQQQQQQQQQQQQ201320120313201*2)()()()(QQQQQQQQQQQQQQQQ1010*1QQQQQ00230203*01)(QQQQQQQQQ比較得到觸比較得到觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：方程：230123QKQQQJ)(0132012QQQKQQJ0101QKQJ1)(0230KQQJ3230123301223*3)()(QQQQQQQQQQQQQQ201320120313201*2)()()()(QQQQQQQQQQQQQQQQ1010*1QQQQQ00230203*01)(QQQQQQQQQ畫電路圖畫電路圖5230123QKQQQJ)(0132012 QQQK