第五章常用時(shí)序邏輯功能器件1

1、第第5 5章章 同步同步時(shí)序電路時(shí)序電路常用器件常用器件5.4 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器5.5 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器5.4 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器一、一、 計(jì)數(shù)器的功能和分類計(jì)數(shù)器的功能和分類1、概念：、概念：計(jì)數(shù)器是一種用來對輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器是一種用來對輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的時(shí)序邏輯電路。時(shí)序邏輯電路。2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：（1）時(shí)鐘脈沖即為計(jì)數(shù)脈沖。）時(shí)鐘脈沖即為計(jì)數(shù)脈沖。（2）計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)指定計(jì)數(shù)范圍內(nèi)計(jì)數(shù)所需要的狀態(tài)）計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)指定計(jì)數(shù)范圍內(nèi)計(jì)數(shù)所需要的狀態(tài)數(shù)目稱為計(jì)數(shù)器的模。數(shù)目稱為計(jì)數(shù)器的模。（3）計(jì)數(shù)器除了完成計(jì)數(shù)功能外，還可用于實(shí)現(xiàn)定）計(jì)數(shù)器除了完成計(jì)數(shù)功能外，還可用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)、分頻、

2、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等特定功能，用途十分廣時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等特定功能，用途十分廣泛。泛。 5.4 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器一、一、 計(jì)數(shù)器的功能和分類計(jì)數(shù)器的功能和分類3. 計(jì)數(shù)器的分類計(jì)數(shù)器的分類按工作方式分：按工作方式分：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。按功能分：按功能分：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。按計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量按計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量(或稱模數(shù)或稱模數(shù))來分：來分：如二進(jìn)制計(jì)如二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等等。數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等等。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

3、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)4、計(jì)數(shù)器的研究內(nèi)容、計(jì)數(shù)器的研究內(nèi)容5.4 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器一、一、 計(jì)數(shù)器的功能和分類計(jì)數(shù)器的功能和分類二、二、 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)器內(nèi)部，有的在異步計(jì)數(shù)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)器則是把其它觸發(fā)器的輸出信號作為自己的時(shí)鐘則是把其它觸發(fā)器的輸出信號作為自己的時(shí)鐘脈沖，脈沖，因此各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)變換的時(shí)間先后不因此各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)變換的時(shí)間先后不一，故被稱為一，故被稱為“ 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)

4、器 ”。Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)脈沖脈沖三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器例：例：三位二進(jìn)制三位二進(jìn)制異步異步加法計(jì)數(shù)器。加法計(jì)數(shù)器。Q0Q1Q2 QQ210 0 010101010100 010 1011 0 11 1000 0010 1計(jì)數(shù)規(guī)律：計(jì)數(shù)規(guī)律：逢二進(jìn)一。逢二進(jìn)一。三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)脈沖脈沖三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器000001010011100101110111Q3Q2Q1 QQ120 0 0101010101 111 0010 1 10 0

5、00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。速度慢。000001010011100101110111例：例：三位二進(jìn)制三位二進(jìn)制異步異步減法計(jì)數(shù)器。減法計(jì)數(shù)器。JKQF3Q3JKQF2Q2JKQF1Q1計(jì)數(shù)輸入 借位輸出 RdiiiiiniQQKQJQ1 10三、三、 同步計(jì)數(shù)器的分析同步計(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，各個(gè)在同步計(jì)數(shù)器內(nèi)部，各個(gè)觸發(fā)器都受同一時(shí)鐘脈沖觸發(fā)器都受同一時(shí)鐘脈沖輸入計(jì)數(shù)脈沖的輸入計(jì)數(shù)脈沖的控制，因此，它們狀態(tài)的更新幾乎是同時(shí)的，控制，因此，它們狀態(tài)的更新幾乎是同時(shí)的，故

6、被稱為故被稱為 “ 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器 ”。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。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CP分析步驟分析步驟:1. 先列寫控制端的邏輯表達(dá)式：先列寫控制端的邏輯表達(dá)式：J2 = K2 = Q1Q0J1 = K1 = Q0J0 = K0 = 1三位二進(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CPiiiiniQKQJQ120120112QQQQQQQn010QQn101012QQQQQn

7、2. 再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。0 0 1 0 1 00 0 0 0 0 10 1 0 0 1 10 1 1 1 0 01 0 0 1 0 11 0 1 1 1 01 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) 次態(tài)次態(tài)n+1n+1n+120120112QQQQQQQn010QQn101012QQQQQn000001010011100101110111CPQ0Q1Q23. 還可以用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。還可以用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。Q0的輸出的波形的頻率是的輸出的波形的頻率是CP的的1/2。Q1的輸

8、出的波形的頻率是的輸出的波形的頻率是CP的的1/4。Q2的輸出的波形的頻率是的輸出的波形的頻率是CP的的1/8。二分頻二分頻四分頻四分頻八分頻八分頻說明：說明： 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)之前應(yīng)清零。但初始數(shù)據(jù)可以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)之前應(yīng)清零。但初始數(shù)據(jù)可以人為地置入。人為地置入。 計(jì)數(shù)器的位數(shù)視需要而定。計(jì)數(shù)器的位數(shù)視需要而定。N個(gè)觸發(fā)器具有個(gè)觸發(fā)器具有2n個(gè)狀態(tài)，稱為以個(gè)狀態(tài)，稱為以2n為模的計(jì)數(shù)器（或模為模的計(jì)數(shù)器（或模2n計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器），其計(jì)數(shù)容量為器），其計(jì)數(shù)容量為2n-1。 異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器也稱為紋波計(jì)數(shù)器。異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器也稱為紋波計(jì)數(shù)器。 同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比異步計(jì)數(shù)器高，同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比異步計(jì)

9、數(shù)器高，但電路較復(fù)雜。但電路較復(fù)雜。 四、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的分析四、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的分析1. 寫出控制端的邏輯表達(dá)式。寫出控制端的邏輯表達(dá)式。J1 = K1 1 J3 =Q1Q2 ， K3 Q1 例例1：分析步驟：分析步驟：JCPKQJKQF3F11JKQF2J2 = Q1Q3 ， K2 Q1 iiiiniQKQJQ13132113QQQQQQn111QQn2123112QQQQQQn2. 再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程：析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程：所分析的電路為所分析的電路為同步六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。iiiiniQKQJQ13132113QQQQQQn111QQ

10、n2123112QQQQQQn0 0 1 0 1 00 0 0 0 0 10 1 0 0 1 10 1 1 1 0 01 0 0 1 0 11 0 1 0 0 01 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Q3 Q2 Q1 Q3 Q2 Q1 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) 次態(tài)次態(tài)n+1n+1n+10000010101111100111001014. 檢驗(yàn)其能否自動啟動檢驗(yàn)其能否自動啟動 ？3. 還可以用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表還可以用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表( 略略 )1. 寫出控制端的邏輯表達(dá)式。寫出控制端的邏輯表達(dá)式。D2=Q1 D4=Q3 例例2：分析步驟：分析步驟：D3=Q2 314QQn112QQn213Q

11、QnDCPQDQF3F1DQF2DQF443414311QQQQQQQD4341111QQQQDQn2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：該電路為格雷碼的該電路為格雷碼的八進(jìn)制計(jì)數(shù)器八進(jìn)制計(jì)數(shù)器該電路不會該電路不會“掛起掛起” Q4Q3Q2Q1 Q4 Q3 Q2 Q1 n+1n+1n+1314QQn112QQn213QQn4341111QQQQDQnn+10 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 10 0 1

12、10 1 0 10 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 01 1 1 10 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 00010110110010100000010000111110000110001101010110110010111111110用觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器電路的分析用觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器電路的分析首先寫出觸發(fā)器的首先寫出觸發(fā)器的控制端的邏輯表達(dá)式控制端的邏輯表達(dá)式再列寫計(jì)數(shù)器再列寫計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表獲得計(jì)數(shù)器的模獲得計(jì)數(shù)器的模(即進(jìn)制數(shù)即進(jìn)制數(shù))最后需檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器的可靠性最后需檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器的可靠性五

13、、五、 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法很多，可分為兩類：一是根據(jù)要求計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法很多，可分為兩類：一是根據(jù)要求用觸發(fā)器用觸發(fā)器( Flop-Flip)構(gòu)成，再就是利用具有特定功能的中規(guī)構(gòu)成，再就是利用具有特定功能的中規(guī)模集成組件適當(dāng)連接而成。模集成組件適當(dāng)連接而成。1、利用觸發(fā)器設(shè)計(jì)某計(jì)數(shù)電路、利用觸發(fā)器設(shè)計(jì)某計(jì)數(shù)電路例：例：數(shù)字控制裝置中常用的步進(jìn)電動機(jī)有數(shù)字控制裝置中常用的步進(jìn)電動機(jī)有 A、B、C 三個(gè)繞三個(gè)繞組。電動機(jī)運(yùn)行時(shí)要求三個(gè)繞組以組。電動機(jī)運(yùn)行時(shí)要求三個(gè)繞組以 AAB B BC C CA再回到再回到A的順序循環(huán)通電，試設(shè)計(jì)一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)之。的順序循環(huán)通電，試設(shè)計(jì)一個(gè)

14、電路實(shí)現(xiàn)之。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟(分分7步步)如下：如下：(1) 根據(jù)任務(wù)要求，確定計(jì)數(shù)器的模數(shù)和所需的觸發(fā)器個(gè)數(shù)。根據(jù)任務(wù)要求，確定計(jì)數(shù)器的模數(shù)和所需的觸發(fā)器個(gè)數(shù)。本任務(wù)所需計(jì)數(shù)器的模數(shù)為本任務(wù)所需計(jì)數(shù)器的模數(shù)為 6 ，所以觸發(fā)器的個(gè)數(shù)為，所以觸發(fā)器的個(gè)數(shù)為 3 。(2) 確定觸發(fā)器的類型。確定觸發(fā)器的類型。最常用的觸發(fā)器有最常用的觸發(fā)器有 D觸發(fā)器和觸發(fā)器和JK觸發(fā)器，本任務(wù)中選用觸發(fā)器，本任務(wù)中選用JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。001011010110100101(3) 列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或轉(zhuǎn)換圖。列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或轉(zhuǎn)換圖。用三個(gè)觸發(fā)器的輸出端用三個(gè)觸發(fā)器的輸出端QA、QB、QC分別控制電動機(jī)的三個(gè)繞組分別

15、控制電動機(jī)的三個(gè)繞組A、B、C，并以，并以“1”表示通電，表示通電，“0”表示不通電。以表示不通電。以QCQBQA 為序排為序排列：列：(4) 根據(jù)所選觸發(fā)器的激勵(lì)表，確定各個(gè)觸發(fā)器在根據(jù)所選觸發(fā)器的激勵(lì)表，確定各個(gè)觸發(fā)器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對控制端的電平要求。狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對控制端的電平要求。步進(jìn)電動機(jī)繞組通電激勵(lì)表步進(jìn)電動機(jī)繞組通電激勵(lì)表Q n Q n+1 J KJK觸發(fā)器的驅(qū)動表觸發(fā)器的驅(qū)動表0 0 0 d0 1 1 d1 0 d 11 1 d 0 0 0 1 0 1 1 0 d 1 d d 0 0 1 1 0 1 0 0 d d 0 d 1 0 1 0 1 1 0 1 d d 0 0 d 1 1

16、0 1 0 0 d 0 d 1 0 d 1 0 0 1 0 1 d 0 0 d 1 d 1 0 1 0 0 1 d 1 0 d d 0 原原 狀狀 態(tài)態(tài) 下下 狀狀 態(tài)態(tài) 對各控制端的電平要求對各控制端的電平要求 QC QB QA QC QB QA JC KC JB KB JA KA n+1n+1n+1(5) 寫出各個(gè)控制端的邏輯表達(dá)式。寫出各個(gè)控制端的邏輯表達(dá)式。JC = QA KC = QA JB = QC KB = QC JA = QB KA = QB AAB B BC C CA再回到再回到AJC = QA KC = QA JB = QC KB = QC JA = QB KA = QB

17、RDQCQCJCKCQBQBJBKBJAQAQAKARDSD預(yù)置數(shù)預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖CP(6) 畫出計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。畫出計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。RDQCQCJCKCQBQBJBKBJAQAQAKARDSD預(yù)置數(shù)預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖CP(6) 畫出計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。畫出計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。(7) 檢驗(yàn)該計(jì)數(shù)電路能否自動啟動。檢驗(yàn)該計(jì)數(shù)電路能否自動啟動。 本計(jì)數(shù)電路有三個(gè)觸發(fā)器，可有八個(gè)狀態(tài)組合，本計(jì)數(shù)電路有三個(gè)觸發(fā)器，可有八個(gè)狀態(tài)組合，可是只用去六個(gè)，尚有兩可是只用去六個(gè)，尚有兩 個(gè)未利用，因此需要檢驗(yàn)個(gè)未利用，因此需要檢驗(yàn)一下，若不能自行啟動要進(jìn)行修改。一下，若不能自行啟動要進(jìn)行修改。

18、2、利用集成功能組件設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路、利用集成功能組件設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路（1） 二二 - 五五 - 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90A、結(jié)構(gòu)和工作原理簡介、結(jié)構(gòu)和工作原理簡介CPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)NCNCVCCQAQDQBQCGND1234567141312111098QAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)CPBCPA74LS9074LS 90管腳分布圖管腳分布圖CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R

19、 9(1)QAQBQCQD 74LS90 內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的 計(jì)數(shù)電路：計(jì)數(shù)電路：一個(gè)是模一個(gè)是模 2 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器器(CPA為其時(shí)鐘，為其時(shí)鐘，QA為其輸出端為其輸出端)，另一個(gè)是模，另一個(gè)是模 5 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器(CPB為其時(shí)鐘，為其時(shí)鐘，QDQCQB為其輸出端為其輸出端)。 外部時(shí)鐘外部時(shí)鐘CP是先送到是先送到CPA還還 是先送到是先送到CPB，在，在QDQCQBQA這四個(gè)輸出端會形成不同的碼制。這四個(gè)輸出端會形成不同的碼制。CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90R 0(1) R 0(2) R 9(1) R 9(2) QD

20、QC QB QA d d 1 1 1 0 0 1 1 1 0 d 0 0 0 0 1 1 d 0 0 0 0 0 0 d 0 d 0 d d 0 d 0 0 d d 0 d 0 計(jì)數(shù)狀態(tài)計(jì)數(shù)狀態(tài)74LS 90功能表功能表QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)QAQBQCQD 1. 74LS 90在在“計(jì)數(shù)狀態(tài)計(jì)數(shù)狀態(tài)”或或“清零狀態(tài)清零狀態(tài)”時(shí)，均要求時(shí)，均要求R 9(1)和和R 9(2)中至少有一個(gè)必須為中至少有一個(gè)必須為“0”。 2. 只有在只有在R 0(1)和和R 0(2)同時(shí)為同時(shí)為 “1”時(shí)，它才進(jìn)入時(shí)，它才進(jìn)入“清零狀態(tài)清零

21、狀態(tài)”；否則否則 它必定處于它必定處于“計(jì)數(shù)狀態(tài)計(jì)數(shù)狀態(tài)”。 情況一：情況一：計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入CPA時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。CPACPCPBQBQDQCQA25QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QD QC QB CPB QA 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 結(jié)論：結(jié)論：上述連接方式形成上述連接方式形成 8421 碼碼。QD QC QB CPB QA 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0

22、 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 0 0 0 0 0 十進(jìn)十進(jìn) 制數(shù)制數(shù)情況情況 二：二： 計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入CPB時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。CPACPQA2CPBQBQDQC5QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0結(jié)論：結(jié)論：上述連接方式形成上述連接方式形成 5421 碼。碼。 0 0 0 0 QA QD QC QB CPA 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1

23、0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 QA QD QC QB CPA 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 1 0 0 0 5 1 0 0 1 6 1 0 1 0 7 1 0 1 1 8 1 1 0 0 9 0 0 0 0 0 十進(jìn)十進(jìn) 制數(shù)制數(shù) 例例1：構(gòu)成構(gòu)成BCD碼碼六進(jìn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。制計(jì)數(shù)器。CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90方法：令方法：令 R0(1) = QB ， R0(2) = QCCPB、 74LS90的應(yīng)用的應(yīng)用QD QC QB QA0 0 0 0 00

24、0 0 1 1 0 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 5 0110 0000R 0(1)和和R 0(2)同時(shí)為同時(shí)為 “1”， R 9(1)和和R 9(2)中至少有一個(gè)中至少有一個(gè)必須為必須為“0”時(shí)，它才進(jìn)入時(shí)，它才進(jìn)入“清零狀態(tài)清零狀態(tài)”；CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90CP討論：討論：下述接法行不行下述接法行不行 ? 錯(cuò)在何處錯(cuò)在何處 ?注意：注意：輸出端不可相互短路輸出端不可相互短路 ！CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90CP& 例例2：用

25、兩片用兩片74LS 90構(gòu)成構(gòu)成 36 進(jìn)制進(jìn)制8421碼碼計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。QD QC QB QA 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 0 0 0 0 0 十進(jìn)十進(jìn) 制數(shù)制數(shù)問題分析：問題分析： 從右面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表從右面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 中可以中可以看到：個(gè)位片的看到：個(gè)位片的 QD可以給十位可以給十位片提供計(jì)數(shù)脈沖信號。片提供計(jì)數(shù)脈沖信號。1. 如何解決片間如何解決片間進(jìn)位問題進(jìn)位問題 ？2. 如何滿足如何滿足“ 36 進(jìn)制進(jìn)制 ”的

26、要求？的要求？ 當(dāng)出現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn) (0011 011036)狀態(tài)狀態(tài)時(shí)，個(gè)位十位同時(shí)清零。時(shí)，個(gè)位十位同時(shí)清零。 R 0(1)和和R 0(2)同時(shí)為同時(shí)為 “1”， R 9(1)和和R 9(2)中至少有一個(gè)必須中至少有一個(gè)必須為為“0”時(shí)，它才進(jìn)入時(shí)，它才進(jìn)入“清零狀清零狀態(tài)態(tài)”；CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS 90(十位十位)CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS 90(個(gè)位個(gè)位)&CP 例例2：用兩片用兩片74LS 90構(gòu)成構(gòu)成 36 進(jìn)制進(jìn)制8421碼碼計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。例例3：用用74

27、LS 90構(gòu)成構(gòu)成 5421 碼的碼的六六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 0 0 0 0 0 QA QD QC QB 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 1 0 0 0 5 1 0 0 1 6 1 0 1 0 7 1 0 1 1 8 1 1 0 0 9 0 0 0 0 0 十進(jìn)十進(jìn) 制數(shù)制數(shù)至此至此結(jié)束結(jié)束在此狀態(tài)在此狀態(tài)下清零下清零異步清零，此狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)間極異步清零，此狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)間極短，不能計(jì)入計(jì)數(shù)循環(huán)。短，不能計(jì)入計(jì)數(shù)循環(huán)。CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 脈沖脈沖8421碼制下碼制下

28、： 在在QDQCQBQA 0110 時(shí)清零時(shí)清零同為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩種碼制不同接法的同為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩種碼制不同接法的比較比較：5421碼制下：碼制下：在在QAQDQCQB 1001 時(shí)清零時(shí)清零CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 脈沖脈沖CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 脈沖脈沖（2） 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器 74LS163 前面所講述的前面所講述的74LS 90其清零方式通常稱為其清零方式通常稱為“ 異異步清零步清零 ”，即只要，即只要

29、Q 0(1) = Q 0(2) = 1，不管有無時(shí)鐘，不管有無時(shí)鐘信號，輸出端立即為信號，輸出端立即為 0；而且它的計(jì)數(shù)方式是異步的，；而且它的計(jì)數(shù)方式是異步的，即即CP不是同時(shí)送不是同時(shí)送 到每個(gè)觸發(fā)器。到每個(gè)觸發(fā)器。下面將要講述的下面將要講述的74LS163，不但，不但 計(jì)數(shù)方式是同步計(jì)數(shù)方式是同步的，而且它的清零方式的，而且它的清零方式 也是同步的：即使控制端也是同步的：即使控制端CLR0，清零目的真正實(shí)現(xiàn)還需等待下一個(gè)時(shí)鐘脈，清零目的真正實(shí)現(xiàn)還需等待下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿到來以后才能夠變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這就是沖的上升沿到來以后才能夠變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這就是“ 同步同步清零清零 ”的含義。的含義。161

30、51413121110123456789QAQDQDQCQBQAQBQCVCCTTPPCPAABBCCDDCLRLOADENABLERC串行進(jìn)串行進(jìn) 位輸出位輸出 允許允許允許允許GND時(shí)鐘時(shí)鐘清除清除輸出輸出數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入置入置入74LS16374LS 163 管腳圖管腳圖A、 74LS163 的介紹的介紹TPRCA B C DQBQCQDQALOADCLR74LS16374LS163功能表功能表1 1 1 1 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)0 1 1 1 X 保保 持持 1 0 1 1 X 保持保持 ( RC=0 ) X X 0 1 并并 行行 輸輸 入入X X X 0 清清 零零P T LOAD CLR

31、CP 功功 能能 清除清除置入置入ABCD時(shí)鐘時(shí)鐘允許允許 P允許允許 TQAQBQCQD串行進(jìn)串行進(jìn) 位輸出位輸出輸輸出出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 輸入輸入 例例1：用一片用一片74LS163構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。QD QC QB QA0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 1六個(gè)六個(gè) 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)備清零：準(zhǔn)備清零： 使使 CLR 0TPRCA B C DQBQCQDQALOADCLR74LS163&+5VCPB、 74LS163 的應(yīng)用的應(yīng)用在在QDQCQBQA 0110 時(shí)時(shí)立即清零立即清零 。比較比較 用用74LS 90與與用用74LS 1

32、63構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器:在在QDQCQBQA 0101 時(shí)時(shí) 準(zhǔn)備清零準(zhǔn)備清零 。TPRCA B C DQBQCQDQALOADCLR74LS163&+5VCPCPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 脈沖脈沖例例2：用用74LS163構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1). 需要兩片需要兩片74LS163；(2). 為了提高運(yùn)算速度，使用同步計(jì)數(shù)方式。為了提高運(yùn)算速度，使用同步計(jì)數(shù)方式。TPRCA B C DQBQCQDQALOADCLR74LS163TPRCA B C DQBQCQDQALOADC

33、LR74LS163+5V+5V, , , , CPCLR 應(yīng)該在應(yīng)該在 QDQCQBQA QDQCQBQA 0001 0111 時(shí)準(zhǔn)備清零。時(shí)準(zhǔn)備清零。, , , , QDQCQBQA QDQCQBQA , , , ,CLR =六、六、 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例 例例1：數(shù)字頻率計(jì)原理電路的設(shè)計(jì)。數(shù)字頻率計(jì)原理電路的設(shè)計(jì)。清零清零計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)1 秒鐘秒鐘顯示顯示譯碼顯示譯碼顯示74 LS 907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動手動自動自動ux手動清零手動清零CPR 0(1)R 0(2)CPA數(shù)字頻率計(jì)原理圖數(shù)字頻率計(jì)原理圖1Hz !計(jì)數(shù)器：用計(jì)數(shù)器：用于確定清零、于確定清零

34、、計(jì)數(shù)、顯示計(jì)數(shù)、顯示的時(shí)間。的時(shí)間。根據(jù)計(jì)數(shù)器根據(jù)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)確定的狀態(tài)確定何時(shí)清零、何時(shí)清零、何時(shí)計(jì)數(shù)、何時(shí)計(jì)數(shù)、何時(shí)顯示。何時(shí)顯示。被測信號被測信號Q2Q1Q0=001、101時(shí)：時(shí)：ux作為作為CPA被送入被送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù) 1. 計(jì)數(shù)顯示部分計(jì)數(shù)顯示部分1110譯碼顯示譯碼顯示74 LS 907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動手動自動自動ux手動手動清零清零CPR 0(1)R 0(2)CPAQ2Q1Q0=100、000時(shí)：時(shí)：計(jì)數(shù)器清零計(jì)數(shù)器清零譯碼顯示譯碼顯示74 LS 907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動手動自動自動ux手動手動清

35、零清零CPR 0(1)R 0(2)CPA1011譯碼顯示譯碼顯示74 LS 907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動手動自動自動ux手動手動清零清零CPR 0(1)R 0(2)CPAQ2Q1Q0=010、011、111、110時(shí)：時(shí)：ux被封鎖，計(jì)被封鎖，計(jì)數(shù)器輸出保持。數(shù)器輸出保持。002. 循環(huán)計(jì)數(shù)器部分循環(huán)計(jì)數(shù)器部分1200112QQDQDQD 自動時(shí)自動時(shí):譯碼顯示譯碼顯示74 LS 907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動手動自動自動ux手動清零手動清零CPR 0(1)R 0(2)CPAQ2 Q1 Q00 0 10 1 11 1 11 1 01 0 0Q2

36、Q1Q0組成五進(jìn)組成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器：制計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)清零清零顯示顯示手動時(shí)：手動時(shí)：1DQDQD00112 Q2Q1Q0的狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換關(guān)系000001011111計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)顯示顯示手動清零手動清零譯碼顯示譯碼顯示74 LS 907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動手動自動自動ux手動清零手動清零CPR 0(1)R 0(2)CPA自動測量過程：自動測量過程：000001011111110100手動清零手動清零計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)顯示顯示顯示顯示顯示顯示自動清零自動清零1秒秒3秒秒1秒秒手動測量過程：手動測量過程：手動清零手動清零計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)顯示顯示顯示顯示0000010111111秒秒例例

37、2. 電子表電路。電子表電路。功能說明：功能說明：2. 只顯示只顯示 1、2、3、 9、10、11、12 ，十，十位不顯示位不顯示 “0” !1. 只計(jì)只計(jì) 12 個(gè)小時(shí)；個(gè)小時(shí)；小時(shí)脈沖小時(shí)脈沖 QA QDQCQB Q 顯示結(jié)果顯示結(jié)果 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 2 2 0 0 0 1 1 3 3 0 0 1 0 0 4 4 0 0 1 0 1 5 5 0 0 1 1 0 6 6 0 0 1 1 1 7 7 0 1 0 0 0 8 8 0 1 0 0 1 9 9 1 0 0 0 0 1 0 10 1 0 0 0 1 1 1 11 1 0 0 1 0 1 2 12 1

38、 0 0 1 1 1 3 0 0 0 0 1 1十位十位個(gè)個(gè) 位位清零清零如何實(shí)現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)?小時(shí)脈沖小時(shí)脈沖 QA QDQCQB Q 顯示結(jié)果顯示結(jié)果 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 2 2 0 0 0 1 1 3 3 0 0 1 0 0 4 4 0 0 1 0 1 5 5 0 0 1 1 0 6 6 0 0 1 1 1 7 7 0 1 0 0 0 8 8 0 1 0 0 1 9 9 1 0 0 0 0 1 0 10 1 0 0 0 1 1 1 11 1 0 0 1 0 1 2 12 1 0 0 1 1 1 3 0 0 0 0 1 1十位十位個(gè)個(gè) 位位清零清零CLR = Q

39、AQBQR 0(1) = QAQBQR 0(2) = 1數(shù)數(shù)字字表表整整體體框框圖圖QAQDQCQBQD C B A74LS48顯示顯示顯示顯示bc 7 4 L S 9 07個(gè)位個(gè)位十位十位74LS20清零清零清零清零小時(shí)脈沖小時(shí)脈沖 JKDCP一個(gè)一個(gè)D觸發(fā)器觸發(fā)器組成組成1位的數(shù)位的數(shù)碼寄存器碼寄存器CP上升沿，上升沿，Q =DCP高電平、低電平、高電平、低電平、下降沿，下降沿，Q不變不變RDSDDCPQQ5.5 寄存器寄存器 寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令。存放數(shù)據(jù)或指令。5.5 寄存器寄存器 一、一、 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器

40、Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取數(shù)取數(shù)脈沖脈沖接收接收脈沖脈沖( CP )寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令。存放數(shù)據(jù)或指令。四位數(shù)碼寄存器四位數(shù)碼寄存器由由4D集成電路集成電路74LS175組成組成4位二進(jìn)制數(shù)寄存器位二進(jìn)制數(shù)寄存器RDQQRDQQRDQQRDQQCP1D2D3D4DR2Q1Q3Q4Q1Q2Q3Q4QVcc(+5V)GNDR CP 1D 2D 3D 4D 1Q 2Q 3Q 4QL d d d d d L L L LH 1D 2D 3D 4D 1D 2D 3D 4DH H d

41、d d dH L d d d d保持由由4D集成電路集成電路74LS175組成組成4位二進(jìn)制數(shù)寄存器位二進(jìn)制數(shù)寄存器高電平高電平D3D2D1D0CPQ3Q2Q1Q0RGNDVcc+5V+5V 74LS175（電源（電源CP 1D2D3D4D1Q2Q3Q4Q4D鎖存器鎖存器4位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器(續(xù)續(xù))由由8D集成電路集成電路74LS273組成組成8位二進(jìn)制數(shù)寄存器位二進(jìn)制數(shù)寄存器D3D2D1D0CPQ3Q2Q1Q0R+5V 74LS2731D8D1Q8Q8D鎖存器鎖存器Q4Q5Q6Q7D4D5D6D7 CP8位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)D7D0數(shù)碼寄存器用于計(jì)算機(jī)數(shù)碼寄存器用于計(jì)算

42、機(jī) 并行輸入并行輸入/輸出接口輸出接口外部設(shè)備外部設(shè)備(打印機(jī)打印機(jī))8D鎖存器鎖存器1D8D1Q8QCPD7D0計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)CPU控制信號控制信號計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)CPU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線輸出接口輸出接口計(jì)算機(jī)總線畫法計(jì)算機(jī)總線畫法:一條粗線代表一條粗線代表8條線條線二、二、 移位寄存器移位寄存器 所謂所謂“移位移位”，就是將寄存器所存各位，就是將寄存器所存各位 數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)，在每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或向右移動一位。每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或向右移動一位。根據(jù)根據(jù)移位方向移位方向，常把它分成三種：，常把它分成三種：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器雙向雙向移位移位

43、(c)1、移位寄存器、移位寄存器根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸入輸出方式入輸出方式，又，又可將它分為四種：可將它分為四種：FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF串入串出串入串出串入并出串入并出并入串出并入串出并入并出并入并出串串行輸行輸入入串串行輸行輸出出串串行輸行輸入入并并行輸行輸出出并并行輸行輸入入串串行輸行輸出出并并行輸行輸入入并并行輸行輸出出：SDQQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3RDCLRLOAD移位移位脈沖脈沖CP0串行串行輸出輸出數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 預(yù)預(yù) 置置 3210存數(shù)存數(shù)脈沖脈沖清零清零脈沖脈沖四位并入四位并入 - 串出的左移寄存

44、器串出的左移寄存器初始狀態(tài)：初始狀態(tài)： 設(shè)設(shè)A3A2A1A0 1011在存數(shù)脈沖作用下，在存數(shù)脈沖作用下， Q3Q2Q1Q0 1011 。D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q2下面將重點(diǎn)下面將重點(diǎn)討論藍(lán)顏色討論藍(lán)顏色電路電路移位移位寄存器寄存器的工的工作原理。作原理。QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脈沖脈沖CP0串行串行輸出輸出3210D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q2QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脈沖脈沖CP0串行串行輸出輸出32101 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

45、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài) Q3Q2Q1Q0 1011用波形圖表示如下：用波形圖表示如下：Q3Q2Q1Q0CP110100110011000000000001四位串入四位串入 - 串出的左移寄存器：串出的左移寄存器：D0 LD1 Q0D2 Q1D3 Q2四位串入四位串入 - 串出的右移寄存器：串出的右移寄存器：D1 Q2D2 Q3D3 RD0 Q1QQ DQQ DQQ DQQ DCP串行串行輸出輸出3210串行串行輸入輸入QDQQ3DQDQDCP串行串行輸出輸出Q1Q2Q0串行串行輸入輸入雙向移位寄存器的構(gòu)成：雙向移位寄存器的構(gòu)成：只要設(shè)置一個(gè)控制端只要設(shè)置一個(gè)控制端S，當(dāng)當(dāng)S0 時(shí)左移；而當(dāng)時(shí)左移；而當(dāng)S1時(shí)右移即可。集成組件時(shí)右移即可。集成組件 電路電路74LS194就是這樣的多功能移位寄存器。就是這樣的多功能移位寄存器。2、循環(huán)移位寄存器、循環(huán)移位寄存器CQSRDQSRDQSRDQSRDQ1Q2Q3Q4CP經(jīng)經(jīng)4個(gè)個(gè)