第5章時(shí)序電路

1、新編新編21世紀(jì)高等職業(yè)教育信息類(lèi)規(guī)劃教材世紀(jì)高等職業(yè)教育信息類(lèi)規(guī)劃教材數(shù)字電路數(shù)字電路電子教案電子教案主主 編編 徐新艷徐新艷第第5章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解時(shí)序邏輯電路的概念和分類(lèi)。了解時(shí)序邏輯電路的概念和分類(lèi)。2掌握專(zhuān)用集成計(jì)數(shù)器、寄存器的邏輯功能，掌握專(zhuān)用集成計(jì)數(shù)器、寄存器的邏輯功能，會(huì)使用集成計(jì)數(shù)器、寄存器并擴(kuò)展其功能。會(huì)使用集成計(jì)數(shù)器、寄存器并擴(kuò)展其功能。3能夠查閱集成電路手冊(cè)，識(shí)讀計(jì)數(shù)器和寄存能夠查閱集成電路手冊(cè)，識(shí)讀計(jì)數(shù)器和寄存器集成電路的引腳和功能。器集成電路的引腳和功能。 第第5章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 5.1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 5.1.1 同

2、步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器 5.1.2 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器 5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 5.1.4 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與分析計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與分析5.2 寄存器寄存器 5.2.1 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器 5.2.2 移位寄存器移位寄存器5.3 移存型計(jì)數(shù)器移存型計(jì)數(shù)器 5.3.1 環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器 5.3.2 扭環(huán)形計(jì)數(shù)器扭環(huán)形計(jì)數(shù)器 5.3.3 最大長(zhǎng)度移存型計(jì)數(shù)器最大長(zhǎng)度移存型計(jì)數(shù)器第第5章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)序電路。時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)序電路。（1）時(shí)序電路與組合邏輯電路的區(qū)別）時(shí)序電路與組合邏輯電路的區(qū)別任意時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅

3、取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且任意時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且與前一時(shí)刻的電路狀態(tài)有關(guān)。與前一時(shí)刻的電路狀態(tài)有關(guān)。第第5章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 （2）時(shí)序電路的組成）時(shí)序電路的組成由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路兩部分組成。觸發(fā)器是構(gòu)成存由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路兩部分組成。觸發(fā)器是構(gòu)成存儲(chǔ)電路的基本單元，也是最簡(jiǎn)單的時(shí)序電路。儲(chǔ)電路的基本單元，也是最簡(jiǎn)單的時(shí)序電路。組合邏輯電路組合邏輯電路存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路 Y1 YlD1DiW1 1WkQ1Qj第第5章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 （3）分析時(shí)序電路的方程）分析時(shí)序電路的方程用輸出方程、存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器）的驅(qū)動(dòng)方程又稱(chēng)激勵(lì)方用輸

4、出方程、存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器）的驅(qū)動(dòng)方程又稱(chēng)激勵(lì)方程、存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器）的狀態(tài)方程分析時(shí)序邏輯電路。程、存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器）的狀態(tài)方程分析時(shí)序邏輯電路。（4）時(shí)序電路的分類(lèi)）時(shí)序電路的分類(lèi)時(shí)序電路按狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況分為同步和異步時(shí)序電路兩大類(lèi)。時(shí)序電路按狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況分為同步和異步時(shí)序電路兩大類(lèi)。同步時(shí)序電路中，存儲(chǔ)電路狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)谕粫r(shí)鐘下發(fā)生。同步時(shí)序電路中，存儲(chǔ)電路狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)谕粫r(shí)鐘下發(fā)生。異步時(shí)序電路不用統(tǒng)一時(shí)鐘，或沒(méi)有時(shí)鐘。異步時(shí)序電路不用統(tǒng)一時(shí)鐘，或沒(méi)有時(shí)鐘。 5.1 計(jì) 數(shù) 器計(jì)數(shù)器由觸發(fā)器和門(mén)電路組成，它按預(yù)定順序改變其計(jì)數(shù)器由觸發(fā)器和門(mén)電路組成，它按預(yù)定順序改變其內(nèi)部各觸發(fā)器的狀態(tài)，用以表

5、征輸入脈沖個(gè)數(shù)，即計(jì)數(shù)。內(nèi)部各觸發(fā)器的狀態(tài)，用以表征輸入脈沖個(gè)數(shù)，即計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器按工作方式分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)器按工作方式分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按進(jìn)位數(shù)制分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)位數(shù)制分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器同步是指組成計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘，從而同步是指組成計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘，從而使得應(yīng)該翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器將同時(shí)翻轉(zhuǎn)，并且該時(shí)鐘就是被使得應(yīng)該翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器將同時(shí)翻轉(zhuǎn)，并且該時(shí)鐘就是被計(jì)數(shù)的輸入脈沖。計(jì)數(shù)的輸入脈沖。5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器1. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)

6、數(shù)器由由k個(gè)觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器稱(chēng)為個(gè)觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器稱(chēng)為k位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它可以累計(jì)它可以累計(jì)2kN個(gè)二進(jìn)制數(shù)：個(gè)二進(jìn)制數(shù)：0，1，2k 1。N稱(chēng)為稱(chēng)為計(jì)數(shù)器的?；蜻M(jìn)制。若計(jì)數(shù)器的?；蜻M(jìn)制。若k1，2，3，則，則N2，4，8，相應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器稱(chēng)為模，相應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器稱(chēng)為模2計(jì)數(shù)器，模計(jì)數(shù)器，模4計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，模模8計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，。 5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器1. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1） 二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制加法的計(jì)數(shù)順序是，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖依次輸入時(shí)，計(jì)數(shù)二進(jìn)制加法的計(jì)數(shù)順序是，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖依次輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)按

7、二進(jìn)制數(shù)依次增加。器狀態(tài)按二進(jìn)制數(shù)依次增加。 圖示是圖示是3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它由位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它由3個(gè)接成個(gè)接成T功能的功能的JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和門(mén)電路組成。門(mén)電路組成。CP是計(jì)數(shù)脈沖輸入端；是計(jì)數(shù)脈沖輸入端；Q0Q3是計(jì)數(shù)輸出端；是計(jì)數(shù)輸出端；CO是進(jìn)位輸出端。計(jì)數(shù)狀態(tài)表如表所示。是進(jìn)位輸出端。計(jì)數(shù)狀態(tài)表如表所示。Q(a)1&Q0Q2FFFFFF1CPCO(b)QQQCOCP01212345678000 ; 0001 ; 0111 ; 19000 ; 0012Q Q Q CO012;1J1KC11J1KC11J1KC1T1T2T0K輸入脈沖序號(hào)輸入脈沖序號(hào)Q2nQ1nQ0nQ2n+

8、1Q1n+1Q0n+1輸出輸出CO10000010200101003010011040111000510010106101110071101110811100013位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的波形圖如圖所示。由圖可以位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的波形圖如圖所示。由圖可以看出，每經(jīng)過(guò)一級(jí)觸發(fā)器，輸出脈沖周期增加一倍，看出，每經(jīng)過(guò)一級(jí)觸發(fā)器，輸出脈沖周期增加一倍，即頻率降低為原來(lái)的即頻率降低為原來(lái)的1/2。因此，。因此，1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器也位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器也是二分頻器，是二分頻器，3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器為八分頻器。如觸發(fā)位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器為八分頻器。如觸發(fā)器有器有k級(jí)，則最后一級(jí)觸發(fā)器所輸出的脈沖頻率就降級(jí)，則最后一級(jí)觸發(fā)器所輸

9、出的脈沖頻率就降低為最初輸入頻率的低為最初輸入頻率的1/2k，計(jì)數(shù)器就是，計(jì)數(shù)器就是2k分頻器。分頻器。Q(a)1&Q0Q2FFFFFF1CPCO(b)QQQCOCP01212345678000 ; 0001 ; 0111 ; 19000 ; 0012Q Q Q CO012;1J1KC11J1KC11J1KC1T1T2T0K5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器1. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（2） 二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)規(guī)律與加法相反，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)數(shù)值減法計(jì)數(shù)規(guī)律與加法相反，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)數(shù)值減減1。4位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)律如表所示。表中位

10、二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)律如表所示。表中BO是向高一位的借位輸出信號(hào)。是向高一位的借位輸出信號(hào)。輸入脈沖序號(hào)輸入脈沖序號(hào)Q3nQ2nQ1nQ0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1輸出輸出BO111111110021110110103110111000411001011051011101006101010010710011000081000011109011101100100110010101101010100012010000110130011001001400100001015000100000160000111115.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器1. 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二

11、進(jìn)制計(jì)數(shù)器（3） 二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器將加減計(jì)數(shù)器合在一起，并加上加將加減計(jì)數(shù)器合在一起，并加上加/減控制信號(hào)予以控制，減控制信號(hào)予以控制，就可以構(gòu)成可逆計(jì)數(shù)器。就可以構(gòu)成可逆計(jì)數(shù)器。 圖示是圖示是4位二進(jìn)制加位二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器74HC191，除具有可，除具有可逆計(jì)數(shù)功能外，還增加了并行送數(shù)等功能，功能表逆計(jì)數(shù)功能外，還增加了并行送數(shù)等功能，功能表如表所示。其中如表所示。其中“”表示表示CP脈沖上升沿作用時(shí)，計(jì)脈沖上升沿作用時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)改變。數(shù)狀態(tài)改變。 G1G4M2DOWN1,2 /1,3+01232(CT=0)Z6C5M3UPDDDDCTRDIV16圖6-3 74HC

12、191邏輯符號(hào)CTU/DLDCP5D143132QQQQ01231CO/BO1545679101112RC6,1,43(CT=15)Z61248 /DCP動(dòng)作0異步預(yù)置數(shù)100加計(jì)數(shù)1減計(jì)數(shù)1禁止LDCTU圖示是圖示是74HC191組成多級(jí)計(jì)數(shù)器時(shí)的兩種級(jí)連方法。組成多級(jí)計(jì)數(shù)器時(shí)的兩種級(jí)連方法。74HC19174HC19174HC191U/DU/DU/DCPCPCPCTCTCTRCRCRC加/減控制計(jì)數(shù)脈沖輸入74HC19174HC19174HC191U/DU/DU/DCPCPCPCTCTCTRCRCRC加/減控制計(jì)數(shù)脈沖輸入QQQQQQQQQQQQ01234567891011計(jì)數(shù)允許控制(a

13、)串聯(lián)級(jí)連 (b)同步級(jí)連74HC191為單時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。如果在執(zhí)行加或減計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖為單時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。如果在執(zhí)行加或減計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的輸入端，則計(jì)數(shù)器為雙時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的輸入端，則計(jì)數(shù)器為雙時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。74HC193為為雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，執(zhí)行加計(jì)數(shù)時(shí)，時(shí)鐘由雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，執(zhí)行加計(jì)數(shù)時(shí)，時(shí)鐘由CPU輸入而輸入而CPD1；執(zhí)；執(zhí)行減計(jì)數(shù)時(shí)，時(shí)鐘由行減計(jì)數(shù)時(shí)，時(shí)鐘由CPD輸入而輸入而CPU1。圖中，圖中，CR為異步復(fù)位信號(hào)，也稱(chēng)異步清零信號(hào)，高電平有效，為異步復(fù)位信號(hào)，也稱(chēng)異步清零信號(hào)，高電平有效，即只要即只要CR1，立刻使計(jì)數(shù)器中各觸發(fā)器置零。計(jì)數(shù)時(shí)，應(yīng)使，立刻使計(jì)數(shù)器中各觸發(fā)器置零

14、。計(jì)數(shù)時(shí)，應(yīng)使CR0。 CT=0G22101231CT=15C3G1DDDDCTRDIV16圖6-5 74HC193邏輯符號(hào)CRCPLDCP3D143132QQQQ01231CO1545679101112BO2CT=0DU12485.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器2. 非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是指模非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是指模N2k的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。例如，當(dāng)?shù)娜我膺M(jìn)制計(jì)數(shù)器。例如，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器N5，10，12時(shí)，就稱(chēng)之為模時(shí)，就稱(chēng)之為模5，模，模10，模，模12計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器，也稱(chēng)為五進(jìn)制，十進(jìn)制，十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。器，也稱(chēng)為五進(jìn)制，十進(jìn)制，十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 74HC16

15、2是十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它包含是十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它包含4個(gè)個(gè)D觸發(fā)器，觸發(fā)器，Q3Q0是是計(jì)數(shù)輸出端。計(jì)數(shù)輸出端。RC是串行進(jìn)位輸出端。是串行進(jìn)位輸出端。 是同步清零端，低電平有是同步清零端，低電平有效，當(dāng)效，當(dāng) 0時(shí)，在時(shí)，在CP上升沿作用下，觸發(fā)器均被置零。同步預(yù)上升沿作用下，觸發(fā)器均被置零。同步預(yù)置控制端置控制端 為低電平有效，當(dāng)為低電平有效，當(dāng) 0且且 1時(shí)，在時(shí)，在CP上升沿作上升沿作用下，將預(yù)置數(shù)用下，將預(yù)置數(shù)P3P2P1P0送入送入Q3Q2Q1Q0。CTT、CTP是計(jì)數(shù)控制是計(jì)數(shù)控制端，高電平有效，如果端，高電平有效，如果 1， 1，而，而CTTCTP0，各觸發(fā)，各觸發(fā)器將保持原

16、狀態(tài)不變。只有器將保持原狀態(tài)不變。只有CTTCTP 1，計(jì)數(shù)器才能計(jì)數(shù)。，計(jì)數(shù)器才能計(jì)數(shù)。CPCTTCTP操作0同步清零10同步預(yù)置數(shù)1111加計(jì)數(shù)110保持110保持LDCR(b)(a)1DC11&1&1&1&11DC11DC11DC1&1111CPCTCTCRLDPPPPRCQQQQ01230123TP5CT=0G4M1G301233CT=9C5/2,3,4+M2PPPPCTRDIV10CRCTLDCP1,5D10141311QQQQ01234CT31967155212RCPT1248CRLDCRCRLDLDCR表是表是74HC162的狀態(tài)的狀態(tài)表。根據(jù)狀態(tài)表可以表。根據(jù)狀態(tài)表可以畫(huà)出狀態(tài)

17、圖如圖所示。畫(huà)出狀態(tài)圖如圖所示。圖中，轉(zhuǎn)移線旁邊的圖中，轉(zhuǎn)移線旁邊的標(biāo)注是輸出標(biāo)注是輸出RC取值。取值。由由4個(gè)觸發(fā)器組成的計(jì)個(gè)觸發(fā)器組成的計(jì)數(shù)器有數(shù)器有2416種狀態(tài)，種狀態(tài)，而十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只用而十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只用10種，這種，這10種稱(chēng)為有種稱(chēng)為有效狀態(tài)，其余稱(chēng)為無(wú)效狀態(tài)，其余稱(chēng)為無(wú)效狀態(tài)。如果計(jì)數(shù)器效狀態(tài)。如果計(jì)數(shù)器能由無(wú)效狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)能由無(wú)效狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)入有效狀態(tài)，則稱(chēng)計(jì)入有效狀態(tài)，則稱(chēng)計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)。只要數(shù)器能自啟動(dòng)。只要有一個(gè)無(wú)效狀態(tài)始終有一個(gè)無(wú)效狀態(tài)始終不能轉(zhuǎn)入有效狀態(tài)，不能轉(zhuǎn)入有效狀態(tài)，就稱(chēng)不能自啟動(dòng)。就稱(chēng)不能自啟動(dòng)。 序號(hào)序號(hào)Q3nQ2nQ1nQ0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q

18、0n+1RC說(shuō)明說(shuō)明1000000010有效狀態(tài)有效狀態(tài)200010010030010001104001101000501000101060101011007011001110801111000091000100101010010000111101010110無(wú)效狀態(tài)無(wú)效狀態(tài)1210110100113110011010141101010011511101111016111100001/01111圖6-7 74HC162計(jì)數(shù)狀態(tài)圖/10000/00001/00010/00011/00100/11011/11001/01000/00111/00110/001011101101011101100/0

19、/1/0/0有 效 狀 態(tài)無(wú) 效 狀 態(tài)/RCQ Q Q Q012356圖示是圖示是74HC162的波形圖。的波形圖。QQQRCCP0121560000;00001;01001;1100000;0Q35.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.2 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器的各級(jí)觸發(fā)器時(shí)鐘并不都來(lái)源于計(jì)數(shù)脈沖，異步計(jì)數(shù)器的各級(jí)觸發(fā)器時(shí)鐘并不都來(lái)源于計(jì)數(shù)脈沖，各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變不是同時(shí)進(jìn)行。因而在異步計(jì)數(shù)各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變不是同時(shí)進(jìn)行。因而在異步計(jì)數(shù)器工作時(shí)，要注意各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，以確定其狀器工作時(shí)，要注意各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，以確定其狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)刻。態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)刻。5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.2 異步計(jì)數(shù)

20、器異步計(jì)數(shù)器1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖示異步圖示異步4位二進(jìn)制加法位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，由計(jì)數(shù)器，由4個(gè)個(gè)T 功能功能JK觸發(fā)器組成，低位觸發(fā)觸發(fā)器組成，低位觸發(fā)器狀態(tài)從器狀態(tài)從1變變0，Q端產(chǎn)生端產(chǎn)生的下降沿就使高一位觸的下降沿就使高一位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。最低位觸發(fā)發(fā)器翻轉(zhuǎn)。最低位觸發(fā)器在器在CP下降沿翻轉(zhuǎn)。波下降沿翻轉(zhuǎn)。波形中箭頭所指表示低位形中箭頭所指表示低位觸發(fā)器下降沿觸發(fā)高位觸發(fā)器下降沿觸發(fā)高位觸發(fā)器使其改變狀態(tài)。觸發(fā)器使其改變狀態(tài)。 1J1KC1R1J1KC1R1J1KC1R1J1KC1RQQQQCPCR0123CP0CP1CP2CP3KQQQCRCP012116611Q3K5.1 計(jì)

21、數(shù) 器5.1.2 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器2非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90是二是二-五五-十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，輸入時(shí)鐘器，輸入時(shí)鐘CP接接CP0端，輸出端，輸出端端Q0，是一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；，是一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；CP接接CP1端，輸出端端，輸出端Q3Q2Q1，是五，是五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。CP接接CP0端，端，并將并將CP1端與端與Q0端相連，輸出端端相連，輸出端Q3Q2Q1Q0，為，為8421碼異步十進(jìn)制碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。加法計(jì)數(shù)器。CP接接CP1端，端，CP0端與端與Q3端相連，輸出端端相連，輸出端Q0Q3Q2Q1，為為5421碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。碼

22、異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。CTR&CT02Z3DIV2367R1R2S1S2VCC：5；GND：10；NC：4&3CT1DIV5CP014CP113CT4 4Q012Q1Q2Q3981102CT復(fù)置位輸入復(fù)置位輸入輸出輸出說(shuō)明說(shuō)明R1R2S1S2Q3Q2Q1Q01100 0 0 0置置01100 0 0 00111 0 0 1置置90111 0 0 10 0 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 0 0計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)0 0計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 00 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)74LS90接成接成5421碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器及其波形圖。碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器及其波形圖。QQQQCPCPRRSS0123121201CP(b)(a)QQQCP1231560

23、00000011100100100Q0Q Q Q Q12305.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 1. 串接法串接法將兩計(jì)數(shù)器串接，所得新計(jì)數(shù)器的模為兩計(jì)數(shù)器模之乘積。將兩計(jì)數(shù)器串接，所得新計(jì)數(shù)器的模為兩計(jì)數(shù)器模之乘積。例如，用模例如，用模10和模和模6計(jì)數(shù)器串接起來(lái)，可以構(gòu)成模計(jì)數(shù)器串接起來(lái)，可以構(gòu)成模60計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器，如圖所示。器，如圖所示。此方法能夠增大計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，即增大計(jì)數(shù)器模值。此方法能夠增大計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，即增大計(jì)數(shù)器模值。模模10計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器模模6計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器CP進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成

24、集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 2. 反饋法反饋法反饋法是利用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，由電路產(chǎn)生的置反饋法是利用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，由電路產(chǎn)生的置位脈沖或復(fù)位脈沖，加到計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)控制端或清零端，位脈沖或復(fù)位脈沖，加到計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)控制端或清零端，使計(jì)數(shù)器恢復(fù)到起始狀態(tài)并重新計(jì)數(shù)，達(dá)到改變計(jì)數(shù)器計(jì)使計(jì)數(shù)器恢復(fù)到起始狀態(tài)并重新計(jì)數(shù)，達(dá)到改變計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)長(zhǎng)度的方法。數(shù)長(zhǎng)度的方法。使用該方法，能夠由模值大的計(jì)數(shù)器得到模值小的計(jì)數(shù)器。使用該方法，能夠由模值大的計(jì)數(shù)器得到模值小的計(jì)數(shù)器。5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 2.

25、反饋法反饋法（1）反饋置）反饋置0法法圖示電路計(jì)數(shù)狀態(tài)圖示電路計(jì)數(shù)狀態(tài)015，當(dāng)計(jì)數(shù)到，當(dāng)計(jì)數(shù)到5（01012）時(shí)，）時(shí)，Q0和和Q2為為1，與非門(mén)輸出是，與非門(mén)輸出是0。因。因160是同步預(yù)置數(shù)，所以，下一計(jì)數(shù)是同步預(yù)置數(shù)，所以，下一計(jì)數(shù)脈沖即脈沖即CP到來(lái)時(shí)，將到來(lái)時(shí)，將P3P0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0000送入送入計(jì)數(shù)器，使計(jì)數(shù)器又從數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器，使計(jì)數(shù)器又從數(shù)據(jù)0開(kāi)始計(jì)數(shù)，一開(kāi)始計(jì)數(shù)，一直計(jì)數(shù)到直計(jì)數(shù)到5，重復(fù)上述過(guò)程。，重復(fù)上述過(guò)程。此此N進(jìn)制計(jì)數(shù)器是使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到進(jìn)制計(jì)數(shù)器是使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到(N 1)時(shí)，時(shí)，利用反饋置計(jì)數(shù)器初始值為利用反饋置計(jì)數(shù)器初始值為0000的方法構(gòu)的方法構(gòu)成。成。 Q Q Q

26、 QPPPPC PL D01230123Q Q Q QPPPPC PL D012301231&CPCPR C0100(a)(b)Q Q Q QPPPPC PL D012301231CP0011(c)&CP(d)Q Q Q QPPPPC PC R0123012375.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 2. 反饋法反饋法（2） 反饋預(yù)置法反饋預(yù)置法計(jì)數(shù)器狀態(tài)計(jì)數(shù)器狀態(tài)459，當(dāng)計(jì)數(shù)到，當(dāng)計(jì)數(shù)到9時(shí)，時(shí)，進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出RC為為1，下一時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，下一時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，0100送入計(jì)數(shù)器，此后又從送入計(jì)數(shù)器，此后又從4開(kāi)始計(jì)數(shù)，重復(fù)上開(kāi)始計(jì)數(shù)，重復(fù)上

27、述過(guò)程。述過(guò)程。該該N進(jìn)制計(jì)數(shù)器是利用反饋預(yù)置初始值的方進(jìn)制計(jì)數(shù)器是利用反饋預(yù)置初始值的方法構(gòu)成。法構(gòu)成。Q Q Q QPPPPC PL D01230123Q Q Q QPPPPC PL D012301231&CPCPR C0100(a)(b)Q Q Q QPPPPC PL D012301231CP0011(c)&CP(d)Q Q Q QPPPPC PC R0123012375.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 2. 反饋法反饋法（3） 直接復(fù)位法直接復(fù)位法圖示電路工作狀態(tài)圖示電路工作狀態(tài)012345，當(dāng)，當(dāng)計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)到6時(shí)（狀態(tài)時(shí)（狀態(tài)

28、6出現(xiàn)時(shí)間極短，不能作為出現(xiàn)時(shí)間極短，不能作為一種計(jì)數(shù)態(tài)，它僅是為使計(jì)數(shù)器復(fù)位的過(guò)渡一種計(jì)數(shù)態(tài)，它僅是為使計(jì)數(shù)器復(fù)位的過(guò)渡態(tài)），態(tài)），Q2和和Q1均為均為1，使置，使置0端為端為0，由于，由于160是異步復(fù)位，所以計(jì)數(shù)器立即被強(qiáng)迫回是異步復(fù)位，所以計(jì)數(shù)器立即被強(qiáng)迫回到到0狀態(tài)，開(kāi)始新的循環(huán)。狀態(tài)，開(kāi)始新的循環(huán)。此方法缺點(diǎn)是輸出有毛剌，見(jiàn)波形圖中此方法缺點(diǎn)是輸出有毛剌，見(jiàn)波形圖中Q1。QQQQPPPPC PLD01230123QQQQPPPPC PLD012301231&CPCPR C0100(a)(b)QQQQPPPPC PLD012301231CP0011(c)&CP(d)QQQQPPPPC

29、 PC R012301237QQQCRCP01236毛 刺圖5-14 圖5-13(d)電路波形圖5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.3 集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法 2. 反饋法反饋法（3） 直接復(fù)位法直接復(fù)位法消除毛刺的改進(jìn)電路如圖。消除毛刺的改進(jìn)電路如圖。(a)(b)&CPQ Q Q QPPPPCPCR01230123SRQQQQCRCP012365.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.4 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與分析計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與分析1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)方法有兩種，一種是利用現(xiàn)有集成計(jì)數(shù)器通計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法有兩種，一種是利用現(xiàn)有集成計(jì)數(shù)器通過(guò)外部電路適當(dāng)連接構(gòu)成。另一種

30、是利用觸發(fā)器和門(mén)電路過(guò)外部電路適當(dāng)連接構(gòu)成。另一種是利用觸發(fā)器和門(mén)電路構(gòu)成。構(gòu)成。例例5-1 用用74HC162構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。數(shù)器。解：構(gòu)成計(jì)數(shù)器如圖，解：構(gòu)成計(jì)數(shù)器如圖，為模為模10計(jì)計(jì)數(shù)器，數(shù)器，接成模接成模6計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，行波行波進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出RC與與CTT、CTP相連。相連。當(dāng)當(dāng)RC1時(shí)使高位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；時(shí)使高位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；RC0時(shí)高位計(jì)數(shù)器狀態(tài)不變。時(shí)高位計(jì)數(shù)器狀態(tài)不變。計(jì)入計(jì)入59個(gè)脈沖后，計(jì)數(shù)器狀態(tài)為個(gè)脈沖后，計(jì)數(shù)器狀態(tài)為Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q001011001與非門(mén)輸出為與非門(mén)輸出為0，使片，使片的的 端為端為0。由于由于74HC162為同步置為

31、同步置0，所以，所以，下一個(gè)下一個(gè)CP到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器恢復(fù)為全到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器恢復(fù)為全0。CRQ Q Q QPPPPCPCR32103210CTCTTPLDQ Q Q QPPPPCPCR32103210CTCTTPLD&Q Q Q Q11CP4567Q Q Q Q0123RC例例5-2 設(shè)計(jì)一個(gè)同步模設(shè)計(jì)一個(gè)同步模6計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。解：設(shè)計(jì)過(guò)程通常分為解：設(shè)計(jì)過(guò)程通常分為5個(gè)步驟。個(gè)步驟。（1）根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的計(jì)數(shù)器的邏輯功能，確定狀態(tài)數(shù)，）根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的計(jì)數(shù)器的邏輯功能，確定狀態(tài)數(shù)，畫(huà)出原始狀態(tài)圖。畫(huà)出原始狀態(tài)圖。由設(shè)計(jì)要求知，計(jì)數(shù)器應(yīng)有由設(shè)計(jì)要求知，計(jì)數(shù)器應(yīng)有6種狀態(tài)，分別用種狀態(tài)，分別用S

32、0、S1、S5表示。畫(huà)出原始狀態(tài)圖如圖所示，圖中轉(zhuǎn)移線旁邊的標(biāo)注表示。畫(huà)出原始狀態(tài)圖如圖所示，圖中轉(zhuǎn)移線旁邊的標(biāo)注是輸出取值。計(jì)數(shù)器計(jì)滿是輸出取值。計(jì)數(shù)器計(jì)滿6個(gè)脈沖后恢復(fù)到起始狀態(tài)，并有個(gè)脈沖后恢復(fù)到起始狀態(tài)，并有進(jìn)位輸出。進(jìn)位輸出。例例5-2 設(shè)計(jì)一個(gè)同步模設(shè)計(jì)一個(gè)同步模6計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。解：（解：（2）根據(jù)總狀態(tài)數(shù)）根據(jù)總狀態(tài)數(shù)N，確定觸發(fā)器數(shù)目，確定觸發(fā)器數(shù)目k。k滿足條件滿足條件2kN確定觸發(fā)器的數(shù)目后進(jìn)行狀態(tài)分配或稱(chēng)狀態(tài)編碼，即用觸發(fā)確定觸發(fā)器的數(shù)目后進(jìn)行狀態(tài)分配或稱(chēng)狀態(tài)編碼，即用觸發(fā)器的不同狀態(tài)組合分別表示計(jì)數(shù)器的不同狀態(tài)。本設(shè)計(jì)題目器的不同狀態(tài)組合分別表示計(jì)數(shù)器的不同狀態(tài)。本設(shè)

33、計(jì)題目有有6種狀態(tài)，要求觸發(fā)器數(shù)目種狀態(tài)，要求觸發(fā)器數(shù)目k為：為：2kN6，所以要用，所以要用3個(gè)個(gè)觸發(fā)器。觸發(fā)器。在進(jìn)行狀態(tài)編碼時(shí)，可以有多種方案。本例按二進(jìn)制遞加順在進(jìn)行狀態(tài)編碼時(shí)，可以有多種方案。本例按二進(jìn)制遞加順序編碼，依次取序編碼，依次取000101共共6個(gè)編碼分別表示個(gè)編碼分別表示S0S5。編碼后的狀態(tài)編碼后的狀態(tài)圖如圖所示，圖如圖所示，狀態(tài)表如表所狀態(tài)表如表所示 。 其 中 ，示 。 其 中 ，110及及111兩種兩種狀態(tài)未用，作狀態(tài)未用，作為約束項(xiàng)處理。為約束項(xiàng)處理。 000/0001/0010/1101/0100/0011/0/COQ Q Q12334輸入脈沖序號(hào)輸入脈沖序號(hào)

34、Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1CO100000102001010030100110401110005100101061010001無(wú)效狀態(tài)無(wú)效狀態(tài)110111（3）選定觸發(fā)器的類(lèi)型，求狀態(tài)方程，進(jìn)而求驅(qū)動(dòng)方程和）選定觸發(fā)器的類(lèi)型，求狀態(tài)方程，進(jìn)而求驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。如果是異步計(jì)數(shù)器，還要考慮時(shí)鐘條件。輸出方程。如果是異步計(jì)數(shù)器，還要考慮時(shí)鐘條件。現(xiàn)選用現(xiàn)選用JK觸發(fā)器。根據(jù)狀態(tài)表得觸發(fā)器。根據(jù)狀態(tài)表得Q3n+1、Q2n+1、Q1n+1和和CO卡諾圖如圖所示。卡諾圖如圖所示。Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1CO0000010001010001001100111

35、00010010101010001110111化簡(jiǎn)卡諾圖得狀態(tài)方程。化簡(jiǎn)卡諾圖得狀態(tài)方程。1312331nnnnnnQQ Q QQ Q1212321nnnnnnQQ Q QQ Q111nnQQ將狀態(tài)方程與將狀態(tài)方程與JK觸發(fā)器特征方程比較得驅(qū)動(dòng)方程。觸發(fā)器特征方程比較得驅(qū)動(dòng)方程。113123311212321111nnnnnnnnnnnnnnnnnQJQKQQQ Q QQ QQQ Q QQ QQQ31231212131111nnnnnnJQ QKQJQ QKQJK化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)CO卡諾圖得輸出方程?？ㄖZ圖得輸出方程。13nnCOQ Q（4）根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程畫(huà)邏輯圖如圖所示。）根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程、輸出

36、方程畫(huà)邏輯圖如圖所示。對(duì)同步計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器使用同一時(shí)鐘。對(duì)同步計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器使用同一時(shí)鐘。3123121213111311nnnnnnnnJQ QKQJQ QKQJKCOQ Q1J1KC11J1KC1&1J1KC1&1CPQQQFFFFFF123123CO56（5）根據(jù)狀態(tài)方程檢查計(jì)數(shù)器能否自啟動(dòng)。兩個(gè)無(wú)效狀）根據(jù)狀態(tài)方程檢查計(jì)數(shù)器能否自啟動(dòng)。兩個(gè)無(wú)效狀態(tài)的次態(tài)分別為態(tài)的次態(tài)分別為110111；111000，所以電路能夠自，所以電路能夠自啟動(dòng)。啟動(dòng)。如果不能自啟動(dòng)，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)，修改無(wú)效狀態(tài)的次態(tài)，如果不能自啟動(dòng)，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)，修改無(wú)效狀態(tài)的次態(tài)，使之能進(jìn)入有效狀態(tài)。使之能進(jìn)入有效狀態(tài)。5

37、.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.4 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與分析計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與分析2計(jì)數(shù)器分析計(jì)數(shù)器分析分析過(guò)程一般為分析過(guò)程一般為5個(gè)步驟。個(gè)步驟。（1）確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，有時(shí)還需要寫(xiě)時(shí)鐘方程（即）確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，有時(shí)還需要寫(xiě)時(shí)鐘方程（即觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)表達(dá)式）。觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)表達(dá)式）。 （2）求所用觸發(fā)器的狀態(tài)方程。）求所用觸發(fā)器的狀態(tài)方程。（3）列狀態(tài)表。）列狀態(tài)表。（4）根據(jù)狀態(tài)表，畫(huà)狀態(tài)圖。）根據(jù)狀態(tài)表，畫(huà)狀態(tài)圖。（5）判斷邏輯功能。）判斷邏輯功能。 例例5-3 分析圖示時(shí)序電路。分析圖示時(shí)序電路。1J1KC1&1J1KC1&1CPQQQFFFFFF123132&1&1J1KC1MCOCO1257

38、12121231312311nnnnnnnJQ MKJQ QKMQJQ QKQ解：確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。解：確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。例例5-3 分析圖示時(shí)序電路。分析圖示時(shí)序電路。12121231312311nnnnnnnJQ MKJQ QKMQJQ QKQ解：將驅(qū)動(dòng)方程代入解：將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器特征方程得狀態(tài)方程。觸發(fā)器特征方程得狀態(tài)方程。11121112123211312331nnnnnnnnnnnnnnnnnnnQJQKQQQ QMQQQ Q QMQ QQQ Q QQ Q例例5-3 分析圖示時(shí)序電路。分析圖示時(shí)序電路。1J1KC1&1J1KC1&1CPQQQFFFFFF123132&

39、1&1J1KC1MCOCO1257確定觸發(fā)器輸出方程。確定觸發(fā)器輸出方程。11322;nnnCOQ QCOMQ0000/00010/00100/11010/01000/00110/0M/COQ Q Q123M/CO0101/10001/01011/00011/01001/01110/11100/0121/11101/11111/101167列狀態(tài)表，根據(jù)狀態(tài)表畫(huà)狀態(tài)圖如圖所示。列狀態(tài)表，根據(jù)狀態(tài)表畫(huà)狀態(tài)圖如圖所示。 由以上分析判斷邏輯功能，當(dāng)控制信號(hào)由以上分析判斷邏輯功能，當(dāng)控制信號(hào)M0時(shí)，計(jì)數(shù)器按模時(shí)，計(jì)數(shù)器按模6計(jì)數(shù)，能自啟動(dòng)；當(dāng)計(jì)數(shù)，能自啟動(dòng)；當(dāng)M1時(shí)，按模時(shí)，按模3計(jì)數(shù)，能自啟動(dòng)。所以

40、，計(jì)數(shù)，能自啟動(dòng)。所以，該電路是一個(gè)可控變模自啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。該電路是一個(gè)可控變模自啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.5 計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例1測(cè)量脈沖頻率、周期測(cè)量脈沖頻率、周期（1）測(cè)量頻率）測(cè)量頻率測(cè)量電路如圖所示。測(cè)量電路如圖所示。 12ttNf圖6-23 測(cè)量脈沖頻率被 測(cè) 信 號(hào)取 樣 脈 沖清 零Gtt12&計(jì) 數(shù) 器譯 碼 /顯 示55.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.5 計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例1測(cè)量脈沖頻率、周期測(cè)量脈沖頻率、周期（2）測(cè)量周期）測(cè)量周期測(cè)量電路如圖所示。測(cè)量電路如圖所示。Tx N / f N（ s） 其中，其中， f 1MHz?；鶞?zhǔn)脈沖信號(hào)清零G&計(jì)數(shù)器

41、譯碼/顯示1TC1被測(cè)信號(hào)(1MHz)Tx1xTQQ575.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.5 計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例2構(gòu)成節(jié)拍脈沖發(fā)生器構(gòu)成節(jié)拍脈沖發(fā)生器節(jié)拍脈沖是指一組在時(shí)間上有先后順序的脈沖，也稱(chēng)順序節(jié)拍脈沖是指一組在時(shí)間上有先后順序的脈沖，也稱(chēng)順序信號(hào)，主要用來(lái)控制某些部件按照規(guī)定順序完成一系列操信號(hào)，主要用來(lái)控制某些部件按照規(guī)定順序完成一系列操作和運(yùn)算。節(jié)拍脈沖發(fā)生器也稱(chēng)順序脈沖發(fā)生器或脈沖分作和運(yùn)算。節(jié)拍脈沖發(fā)生器也稱(chēng)順序脈沖發(fā)生器或脈沖分配器，一般由計(jì)數(shù)器和譯碼器組成。配器，一般由計(jì)數(shù)器和譯碼器組成。5.1 計(jì) 數(shù) 器5.1.5 計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例2構(gòu)成節(jié)拍脈沖發(fā)生器構(gòu)成節(jié)

42、拍脈沖發(fā)生器四節(jié)拍負(fù)脈沖發(fā)生器如圖所示，只要在計(jì)數(shù)器輸入端加時(shí)四節(jié)拍負(fù)脈沖發(fā)生器如圖所示，只要在計(jì)數(shù)器輸入端加時(shí)鐘信號(hào)鐘信號(hào)CP，便可以在，便可以在4個(gè)輸出端依次輸出負(fù)脈沖信號(hào)。個(gè)輸出端依次輸出負(fù)脈沖信號(hào)。YCP2(b)Y311DC11DC1YY24FFFF(a)YQQYCP011123456784YY3&01575.2 寄 存 器能夠暫時(shí)存放數(shù)據(jù)和指令的部件稱(chēng)為寄存器。能夠暫時(shí)存放數(shù)據(jù)和指令的部件稱(chēng)為寄存器。一個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的寄存器，它能存放一個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的寄存器，它能存放1位二位二進(jìn)制代碼。進(jìn)制代碼。k個(gè)觸發(fā)器能夠存放個(gè)觸發(fā)器能夠存放k位二進(jìn)制代碼。位二進(jìn)制代碼。5.2

43、寄 存 器5.2.1 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器暫存二進(jìn)制數(shù)碼的寄存器稱(chēng)為數(shù)碼寄存器。暫存二進(jìn)制數(shù)碼的寄存器稱(chēng)為數(shù)碼寄存器。圖示雙拍接收式圖示雙拍接收式4位數(shù)碼寄存器，位數(shù)碼寄存器，Di（i1, 2, 3, 4）是）是數(shù)碼輸入端，數(shù)碼輸入端，Qi（i1, 2, 3, 4）是數(shù)碼輸出端。）是數(shù)碼輸出端。寄存分為兩步即雙拍：首先清零，即用置寄存分為兩步即雙拍：首先清零，即用置0信號(hào)使所有信號(hào)使所有觸發(fā)器置觸發(fā)器置0。然后用接收脈沖將控制門(mén)打開(kāi)，如輸入數(shù)。然后用接收脈沖將控制門(mén)打開(kāi)，如輸入數(shù)碼碼1，則控制門(mén)輸出低電平，將對(duì)應(yīng)觸發(fā)器置，則控制門(mén)輸出低電平，將對(duì)應(yīng)觸發(fā)器置1；如輸入；如輸入數(shù)碼數(shù)碼0，控制門(mén)輸

44、出高電平，觸發(fā)器保持原態(tài)不變。，控制門(mén)輸出高電平，觸發(fā)器保持原態(tài)不變。 SRSRSRSRDDDDQQQQ12341234GGGG清零脈沖接收脈沖1234&單拍接收寄存器不需清零，當(dāng)接收脈沖到來(lái)時(shí)即可單拍接收寄存器不需清零，當(dāng)接收脈沖到來(lái)時(shí)即可將數(shù)碼存入。將數(shù)碼存入。 圖示是四圖示是四D觸發(fā)器觸發(fā)器74LS175，可作為單拍接收式寄存，可作為單拍接收式寄存器使用。器使用。C1R1D12345679101112131415DDDDQQQQ12341234接收脈沖數(shù)碼寄存器應(yīng)用舉例。數(shù)碼寄存器應(yīng)用舉例。1. 累加器累加器組合邏輯電路累加寄存器數(shù)據(jù)輸入求和命令（時(shí)鐘）數(shù)據(jù)輸出ABALU累加寄存器數(shù)據(jù)輸

45、入累加命令（時(shí)鐘）數(shù)據(jù)輸出AB控制信號(hào)(a)(b)1011數(shù)碼寄存器應(yīng)用舉例。數(shù)碼寄存器應(yīng)用舉例。2. 程序分頻器程序分頻器QQQQPPPPCPCR32103210CTCTTPLD74HC161RCQQQQPPPPCPCR32103210CTCTTPLD74HC161RCQQQQPPPPCPCR32103210CTCTTPLD74HC161RC1 280 kHz640 kHz320 kHz160 kHz80 kHz40 kHz20 kHz10 kHz11脈沖輸入2 560 kHzDDDDDDDD01234567ENA A A012QQQQDDDDCPCR4321432174HC175QQQQD

46、DDDCPCR4321432174HC1751111QQ74HC151XXXXXXXQQQQCP01234561234Y分頻信號(hào)輸出565.2 寄 存 器5.2.2 移位寄存器移位寄存器移位寄存器簡(jiǎn)稱(chēng)移存器，能在移位脈沖作用下，使寄存移位寄存器簡(jiǎn)稱(chēng)移存器，能在移位脈沖作用下，使寄存數(shù)碼逐位左移或右移。數(shù)碼逐位左移或右移。1單向移位寄存器單向移位寄存器圖示圖示4位左移移存器，各觸發(fā)器位左移移存器，各觸發(fā)器CP端連在一起，作為移位脈沖輸入端，端連在一起，作為移位脈沖輸入端，D0DSL為數(shù)據(jù)串行輸入端，其余各觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入為數(shù)據(jù)串行輸入端，其余各觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入DiQi 1。必須注意，構(gòu)成移存器的觸發(fā)

47、器不能有空翻。必須注意，構(gòu)成移存器的觸發(fā)器不能有空翻。移存器使用前先清零，然后輸入數(shù)據(jù)。設(shè)輸入數(shù)碼為移存器使用前先清零，然后輸入數(shù)據(jù)。設(shè)輸入數(shù)碼為1011，在移位，在移位脈沖作用下，數(shù)碼由右向左依次輸入移存器。當(dāng)加入四個(gè)移位脈沖后，脈沖作用下，數(shù)碼由右向左依次輸入移存器。當(dāng)加入四個(gè)移位脈沖后，1011四位數(shù)碼恰好全部輸入移存器，這時(shí)可從四個(gè)觸發(fā)器四位數(shù)碼恰好全部輸入移存器，這時(shí)可從四個(gè)觸發(fā)器Q端得到并端得到并行輸出數(shù)據(jù)。如果需要串行輸出數(shù)據(jù)，則將行輸出數(shù)據(jù)。如果需要串行輸出數(shù)據(jù)，則將Q3作為輸出端，再加四作為輸出端，再加四個(gè)移位脈沖，個(gè)移位脈沖，Q3端將依次輸出端將依次輸出1011串行信號(hào)。串

48、行信號(hào)。(a)(b)QQQ1DRC11DRC11DRC11DRC1QQQQ0123FFFFFFFF并行輸出串行輸出串行輸入清零移位脈沖CPDSLQCPDSL0123145801010101010101010101010000000010101010000123K右移寄存器與左移寄存器工作原理相同，只是數(shù)碼移動(dòng)方向與左移寄存器相反。右移寄存器與左移寄存器工作原理相同，只是數(shù)碼移動(dòng)方向與左移寄存器相反。2雙向移位寄存器雙向移位寄存器雙向移存器能夠左移或右移所存數(shù)碼。雙向移存器能夠左移或右移所存數(shù)碼。74HC194是是4位雙向通用移存器，具有異步清零功能，清零信號(hào)低電平有效。位雙向通用移存器，具有異

49、步清零功能，清零信號(hào)低電平有效。M1、M0為工作方式控制端，使電路能夠選擇為工作方式控制端，使電路能夠選擇4種工作方式（種工作方式（4種工作方式為種工作方式為M0M3）：當(dāng)）：當(dāng)M1M011，即，即M3方式時(shí)，為并行送數(shù)方式，在方式時(shí)，為并行送數(shù)方式，在CP脈沖上升脈沖上升沿作用下，數(shù)據(jù)由沿作用下，數(shù)據(jù)由D3D2D1D0端并行送入移存器；當(dāng)端并行送入移存器；當(dāng)M1M010，即，即M2方式方式時(shí)，電路執(zhí)行左移操作，數(shù)據(jù)由時(shí)，電路執(zhí)行左移操作，數(shù)據(jù)由DSL端串行輸入，在端串行輸入，在CP脈沖上升沿作用下，脈沖上升沿作用下，數(shù)據(jù)逐位左移（圖中為從底向頂），這時(shí)可在數(shù)據(jù)逐位左移（圖中為從底向頂），這時(shí)

50、可在Q0Q3端得到并行數(shù)據(jù)輸出，端得到并行數(shù)據(jù)輸出，也可從也可從Q3端輸出串行數(shù)據(jù)；當(dāng)端輸出串行數(shù)據(jù)；當(dāng)M1M001即即M1方式時(shí)，電路執(zhí)行右移操作，方式時(shí)，電路執(zhí)行右移操作，數(shù)碼由數(shù)碼由DSR端串行輸入，可選擇并行輸出方式，也可選擇串行輸出，串行輸端串行輸入，可選擇并行輸出方式，也可選擇串行輸出，串行輸出端為出端為Q0；當(dāng)；當(dāng)M1M000即即M0方式時(shí)，方式時(shí)，Qin+1Qin（i0，1，2，3），即移），即移存器寄存數(shù)據(jù)保持原狀態(tài)不變。存器寄存數(shù)據(jù)保持原狀態(tài)不變。110R/ 2C401321003MDDDDSRG4CRMMCPSLDSRD1,4D2,4D3,4D3,4D3,4D3,4DQQ

51、QQ321012345679101112131415KM1M0CP功能0異步清零。Qi全0100保持當(dāng)前狀態(tài)。Qin+1Qin101串入、右移。Q3DSR，Qi-1n+1Qin110串入、左移。Q0DSL，Qi+1n+1Qin111并行輸入。QiDiCR移位寄存器應(yīng)用舉例。移位寄存器應(yīng)用舉例。（1）串行加法器）串行加法器CSi+1Ciii高位輸入全加器移位脈沖AB最低位被加數(shù)移存器最低位移位脈沖AB加數(shù)移存器iCP111DC112移位寄存器應(yīng)用舉例。移位寄存器應(yīng)用舉例。（1）串行加法器）串行加法器運(yùn)算過(guò)程示意：運(yùn)算過(guò)程示意：(a)初始狀態(tài)11CSi+1CiiiABi01110101010101

52、00DQ(b)第一個(gè)時(shí)鐘之后CSi+1CiiiABi0011001001100101DQ(c)第二個(gè)時(shí)鐘之后CSi+1CiiiABi0001000111111101DQ(d)第三個(gè)時(shí)鐘之后CSi+1CiiiABi0000100010101001DQ(e)第四個(gè)時(shí)鐘之后CSi+1CiiiABi0000110001DQ2移位寄存器應(yīng)用舉例。移位寄存器應(yīng)用舉例。（2）汽車(chē)尾燈控制電路）汽車(chē)尾燈控制電路121R/2C40103MSRG41, 4D2, 4D3, 4D3, 4D3, 4D3, 4D1234567910111213141511R/2C40103MSRG41, 4D2, 4D3, 4D3,

53、4D3, 4D3, 4D12345679101112131415BIN/OCT1201234&EN45675CT=0G4M1G33CT=9C5/2,3,4+M2CTRDIV10CRCTLDCP1,5D10141311QQ014CT31967155212PT1248741621&1&74138741947419411111SF10 k4SLSRSBV+CCRL1RL2RL3RR3RR2RR13SL1211101DDDD322212SR2DDDD1101CRMM21202CRMMYYYY012315.3 移存型計(jì)數(shù)器利用移位寄存器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器稱(chēng)為移存型計(jì)數(shù)器。利用移位寄存器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器稱(chēng)為移存型計(jì)

54、數(shù)器。與二進(jìn)制計(jì)數(shù)器不同，它不是按二進(jìn)制的計(jì)數(shù)順序進(jìn)與二進(jìn)制計(jì)數(shù)器不同，它不是按二進(jìn)制的計(jì)數(shù)順序進(jìn)行計(jì)數(shù)，而僅是一種具有循環(huán)狀態(tài)圖的時(shí)序電路，主行計(jì)數(shù)，而僅是一種具有循環(huán)狀態(tài)圖的時(shí)序電路，主要用在多種控制領(lǐng)域。要用在多種控制領(lǐng)域。常用的移存型計(jì)數(shù)器有三種類(lèi)型：環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)常用的移存型計(jì)數(shù)器有三種類(lèi)型：環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器和最大長(zhǎng)度移存型計(jì)數(shù)器。它們都是同步計(jì)形計(jì)數(shù)器和最大長(zhǎng)度移存型計(jì)數(shù)器。它們都是同步計(jì)數(shù)器。數(shù)器。 5.3.1 環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器電路所示為電路所示為4位環(huán)形計(jì)數(shù)器，圖（位環(huán)形計(jì)數(shù)器，圖（a）和圖（）和圖（b）分）分別為其狀態(tài)圖的波形圖。別為其狀態(tài)圖的波形圖。 1DRC11DRC11DRC1QQQQ1234FFFFFF