若干典型的時序邏輯集成電路介紹課件

1、6.5 若干典型的時序邏輯集成電路一、 寄存器6.5.1 寄存器和移位寄存器寄存器:是數(shù)字系統(tǒng)中用來存儲代碼或數(shù)據(jù)的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發(fā)器。 一個觸發(fā)器能存儲1位二進制代碼，存儲 n 位二進制代碼的寄存器需要用 n 個觸發(fā)器組成。寄存器實際上是若干觸發(fā)器的集合。1. 電平敏感的寄存器8位CMOS寄存器74LV3742. 脈沖邊沿敏感的寄存器8位CMOS寄存器74LV374高阻HHH高阻LLH存入數(shù)據(jù)，禁止輸出HHL對應(yīng)內(nèi)部觸發(fā)器的狀態(tài)LLL存入和讀出數(shù)據(jù)Q0Q7DNCP輸出內(nèi)部觸發(fā)器輸 入工作模式二、 移位寄存器移位寄存器是既能寄存數(shù)碼，又能在時鐘脈沖的作用下使數(shù)碼向高位或向低位移

2、動的邏輯功能部件。按移動方式分單向移位寄存器雙向移位寄存器左移位寄存器移位寄存器的邏輯功能分類移位寄存器的邏輯功能右移位寄存器1、 基本移位寄存器（1）電路時鐘信號輸入端串行數(shù)據(jù)輸入端串行數(shù)據(jù)輸出端并行數(shù)據(jù)輸出端D3=Qn2D1=Q0nD0=DSQ0n+1=DSQ1n+1 = Q0nQ2n+1 =Qn1Q3n+1 =Qn2Qn+1=DD觸發(fā)器的特性方程激勵方程：狀態(tài)方程：(2). 工作原理(電路分析)D2=Qn1CPQ0 Q1 Q2 Q311 0 0 021 1 0 030 1 1 041 0 1 1 123456789 經(jīng)過7個CP脈沖作用后，從DI 端串行輸入的數(shù)碼就可以從DO 端串行輸出

3、。 串入串出 經(jīng)過4個CP脈沖作用后，從DS 端串行輸入的數(shù)碼就可以從Q0 Q1 Q2 Q3并行輸出。 串入并出1 1 0 11011 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 0FF0 FF1 FF2 FF3CR=01CP 后2CP 后3CP 后4CP 后1101 1 Q0n+1=DIQ1n+1 = Q0nQ2n+1 =Qn1Q3n+1 =Qn2DS=1100（2）典型集成電路CMOS 4位雙向移位寄存器74HCT194 74194的功能表 LLH8LLLHH7HHLHH6LLHLH5HHHLH4ABCDABCDHHH3H(L)H2LLLLL1ABCD右移DSR左

4、移DSLS0S1QAQBQCQD并行輸入時鐘脈沖CP串行輸入控制信號輸 出輸 入清零RD序號異步清零 同步置數(shù)低位向高位移動高位向低位移動保持例3 時序脈沖產(chǎn)生器。電路如圖所示。畫出 QA-QD波形，分析邏輯功能。啟動解：啟動信號為0: S1=1 S0=1,同步置數(shù)QAQD=0111因為QA-QD總有一個為0，S1S0=01，則74194始終工作在高位向低位移動循環(huán)移位的狀態(tài)。&CPQA QBQC QDS1S0CRDSR74194A B C D110 1 1 10 1 1 1啟動信號為1后: S1=0 S0=1, 高位移向的低位狀態(tài), QD = DSR01111011110111100111Q

5、AQDQCQB 2. 多功能雙向移位寄存器。2、計數(shù)器的分類按脈沖輸入方式，分為同步和異步計數(shù)器按進位體制，分為二進制、十進制和任意進制計數(shù)器按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數(shù)器概 述1、計數(shù)器的邏輯功能 計數(shù)器的基本功能是對輸入時鐘脈沖進行計數(shù)。它也可用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列及進行數(shù)字運算等等。7.1 計 數(shù) 器同步計數(shù)器異步計數(shù)器加計數(shù)器減計數(shù)器可逆計數(shù)器二進制計數(shù)器非二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器任意進制計數(shù)器加計數(shù)器減計數(shù)器可逆計數(shù)器二進制計數(shù)器非二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器任意進制計數(shù)器一、 二進制計數(shù)器驅(qū)動方程:狀態(tài)方程:1.三位二進制異步加計數(shù)器(分析）1、電路:2、電路分

6、析：(CP由01時，狀態(tài)方程有效) 時鐘方程CP0=CP, CP1= Q0 ，CP2= Q11. )根據(jù)給定的時序電路圖寫出下列各邏輯方程式狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(CP由01時，此式有效)(Q0由10時，此式有效)(Q1由10時，此式有效)次態(tài)現(xiàn) 態(tài)CP0=CPCP1= Q0CP2= Q13)列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)圖狀態(tài)圖000100010 0 0 0111 1 1 1011 1 1 0101 1 0 1001 1 0 0 110 0 1 1 0 0 1 0 1 0CPQ0Q1Q21tpd2tpd3tpd時序圖結(jié)論:異步計數(shù)脈沖的最小周期 Tmin=ntpd。（n為位數(shù)） 計數(shù)器的功能：不僅可以計數(shù)也可

7、作為分頻器。如考慮每個觸發(fā)器都有1tpd的延時，電路會出現(xiàn)什么問題？CP0=CPCP1= Q0CP2= Q1 Q10 QQ2 000 001 010 011 100 101 110 111 驅(qū)動方程:狀態(tài)方程:輸出方程:C=Q2nQ1nQ0n2、3位二進制同步加法計數(shù)器（1）電路:（2）電路分析：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表C=Q2nQ1nQ0n狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖波形圖876543210 電路狀態(tài) Q2 Q1 Q0計數(shù)順序000111011101001110010100000011010000000進位CC=Q2nQ1nQ0n2、電路的工作特點：電路是同步計數(shù)器，各觸發(fā)器在CP地作用下同時翻轉(zhuǎn)，它們的翻轉(zhuǎn)僅比CP滯后一

8、個tpd時間。同步計數(shù)器計數(shù)速度比異步計數(shù)器高。 小結(jié)1、電路的邏輯功能：電路為8進制計數(shù)器。也可作為分頻器 1. 集成計數(shù)器74161（1）74161的邏輯功能RCO=ETQAQBQCQD74161邏輯功能表保 持A B C DDCBALHLQA QBQCQDDCBACPETEPLDRD輸 出預(yù)置數(shù)據(jù)輸入時鐘使能預(yù)置L L L LX X X XLHH保 持X X X XLXHH計 數(shù)X X X XHHHH清零異步清零同步并行預(yù)置數(shù)據(jù)保持原有狀態(tài)不變計數(shù)QDQCQBQA0000QDQCQBQADCBAQDQCQBQA QDQCQBQACP每來一個上升沿，計數(shù)器的數(shù)值增1。(2)時序圖RCO=E

9、TQAQBQCQD設(shè)法跳過169=7個狀態(tài) 11CP&例2 用74161構(gòu)成九進制加計數(shù)器。CPQDQCQBQA000001000120010.8100091001151111(a) 反饋清零法：利用異步置零輸入端，在M進制計數(shù)器的計數(shù)過程中，跳過M-N個狀態(tài)，得到N進制計數(shù)器的方法。（3）應(yīng)用11RD的作用？1設(shè)置初始狀態(tài)為0000 2、在計數(shù)課程中置0，去除若干狀態(tài)&111CP工作波形狀態(tài)圖 RCO ET EP 1 1 CP 1 RD A B C D CP QA QB QC QD74161 LD 1 CPQDQCQBQA000001000120010.8100091001151111(b)

10、 反饋置數(shù)法:利用同步置數(shù)端，在M進制計數(shù)器的計數(shù)過程中，跳過M-N個狀態(tài)，得到N進制計數(shù)器的方法。利用同步置數(shù)端構(gòu)成九進制計數(shù)器LD的作用？1設(shè)置初始狀態(tài) 2、在計數(shù)課程中置數(shù)，去除若干狀態(tài) 采用后九種狀態(tài)作為有效狀態(tài)，用反饋置數(shù)法 構(gòu)成九進制加計數(shù)器。CPQDQCQBQA000001000120010.701118011191000151111 RCO ET EP 1 1 CP RD A B C D CP QA QB QC QD74161 LD 1 1 1 11 QD QC QB QA1 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 11 1

11、1 01 1 1 112345678910波形圖：該計數(shù)器的模為9。分析下圖所示的時序邏輯電路，試畫出其狀態(tài)圖和在CP脈沖作用下Q3、Q2、Q1、Q0的波形，并指出計數(shù)器的模是多少？M=12例3 用74HCT161組成256進制計數(shù)器。解： 1片74161是16進制計數(shù)器256 = 1616所以256進制計數(shù)器需用兩片74161構(gòu)成片與片之間的連接通常有兩種方式：并行進位 (低位片的進位信號作為高位片的使能信號)串行進位 (低位片的進位信號作為高位片的時鐘脈沖， 即異步計數(shù)方式) 設(shè)計思想N = 1616=256 + 0 0 0 11. 集成計數(shù)器74161CP0000 1111 計數(shù)狀態(tài) : 0000 0000 1111 1111并行進位：低位片的進位作為高位片的使能1計數(shù)狀態(tài) : 0000 0000 1111 1111采用串行進位時，為什么低RCO要經(jīng)反響器后作為高位的CP？+ 0 0 0 10000 1111 串行進位：低位片的進位作為高位片的時鐘用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器的一般方法1）N M 的情況（1）串