寄存器和移位寄存器

寄存器和移位寄存器1第1頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一課題：寄存器和移位寄存器課時(shí)：２重點(diǎn)：雙向移位寄存器及其應(yīng)用難點(diǎn)：常用時(shí)序邏輯器件的分析及功能描述方法教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)掌握移位寄存器的功能及應(yīng)用；了解環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的構(gòu)成規(guī)律教學(xué)過程：一、寄存器二、移位寄存器三、雙向移位寄存器74LS194

例1

例2

例32第2頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一時(shí)序邏輯電路寄存器和移位寄存器計(jì)數(shù)器順序脈沖發(fā)生器分析設(shè)計(jì)教學(xué)要求：1.會使用移位寄存器組件；2.會分析和設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器電路。*常用時(shí)序邏輯電路3第3頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一§5.3寄存器和移位寄存器一、數(shù)碼寄存器Q3Q2Q1Q0&&&&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取數(shù)脈沖接收脈沖(CP)寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令。四位數(shù)碼寄存器A3A2A1A0A0A1A2A34第4頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一低電平有效正邊沿觸發(fā)八D寄存器：三態(tài)輸出共輸出控制共時(shí)鐘12345671098141312111516171819201Q1D2D2Q3Q3D4D4QGND輸出控制時(shí)鐘VCC5D6D7D8D5Q6Q7Q8Q74LS3745第5頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一二、移位寄存器所謂“移位”，就是將寄存器所存各位數(shù)據(jù)，在每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或向右移動一位。根據(jù)移位方向，常把它分成三種：寄存器左移(a)寄存器右移(b)寄存器雙向移位(c)6第6頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸入－輸出方式，又可將它分為四種：FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF串入－串出串入－并出并入－串出并入－并出串行輸入－串行輸出串行輸入－并行輸出并行輸入－串行輸出并行輸入－并行輸出：7第7頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一SDQQDQQDQQDQQD&&&&A0A1A2A3RDCLRLOAD移位脈沖CP0串行輸出數(shù)據(jù)預(yù)置3210存數(shù)脈沖清零脈沖四位并入-串出的左移寄存器初始狀態(tài)：設(shè)A3A2A1A0

＝1011在存數(shù)脈沖作用下，Q3Q2Q1Q0

＝1011。D0

＝0D1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2下面將重點(diǎn)討論藍(lán)顏色電路—移位寄存器的工作原理。QQDQQDQQDQQD移位脈沖CP0串行輸出32108第8頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一D0

＝0D1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2QQDQQDQQDQQD移位脈沖CP0串行輸出321010110110

0110

110011001000100000000000000000000000Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0設(shè)初態(tài)Q3Q2Q1Q0

＝1011用波形圖表示如下：Q3Q2Q1Q0CP1101001100110000000000019第9頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一四位串入-串出的左移寄存器：D0

＝LD1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2四位串入-串出的右移寄存器：D1＝Q2D2＝Q3D3＝RD0＝Q1雙向移位寄存器的構(gòu)成：只要設(shè)置一個(gè)控制端S，當(dāng)S＝0時(shí)左移；而當(dāng)S＝1時(shí)右移即可。集成組件電路74LS194就是這樣的多功能移位寄存器。QQDQQDQQDQQDCP串行輸出3210串行輸入LQDQQ3DQDQDCP串行輸出Q1Q2Q0串行輸入R10第10頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一用JK觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器JK觸發(fā)器構(gòu)成D觸發(fā)器11第11頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4位雙向移位寄存器74LS194A的邏輯圖12第12頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一13第13頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一0111100011011直接清零保持右移(從QA向QD移動)左移(從QD向QA移動)并行輸入

RDCPS1S0功能DSR—右移串行輸入DSL—左移串行輸入0Q1Q3D2D1D0D2Q3Q74LS194RDCP∧S0S1SRDSLDD0D1D2D3—并行輸入VCCQ0Q1Q2Q3S1S0CPQ0Q1Q2Q3CPS1S0RDDSLD3D2D1D0DSRCLRGND74LS19415161413121110912345678DSLD3D2D1D0DSR14第14頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一15第15頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一6.2.3寄存器應(yīng)用舉例例1：數(shù)據(jù)傳送方式變換電路D6D5D4D3D2D1D0并行輸入串行輸出數(shù)據(jù)傳送方式變換電路1.實(shí)現(xiàn)方法(1).因?yàn)橛?位并行輸入，故需使用兩片74LS194；(2).用最高位QD2作為它的串行輸出端。16第16頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.具體電路&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1B1C1D1A2B2C2D2D0D1D2D3D4D5D6+5V+5VCP啟動脈沖移位脈沖&G2串行輸出并行輸入74LS194(1)74LS194(2)17第17頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一寄存器各輸出端狀態(tài)QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2QD2寄存器工作方式0D0D1D2D3D4D5D6

10D0D1D2D3D4D5

110D0D1D2D3D4

1110D0D1D2D3

11110

D0D1D2

11111

0D0D1

11111

10D0

CP并行輸入(S1S0=11)并行輸入(S1S0=11)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)3.工作效果在電路中，“右移輸入”端接＋5V。18第18頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例2：試說明下圖電路邏輯功能,并指出t4時(shí)刻輸出Y與輸入M、N的關(guān)系。Ｓ2tＳ1tＣＰ１tt1t2t3t4ＣＰ２t

t1t2

19第19頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3.74LS194—四位雙向移位寄存器1）框圖控制方式選擇Q0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRDILCPS1S074LS194右移送數(shù)端左移送數(shù)端異步清零并行數(shù)據(jù)輸入并行數(shù)據(jù)輸出移位時(shí)鐘20第20頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2）工作方式控制S1 S0

RD CP

工作方式0 0 1 保持0 1 1 ↑ 右移（

DIL=）1 0 1↑ 左移（

DIR=）1 1 1↑ 并行加載0異步清零21第21頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3）功能

這是一種功能較齊全的移位寄存器，具有清零、左移、右移、并行加載、保持五種功能。22第22頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4）用74194實(shí)現(xiàn)左移、右移及并行加載。CPQ0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL數(shù)據(jù)011右移串出23第23頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一CPQ0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL數(shù)據(jù)101左移串出24第24頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一CPQ0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL111并行加載（4位并行數(shù)據(jù)輸入）25第25頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一三.移位寄存器型計(jì)數(shù)器1.環(huán)型計(jì)數(shù)器（M=N）D1Q1D2Q2D3Q3???D0Q0CPQ0Q1Q2Q3

1000010000010010有效循環(huán)該電路為一四進(jìn)制計(jì)器26第26頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一110001101001001111011110101101111010000001011111無效循環(huán)不能自啟動！1000010000010010有效循環(huán)Q0Q1Q2Q3

27第27頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例：用環(huán)型計(jì)數(shù)器構(gòu)成順序脈沖發(fā)生器。（環(huán)型計(jì)數(shù)器本身就是一個(gè)順序脈沖發(fā)生器。）D1Q1D2Q2D3Q3???D0Q0CP部件1部件2部件3部件4

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

128第28頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一123CP41234Q0Q1Q2Q329第29頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一Q0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL?11CP1000用74194構(gòu)成環(huán)型計(jì)數(shù)器：有N種有效狀態(tài),有2N-N種無效狀態(tài)，無自啟動能力。四進(jìn)制計(jì)數(shù)器30第30頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一Q0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL?11CP0111Q0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL111111??預(yù)置單脈沖?例：用74194構(gòu)成廣告流水燈電路。31第31頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例：用74194構(gòu)成M=?的計(jì)數(shù)器。Q0Q1Q2Q3D0D1D2D3DIRS1S074LS194DIL?11CP1000M=332第32頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.扭環(huán)型計(jì)數(shù)器（M=2N）D1Q1D2Q2D3Q3???D0Q0CPQ0Q1Q2Q3

00001000000100111100111001111111有效循環(huán)此為循環(huán)碼2N進(jìn)制計(jì)數(shù)器33第33頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一00101001010110110100101001101101無效循環(huán)有2N種有效狀態(tài)，有2N-2N種無效狀態(tài)，無自啟動能力。Q0Q1Q2Q3

00001000000100111100111001111111有效循環(huán)此為循環(huán)碼34第34頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一用74194構(gòu)成扭環(huán)型計(jì)數(shù)器：Q0Q1Q2Q3D0D1D2D3DIRS1S074LS194DIL01CP135第35頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例.M=?Q0Q1Q2Q3D0D1D2D3DIRS1S074LS194DIL01CP1M=636第36頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例2.M=？01Q0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL01CPQ0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL1???清零M=1437第37頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例3.M=?Q0Q1Q3Q2D0D1D3D2DIRS1S074LS194DIL01CP&Q0Q1Q2Q3

00001000000100111100111001111111M=738第38頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一集成移位寄存器簡介74LS194、74LS198、74LS299，等。并行輸入－并行輸出(雙向)并行輸入－串行輸出74LS165、74LS166，等。串行輸入－并行輸出74LS164，等。串行輸入－串行輸出74LS91，等。39第39頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一作業(yè)P1745.640第40頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一電子技術(shù)

第六章時(shí)序邏輯電路數(shù)字電路部分(第二十講計(jì)數(shù)器)41第41頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

第二十講計(jì)數(shù)器課題：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器課時(shí)安排：２重點(diǎn)：集成計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器難點(diǎn)：74161、74193、74191的功能及特點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)學(xué)會看功能表，理解同步加、減法計(jì)數(shù)器的構(gòu)成規(guī)律，理解異步與同步工作的區(qū)別，熟練掌握同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161、74191、74193的功能和特點(diǎn)教學(xué)過程：一、概述二、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成規(guī)律三、MSI計(jì)數(shù)器

1、741612、741913、7419342第42頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一計(jì)數(shù)器的分類（2）按數(shù)字的增減趨勢（1）按計(jì)數(shù)進(jìn)制

（3）按ＦＦ是否由同一計(jì)數(shù)脈沖控制

計(jì)數(shù)器主要用于對時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，分頻、定時(shí)的時(shí)序電路二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器Ｍ進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器43第43頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1．二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器

（1）四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器工作原理：4個(gè)JK觸發(fā)器都接成T’觸發(fā)器。每當(dāng)Q2由1變0，F(xiàn)F3向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。每來一個(gè)CP的下降沿時(shí)，F(xiàn)F0向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；每當(dāng)Q0由1變0，F(xiàn)F1向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；每當(dāng)Q1由1變0，F(xiàn)F2向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；1J1KC12Q1QCPFF3R∧1KFF21JC1R∧1KFF1Q1J0C1R∧R0FF∧1JC11KQ31CR計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖QQQQ44第44頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一用“觀察法”作出該電路的時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖。

由時(shí)序圖可以看出，Q0、Ql、Q2、Q3的周期分別是計(jì)數(shù)脈沖(CP)周期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而計(jì)數(shù)器也可作為分頻器。45第45頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）四位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器用4個(gè)上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器組成的4位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。工作原理：D觸發(fā)器也都接成T’觸發(fā)器。由于是上升沿觸發(fā)，則應(yīng)將低位觸發(fā)器的Q端與相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端相連，即從Q端取借位信號。它也同樣具有分頻作用。46第46頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖。

在異步計(jì)數(shù)器中，高位觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)必須在相鄰觸發(fā)器產(chǎn)生進(jìn)位信號（加計(jì)數(shù)）或借位信號（減計(jì)數(shù)）之后才能實(shí)現(xiàn)，所以工作速度較低。為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步計(jì)數(shù)器。47第47頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2．二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（1）二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器

由于該計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)規(guī)律性較強(qiáng)，只需用“觀察法”就可設(shè)計(jì)出電路：

因?yàn)槭恰巴健狈绞?，所以將所有觸發(fā)器的CP端連在一起，接計(jì)數(shù)脈沖。

然后分析狀態(tài)圖。若用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，選擇適當(dāng)?shù)腏K信號。48第48頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一分析狀態(tài)圖可見：FF0：每來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J0=K0=1。FF1：當(dāng)Q0=1時(shí)，來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J1=K1=Q0

。FF2：當(dāng)Q0Q1=1１時(shí)，來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J2=K2=Q0Q1FF3：當(dāng)Q0Q1Q3=1１１時(shí)，來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J3=K3=Q0Q1Q349第49頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器分析4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表，很容易看出，只要將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程改為：將加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器合并起來，并引入一加/減控制信號X便構(gòu)成4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器的驅(qū)動方程為：就構(gòu)成了4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器。（3）二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器50第50頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)控制信號X=1時(shí)，F(xiàn)F1～FF3中的各J、K端分別與低位各觸發(fā)器的Q端相連，作加法計(jì)數(shù)。二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器的邏輯圖：

當(dāng)控制信號X=0時(shí)，F(xiàn)F1～FF3中的各J、K端分別與低位各觸發(fā)器的端相連，作減法計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)了可逆計(jì)數(shù)器的功能。51第51頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3．集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例（1）4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器7416152第52頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一①異步清零。74161具有以下功能：③計(jì)數(shù)。②同步并行預(yù)置數(shù)。RCO為進(jìn)位輸出端。④保持。53第53頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一54第54頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器7419155第55頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第二十一講十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；N進(jìn)制計(jì)數(shù)器課題：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；N進(jìn)制計(jì)數(shù)器課時(shí)安排：２重點(diǎn)：N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的獲得難點(diǎn)：二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成不同編碼的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)掌握MSI計(jì)數(shù)器的級聯(lián)及大容量N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)方法，教學(xué)過程：一、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1、同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

2、異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

3、集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1）同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74160

（2）二五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74290

二、集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用

1、計(jì)數(shù)器級聯(lián)（1）、同步級聯(lián)（2）、異步級聯(lián)（3）、以計(jì)數(shù)器輸出端做為進(jìn)位/借位輸出進(jìn)行級聯(lián)

2、用M進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1）N<M

（2）N>M56第56頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一二、非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱模N計(jì)數(shù)器。當(dāng)N=2n時(shí)，就是前面討論的n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；當(dāng)N≠2n時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。57第57頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1．8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器用前面介紹的同步時(shí)序邏輯電路分析方法對該電路進(jìn)行分析。（1）寫出驅(qū)動方程：58第58頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一然后將各驅(qū)動方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：（2）轉(zhuǎn)換成次態(tài)方程：先寫出JK觸發(fā)器的特性方程:59第59頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（3）作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。

設(shè)初態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表6.3.5所示。60第60頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（4）作狀態(tài)圖及時(shí)序圖。61第61頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（5）檢查電路能否自啟動

用同樣的分析的方法分別求出6種無效狀態(tài)下的次態(tài)，得到完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖?？梢姡撚?jì)數(shù)器能夠自啟動。

由于電路中有4個(gè)觸發(fā)器，它們的狀態(tài)組合共有16種。而在8421BCD碼計(jì)數(shù)器中只用了10種，稱為有效狀態(tài)。其余6種狀態(tài)稱為無效狀態(tài)。

當(dāng)由于某種原因，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，如果能在時(shí)鐘信號作用下，最終進(jìn)入有效狀態(tài)，我們就稱該電路具有自啟動能力。62第62頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2．8421BCD碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CP2=Q1

（當(dāng)FF1的Q1由1→0時(shí)，Q2才可能改變狀態(tài)。）用前面介紹的異步時(shí)序邏輯電路分析方法對該電路進(jìn)行分析：（1）寫出各邏輯方程式。①時(shí)鐘方程：

CP0=CP

（時(shí)鐘脈沖源的下降沿觸發(fā)。）CP1=Q0

（當(dāng)FF0的Q0由1→0時(shí)，Q1才可能改變狀態(tài)。)CP3=Q0

（當(dāng)FF0的Q0由1→0時(shí)，Q3才可能改變狀態(tài))63第63頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一②各觸發(fā)器的驅(qū)動方程：64第64頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）將各驅(qū)動方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：（CP由1→0時(shí)此式有效）（Q0由1→0時(shí)此式有效）（Q1由1→0時(shí)此式有效）

（Q0由1→0時(shí)此式有效）

65第65頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（3）作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。設(shè)初態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。66第66頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3．十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器舉例（1）8421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器7416067第67頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一①異步清零。74161具有以下功能：③計(jì)數(shù)。②同步并行預(yù)置數(shù)。RCO為進(jìn)位輸出端。④保持。68第68頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）二—五—十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74290二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP1，輸出端為Q0；五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP2，輸出端為Q1、Q2、Q3。74290包含一個(gè)獨(dú)立的1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)獨(dú)立的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如果將Q0與CP2相連，CP1作時(shí)鐘脈沖輸入端，Q0～Q3作輸出端，則為8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。RQC1C1RQ∧C11KCPR1K1J1J∧1J1J∧1KQ1KRC1Q∧&&SS&3Q0Q1QQ220(1)R0(2)R9(1)R9(2)1CPR69第69頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

74290的功能：

①異步清零。

③計(jì)數(shù)。

②異步置數(shù)（置9）。70第70頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一三、集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用（1）同步級聯(lián)例：用兩片4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74161采用同步級聯(lián)方式構(gòu)成的8位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，模為16×16=256。1．計(jì)數(shù)器的級聯(lián)71第71頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）異步級聯(lián)

例：用兩片74191采用異步級聯(lián)方式構(gòu)成8位二進(jìn)制異步可逆計(jì)數(shù)器。72第72頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（3）用計(jì)數(shù)器的輸出端作進(jìn)位/借位端

有的集成計(jì)數(shù)器沒有進(jìn)位/借位輸出端，這時(shí)可根據(jù)具體情況，用計(jì)數(shù)器的輸出信號Q3、Q2、Q1、Q

產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位/借位。例：如用兩片74290采用異步級聯(lián)方式組成的二位8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(模為10×10=100)3Q2Q1Q0Q74290(1)∧∧CP1CP2R0(2)R0(1)R9(1)9(2)RQ0∧Q12QQ374290(2)∧CP1CP20(2)RR0(1)9(1)RR9(2)計(jì)數(shù)脈沖置數(shù)脈沖清零脈沖個(gè)位輸出十位輸出01Q2QQ3Q01Q2QQ3Q73第73頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第二十二講任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；順序脈沖發(fā)生器；序列信號發(fā)生器課題：任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；順序脈沖發(fā)生器；序列信號發(fā)生器課時(shí)安排：２重點(diǎn)：N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的獲得難點(diǎn)：用異步清零和異步置數(shù)法構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)的過渡狀態(tài)教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)掌握MSI計(jì)數(shù)器的級聯(lián)及大容量N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)方法，初步理解用MSI進(jìn)行時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì);了解順序脈沖發(fā)生器；了解序列信號發(fā)生器教學(xué)過程：一、用M進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1、N<M

（1）清零法（2）置數(shù)法

2、N>M

（1）用整體清零法或置數(shù)法（2）乘數(shù)法二、順序脈沖發(fā)生器

1、移位型脈沖計(jì)數(shù)器

2、計(jì)數(shù)器加譯碼器三、序列信號發(fā)生器74第74頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2．組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1）異步清零法異步清零法適用于具有異步清零端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。75第75頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（2）同步清零法同步清零法適用于具有同步清零端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74163和與非門組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。76第76頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（3）異步預(yù)置數(shù)法異步預(yù)置數(shù)法適用于具有異步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74191和與非門組成的余3碼10進(jìn)制計(jì)數(shù)器。77第77頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一（4）同步預(yù)置數(shù)法同步預(yù)置數(shù)法適用于具有同步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門組成的7進(jìn)制計(jì)數(shù)器。78第78頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例

用74160組成48進(jìn)制計(jì)數(shù)器。先將兩芯片采用同步級聯(lián)方式連接成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后再用異步清零法組成了48進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：因?yàn)镹＝48，而74160為模10計(jì)數(shù)器，所以要用兩片74160構(gòu)成此計(jì)數(shù)器。79第79頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3．組成分頻器前面提到，模N計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出端輸出脈沖的頻率是輸入脈沖頻率的1/N，因此可用模N計(jì)數(shù)器組成N分頻器。解：因?yàn)?2768=215，經(jīng)15級二分頻，就可獲得頻率為1Hz的脈沖信號。因此將四片74161級聯(lián)，從高位片（4）的Q2輸出即可。例

某石英晶體振蕩器輸出脈沖信號的頻率為32768Hz，用74161組成分頻器，將其分頻為頻率為1Hz的脈沖信號。80第80頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4．組成序列信號發(fā)生器序列信號——在時(shí)鐘脈沖作用下產(chǎn)生的一串周期性的二進(jìn)制信號。例：用74161及門電路構(gòu)成序列信號發(fā)生器。其中74161與G1構(gòu)成了一個(gè)模5計(jì)數(shù)器。，因此，這是一個(gè)01010序列信號發(fā)生器，序列長度P=5。81第81頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例

試用計(jì)數(shù)器74161和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個(gè)01100011序列發(fā)生器。解：由于序列長度P=8，故將74161構(gòu)成模8計(jì)數(shù)器，并選用數(shù)據(jù)選擇器74151產(chǎn)生所需序列，從而得電路如圖所示。82第82頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一5．組成脈沖分配器83第83頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一§5.4計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法很多，大抵可分為兩類：一是根據(jù)要求用觸發(fā)器構(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。5.4.1利用觸發(fā)器設(shè)計(jì)某計(jì)數(shù)電路舉例說明其設(shè)計(jì)步驟。例：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)繞組。電動機(jī)運(yùn)行時(shí)要求三個(gè)繞組以AABBBCCCA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。84第84頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一設(shè)計(jì)步驟(分7步)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)。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3。(2)確定觸發(fā)器的類型。最常用的觸發(fā)器有D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器，本任務(wù)中選用JK觸發(fā)器。001011010110100101(3)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QA、QB、QC分別控制電動機(jī)的三個(gè)繞組A、B、C，并以“1”表示通電，“0”表示不通電。以QCQBQA為序排列：85第85頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一(4)根據(jù)所選觸發(fā)器的激勵表，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。JKQnQn+1JK觸發(fā)器的功能表

0000

0011

0100

0110

1001

1011

1101

1110Q

n

Qn+1

JKJK觸發(fā)器的驅(qū)動表000X011X10X111X0注意：“X”表示可“0”可“1”。86第86頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

QCQBQAQCQBQAJCKCJBKBJAKA

原狀態(tài)下狀態(tài)對各控制端的電平要求,,,

0010110X1XX0

0110100XX0X1

0101101XX00X

110100X0X10X

100101X00X1X

101001X10XX0步進(jìn)電動機(jī)繞組通電激勵表(5)寫出各個(gè)控制端的邏輯表達(dá)式。JC=QAKC=QA

JB=QCKB=QC

JA=QBKA=QB

87第87頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一RDQCQCJCKCQBQBJBKBJAQAQAKARDSD預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)脈沖CP(6)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。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。88第88頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一5.4.2利用集成功能組件設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路一、中規(guī)模計(jì)數(shù)器組件介紹及其應(yīng)用1.二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS9074LS90內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)電路：一個(gè)是模2計(jì)數(shù)器(CPA為其時(shí)鐘，QA為其輸出端)，另一個(gè)是模5計(jì)數(shù)器(CPB為其時(shí)鐘，QDQCQB為其輸出端)。外部時(shí)鐘CP是先送到CPA還是先送到CPB，在QDQCQBQA這四個(gè)輸出端會形成不同的碼制。(1)74LS90的結(jié)構(gòu)和工作原理簡介89第89頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR0(1)R0(2)R9(2)R9(1)QAQBQCQD74LS90原理電路圖90第90頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一CPACPBR0(1)R0(2)R9(2)R9(1)NCNCVCCQAQDQBQCGND1234567141312111098QAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)CPBCPA74LS9074LS90管腳分布圖91第91頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDQCQBQA

XX111001

110X0000

11X00000

0X0X

0XX0

X00X

X0X0計(jì)數(shù)狀態(tài)74LS90功能表歸納：1.74LS90在“計(jì)數(shù)狀態(tài)”或“清零狀態(tài)”時(shí)，均要求R9(1)和R9(2)中至少有一個(gè)必須為“0”。2.只有在R0(1)和R0(2)同時(shí)為“1”時(shí)，它才進(jìn)入“清零狀態(tài)”；否則它必定處于“計(jì)數(shù)狀態(tài)”。92第92頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一情況一：計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入CPA時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。CPACPCPBQBQDQCQA25QDQCQB

000001010011100QDQCQBCPBQA

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

0000結(jié)論：上述連接方式形成

8421

碼。QDQCQBCPBQA

00000

00011

00102

00113

01004

01015

01106

01117

10008

10019

00000十進(jìn)制數(shù)93第93頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一情況二：計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入CPB時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。CPACPQA2CPBQBQDQC5QDQCQB

000001010011100結(jié)論：上述連接方式形成5421

碼。

0000QAQDQCQBCPA

0001

0010

0011

0100

1000

1001

1010

1011

1100

0

0

00

00000QAQDQCQBCPA

00011

00102

00113

01004

10005

10016

10107

10118

11009

0

0

000

十進(jìn)制數(shù)94第94頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例1：構(gòu)成BCD碼六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90方法：令R0(1)=QB，

R0(2)=QCCP(2)74LS90的應(yīng)用QDQCQBQA0000000011001020011301004010150110000095第95頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP討論：下述接法行不行?錯在何處?注意：輸出端不可相互短路?。PACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP&96第96頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例2：用兩片74LS90構(gòu)成36進(jìn)制8421碼計(jì)數(shù)器。QDQCQBQA

00000

00011

00102

00113

01004

01015

01106

01117

10008

10019

00000

十進(jìn)制數(shù)問題分析：從右面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表中可以看到：個(gè)位片的QD可以給十位片提供計(jì)數(shù)脈沖信號。1.如何解決片間進(jìn)位問題？2.如何滿足“36進(jìn)制”的要求？當(dāng)出現(xiàn)(00110110—36)狀態(tài)時(shí)，個(gè)位十位同時(shí)清零。97第97頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90(十位)CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90(個(gè)位)&&CP用兩片74LS90構(gòu)成36進(jìn)制8421碼計(jì)數(shù)器98第98頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例3：用74LS90構(gòu)成

5421

碼的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

00000QAQDQCQB

00011

00102

00113

01004

10005

10016

10107

10118

11009

00

000

十進(jìn)制數(shù)至此結(jié)束在此狀態(tài)下清零異步清零，此狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)間極短，不能計(jì)入計(jì)數(shù)循環(huán)。CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)脈沖99第99頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一8421碼制下：在QDQCQBQA

＝0110時(shí)清零同為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩種碼制不同接法的比較：5421碼制下：在QAQDQCQB

＝1001時(shí)清零CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)脈沖CPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)脈沖100第100頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS163前面所講述的74LS90其清零方式通常稱為“異步清零”，即只要Q0(1)=Q0(2)=1，不管有無時(shí)鐘信號，輸出端立即為0；而且它的計(jì)數(shù)方式是異步的，即CP不是同時(shí)送到每個(gè)觸發(fā)器。下面將要講述的74LS163，不但計(jì)數(shù)方式是同步的，而且它的清零方式也是同步的：即使控制端CLR＝0，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“同步清零”的含義。101第101頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一16151413121110123456789QAQDQDQCQBQAQBQCVCCTTPPCPAABBCCDDCLRLOADENABLERC串行進(jìn)位輸出允許允許GND時(shí)鐘清除輸出數(shù)據(jù)輸入置入74LS16374LS163管腳圖(1)74LS163的介紹102第102頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一TPRCABCDQBQCQDQALOADCLR74LS16374LS163功能表1111計(jì)數(shù)0111X保持1011X保持(RC=0)

XX01并行輸入XXX0清零PTLOADCLRCP功能

103第103頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一清除置入ABCD時(shí)鐘允許P允許TQAQBQCQD串行進(jìn)位輸出輸出數(shù)據(jù)輸入104第104頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例1：用一片74LS163構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。QDQCQBQA000000010010001101000101六個(gè)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)備清零：使CLR＝0TPRCABCDQBQCQDQALOADCLR74LS163&+5VCP(2)74LS163的應(yīng)用105第105頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一在QDQCQBQA

＝0110時(shí)立即清零。比較用74LS90與用74LS163構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器:在QDQCQBQA

＝0101時(shí)準(zhǔn)備清零。TPRCABCDQBQCQDQALOADCLR74LS163&+5VCPCPACPBQAQDQBQCR9(2)R9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)脈沖106第106頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一例2：用74LS163構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1).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。TPRCABCDQBQCQDQALOADCLR74LS163TPRCABCDQBQCQDQALOADCLR74LS163+5V+5V,,,,CPCLR應(yīng)該在QDQCQBQAQDQCQBQA＝00010111時(shí)準(zhǔn)備清零。,,,,

QDQCQBQAQDQCQBQA,,,,CLR=107第107頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一§5.5計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例例1：數(shù)字頻率計(jì)原理電路的設(shè)計(jì)。清零計(jì)數(shù)1秒鐘顯示108第108頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一譯碼顯示74LS907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動自動ux手動清零CPR0(1)R0(2)CPA數(shù)字頻率計(jì)原理圖1Hz!計(jì)數(shù)器：用于確定清零、計(jì)數(shù)、顯示的時(shí)間。根據(jù)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)確定何時(shí)清零、何時(shí)計(jì)數(shù)、何時(shí)顯示。被測信號109第109頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一Q2Q1Q0=001、101時(shí)：ux作為CPA被送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)1.計(jì)數(shù)顯示部分1110譯碼顯示74LS907420Q1Q1D1Q0Q0D0Q2D2+5V手動自動