電子數(shù)電數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)

6.1

時(shí)序邏輯電路概述組合邏輯電路的特點(diǎn)：任意時(shí)刻電路的輸出僅僅取決于這一時(shí)刻的輸入信號(hào)，而與電路其他時(shí)刻的輸入和輸出無關(guān)。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：任意時(shí)刻電路的輸出不但取決于這一時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且還與電路原來的輸入信號(hào)（即電路的狀態(tài)）有關(guān)。時(shí)序電路通常包括:組合電路和存儲(chǔ)電路兩部分存儲(chǔ)電路用于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)（以前的輸入對(duì)電路的影響），必不可少。存儲(chǔ)電路的輸出反饋到電路的輸入端，與輸入信號(hào)一起共同決定電路的輸出。時(shí)序電路方框圖X(x1,……,xi

)：外部輸入信號(hào)

Z(z1,……,zj

)：電路輸出信號(hào)

W(w1,……,wk

)：存儲(chǔ)電路的輸入

Y(y1,……,ym)：存儲(chǔ)電路反饋到輸入端的信號(hào)Z(tn)W(tn)=F[

X(tn),Y(tn)]=G[

X(

tn),Y(tn

)

]輸出方程激勵(lì)（驅(qū)動(dòng)）方程Y(tn+1

)=H[W(tn

),Y(tn)]

狀態(tài)方程時(shí)序邏輯電路的分類根據(jù)存儲(chǔ)電路中存儲(chǔ)單元狀態(tài)變化的特點(diǎn)，時(shí)序電路可分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路。同步時(shí)序電路：存儲(chǔ)電路狀態(tài)的變更是靠時(shí)鐘脈沖同步更新的，只有在時(shí)鐘脈沖上升沿或下降沿到達(dá)時(shí)，才同時(shí)更新所有存儲(chǔ)器件的狀態(tài)。異步時(shí)序電路：存儲(chǔ)電路有的有時(shí)鐘脈沖作用，有的沒有時(shí)鐘脈沖作用。即使在有時(shí)鐘脈沖作用的存儲(chǔ)電路中，存儲(chǔ)器件各狀態(tài)的更新也不是同步進(jìn)行的，而是異步進(jìn)行的。時(shí)序邏輯電路的分類時(shí)序電路根據(jù)輸出信號(hào)的特點(diǎn)可分為:米里（Mealy）型和摩爾（Moore）型兩種。米里（Mealy）型：電路的輸出信號(hào)不僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，而且還取決于電路的輸入信號(hào)。摩爾（Moore）型：電路的輸出信號(hào)僅僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)。返回6.2.1

時(shí)序邏輯電路的分析步驟根據(jù)給定的時(shí)序邏輯電路，寫出各級(jí)存儲(chǔ)電路（如觸發(fā)器）的驅(qū)動(dòng)方程（輸入信號(hào)的邏輯表達(dá)式）。寫出存儲(chǔ)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，并根據(jù)輸出電路，寫出輸出函數(shù)表達(dá)式。由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。畫工作波形圖（時(shí)序圖）。歸納時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。6.2

時(shí)序邏輯電路分析1J1Q1Q1C11K&

1J2Q2Q2C11K&

1J3Q3Q3C11K&&&CPZ例6-1分析如圖6-2-1所示的同步時(shí)序邏輯電路。圖6-2-1

例6-1邏輯圖解

(1)

寫出各級(jí)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程（激勵(lì)函數(shù)）J1

=

QnQn

,

K

=

Qn

Qn3

2

1

3

2J2

=

QnQn

,

K

=

Qn3

1

2

3J3

=

Qn

Qn

,

K

=

Qn2

1

3

2(2)

根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和觸發(fā)器特征方程，寫出各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程；寫出輸出表達(dá)式。Qn

nn

n

n+

Q

Q

]

CP

fl=[Q

Q

QQn+1

=[Qn

Qn

Qn

+

QnQn

]

CP

fl3

2

1

3

2

3n+12

3

1

2

3

2Qn+1

=[QnQn

Qn

+

Qn

QnQn

]

CP

fl1

3

2

1

3

2

13

1狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：輸出方程：Z

=QnQn(3)

列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖001011010000101110111100/0/1/0/0/0/1/0/0Q3Q2Q1/Z圖6-2-2

例6-1電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖序號(hào)Qn3Qn2Qn1Qn+13Qn+12Qn+11Z000000101001011020110100301011004110101051010001偏離狀態(tài)11110011000010表6-2-1

例6-1狀態(tài)轉(zhuǎn)移表(4)

畫工作波形圖CP圖6-2-3

例6-1工作波形(5)

功能歸納每經(jīng)過６個(gè)脈沖，電路狀態(tài)循環(huán)一次，且輸出一個(gè)高電平。該時(shí)序邏輯電路是6分頻器。Q2

0Q1

001111010Q3

0

0

0

0

1

1Z

0

0

0

0

0

10100001D4C11DQQC1D1存數(shù)指令圖6-2-4

1位數(shù)寄存單元D4

Q4圖6-2-5

4位數(shù)碼寄存器1D1C1D1

Q11D2C1D2

Q21D3C1D3

Q3CP１．?dāng)?shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器是能夠存放二進(jìn)制數(shù)碼的電路。由于觸發(fā)器具有記憶功能，因此可以作為數(shù)碼寄存器電路。圖6-2-4和圖6-2-5分別為由D觸發(fā)器構(gòu)成的1位和4位數(shù)碼寄存器。6.2.2

寄存器、移位寄存器4Q41DC13Q31DC12Q21DC11Q11DC1vI移存脈沖CP圖6-2-6

左移移位寄存器２．移位寄存器具有移位（左移、右移、雙向）功能的寄存器。Qn+1

=

Qn4

3Qn+1

=

Qn

;

Qn+1

=

Qn

;2

1

3

2Qn+1

=

v

;1

I在移存脈沖的作用下，第i-1級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)存入到第i級(jí)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼向左逐位移存。1D4C1≥1&

&1D3C1≥1&

&1D2C1≥1&

&1D1Q4Q3Q2Q1C1≥1&

&1移存脈沖CP控制M左移輸入B圖6-2-7

雙向移位寄存器

+

MB=

MQQ+

MQ=

MQQ+

MQ=

MQQ=

MA

+

MQQnnnnnn2n+111

3n+122

4n+133

n+14M=0：左移；M=1：右移右移輸入A4Q41DC11Q11DC12Q21DC13Q31DC15Q51DC1D5&D4&D3&D2&D1&移存脈沖CP串行輸入并行輸出指令(1)

實(shí)現(xiàn)數(shù)碼串－并行轉(zhuǎn)換a.

串行轉(zhuǎn)換成并行圖6-2-8

五單位信息串－并行轉(zhuǎn)換邏輯圖所謂五單位信息，是由５位二進(jìn)制數(shù)碼組成一個(gè)信息的代碼。電路中的移存脈沖與代碼的碼元同步，并行讀出脈沖必須在經(jīng)過５個(gè)移存脈沖后出現(xiàn)，并且與移存脈沖出現(xiàn)的時(shí)間互相錯(cuò)開。假設(shè)串行輸入五單位數(shù)碼為（10011）（左邊先入）。在移存脈沖作用下，５位移位寄存器的狀態(tài)變化情況如下：序號(hào)Q1Q2Q3Q4Q50—————11————201———3001——41001—511001并出11001表6-2-2

串－并行轉(zhuǎn)換波狀態(tài)表100111001D5D4D3D2D1圖6-2-9

串－并行轉(zhuǎn)換波形舉例并行輸出移存脈沖

Q1Q2

Q3Q4Q5b.并行轉(zhuǎn)換成串行123Q1Q2Q3Q4&DI1&1&&&&&&&CPRDDI2DI3

DI4圖6-2-10

并入串出邏輯圖DI5并行取樣MRC11DRC11DRC11DRC1

41DRC1

51DQ5串出,

Qn+1

=

Qn

+

MD5

4

I5Qn+1

=

Qn

+

MD4

3

I4Qn+1

=

Qn

+

MD

,

Qn+1

=

Qn

+

MD2

1

I2

3

2

I3Qn+1

=

MD

,1

I1序號(hào)Q1Q2Q3Q4Q5000000清零111001并入201100串出300110400011500001610101并入701010串出8001019000101000001表6-2-3

五單位數(shù)碼并行轉(zhuǎn)換成串行的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況清零→取樣（并入）→串出→取樣（并入）→串出···

···Q1Q2Q3Q4Q512

345

678

9

101

D111

D120

D130

D141

D15并行取樣RDCP0100011101011圖6-2-11

并－串轉(zhuǎn)換波形舉例并行取樣脈沖與移存脈沖之間必須滿足關(guān)系：fCP

=nfSA其中fCP為移存脈沖頻率，fSA為并行取樣脈沖頻率，n為觸發(fā)器個(gè)數(shù)。并行取樣脈沖的寬度應(yīng)大于移存脈沖的寬度。(2)

移位寄存器用于脈沖節(jié)拍延遲當(dāng)移位寄存器串行輸入、串行輸出時(shí)，輸出信號(hào)比輸入信號(hào)延遲了n個(gè)移存脈沖周期，起到了節(jié)拍延遲的作用。延遲時(shí)間為其中TCP為移存脈沖的周期，n為移存器的位數(shù)。td

=

nTCP1001000二進(jìn)制數(shù)

４二進(jìn)制數(shù)

８左移補(bǔ)零，乘以２移位寄存器還可構(gòu)成計(jì)數(shù)分頻電路、序列信號(hào)發(fā)生器等移位寄存器實(shí)現(xiàn)乘法或除法運(yùn)算３．集成移位寄存器例6-2

分析圖6-2-13所示4位右移移位寄存器電路。解

根據(jù)D觸發(fā)器的狀態(tài)方程和激勵(lì)函數(shù)，可以寫出：Qn+1

=

SH

/

LDD

+

SH

/

LD(JQn

+

KQn

)0

0

0

0Qn+1

=

SH

/

LDD

+

SH

/

LDQn1

1

0Qn+1

=

SH

/

LDD

+

SH

/

LDQn2

2

1Qn+1

=

SH

/

LDD

+

SH

/

LDQn3

3

2此時(shí)的串行數(shù)據(jù)由Q0端輸入，取決于J和K端的取值情況。邏輯圖CRSH/LDCPJKD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3Q30××××××××0000110↑××d0d1d2d3d0d1d2d3d311↑0

1

×

×

×

×11↑0

0

×

×

×

×

011↑

1

0

×

×

×

×11↑1

1

×

×

×

×

1110

×

×

×

×

×

×0Qn

Qn01Qn

Qn2Qn2Qn01Qn

Qn2Qn2Qn01Qn

Qn2Qn2Qn01Qn

Qn2Qn2Qn0Qn012Qn

Qn

Qn3Qn3表6-2-4

圖6-2-13所示電路功能表同步置數(shù)Qn+1

=

JQn

+

KQn0

0

0JKD0D1D2D3CPCRSH/LDQ1Q2Q3Q3Q02,3D1,3J1,3K2,3DR

SRG4M1[SHIFT]M2[LOAD]C3/1

→圖6-2-14

CT54S195/74S195邏輯符號(hào)D2

D3J

KSH/LDCPCRQ0

Q1

Q2

Q3

Q3→ⅠD0

D1SRG4Q0

Q1

Q2

Q3圖6-2-15

7位串行－并行轉(zhuǎn)換器J

KSH/LDCPCRQ0

Q1

Q2

Q3

Q3D2

D3→ⅡD0

D1SRG4Q4

Q5

Q6串行輸入DI01●CRCP并行輸出應(yīng)用74S195可以實(shí)現(xiàn)：(1)串行－并行轉(zhuǎn)換Q7標(biāo)志碼Q0～Q7：00000000

→

D00111111→

···

···操作：清零

取樣

移存CP↑D6D5D4D3D2D1D00

→

D00111111→

···并出

取樣6CP↑

CP↑演示SH/LDCPCRJ

KQ0

Q1

Q2

Q3

Q3→ⅠSRG4圖6-2-16

7位并行－串行轉(zhuǎn)換器D0

D1SH/LDCPCRJ

KQ0

Q1

Q2

Q3

Q3D2

D3→ⅡSRG4●CRCP串行輸出&1

0&G1G2啟動(dòng)DI0

DI1

DI2D0

D1

D2

D3DI3

DI4

DI5

DI6(2)

并行－串行轉(zhuǎn)換A123456789

10啟動(dòng)CP串行輸出DI6

DI5ADI4

DI3

DI2

DI1

DI0

DI6

DI5

DI4啟動(dòng)、取樣移存、串出取樣移存、串出演示表6-2-5

CT54194/CT74194

功能表集成4位雙向移位寄存器CT54194/CT74194CRM1M0CPDSLDSRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3功能0×××××××××0000清零1××0××××××Qn0Qn1Qn2Qn3不工作111↑××d0d1d2d3d0d1d2d3取樣101↑×1××××1Qn0Qn1Qn2右移101↑×0××××0Qn0Qn1Qn2右移110↑1×××××Qn1Qn2Qn31左移110↑0×××××Qn1Qn2Qn30左移100×××××××Qn0Qn1Qn2Qn3保持DSL為左移串行數(shù)據(jù)輸入端；DSR為右移串行數(shù)據(jù)輸入端；

M1、M0為工作方式控制端。概念：對(duì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。原理：觸發(fā)器具有記憶功能，存儲(chǔ)１位二進(jìn)制數(shù)。應(yīng)用：定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算等。6.2.3

同步計(jì)數(shù)器分類：

根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖引入的方式分為：同步和異步計(jì)數(shù)器

根據(jù)計(jì)數(shù)過程中數(shù)字的增減趨勢(shì)分為：加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器；

根據(jù)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)模值（數(shù)制）不同分為：二進(jìn)制和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同步計(jì)數(shù)器是將計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)引入到各級(jí)觸發(fā)器，當(dāng)輸入計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)時(shí)，各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移。（1）寫出各級(jí)觸發(fā)器的激勵(lì)信號(hào)（激勵(lì)函數(shù)/驅(qū)動(dòng)方程）（2）寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式（3）列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表1．同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(加法)序號(hào)Q4原狀態(tài)Q3[S(t)]Q2Q1Q4次態(tài)Q3[N(t)]Q2Q1輸出Z0000000010100010010020010001103001101000401000101050101011006011001110701111000081000100109100110100101010101101110111100012110011010131101111001411101111015111100001表6-2-6

4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表可以看出：每輸入16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器狀態(tài)循環(huán)一次，輸出端輸出一個(gè)脈沖（模16計(jì)數(shù)器）；計(jì)數(shù)器完成的是加法（遞增）計(jì)數(shù)功能，Z為計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)。由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表還可看出：最低位觸發(fā)器每輸入一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次；其它各觸發(fā)器都是在所有低位觸發(fā)器狀態(tài)全為1時(shí)，在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿到來時(shí)狀態(tài)改變一次。序號(hào)Q4原狀態(tài)Q3[S(t)]Q2Q1Q4次態(tài)Q3[N(t)]Q2Q1輸出Z0000000010100010010020010001103001101000401000101050101011006011001110701111000081000100109100110100101010101101110111100012110011010131101111001411101111015111100001CPM1J1K1Q1Q1C1&&&1J1K2Q2Q2C1&&&1J1KQ33

Q3C11圖6-2-18

3位同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器若M=1，進(jìn)行加法計(jì)數(shù)；若M=0，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。區(qū)別：加法計(jì)數(shù)時(shí)，高位觸發(fā)器輸入信號(hào)由所有低位觸發(fā)器Q端引出；減法計(jì)數(shù)時(shí)，高位觸發(fā)器輸入信號(hào)由所有低位觸發(fā)器Q端引出。Q1C1

11KQ2C1

2R&

1JQ3C1

3&1KR&

1J1KQ4C1

4R1J1KR&ZRDCP●●圖6-2-19

同步二－十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器&

1JQ4２．同步二－十進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出方程：4

1Z

=

QnQnn

nn

nnn

nJ4

=

QnQnQn，K

=

Qn3

2

1

4

1J3

=

Q2

Q1

，K

3

=

Q2

Q1J2

=

Q4

Q1

，K

2

=

Q1驅(qū)動(dòng)方程J1

=

1，K1

=

11

1Qn+1

=

QnQnQn

Qn

+

QnQn4

3

2

1

4

1

4Qn+1

=

QnQn

Qn

+

QnQnQn3

2

1 3

2

1

3Qn+1

=

QnQn

Qn

+

QnQn2

4

1

2

1

2Qn+1

=

Qn狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程序號(hào)Q4原狀態(tài)Q3[S(t)]Q2Q1Q4次態(tài)Q3[N(t)]Q2Q1輸出ZS(t)代表的十進(jìn)制數(shù)碼00000000100100010010012001000110230011010003401000101045010101100560110011106701111000078100010010891001000019偏離態(tài)101010110101101001110011010110101001111011110111100001表6-2-7

同步二－十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表無效狀態(tài)，正常工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)。0111100010010001000001100101

/0/0/0/0/0/0/1Q4Q3Q2Q1/Z0011/00100/010111111/01110/1/01101

1100/1/1/01010有效狀態(tài)/00010偏離狀態(tài)圖6-2-20

同步二－十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖若計(jì)數(shù)器受到某種干擾，錯(cuò)誤地進(jìn)入到偏離狀態(tài)后，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)下能夠自動(dòng)回到有效狀態(tài)的特性，稱為具有自啟動(dòng)特性。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖CPQ1Q2

Q3Q4Z圖6-2-21

同步二－十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器工作波形……CTRDIVm圖6-2-22

循環(huán)長(zhǎng)度（模）為m的計(jì)數(shù)器通用符號(hào)10由圖可知：輸出信號(hào)Z是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)，而輸出信號(hào)的周期為計(jì)數(shù)脈沖CP周期的10倍，因此輸出信號(hào)也可以視為計(jì)數(shù)脈沖CP的十分頻信號(hào)。模10（十進(jìn)制）計(jì)數(shù)器也可看作是十分頻器。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表（圖）或狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程作工作波形圖輸

出CRLDCTTCTPCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30××××××××000010××↑d0d1d2d3d0d1d2d31111↑××××計(jì)數(shù)1101×××××觸發(fā)器保持，CO=01110×××××保持表6-2-9

CT54161/CT74161(CT54160/CT74160)功能表輸

入３．集成同步計(jì)數(shù)器(1)

CT54161/CT74161(CT54160/CT74160)由表可見，該計(jì)數(shù)器具有：異步清零、同步置數(shù)、同步計(jì)數(shù)、保持功能。邏輯圖CTRDIV16CT=0M1M2G3G4C5/2,3,4+┐3CT=15CRLDCTTCTPCPCO1,5D

[1][2][4][8]圖6-2-24

CT54/74161邏輯符號(hào)CT54161/CT74161(CT54160/CT74160)具有異步清零的功能具有同步清零功能的計(jì)數(shù)器有：4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器

CT54163/CT74163、CT54S163/CT74S163等。Q0Q1Q2Q3D0D1D2D3輸入輸出CRLDCPUCPDD0D1D2D3Q0Q1Q2Q31×××××××000000××d0d1d2d3d0d1d2d301↑1××××加法計(jì)數(shù)011↑××××減法計(jì)數(shù)0111××××保

持表6-2-10

同步加/減計(jì)數(shù)器(雙時(shí)鐘)功能表(2)

雙時(shí)鐘加/減計(jì)數(shù)器CT54193/CT74193減法計(jì)數(shù)脈沖加法計(jì)數(shù)脈沖異步置數(shù)控制信號(hào)，低電平有效異步清零信號(hào)，高電平有效LDCTU/DCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30×××d0d1d2d3d0d1d2d3100↑××××加法計(jì)數(shù)101↑××××減法計(jì)數(shù)11××××××保

持輸

出表6-2-11

同步加/減計(jì)數(shù)器功能表輸

入(3)

4位二進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器加/減計(jì)數(shù)方式控制信號(hào)計(jì)數(shù)控制信號(hào)，低電平有效異步置數(shù)控制信號(hào)，低電平有效Q0

Q1

Q2

Q3LD

CTPⅠCOCTRDIV16CTT

CT54/74161CP

1

2

4

8Q4

Q5

Q6

Q7COⅡLD

CTPCTRDIV16CTT

CT54/74161CP

1

2

4

8Q8

Q9Q10

Q11LD

CTPⅢCOCTRDIV16CTT

CT54/74161CP

1

2

4

81CP(4)

集成計(jì)數(shù)器功能擴(kuò)展圖6-2-25

CT54/74161構(gòu)成12位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器對(duì)于某一片計(jì)數(shù)器，只有當(dāng)所有的低位片都計(jì)滿（狀態(tài)循環(huán)一周）并輸出為1時(shí)，才計(jì)入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。6.2.4

異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器中的各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖，不一定都是計(jì)數(shù)輸入脈沖，各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移不是在同一時(shí)鐘作用下同時(shí)發(fā)生的。所以，在分析異步計(jì)數(shù)器時(shí)，必須注意各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)。圖6-2-26

4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器1Q11TC1CP2Q21TC1Q31T3C14Q41TC1RD例6-3分析圖6-2-26所示的異步計(jì)數(shù)器電路。解:確定各級(jí)觸發(fā)器的輸入激勵(lì)和時(shí)鐘信號(hào)，寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。Qn+1

=[T

Qn

+T

Qn

]

CP

fl=[Qn

]

CP

fl1

1

1

1

1

1Qn+1

=[T Qn

+T

Qn

]

Q

fl=[Qn

]

Q

fl2

2

2

2

2

1

2

1Qn+1

=[T Qn

+T

Qn

]

Q

fl=[Qn

]

Q

fl3

3

3

3

3

2

3

2Qn+1

=[T Qn

+T

Qn

]

Q

fl=[Qn

]

Q

fl4

4

4

4

4

3

4

3各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表序號(hào)Q4原狀態(tài)Q3[S(t)]Q2Q1Q4次態(tài)Q3[N(t)]Q2Q1000000001100010010200100011300110100401000101501010110601100111701111000810001001910011010101010101111101111001211001101131101111014111011111511110000表6-2-12

4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表特點(diǎn)：最低位觸發(fā)器，來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次；其他觸發(fā)器在所有相鄰低位觸發(fā)器由1變0時(shí)，翻轉(zhuǎn)一次。異步計(jì)數(shù)器的工作特點(diǎn)：１．電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；２．工作速度慢,隨著位數(shù)的增加，計(jì)數(shù)器從受時(shí)鐘觸發(fā)到穩(wěn)定狀態(tài)的建立，時(shí)延也大大增加。以4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器為例，當(dāng)各級(jí)觸發(fā)器狀態(tài)處于1111時(shí)，在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的作用下，各級(jí)觸發(fā)器狀態(tài)依次由1變0。在這個(gè)過程中，計(jì)數(shù)器狀態(tài)由1111變?yōu)?000所需要的時(shí)間為4倍的觸發(fā)器延遲時(shí)間，這就要求在這段時(shí)間內(nèi)不能出現(xiàn)下一個(gè)時(shí)鐘脈沖，否則將使計(jì)數(shù)器狀態(tài)出現(xiàn)混亂。因此，異步計(jì)數(shù)器對(duì)計(jì)數(shù)脈沖的頻率有嚴(yán)格的要求。1Q1C11J1K

RCPRD2Q2C11J1K

R3Q3C11J1K

R&&&例6-4分析圖6-2-27所示的異步計(jì)數(shù)器電路。圖6-2-27

例6-4邏輯電路解

根據(jù)電路寫出各級(jí)觸發(fā)器的激勵(lì)方程及時(shí)鐘信號(hào)。J1

=

Qn

Qn

,

K

=

1,

CP

=

CP

fl3

2

1

1J2

=

1,

K2

=

1,

CP2

=

Q1

flJ3

=

1,

K3

=

1,

CP3

=

Qn

CP Qn

fl3

2根據(jù)激勵(lì)方程寫出各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：序號(hào)Q3S(t)Q2Q1Q3N(t)Q2Q100000011001010201001130111004100000偏離狀態(tài)111011101010110010表6-2-13

例6-4狀態(tài)轉(zhuǎn)移表CPQ1Q2Q3CP2CP1CP3圖6-2-28

例6-4工作波形Qn+1

=[Qn

Qn

Qn

]

CP

fl1

3

2

1Qn+1

=[Qn

]

Q

fl2

2

1Qn+1

=[Qn

]

[Qn

CP

+

Qn

]

fl3

3

3

2根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和工作波形圖：000001010101110

100

011111圖6-2-29

例6-4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖經(jīng)分析可知：該計(jì)數(shù)器電路有５個(gè)有效序列產(chǎn)生循環(huán)，偏離態(tài)能自動(dòng)轉(zhuǎn)移到有效序列中，故該電路是一個(gè)具有自啟動(dòng)特性的模５異步計(jì)數(shù)器。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖異步計(jì)數(shù)器的分析與同步計(jì)數(shù)器分析的方法、步驟是相同的，只是由于異步計(jì)數(shù)器各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘不同，在作狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)移表時(shí)，必須考慮各級(jí)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，因此，比同步計(jì)數(shù)器的分析略為復(fù)雜。SQ(11)CP11JQC1TR&

RQT&

RQFF0FF1FF2FF3&

1JSC1R1K&&R0A

R0B

(1)S9A(3)S9B(10)CP0Q0(9)Q1(5)Q2(4)Q3(8)集成異步計(jì)數(shù)器(1)

十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器CT54LS290/CT74LS290圖6-2-30

十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器CP0作用于觸發(fā)器FF0，完成二分頻；CP1作用于觸發(fā)器FF1、FF2、FF3構(gòu)成的五分頻計(jì)數(shù)器。輸入輸出R0A

R0B

S9A

S9B

CP

Q3

Q2

Q1

Q0110××000011×0×00000×11×1001×011×1001×0×0↓×00×0××0↓↓計(jì)數(shù)0×0×↓表6-2-14

CT54LS290功能表置9輸入端，高電平有效置0輸入端，高電平有效4個(gè)信號(hào)綜合作用才能完成相應(yīng)的功能Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110011110001001表6-2-15

8421BCD計(jì)數(shù)如果計(jì)數(shù)脈沖由CP0輸入，Q0接CP1端，則按8421BCD碼進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)。Q3Q2Q1Q00000000100100011010010001001101010111100表6-2-16

5421BCD計(jì)數(shù)如果計(jì)數(shù)脈沖由CP1

輸入，Q3

接CP0端，則按5421

BCD碼進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)。輸入輸出CRCT/LDCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30××××××000010×d0d1d2d3d0d1d2d311↓××××加法計(jì)數(shù)表6-2-17

CT54196功能表(2)

CT54196/CT74196計(jì)數(shù)控制端/異步置數(shù)控制端異步清零輸入端，低電平有效時(shí)序邏輯電路分析的基本思路邏輯功能輸出方程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移表工作波形圖各觸發(fā)器狀態(tài)方程電路狀態(tài)及電路輸出各觸發(fā)器激勵(lì)方程時(shí)鐘信號(hào)異步邏輯電路1DC1R&≥1&&1DC1R1DC1RQ3

(12)Q3

(11)1DC1R&≥1&&≥1&&≥1&1111JKD0(5)

D1(6)

D2(7)

D3(9)

SH/LD(10)

CP(1)

CRQ2

(13)Q1

(14)Q0

(15)圖6-2-134位移位寄存器邏輯圖返回&

1J1KQ0(14)C1&R≥1&&&

1J1KC1&R≥1&&&&

1J1KC1&R≥1&&&&

1J1KC1&R≥1&&&&&111Q1(13)Q2(12)Q3(11)CO(15)(9)LD(3)

D0(4)

D1(2)

CP(5)

D2(6)

D3(1)

CR(7)

CT

P(10)

CTT圖6-2-23

4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（CT54161/CT74161）返回6.3

時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)根據(jù)具體的邏輯問題、要求→設(shè)計(jì)出電路（力求最簡(jiǎn)）本節(jié)主要介紹：時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)原則和一般步驟同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)要求（1）建立原始狀態(tài)圖或狀態(tài)表（2）狀態(tài)簡(jiǎn)化（3）狀態(tài)分配（4）求狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、填卡諾圖、求狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出方程（5）存儲(chǔ)器選擇、求出驅(qū)動(dòng)方程（7）畫出邏輯電路圖圖6-3-1

時(shí)序電路設(shè)計(jì)過程6.3.1

同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的一般步驟（6）檢驗(yàn)自啟動(dòng)特性6.3.2例6-6采用小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)同步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)模６同步計(jì)數(shù)器S0S1S2S

SS5

4

3/0/0/0/0/1/0圖6-3-7

例6-6原始狀態(tài)圖由于狀態(tài)數(shù)為6，因此取狀態(tài)代碼位數(shù)為3。令：S0＝000，S1＝001，S2＝011，S3＝111，S4＝110，S5＝100。解

第一步：建立原始狀態(tài)圖模６計(jì)數(shù)器要求有６個(gè)記憶狀態(tài)，且逢六進(jìn)一，由此可作出原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。由于必須要有６個(gè)記憶狀態(tài)，所以不需要再化簡(jiǎn)。第二步：狀態(tài)分配第三步：列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，填卡諾圖，求狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出方程表6-3-6

例6-6狀態(tài)轉(zhuǎn)移表S(t)N(t)Z(t)Qn3Qn2Qn1Qn+1Qn+1Qn+13

2

10000010001011001111101111100110100010000013Qn+11Qn+1Z01001101QnQn2

00

01

11

103nQ12Qn+100011101QnQn2

00

01

11

103nQ110011001QnQn2

00

01

11

103nQ10010000QnQn2

00

01

11

103nQ11圖6-3-8

例6-6次態(tài)及輸出函數(shù)卡諾圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：Q1

=

Q32

1n+1

nQn+1

=

QnQn+1

=

Qn3

2Z

=

Qn

Qn3

2輸出方程：000001011111110100圖6-3-9

例6-6原始狀態(tài)圖010101(a)(b)第四步：檢驗(yàn)自啟動(dòng)特性將偏離態(tài)010和101代入狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。顯然，計(jì)數(shù)器不具有自啟動(dòng)特性。

原因:在求解狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程時(shí)，將偏離態(tài)作為任意態(tài)處理，沒有確定的轉(zhuǎn)移方向。

解決的辦法是將某一個(gè)偏離態(tài)轉(zhuǎn)移到一個(gè)確定的有效狀態(tài)（如011），再次求解狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。3Qn+11Qn+1Z101100

01

0QnQn2

00

01

11

103nQ12Qn+100011101

1QnQn2

00

01

11

103Qn1001000

11

1QnQn2

00

01

11

103nQ100100001QnQn2

00

01

11

103nQ1圖6-3-8

例6-6次態(tài)及輸出函數(shù)卡諾圖Q123

2=

QQn+1

=

Qn

+

QnQn1

3

2

1Qn+1

=

Qnn+1

n1狀態(tài)圖0101010000010111111101001DC1R1DC1R1DC1R&&&11

23RDCPQ1Q2Q3Q2Z圖6-3-10

例6-6邏輯電路圖第五步：選擇觸發(fā)器類型，求出驅(qū)動(dòng)方程采用D觸發(fā)器：1D2

=

QnD3

=

Qn2D1

=

Qn

+

QnQn3

2

1第六步：畫邏輯電路圖1/0S0S1S2S4S5S60/0,1/00/00/00/0S30/1

1/10/0,1/00/0,1/0例6-7

設(shè)計(jì)一個(gè)可變模值的同步計(jì)數(shù)器，當(dāng)控制信號(hào)M=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)模7計(jì)數(shù)；當(dāng)M=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)。解：（1）作出原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，且不需要再化簡(jiǎn)。（2）最大狀態(tài)數(shù)為7，因此取狀態(tài)代碼位數(shù)為3。令：S0=000，S1=001，S2=011，S3=110，S4=101，S5=010，S6=100。序號(hào)S(t)N(t)Z(t)Qn3Qn2Qn1M

=

0M

=

1M=0M=1Qn+13Qn+12Qn+11Qn+13Qn+12Qn+110000001001001001011011002011110110003110101100004101010×××005010100×××00610000000011表6-3-7

例6-7狀態(tài)轉(zhuǎn)移表（3）根據(jù)原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。00

01

11

10QnQn2MQn33Qn+1Qn+1Z1圖6-3-12

例6-7次態(tài)及輸出函數(shù)卡諾圖2Qn+100

01

11

10QnQn10000002

10000000100001111111011111111010001MQn300

01

11

10QnQn2MQn300

01

11

10QnQn10010012

10001100110101000111000100111000000MQn3由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表求解各級(jí)觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出方程。0000000

01

11

1001

01111

11110QnQn2

100

0MQn33Qn+1Qn+11圖6-3-12

例6-7次態(tài)及輸出函數(shù)卡諾圖2Qn+100

01

11

10010000111110001110QnQn2

100MQn300

01

11

10011001101000101110QnQn2

100MQn300

01

11

1001011000000000Z1110QnQn2

100MQn3Qn12QnQn3（4）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程檢驗(yàn)自啟動(dòng)特性。S(t)N(t)Qn3Qn2Qn1M

=

0M

=

1Qn+1

Qn+1

Qn+13

2

1Qn+1

Qn+1

Qn+13

2

1111110110101010010100表6-3-8

例6-7偏離狀態(tài)的檢驗(yàn)0000010110/0,1/0100

0/0

010

0/0

101圖6-3-13

例6-7狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖1/00/01100/1,1/11/00/0,1/00/0,1/01110/0,1/00101011/012K1

=

Qn

Qn3

2J1

=

MQnQn

+

Qn

Qn

,3

2

3

2K

2

=

Qn1J2

=

Qn

,K

3

=

Qn2J3

=

Qn

,顯然，該電路具有自啟動(dòng)特性。（5）選擇觸發(fā)器類型，確定驅(qū)動(dòng)方程。（采用J-K觸發(fā)器）1J1K1Q1C1Q11J1K2Q2C1Q21J1K3Q3C1Q3&1&&&1CPZ

M●&圖6-3-14

例6-7邏輯圖（6）畫邏輯電路圖。6.3.3

采用小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)異步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)步驟相同，但必須合理地選擇各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)。異步計(jì)數(shù)器的

異步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的一般步驟圖6-3-1

異步時(shí)序電路設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)要求（1）建立原始狀態(tài)圖（2）狀態(tài)分配，建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移表（3）選擇各級(jí)觸發(fā)器時(shí)鐘（4）作簡(jiǎn)化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，填卡諾圖，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出方程（5）存儲(chǔ)器選擇、求出驅(qū)動(dòng)方程（7）畫出邏輯電路圖（6）檢驗(yàn)自啟動(dòng)特性S0S1S2S4S3S9S5S8

S7

S6圖6-3-15

例6-8原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖例6-8設(shè)計(jì)8421

BCD二－十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。解

第一步：建立原始狀態(tài)圖表6-3-9

例6-8狀態(tài)轉(zhuǎn)移表序號(hào)S(t)N(t)Z(t)Qn4Qn3Qn2Qn1Qn+14Qn+13Qn+12Qn+110000000010100010010020010001103001101000401000101050101011006011001110701111000081000100109100100001第二步：建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移表采用8421BCD碼對(duì)S0～S9進(jìn)行編碼，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖即可得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。第三步選擇各級(jí)觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)原則：第一，在該級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)需要發(fā)生變更時(shí)，必須有時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)沿到達(dá)。第二，在滿足第一原則的條件下，其它時(shí)刻到達(dá)該級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘觸發(fā)沿越少越好。第k級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘觸發(fā)信號(hào)可以在計(jì)數(shù)脈沖和第一級(jí)至第k-1級(jí)觸發(fā)器的輸出信號(hào)中選取。第１級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘：CP1=計(jì)數(shù)輸入脈沖CP第２級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘：Q2的狀態(tài)變更發(fā)生在序號(hào)1→2、3→4、5→6、7→8時(shí)刻，在這些時(shí)刻，計(jì)數(shù)脈沖CP和Q1輸出有下降沿產(chǎn)生(Q1有上升沿產(chǎn)生)，而計(jì)數(shù)脈沖CP在其它時(shí)刻也有下降沿觸發(fā)第２級(jí)觸發(fā)器，這些時(shí)刻的觸發(fā)都是“多余”的或無效的；若選擇第１級(jí)觸發(fā)器的輸出，只是在9→0時(shí)刻Q1的跳變沿是“多余”觸發(fā)。根據(jù)原則二，選擇CP2=Q1(或Q1)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移表根據(jù)以上分析方法，分別選擇第３和第４級(jí)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)：第３級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘：CP3=Q2(或Q2)。第４級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘：CP4=Q1(或Q1)。第四步：作簡(jiǎn)化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表目的：根據(jù)各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，得出它們的轉(zhuǎn)移情況。方法：求出各級(jí)觸發(fā)器在各自被觸發(fā)時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況，將不被觸發(fā)時(shí)刻的轉(zhuǎn)移狀態(tài)作為任意態(tài)處理。例如：Q1下降（或上升）沿作為觸發(fā)器２和觸發(fā)器４的觸發(fā)信號(hào)，在序號(hào)1、3、5、7、9這些時(shí)刻受計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)后，Q1產(chǎn)生下降沿（Q1產(chǎn)生上升沿）觸發(fā)信號(hào)。因此在這些時(shí)刻可以作出觸發(fā)器２和觸發(fā)器４的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，而在其余時(shí)刻，不會(huì)被觸發(fā)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移可以作任意態(tài)處理。依此類推。表6-3-10

例6-8簡(jiǎn)化的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表序號(hào)S(t)N(t)Z(t)Qn4Qn3Qn2Qn1Qn+14Qn+13Qn+12Qn+1100000×××10100010×10020010×××10300110100040100×××10501010×10060110×××10701111000081000×××10910010×00124Qn+11Qn+1Z圖6-3-16

例6-8次態(tài)及輸出函數(shù)卡諾圖2Qn+1QnQnQnQn2QnQn1001112

10000001000010011100110010111000QnQn

QnQn100×××2

100×××2

100×××0100001×××0111011011110110010××10××10××3

00

01

11

10

300

01

11

104

4QnQn

QnQn

QnQn300

01

11

104QnQn300

01

11

104QnQn3

00

01

11

1043Qn+1求解各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出方程。第五步、存儲(chǔ)器選擇、求出驅(qū)動(dòng)方程4

1Z

=

QnQnQn+1

=[Qn

]

Q

fl3

3

2Qn+1

=[Qn

Qn

]

Q

fl2

4

2

1Qn+1

=[Qn

]

CP

fl1

1Qn+1

=[QnQn

Qn

]

Q

fl4

3

2

4

1第六步：檢驗(yàn)自啟動(dòng)特性方法：假設(shè)計(jì)數(shù)器處于偏離態(tài)中的任意一個(gè)狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程確定其次態(tài)，分析說明：該電路具有自啟動(dòng)特性。檢查該次態(tài)是否為有效狀態(tài)或最終能否轉(zhuǎn)移到有效狀態(tài)。表6-3-11

例6-8偏離狀態(tài)檢驗(yàn)S(t)N(t)QnQnQnQnQn+1

Qn+1

Qn+1

Qn+143214

3

2

11010101110110100110011011101010011101111111100000001001000110101010000001001100001100111圖6-3-17

例6-8狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖110011011010101111111110根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和偏離狀態(tài)的檢驗(yàn)結(jié)果，可以作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。（非必要步驟）1J4Q4Q4&C11KR1J3Q3C11KR&1J2Q2C11KR1J1Q1C11KR1ZRDCP第七步：畫邏輯電路圖下降沿觸發(fā)4Q4Q4C1R&

1D&1Z1D3Q3Q3C1R2Q2Q2C1R&

1D1D1Q1Q1C1R●RDCP圖6-3-19

例6-8采用D觸發(fā)器的邏輯圖圖6-3-18

例6-8采用J-K觸發(fā)器的邏輯圖上升沿觸發(fā)6.3.4采用中規(guī)模集成器件實(shí)現(xiàn)任意模值計(jì)數(shù)(分頻)器應(yīng)用N進(jìn)制中規(guī)模集成器件實(shí)現(xiàn)任意模值

M(M<N)計(jì)數(shù)分頻器時(shí)，主要是從N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中跳躍(N－M)個(gè)狀態(tài)，從而得到M個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的M計(jì)數(shù)分頻器。（1）利用清除端復(fù)位法當(dāng)中規(guī)模N進(jìn)制計(jì)數(shù)器從S0狀態(tài)開始計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖輸入M個(gè)脈沖后，N進(jìn)制計(jì)數(shù)器處于SM狀態(tài)。如果利用SM狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)清除信號(hào)，加到清除端，使計(jì)數(shù)器返回到S0狀態(tài)，這樣就跳躍了(N－M)個(gè)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)模值為M的計(jì)數(shù)分頻。例6-9

利用４位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)模10計(jì)數(shù)分頻。解：模10計(jì)數(shù)分頻要求在輸入10個(gè)脈沖后返回到0000，且輸出一個(gè)脈沖。

４位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器共有16個(gè)狀態(tài)，因此需要在計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上增加判

別和清零信號(hào)產(chǎn)生電路。當(dāng)電路狀態(tài)為1010時(shí)，產(chǎn)生清零信號(hào)，使得計(jì)數(shù)器清零，回到0000狀態(tài)。CTRDIV16CT54/74161CTPCTTLD+CPQ3

Q2

Q1

Q01CPCRD3

D2

D1

D0&&&G1vO1G2QQZG3圖6-3-20

例6-9邏輯圖判別電路清零信號(hào)產(chǎn)生電路當(dāng)?shù)?0個(gè)脈沖上升沿輸入后，計(jì)數(shù)器狀態(tài)為1010，v =0，使得觸發(fā)器Q端為0，O1從而將計(jì)數(shù)器清零。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖下降沿到達(dá)后，

Q端變?yōu)?，清零信號(hào)被撤除，且Z端輸出一個(gè)脈沖。CPQ0Q1Q2Q3vO19

1087654321CR(Q)電路的工作時(shí)序：觸發(fā)器置0計(jì)數(shù)器清0清0信號(hào)被撤除，Z端輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖觸發(fā)器保持圖6-3-21

例6-9時(shí)序圖思考：為什么不用vO1直接加到計(jì)數(shù)器清零端，而要采用觸發(fā)器作為清零信號(hào)產(chǎn)生電路？思考題解答：將vO1直接加到計(jì)數(shù)器清零端是可以實(shí)現(xiàn)清零的。但是如果集成器件各觸發(fā)器在翻轉(zhuǎn)過程中，由于速度不等，就可能不能使全部觸發(fā)器置0。采用觸發(fā)器后，Q端輸出的清零信號(hào)寬度和計(jì)數(shù)脈沖

CP=1的持續(xù)時(shí)間相同，可確保計(jì)數(shù)器可靠清零。CTRDIV16CT54/74161CTPC

TTLD+CP3

21

01CPCRQ

Q

Q

QD3

D2

D1

D0&G1

vO1G2&3&G

QQZ圖6-3-20

例6-9邏輯圖清除端復(fù)位法歸納：這種方法比較簡(jiǎn)單，復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生電路是一種固定的結(jié)構(gòu)形式。只需將計(jì)數(shù)模值M的二進(jìn)制代碼中1的輸出連接至判別電路的輸入端，即可實(shí)現(xiàn)模值為M的計(jì)數(shù)分頻。這種方法對(duì)于分頻比要求較大的情況下，應(yīng)用更加方便。思考：若計(jì)數(shù)器為同步清零，該如何處理？演示LD

CTP圖6-3-22

采用3片CT54/74160同步二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成853計(jì)數(shù)分頻電路COCTT+CPCOCO1CPLD

CTPCTRDIV10CTT

CT54/74160+CP

8

4

2LD

CTPCTRDIV10CTT

CT54/74160+CP

8

4

2CTRDIV10

CRCT54/74160

Ⅰ8

4

2

1CRⅡ1CRⅢ1&&&G3G2G1Q●÷853個(gè)位十位百位３５８（2）利用置入控制端的置位法

利用中規(guī)模集成器件的置入控制端，以置入某一固定二進(jìn)制數(shù)值的方法，從而使N進(jìn)制計(jì)數(shù)跳躍(N－M)個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)模值為M的計(jì)數(shù)分頻。①用CO作為置入控制信號(hào)例6-10

應(yīng)用４位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器CT54161，實(shí)現(xiàn)模10計(jì)數(shù)分頻。解CT54161共有16個(gè)狀態(tài)，因此要跳躍(16-10)=6個(gè)狀態(tài)。若以計(jì)數(shù)器滿值輸出CO作為置入控制信號(hào)，由于該計(jì)數(shù)器為同步置數(shù)，所以數(shù)據(jù)輸入端D3

～D0

應(yīng)接數(shù)據(jù)為0110(6)。LDQ3

Q2

Q1

Q01CP

CTPCTTCR+CP1圖6-3-23

例6-10電路結(jié)構(gòu)CTRDIV16CT54/741618

4

2

10

1

1

0D3

D2

D1

D0CO●表6-3-12

圖6-3-23所示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況：歸納：①該置位預(yù)置方法中的電路結(jié)構(gòu)是一種固定結(jié)構(gòu)。②如果需要改變模值M，只要改變置數(shù)輸入端D3～D0的輸入數(shù)據(jù)為(2n-M)的二進(jìn)制代碼。③該種方法的計(jì)數(shù)順序不是從

0000開始的，所跳躍的狀態(tài)是從0000開始跳躍的。序號(hào)Q3Q2Q1Q00011010111

置數(shù)2100031001410105101161100711018111091111演示②由狀態(tài)輸出全為0作為置入控制信號(hào)（可以實(shí)現(xiàn)從0000開始計(jì)數(shù)）例6-11

應(yīng)用４位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器CT54161，實(shí)現(xiàn)模12計(jì)數(shù)分頻，要求計(jì)數(shù)器從0000開始計(jì)數(shù)。

11

1

1

1

1

序號(hào)Q3Q2Q1Q00000010101置數(shù)2011030111410005100161010710118110091101101110表6-3-13

圖6-3-24所示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移表CTRDIV16CT54/74161LD1CPCTPCTTCR+CP≥1圖6-3-24

例6-11電路結(jié)構(gòu)之一8

4

2

1Q3

Q2

Q1

Q00

1

0

1D3

D2

D1

D0CO●解1

根據(jù)要求，置入控制信號(hào)應(yīng)由全0判別電路產(chǎn)生。結(jié)論：置入端輸入的數(shù)據(jù)應(yīng)為(2n-M+1)的二進(jìn)制代碼。序號(hào)Q3Q2Q1Q00000010011置數(shù)201003010140110501116100071011置數(shù)8110091101101110111111表6-3-14

圖6-3-25所示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移表CTRDIV16CT54/74161LD1CPCTPCTTCR+CP≥1圖6-3-25

例6-11電路結(jié)構(gòu)之二8

4

2

1Q3

Q2

Q1

Q00

1

1D3

D2

D1

D0CO●÷12解2

采用圖6-3-25所示電路結(jié)構(gòu)，在Q3輸出端可得到方波2

(21-

M

)

+1n信號(hào)。（模12計(jì)數(shù)器）D2D1D0的并行輸入數(shù)據(jù)為

的二進(jìn)制代碼。③由狀態(tài)輸出Q3～Q0為（M-1）作為置入控制信號(hào)置入端輸入的數(shù)據(jù)為0000模12計(jì)數(shù)器列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表問題：置入控制信號(hào)

為什么不是M？CTRDIV16CT54/74161LD1CPCTPCTTCR+CP＆8

4

2

1Q3

Q2

Q1

Q00

0

0

0D3

D2