數(shù)字電子技術第六章時序

數(shù)字電子技術第六章時序課件第1頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三、描述其邏輯功能的方程組輸出方程狀態(tài)方程驅動方程第2頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月四、時序電路的分類同步時序邏輯電路異步時序邏輯電路五、本章重點（同步）時序電路的分析方法；

（同步）時序電路的設計方法；常用電路的功能及其使用方法。按電路中觸發(fā)器的動作特點可分為：第3頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2時序電路的分析方法步驟：邏輯圖→三組方程→通過計算→狀態(tài)轉換表→狀態(tài)轉換圖或時序圖(可能的話，用文字描述功能)。例6.2.1分析七進制加法(遞增)計數(shù)器。6.2.1同步時序電路的分析方法第4頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第1步：三組方程輸出方程驅動方程狀態(tài)方程第5頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第2步：計算求狀態(tài)轉換表第6頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第3步:求狀態(tài)轉換圖111這個狀態(tài)只能被光顧一次第7頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第4步:求時序圖(波形圖)功能總結第8頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月例6.2.3說明異步時序邏輯電路，分析其邏輯功能，畫出狀態(tài)圖和時序圖。異步電路的分析過程和同步電路相同；不同的是觸發(fā)條件不是同時滿足，所以計算狀態(tài)方程的時候要格外注意！第9頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3若干常用時序邏輯電路6.3.1寄存器和移位寄存器一、寄存器(Register)功能：寄存二進制代碼。747574175第10頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二、移位寄存器(shiftregister)功能：存儲的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。應用：數(shù)據(jù)的串行—并行轉換、數(shù)值運算以及數(shù)據(jù)處理等。分類：右移、左移、雙向。1.右移寄存器11011234第11頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2.集成移位寄存器74194右移輸出左移輸出第12頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3.擴展與應用例如:用兩片74LS194A連城8位雙向移位寄存器。第13頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2.應用舉例——數(shù)值運算Y=M*8+N*2第14頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2計數(shù)器(Counter)一、同步計數(shù)器2.分類：同步、異步；加法（遞增）、減法（遞減）

、可逆（加/減）；二進制（編碼）、二—十進制、循環(huán)碼計數(shù)器等。模（容量）：一個計數(shù)循環(huán)包含的狀態(tài)數(shù)N，或者一個計數(shù)周期包含的脈沖個數(shù)N，也稱N進制(計數(shù)器)。1.四位二進制加法計數(shù)器1.功能：對輸入的時鐘脈沖進行計數(shù)。第15頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第1步：驅動方程，輸出方程和狀態(tài)方程C=Q3Q2Q1Q0第16頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第2步：根據(jù)計算得到狀態(tài)轉換表第17頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第3步：狀態(tài)轉換圖次態(tài)=現(xiàn)態(tài)+1第18頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第4步：時序圖應用：分頻器

Q0為2分頻;Q1為4分頻；Q2為8分頻；Q3和C為16分頻。電子表就是對32768Hz進行215分頻得到1Hz信號,進行計數(shù)實現(xiàn)計時的。123456789ABCDEF12345678第19頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二進制加法計數(shù)器電路結構(驅動方程)的規(guī)律：T4=Q0Q1Q2Q3現(xiàn)態(tài)次態(tài)驅動方程第20頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月同步4位二進制加法計數(shù)器74161工作狀態(tài)X0XXX清零（異步）10XX置數(shù)（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111計數(shù)清零端和置數(shù)端可以改變計數(shù)器狀態(tài)變化規(guī)律！第21頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月四位二進制減法計數(shù)器狀態(tài)圖次態(tài)=現(xiàn)態(tài)-1第22頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月4位二進制減法計數(shù)器及其結構特點1011100-1----------------------1011011現(xiàn)態(tài)次態(tài)第23頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月加/減計數(shù)器加/減計數(shù)結果加/減計數(shù)器計數(shù)結果二進制加/減計數(shù)器（可逆計數(shù)器）兩種解決方案第24頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月a.單時鐘式（加/減控制端）74191工作狀態(tài)X11X保持XX0X置數(shù)(異步)010加計數(shù)011減計數(shù)74191功能表第25頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月工作狀態(tài)X11X保持XX0X置數(shù)(異步)010加計數(shù)011減計數(shù)74191時序圖例子74191功能表第26頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月b.雙時鐘式74193第27頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2.十進制計數(shù)器第28頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月①十進制加法計數(shù)器74160工作狀態(tài)X0XXX清0（異步）10XX置數(shù)（同步）X1101保持(包括C)X11X0保持（C=0）1111計數(shù)74160功能表第29頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月CPQ0Q1Q2Q3C十進制計數(shù)器74160分頻特性T=10TCPTCPTQ2=10TCP123456789A4TCP6TCPQ0二分頻，Q1五分頻，Q2、Q3、C都是十分頻。第30頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月②十進制減法計數(shù)器③十進制可逆計數(shù)器基本原理一致，電路只用到0000--1001的十個狀態(tài)實例器件單時鐘：74190,74168雙時鐘：74192第31頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二、異步計數(shù)器1.二進制計數(shù)器Q2Q1Q000000101001110010111011112345678異步時序電路延遲時間具有積累特性，限制了工作速度！第32頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月74161(1)Datasheet數(shù)據(jù)表第33頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月74161(2)第34頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月74161(3)第35頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三、任意進制計數(shù)器1.已知已有計數(shù)器的模為N，要構成的任意進制計數(shù)器的模為M，且M<N。原理：從原來電路的N個狀態(tài)中選擇出M個構成新的有效循環(huán)。置數(shù)法復位法/清零法第36頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月例6.3.2：利用74160構成六進制計數(shù)器。(M=6,N=10)步驟：1.清楚所用器件的時序邏輯特點2.根據(jù)控制端選擇編碼選擇方案/0/0/0/1/0/0/0/0/0/0/C進位信號方案一、異步清零R’D第37頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月進位信號可以從Q輸出端中選擇，也可以構造進位信號。特點:周期為計數(shù)循環(huán)的周期；而且，一個計數(shù)周期內只有一次變化。第38頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月構造標準的進位信號條件：1.在時序邏輯的最后一個狀態(tài)(最大狀態(tài))為特殊電平(高/低電平)2.特殊電平只持續(xù)1個脈沖周期改進電路第39頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月復位信號作用時間短，清零不可靠仿真圖第40頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月延長清零信號長度到半個脈沖周期改進電路改進電路仿真圖第41頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月方案二、同步置零法LD’/0/0/0/1/0/0/0/0/0/0/C仿真圖第42頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月方案三、同步置數(shù)法LD’優(yōu)點：可以利用原來電路的進位輸出端/0/0/0/1/0/0/0/0/0/0/C第43頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2.若M>N如何處理方法：用多片N進制計數(shù)器級聯(lián)成模大于M的計數(shù)器N′(1)并行進位法（同步工作）注意此處連接方式在此時刻發(fā)生進位第44頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月此行說明ET功能優(yōu)先EP，即同時有信號輸入ET起作用高低為進位都為標準進位信號第45頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月高位進位信號為非標準進位信號即特殊電平持續(xù)寬度不為一個脈沖周期第46頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)串行進位法（異步工作）注意非門的使用第47頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月構建M>N計數(shù)器原理和過程：1.級聯(lián)構造計數(shù)器容量N′>M2.按照M<N的方法構建第48頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月例6.3.4構成29進制計數(shù)器（M<N′和M<N方法相同）(1)RD’端整體清零/復位法第49頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)LD’端整體置數(shù)法第50頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3.用M=M1*M2級聯(lián)的方法M1=10，M2=6,M=60。注意兩種進位方式。第51頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月四、移位寄存器型計數(shù)器1.環(huán)形計數(shù)器可自啟動的狀態(tài)圖第52頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月可自啟動的環(huán)形計數(shù)器環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)利用率低第53頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2.扭環(huán)形計數(shù)器第54頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月五、自鎖：計數(shù)器一次計數(shù)動作后停止工作。如74LS160計數(shù)滿一次后就停止工作。工作狀態(tài)X0XXX置0（異步）10XX置數(shù)（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111計數(shù)第55頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4同步時序邏輯電路的設計方法設計步驟:邏輯抽象:確定I/O變量,用字母表示,并進行邏輯賦值；確定邏輯過程狀態(tài)的數(shù)量和意義,用符號表示,建立原始狀態(tài)圖；2.狀態(tài)化簡:合并等價狀態(tài)(三同條件),盡量減少狀態(tài)數(shù)量；3.狀態(tài)分配/編碼:確定編碼位數(shù),2n-1<M≤2n； 用代碼代替符號表示狀態(tài),編碼方案不同,電路結構不同；4.求出三組方程:根據(jù)狀態(tài)圖直接求輸出輸出和狀態(tài)方程,選定觸發(fā)器類型,并推導出驅動方程；5.畫出邏輯圖:通過輸出方程和驅動方程畫出時序邏輯電路圖；6.驗證能否自啟動:檢查無效狀態(tài)是否形成無效循環(huán)。分析:邏輯圖→三組方程→通過計算→狀態(tài)轉換表→狀態(tài)轉換圖或時序圖第56頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月“111”序列檢測器XYCLK例6.4.2.設計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。

要求：連續(xù)輸入三個或三個以上1時輸出為1,其他情況下輸出為0。第57頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三、狀態(tài)分配取n=2，令Q1Q0的00、01、10為S0S1S2

第58頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月四、選用JK觸發(fā)器，求方程組五、畫邏輯圖第59頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月六、檢查電路能否自啟動將狀態(tài)“11”代入狀態(tài)方程和輸出方程，分別求X=0/1下的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)下的輸出，得到：經(jīng)檢驗此電路可以自啟動第60頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月如選擇DFF，求驅動方程更簡單！第61頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章習題[題6.6]時序邏輯電路分析00011011A/Y1/01/01/01/10/00/00/00/1Q2Q1見注釋四進制加減計數(shù)器第62頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月[題6.11]譯9，置數(shù)3。為7進制。[題6.12]譯10，異步清零。為10進制。第63頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月步驟：分析74161的邏輯功能，以及特點決定采用同步端，還是異步端選取狀態(tài)，連接電路[題6.14]試用74161接成12進制計數(shù)器。第64頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月[題6.13]M=0,8進制；M=1,6進制。A=0,10進制A=1,12進制[題6.15]第65頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月(53)16=5*161+3*160=83[題6.20]第66頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月[題6.18][題6.19]7*9=6310*3=30第67頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月[題6.22]使用74160構成365進制計數(shù)器進位這樣連接也可以第68頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月[題6.24]時序電路的分析0000100110000111011001010