數(shù)字電路教案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——數(shù)字電路教案第7章時(shí)序規(guī)律電路

7.1概述

時(shí)序電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時(shí)刻的輸入信號(hào)有關(guān)，而且還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)。

輸入X1Xp…組合電路Y1…Ym輸出圖7.1.1時(shí)序規(guī)律電路的結(jié)構(gòu)框圖2、時(shí)序電路的分類（1）根據(jù)時(shí)鐘分類

同步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖一致，即電路中有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，電路的狀態(tài)只改變一次。

異步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖不同，即電路中沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖來(lái)控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新?tīng)顟B(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進(jìn)行的。（2）根據(jù)輸出分類米利型時(shí)序電路的輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路當(dāng)前的輸入。

穆?tīng)栃蜁r(shí)序電路的其輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)，與電路當(dāng)前的輸入無(wú)關(guān)；或者根本就不存在獨(dú)立設(shè)置的輸出，而以電路的狀態(tài)直接作為輸出。

7.2時(shí)序規(guī)律電路的分析方法

時(shí)序電路的分析步驟：

電路圖時(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程計(jì)算狀態(tài)表（狀態(tài)圖、時(shí)序圖）判斷電路規(guī)律功能分析電路能否自啟動(dòng)。7.2.1同步時(shí)序電路的分析方法分析舉例：[例7.2.1]

7.2.2異步時(shí)序電路的分析方法分析舉例：[例7.2.3]7.3計(jì)數(shù)器

概念：在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖CP個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器累計(jì)輸入脈沖的最大數(shù)目稱為計(jì)數(shù)器的“模〞，用M表示。計(jì)數(shù)器的“模〞實(shí)際上為電路的有效狀態(tài)。計(jì)數(shù)器的應(yīng)用：計(jì)數(shù)、定時(shí)、分頻及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等。

計(jì)數(shù)器的分類：

(1)按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是否同步分：異步計(jì)數(shù)器、同步計(jì)數(shù)器。(2)按計(jì)數(shù)進(jìn)制分：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(3)按計(jì)數(shù)增減分：加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、加/減法計(jì)數(shù)器。7.3.1異步計(jì)數(shù)器

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Q1QtW1…存儲(chǔ)電路…Wr一、異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1、異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

分析圖7.3.1由JK觸發(fā)器組成的4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。

分析方法：由規(guī)律圖到波形圖（所有JK觸發(fā)器均構(gòu)成為T/觸發(fā)器的形式，且后一級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖是前一級(jí)觸發(fā)器的輸出Q），再由波形圖到狀態(tài)表，進(jìn)而分析出其規(guī)律功能。

2、異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器

減法運(yùn)算規(guī)則：0000-1時(shí)，可視為（1）0000-1=1111；1111-1=1110，其余類推。由JK觸發(fā)器組成的4位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的工作狀況分析略。二、異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

由JK觸發(fā)器組成的異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的由來(lái)：在4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)適當(dāng)修改獲得。

有效狀態(tài)：0000——1001十個(gè)狀態(tài)；無(wú)效狀態(tài)：1010～1111六個(gè)狀態(tài)。

三、集成異步計(jì)數(shù)器CT74LS290

為了達(dá)到多功能的目的，中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器往往采用組合式的結(jié)構(gòu)，即由兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)來(lái)構(gòu)成整個(gè)的計(jì)數(shù)器芯片。如：

74LS90（290）：由模2和模5的計(jì)數(shù)器組成；74LS92：由模2和模6的計(jì)數(shù)器組成；74LS93：由模2和模8的計(jì)數(shù)器組成。1.CT74LS290的狀況如下。

（1）電路結(jié)構(gòu)框圖和規(guī)律功能示意圖

（2）規(guī)律功能如下表7.3.1所示。

2

注：5421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，從高位到低位的輸出為Q0Q3Q2Q1。2、利用反饋歸零法獲得N（任意正整數(shù)）進(jìn)制計(jì)數(shù)器

方法如下：

（1）寫(xiě)出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。

（2）求歸零規(guī)律（寫(xiě)出反饋歸零函數(shù)），即求異步清零端（或置數(shù)控制端）信號(hào)的規(guī)律表達(dá)式。

（3）畫(huà)連線圖。

舉例：試用CT74LS290構(gòu)成模小于十的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。CT74LS290則具有異步清零和異步置9功能。講解教材P215的[例7.3.1]。注：CT74LS90的功能與CT74LS290基本一致。

7.3.2同步計(jì)數(shù)器一、同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1.同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2、同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器

3、集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT74LS161

（1）CT74LS161的引腳排列和規(guī)律功能示意圖

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注：74LS163的引腳排列和74LS161一致，不同之處是74LS163采用同步清零方式。（2）CT74LS161的規(guī)律功能①CR=0時(shí)異步清零。C0=0

②CR=1、LD=0時(shí)同步并行置數(shù)。CO?CTTQ3Q2Q1Q0

③CR=LD=1且CPT=CPP=1時(shí)，依照4位自然二進(jìn)制碼進(jìn)行同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)。

CO?Q3Q2Q1Q0

④CR=LD=1且CPT·CPP=0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。4、反饋置數(shù)法獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器

方法如下：

·寫(xiě)出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。

·求歸零規(guī)律，即求置數(shù)控制端的規(guī)律表達(dá)式?！ぎ?huà)連線圖。

（集成計(jì)數(shù)器中，清零、置數(shù)均采用同步方式的有74LS163；均采用異步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用異步方式、置數(shù)采用同步方式的有74LS161、74LS160；有的只具有異步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90則具有異步清零和異步置9功能。等等）試用CT74LS161構(gòu)成模小于16的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器5、同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器二、同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路分析三、集成同計(jì)數(shù)器

1、集成十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器CT74LS160（1）CT74LS160的引腳排列和規(guī)律功能示意圖

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VCCCOQ0Q1Q2Q3CTTLDQ0Q1Q2Q316151413121110974LS16012345678CTTCTPCP74LS160COLDCRCPD0D1D2D3CTPGND(a)引腳排列圖CRD0D1D2D3(b)規(guī)律功能示意圖圖7.3.3CT74LS160的引腳排列圖和規(guī)律功能示意圖

（2）CT74LS160的規(guī)律功能①CR=0時(shí)異步清零。C0=0

②CR=1、LD=0時(shí)同步并行置數(shù)。CO?CTTQ3Q0

③CR=LD=1且CPT=CPP=1時(shí)，依照BCD碼進(jìn)行同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)。

CO?Q3Q0

④CR=LD=1且CPT·CPP=0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。

2.集成十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器CT74LS190

其規(guī)律功能示意圖如教材圖7.3.15所示。功能如教材表7.3.10所示。集成計(jì)數(shù)器小結(jié)：

集成十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74160、74162的引腳排列圖、規(guī)律功能示意圖與74161、74163一致，不同的是，74160和74162是十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，而74161和74163是4位二進(jìn)制（16進(jìn)制）同步加法計(jì)數(shù)器。此外，74160和74162的區(qū)別是，74160采用的是異步清零方式，而74162采用的是同步清零方式。

74190是單時(shí)鐘集成十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，其引腳排列圖和規(guī)律功能示意圖與74191一致。74192是雙時(shí)鐘集成十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，其引腳排列圖和規(guī)律功能示意圖與74193一致。