電工電子饒蜀華第13章

第13章時序邏輯電路13.1中規(guī)模集成存放器13.2中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器13.1中規(guī)模集成存放器13.1.1數(shù)碼存放器數(shù)碼存放器具有存放數(shù)碼和去除原有數(shù)碼的功能.數(shù)碼存取方式為并行方式。常用的集成數(shù)碼存放器有74LS175、74LS273和CC40105等。如圖13-1所示是8位數(shù)碼存放器74LS273的引腳陳列圖和邏輯符號.表13-1是74LS273的功能表。表中的Qn稱為現(xiàn)態(tài).是輸入信號作用前存放器的原來形狀。表中的Qn-1稱為次態(tài).是輸入信號作用后存放器的新形狀?？梢?Qn和Qn-1在電路中都是存放器的輸出端Q.二者在時間軸上有先后之分。表中的“X〞表不不定形狀.“↑〞表示CP脈沖的上升沿。下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器1D~8D為并行數(shù)碼輸入端.1Q~8Q為并行數(shù)碼輸出端。CP為上升沿有效的接納脈沖.為矩形波。每當(dāng)CP的上升沿到來.輸出Q將跟隨輸入D的形狀變化.即CP上升沿到來之后的Q將更新為CP上升沿到來之前一瞬間的D的形狀。為低電平有效的異步置0端.異步意為與同步CP信號無關(guān).不受CP影響.其功能最優(yōu)先.只需.那么一切輸出全部置為0形狀當(dāng)存放器任務(wù)時，應(yīng)為高電平。上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器13.1.2鎖存器鎖存器也具有存放數(shù)碼和去除原有數(shù)碼的功能.且數(shù)碼的存取方式也為并行方式。與數(shù)碼存放器不同.鎖存器不是在CP的上升沿(或下降沿)接納數(shù)據(jù).而是在CP的高電平(或低電平)期間接納數(shù)據(jù)。相應(yīng)地.數(shù)據(jù)的更新不僅發(fā)生在CP的某一瞬間.而是在CP的整個高電平(或低電平)期間。如圖13-2所示為8位鎖存器74LS373的引腳陳列圖和邏輯符號.表13-2是74LS373的功能表。上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器1D~8D為并行數(shù)碼輸入端.1Q~8Q為并行數(shù)碼輸出端。C為鎖存器控制輸入端.相當(dāng)于74LS273數(shù)碼存放器的CP端。當(dāng)C=1時.輸出端Q接納輸入數(shù)據(jù)D,輸出Q跟隨當(dāng)時的輸入D變化;當(dāng)C=0時.輸出數(shù)據(jù)被鎖存.輸出將堅(jiān)持原有數(shù)據(jù)不變.即Qn+1=Qn。為低電平有效的三態(tài)控制輸入端.當(dāng)為高電平常.輸出高阻態(tài)〔用Z表示〕。當(dāng)鎖存器任務(wù)時.應(yīng)為低電平。三態(tài)(0形狀、1形狀和高阻態(tài))輸出的鎖存器可以在數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)總線運(yùn)用。上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器*13.1.3移位存放器移位存放器不僅能存放數(shù)碼和去除原有數(shù)碼.而且可以在時鐘脈沖CP的作用下將數(shù)碼逐位左移或右移。移位存放器可以串行輸入數(shù)碼、串行輸出數(shù)碼.還可以并行輸出數(shù)碼。1.移位存放器的邏輯功能如圖13-3所示為4位雙向移位存放器74LS194的引腳陳列圖和邏輯符號.表13-3是74LS194的功能表。為便于用戶運(yùn)用.該集成器件的功能較多.不僅有根本的左移和右移功能.而且還附加了異步清零、堅(jiān)持和并行數(shù)碼存放功能。上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器為低電平有效的異步置0端.只需=0.那么數(shù)碼輸出端Q0Q1Q2Q3=0000。要實(shí)現(xiàn)其他功能.必需置0為無效.即=1M1、M0為任務(wù)方式控制端.其1種不同取值組合00.01,10.11分別對應(yīng)使器件實(shí)現(xiàn)堅(jiān)持、右移、左移和并行數(shù)碼存放功能。其中.移位和并行數(shù)碼存放功能需在時鐘脈沖上升沿到來才干完成?？梢?CP是一致器件移位任務(wù)或并行數(shù)碼存放任務(wù)的同步指令。DSR為右移串行數(shù)碼輸入端.DSL為左移串行數(shù)碼輸入端。D0D1D2D3為1位并行數(shù)碼輸入端。Q0Q1Q2Q3為4位數(shù)碼輸出端.既可串行輸出.又可并行輸出上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器2.移位存放器的運(yùn)用舉例(1)實(shí)現(xiàn)順序脈沖在時序邏輯電路中常用時序圖籠統(tǒng)、直觀地表示邏輯功能。結(jié)合圖13-4的電路圖和時序圖可知.電路在初始時=0.那么74LS194的初始形狀被異步置為0形狀.即Q0Q1Q2Q3=0000。之后.為無效的高電平。在第1個CP期間.M=1.即M1M0=11,器件實(shí)現(xiàn)并行數(shù)碼存放功能。當(dāng)CP的上升沿到來.并行輸入數(shù)碼D0D1D2D3=1000被置入Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3=1000。其功能表示圖如圖13-5(a)所示。上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器在第2~9個CP期間.M=0.即M1M0=01,器件實(shí)現(xiàn)右移功能。每當(dāng)CP的上升沿到來.Q0Q1Q2Q3的形狀便右移1位。由于DSR=Q3.那么電路實(shí)現(xiàn)的是循環(huán)右移功能。其功能r意如圖13-5(b)所示。由Q0Q1Q2Q3的時序圖可知.在CP的每4個周期內(nèi).電路依次輸出了4個正脈沖。這種依次出現(xiàn)的脈沖被稱為順序脈沖。(2)實(shí)現(xiàn)串-并轉(zhuǎn)換電路利用實(shí)現(xiàn)將初始形狀置為Q0Q1Q2Q3=0000由于M1M0=10.電路實(shí)現(xiàn)左移功能.4位串行數(shù)碼0011在CP脈沖的作用下在Q0Q1Q2Q3中依次左移.當(dāng)?shù)谏鷤€脈沖的上升沿到來后.在Q0Q1Q2Q3中便得到了并行輸出的數(shù)碼0011.如圖13-6所示。上一頁下一頁前往13.1中規(guī)模集成存放器(3)實(shí)現(xiàn)并-串轉(zhuǎn)換電路利用實(shí)現(xiàn)將初始形狀置為Q0Q1Q2Q3=00000在第1個CP期間.A=1.即M1M0=11.電路實(shí)現(xiàn)并行數(shù)碼存放功能。當(dāng)CP的上升沿到來.并行輸入數(shù)碼D0D1D2D3=1011被置入.Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3=1011.如圖13-7所示。在之后的幾個CP期間.A=0.即M1M0=01.電路實(shí)現(xiàn)右移功能.每當(dāng)CP的上升沿到來.Q0Q1Q2Q3依次向右移1位.由于DSR=0.那么最左邊的數(shù)碼一直移人0。在第4個脈沖上升沿到來時.Q3順序輸出了串行數(shù)碼1101。表13-4為該電路的任務(wù)過程。上一頁前往13.2中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器13.2.1集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161如圖13-8所示為集成同步1位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161的引腳陳列圖和邏輯符號.如圖13-9所示為74LS161的任務(wù)時序圖.表13-5為74LS161的功能表。為異步置0控制輸入端.低電平有效.功能最優(yōu)先.=0時.4位并行輸出Q3Q2Q1Q0=0000.假設(shè)要實(shí)現(xiàn)其他功能.需接高電平。為同步置數(shù)控制輸入端.低電平有效。當(dāng)=0且CP的上升沿到來.可實(shí)現(xiàn)生位并行數(shù)碼存放功能.即接納并行輸入的4位代碼.Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。并行數(shù)碼存放功能又被稱為同步置數(shù)。下一頁前往13.2中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器CTP和CTT為計(jì)數(shù)/堅(jiān)持控制端.當(dāng)CTP·CTT=1時.可實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù).當(dāng)CTP·CTT=0時，輸出的數(shù)據(jù)堅(jiān)持不變。CO為進(jìn)位輸出端，當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1111且CTT=1時，產(chǎn)生進(jìn)位信號CO=1，其他情況下CO=0。如圖13-10所示為用74LS161實(shí)現(xiàn)的十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的電路圖。如圖13-11所示為十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的任務(wù)時序圖.如圖13-12所示為十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的形狀轉(zhuǎn)換圖.表13-6為十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)形狀順序表.它們都是描畫計(jì)數(shù)器功能的方法。上一頁下一頁前往13.2中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器13.2.2集成同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160集成同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160的引腳陳列圖和邏輯符號與74LS161完全一樣.其功能與74LS161獨(dú)一不同在于M=10，實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。表13-7是74LS160的功能表.圖13-13為74LS160的任務(wù)時序圖。當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1001且CTT=1時.產(chǎn)生進(jìn)位信號CO=1.其他情況下CO=0。將圖13-10中的元器件改為74LS160.其他完全不變.可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖13-14為十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的任務(wù)時序圖.圖13-15為十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的形狀轉(zhuǎn)換圖.表13-8為十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)形狀順序表。上一頁下一頁前往13.2中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器*13.2.3恣意進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)際中需求用到二進(jìn)制、十進(jìn)制以外的其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器.可以利用集成計(jì)數(shù)器的同步置數(shù)功能獲得恣意進(jìn)制計(jì)數(shù)器.還可以利用計(jì)數(shù)器的級聯(lián)獲得大容量計(jì)數(shù)器。以下經(jīng)過舉例闡明。例13-1試用74LS160的同步置數(shù)功能構(gòu)成六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器.要求從000開場計(jì)數(shù)。解:由于六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器從Q2Q1Q0=000形狀開場計(jì)數(shù).可畫出六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的形狀轉(zhuǎn)換圖如圖13-16所示。上一頁下一頁前往13.2中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器將它與74LS160實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的形狀轉(zhuǎn)換圖相比較可知，當(dāng)74LS160計(jì)數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0101時.假設(shè)能令=0.那么當(dāng)下一個CP到來后.計(jì)數(shù)器的形狀可被置為Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=0000。這樣.只需令且D3D2D1D0=0000,便可實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器?？梢?只需添加一個輔助與非門.產(chǎn)生低電平有效的同步置數(shù)信號.便可利用集成計(jì)數(shù)器獲得進(jìn)制數(shù)小于該計(jì)數(shù)器的恣意進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路如圖13-17所示。上一頁前往圖13-18位數(shù)碼存放器74LS273前往表13-18位數(shù)碼存放器74LS273的功能表前往圖13-28位鎖存器74LS373前往表13-28位鎖存器74LS373的功能表前往圖13-34位雙向移位存放器74LS194前往表13-34位雙向移位存放器74LS194的功能表前往圖13-4用4位雙向移位存放器74LS194實(shí)現(xiàn)順序脈沖前往圖13-5兩種功能表示圖前往圖13-6用4位雙向移位存放器74LS194實(shí)現(xiàn)串-并轉(zhuǎn)換前往圖13-7用4位雙向移位存放器74LS194實(shí)現(xiàn)并-串轉(zhuǎn)換前往表13-4圖13-7電路的任務(wù)過程前往圖13-8集成同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161前往圖13-9集成同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161的時序圖前往表13-5集成同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161的功能表前往圖13-1074LS161實(shí)現(xiàn)的十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的電路圖前往圖13-11十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的時序圖前往圖13-12十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的