數(shù)字電子技術(shù) 第五章-1 時(shí)序邏輯電路 學(xué)習(xí)課件

5.1概述5.2同步計(jì)數(shù)器5.3異步計(jì)數(shù)器5.4寄存器5.6時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)第5章時(shí)序邏輯電路掌握:

時(shí)序邏輯電路（計(jì)數(shù)器、寄存器、順序脈沖發(fā)生器）的分析方法；集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法；同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法。了解：異步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法。教學(xué)基本要求5.1概述5.1.1時(shí)序電路的特點(diǎn)組合邏輯電路存儲(chǔ)器XYWL時(shí)序電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出（次態(tài)），不僅與該時(shí)刻的輸入信號(hào)有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）有關(guān)。時(shí)序電路的分類根據(jù)時(shí)鐘分類:同步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖相同，即電路中有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖，每來一個(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，即電路中沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖來控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進(jìn)行的。5.1.2時(shí)序電路的分析方法二、時(shí)序電路的基本分析方法方法一寫方程列狀態(tài)方程計(jì)算畫狀態(tài)圖或時(shí)序圖方法二寫方程列觸發(fā)器變態(tài)條件畫時(shí)序圖時(shí)序電路的邏輯功能可用邏輯表達(dá)式、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖、時(shí)序圖和邏輯圖等6種方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相同的，可以互相轉(zhuǎn)換。一、時(shí)序電路功能描述方法電路圖時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時(shí)序圖判斷電路邏輯功能1235同步時(shí)序邏輯電路的分析方法一、基本分析步驟：計(jì)算4例1時(shí)鐘方程：輸出方程：同步時(shí)序電路的時(shí)鐘方程可省去不寫。驅(qū)動(dòng)方程：1寫方程式二、分析舉例：2求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：3計(jì)算、列狀態(tài)表000001010011100101110111001011101111000010100110000011004畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖狀態(tài)圖5電路功能時(shí)序圖有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)分別是0～5這6個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的格雷碼，并且在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這6個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000→001→011→111→110→100→000→…這是一個(gè)用格雷碼表示的六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)對(duì)第6個(gè)脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器又重新從000開始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y＝1。例2輸出方程：同步時(shí)序電路驅(qū)動(dòng)方程：1寫方程式2求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：3計(jì)算、列狀態(tài)表45電路功能當(dāng)X

＝0時(shí)，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的4個(gè)狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即：00→01→10→11→00→…當(dāng)X＝1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的4個(gè)狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：00→11→10→01→00→…可見，該電路既具有遞增計(jì)數(shù)功能，又具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)2位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器。畫狀態(tài)圖時(shí)序圖1/0例3分析圖示電路的功能解：方法一1）寫方程2）列狀態(tài)方程3）列狀態(tài)表4）畫狀態(tài)圖000111101/01/01/01/10/00/00/00/0X/Y100111011011001101010001011110001010010100000000YXTQF0TQF1&CPXYTQF0TQF1&CPXY例3分析圖示電路的功能解：方法二1）寫方程2）列觸發(fā)器變態(tài)條件F0：X=1，CP↓F1

：X=1、Q0n=1，CP↓3）畫時(shí)序圖CPXQ0Q1Y例異步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程：驅(qū)動(dòng)方程：1寫方程式異步時(shí)序邏輯電路的分析方法2求狀態(tài)方程D觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：3計(jì)算、列狀態(tài)表45電路功能由狀態(tài)圖可以看出，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的8個(gè)狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：000→111→110→101→100→011→010→001→000→…電路具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)3位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器。畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖5.2同步計(jì)數(shù)器5.2.1計(jì)數(shù)器的分類5.2.3同步N進(jìn)制計(jì)數(shù)器5.2.2同步2進(jìn)制計(jì)數(shù)器在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器······5.2.1計(jì)數(shù)器的分類5.2.2同步2進(jìn)制計(jì)數(shù)器一、同步2進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1、電路組成2、電路分析1）列方程：QQ一JK△CQQ一JK△CQQ一JK△CQQ一JK△C計(jì)數(shù)脈沖清零Q3Q2Q1Q0四位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器RD2）列觸發(fā)器變態(tài)條件：

一、同步2進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1、電路組成2、電路分析1）列方程：5.2.2同步2進(jìn)制計(jì)數(shù)器3）畫時(shí)序圖：進(jìn)位信號(hào)C:控制計(jì)數(shù)由低位向高位的進(jìn)位。>>>>JQKF>5位同步2進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器4）狀態(tài)圖3.進(jìn)位方式：1）并行進(jìn)位2）串行進(jìn)位

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4.集成同步２進(jìn)制計(jì)數(shù)器

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>74161（T4161）計(jì)數(shù)器功能表:保持保持XXXXX011計(jì)數(shù)2進(jìn)制加計(jì)數(shù)XXXX111置數(shù)D3D2D1D0D3D2D1D0X01置零00000XXXXXXX0說明CQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0CPS1S2LDRS1S2邏輯功能示意圖S1S2S1S2同步8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器例用74161構(gòu)成8位2進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器容量的擴(kuò)展異步計(jì)數(shù)器一般沒有專門的進(jìn)位信號(hào)輸出端，通?？梢杂帽炯?jí)的高位輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)下一級(jí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，即采用串行進(jìn)位方式來擴(kuò)展容量。4位集成同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161①CR=0時(shí)異步清零。②CR=1、LD=0時(shí)同步置數(shù)。③CR=LD=1且CPT=CPP=1時(shí)，按4位自然二進(jìn)制碼同步計(jì)數(shù)。④CR=LD=1且CPT·CPP=0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。CPT·CPp·CPTCPp·用74LS161構(gòu)成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器將狀態(tài)1100反饋到清零端將狀態(tài)1011反饋到置數(shù)端由集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器方法：利用清零端或置數(shù)端，讓電路跳過某些狀態(tài)來獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。用異步歸零構(gòu)成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，存在一個(gè)極短暫的過渡狀態(tài)1100。

例2利用74161的異步清零或同步置數(shù)功能構(gòu)成N<16的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。狀態(tài)產(chǎn)生；S1S2解：1）利用異步清零端

構(gòu)成10進(jìn)制計(jì)數(shù)器：0000-1010

12345678910

2）利用同步置數(shù)功能構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1）復(fù)位法（構(gòu)成10進(jìn)制）

S1S211CP

12345678910

(2)置位法（設(shè)M為最大值，N為進(jìn)制）

置入最小值法S7

S0S1S2S3S4S5S6S8S9S10S11S12

S13S14S15例用74161

構(gòu)成6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（置入最小值法）

置入最大值構(gòu)成10進(jìn)制：構(gòu)成6進(jìn)制：構(gòu)成的邏輯電路如圖示。11114161(a)置入最小值(b)置入最大值圖5.6.224161采用置位法構(gòu)成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器

注圖(b)實(shí)際應(yīng)按下面給定連接，否則計(jì)數(shù)器將始終處于1111狀態(tài).16×16=256用74LS161構(gòu)成256進(jìn)制和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器用74LS161構(gòu)成8421碼60進(jìn)制(分、秒)計(jì)數(shù)器10×6=6010進(jìn)制6進(jìn)制用74LS161構(gòu)成24（時(shí)）進(jìn)制計(jì)數(shù)器高位<2時(shí)：10進(jìn)制；高位=2時(shí):4進(jìn)制3進(jìn)制5.2.2同步2進(jìn)制計(jì)數(shù)器二、同步2進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器1、電路組成2、電路分析1）列方程：2）列觸發(fā)器變態(tài)條件：

3）畫時(shí)序圖：5.2.2同步2進(jìn)制計(jì)數(shù)器三、同步2進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器X=0，減法計(jì)數(shù)X=1，加法計(jì)數(shù)三個(gè)觸發(fā)器均在CP↓觸發(fā)。

5.2.3同步N進(jìn)制計(jì)數(shù)器

N≠2n

1.5進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.同步10進(jìn)制計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程變態(tài)條件000010000100110000101010111011100001100100003.N進(jìn)制技術(shù)計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)問題有效狀態(tài):電路使用的狀態(tài)；有效循環(huán)：有效狀態(tài)形成的循環(huán)0000000100100011010010011000011101100101111011111101110010101011無效狀態(tài)：沒有使用的狀態(tài)為無效狀態(tài)。自啟動(dòng)：無效狀態(tài)在有限個(gè)脈沖作用下，自動(dòng)進(jìn)入有效狀態(tài)。推導(dǎo)狀態(tài)方程：檢查能否自啟動(dòng)：１）將無效狀態(tài)作為初始狀態(tài)代入狀態(tài)方程計(jì)算次態(tài)。２）變態(tài)條件：0000000100100011010010011000011101100101111011001010111110111101同步10進(jìn)制計(jì)數(shù)器完整的狀態(tài)圖4.同步10進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器T4160（74160）S1S274160

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>保持保持XXXXX011計(jì)數(shù)10進(jìn)制加計(jì)數(shù)XXXX111置數(shù)D3D2D1D0D3D2D1D0X01置零00000XXXXXXX0說明CQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0CPS1S2LDRT4160計(jì)數(shù)器功能表:S1S2S1S2具有“異步清0”、“同步置數(shù)”功能的一位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（N=10），輸出為4位8421BCD碼。4.同步10進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器T4160（74160）右圖為用兩片74160構(gòu)成的60秒計(jì)時(shí)電路的電路圖。74160可用74161構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法構(gòu)成小于10的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5.3異步計(jì)數(shù)器

5.3.1異步二進(jìn)制計(jì)