《數(shù)字電路》課件.ppt

1、第8章 數(shù)字電路6,內(nèi)容要點:寄存器、計數(shù)器,目的要求：理解寄存器工作原理； 理解二進制、十進制異步加法計數(shù)器的工作原理；了解同步計數(shù)器，掌握異步計數(shù)器的邏輯狀態(tài)表和時序分析；了解集成計數(shù)器74LS290的邏輯結(jié)構(gòu)、功能和應用。,重點：寄存器的邏輯狀態(tài)表和時序分析。二進制異步加法計數(shù)器、十進制同步、異步加法計數(shù)器的邏輯狀態(tài)表和時序分析。難點：同步加法計數(shù)器的工作原理；同步加法計數(shù)器的工作原理。,9.2寄存器,寄存器是數(shù)字系統(tǒng)常用的邏輯部件，它用來存放數(shù)碼或指令等。它由觸發(fā)器和門電路組成。一個觸發(fā)器只能存放一位二進制數(shù)，存放 n 位二進制時，要 n個觸發(fā)器。,9.2.1 數(shù)碼寄存器,僅有寄存數(shù)碼

2、的功能。,清零,寄存指令,通常由D觸發(fā)器或R-S觸發(fā)器組成,并行輸入方式,寄存數(shù)碼,觸發(fā)器狀態(tài)不變,動畫,清零,寄存指令,并行輸出方式,&,&,&,&,Q,Q,Q,Q,狀態(tài)保持不變,9.2.2 移位寄存器,不僅能寄存數(shù)碼，還有移位的功能。,所謂移位，就是每來一個移位脈沖，寄存器中所寄存的數(shù)據(jù)就向左或向右順序移動一位。,寄存數(shù)碼,1.單向移位寄存器,D,1011,1,Q,1011,1,0,1,1,J,K,F3,數(shù)據(jù)依次向左移動，稱左移寄存器，輸入方式為串行輸入。,Q,Q,Q,動畫,再輸入四個移位脈沖，1011由高位至低位依次從Q3端輸出。,串行輸出方式,動畫,左移寄存器波形圖,1,1,1,1,1

3、,1,0,待存數(shù)據(jù),1011存入寄存器,從Q3取出,四位左移移位寄存器狀態(tài)表,1,2,3,1,0,1,并 行 輸 出,再繼續(xù)輸入四個移位脈沖,從Q3端串行輸出1011數(shù)碼,動畫,右移移位寄存器,串行輸出,2.并行、串行輸入/串行輸出寄存器,寄存器分類,并行輸入/并行輸出,串行輸入/并行輸出,并行輸入/串行輸出,串行輸入/串行輸出,3. 雙向移位寄存器：,既能左移也能右移。,&,.,RD,C,S,左移輸入,待輸數(shù)據(jù)由 低位至高 位依次輸入,待輸數(shù)據(jù)由高位至低位依次輸入,1,0,1,右移輸入,移位控制端,&,&,&,動畫,右移串行輸入,左移串行輸入,9.3 計數(shù)器,計數(shù)器是數(shù)字電路和計算機中廣泛應

4、用的一種邏輯部件，可累計輸入脈沖的個數(shù)，可用于定時、分頻、時序控制等。,9.3.1 二進制計數(shù)器,按二進制的規(guī)律累計脈沖個數(shù)，它也是構(gòu)成其它進制計數(shù)器的基礎(chǔ)。要構(gòu)成 n位二進制計數(shù)器，需用 n個具有計數(shù)功能的觸發(fā)器。,1. 異步二進制加法計數(shù)器,異步計數(shù)器：計數(shù)脈沖C不是同時加到各位觸發(fā)器。最低位觸發(fā)器由計數(shù)脈沖觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，其他各位觸發(fā)器有時需由相鄰低位觸發(fā)器輸出的進位脈沖來觸發(fā)，因此各位觸發(fā)器狀態(tài)變換的時間先后不一，只有在前級觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后,后級觸發(fā)器才能翻轉(zhuǎn)。,二 進 制 數(shù) Q2 Q1 Q0,0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6

5、1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0,脈沖數(shù) (C),二進制加法計數(shù)器狀態(tài)表,從狀態(tài)表可看出： 最低位觸發(fā)器來 一個脈沖就翻轉(zhuǎn) 一次，每個觸發(fā) 器由 1變?yōu)?0 時， 要產(chǎn)生進位信號, 這個進位信號應 使相鄰的高位觸 發(fā)器翻轉(zhuǎn)。,當J、K=1時，具有計數(shù)功能，每來一個脈沖觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次.,三位異步二進制加法計數(shù)器,在電路圖中J、懸空表示J、K=1,下降沿 觸發(fā)翻轉(zhuǎn),當相鄰低位觸發(fā)器由1變 0 時翻轉(zhuǎn),異步二進制加法器工作波形,每個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時間有先后，與計數(shù)脈沖不同步。,用D觸發(fā)器構(gòu)成三位二進制異步加法器,2、若構(gòu)成減法計數(shù)器C又如何連接？,思考,1、各觸發(fā)器C應如何連接？,各D觸發(fā)

6、器已接成T觸發(fā)器，即具有計數(shù)功能,2. 同步二進制加法計數(shù)器,異步二進制加法計數(shù)器線路聯(lián)接簡單。 各觸發(fā)器是逐級翻轉(zhuǎn)，因而工作速度較慢。,同步計數(shù)器：計數(shù)脈沖同時接到各位觸發(fā)器，各觸發(fā)器狀態(tài)的變換與計數(shù)脈沖同步。,同步計數(shù)器由于各觸發(fā)器同步翻轉(zhuǎn)，因此工作速度快。但接線較復雜。,二 進 制 數(shù) Q2 Q1 Q0,0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0,脈沖數(shù) (C),二進制加法計數(shù)器狀態(tài)表,最低位觸發(fā)器F0每來一個脈沖就翻轉(zhuǎn)一次；,F1：當Q0=1時，再來一個脈沖則翻轉(zhuǎn)一次；,F2：當Q0=Q

7、1= 1時，再來一個脈沖則翻轉(zhuǎn)一次。,四位二進制同步加法計數(shù)器級間連接的邏輯關(guān)系,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)條件,J、K端邏輯表達式,J、K端邏輯表達式,F0,每輸入一C翻一次,F1,F2,F3,J0 =K0 =1,Q0 =1,J1 =K1 = Q0,Q0 = Q1 = 1,J2 =K2 = Q1 Q0,Q0 = Q1 = Q2 = 1,J3 =K3= Q1 Q1 Q0,由J、K端邏輯表達式，可得出四位同步二進制計數(shù)器的邏輯電路。（只畫出三位同步二進制計數(shù)器的邏輯電路）,（加法）,（減法）,三位同步二進制加法計數(shù)器,計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，當每個到 來后觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看J、K的狀態(tài)。,各觸發(fā)器狀態(tài)

8、的變換和計數(shù)脈沖同步,例:分析圖示邏輯電路的邏輯功能,說明其用處。 設(shè)初始狀態(tài)為“000”。,解：1. 寫出各觸發(fā)器 J、K端和C端的邏輯表達式,解：當初始狀態(tài)為“000”時， 各觸發(fā)器J、K端和C端的電平為,由表可知，經(jīng)5個脈沖循環(huán)一次，為五進制計數(shù)器。,2.列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程,C1= Q0,由于計數(shù)脈沖沒有同時加到各位觸發(fā)器上，所以為異步計數(shù)器。,異步五進制計數(shù)器工作波形,9.3.2 十進制計數(shù)器,十進制計數(shù)器： 計數(shù)規(guī)律：“逢十進一”。它是用四位二進制數(shù)表示對應的十進制數(shù)，所以又稱為二-十進制計數(shù)器。,四位二進制可以表示十六種狀態(tài)，為了表示十進制數(shù)的十個狀態(tài)，需要去掉六種

9、狀態(tài)，具體去掉哪六種狀態(tài)，有不同的安排，這里僅介紹廣泛使用 8421編碼的十進制計數(shù)器。,十進制加法計數(shù)器狀態(tài)表,十進制同步加法計數(shù)器,十進制計數(shù)器工作波形,9.4.3 中規(guī)模數(shù)字集成電路計數(shù)器,1. CT74LS290(T1290)二-五-十進制集成計數(shù)器,邏輯功能及外引線排列,（1） R01 、 R02 ： 置“0”輸入端,邏輯功能,邏輯功能及外引線排列,（1） S91 、 S92 ： 置“9”輸入端,邏輯功能,邏輯功能及外引線排列,計數(shù)功能,0,0,0,0,1,1,0,0,1,1,CT74LS290 功能表,輸 入,輸 出,Q2,Q3,Q1,Q0,1,1,0,1,1,0,1,1,R01,

10、S92,S91,R02,有任一為“0”,有任一為“0”,計數(shù),置9,8421異步十進制計數(shù)器,計數(shù)狀態(tài),2. CT74LS290的應用,5421異步十進制計數(shù)器,工作波形,異步五進制計數(shù)器,工作波形,如何構(gòu)成 N進制計數(shù)器,反饋置“0”法：當滿足一定的條件時，利用計數(shù)器的復位端強迫計數(shù)器清零，重新開始新一輪計數(shù)。 利用反饋置“0”法可用已有的計數(shù)器得出小于原進制的計數(shù)器。 例：用一片CT74LS290可構(gòu)成十進制計數(shù)器，如將十進制計數(shù)器適當改接，利用其清零端進行反饋清零，則可得出十以內(nèi)的任意進制計數(shù)器。,用一片CT74LS290構(gòu)成十以內(nèi)的任意進制計數(shù)器,例：六進制計數(shù)器,例：六進制計數(shù)器,當狀態(tài) 0110（6）出現(xiàn)時，將 Q2=1，Q1=1 送到復位端 R01和R02，使計數(shù)器立即清零。狀態(tài) 0110僅瞬間存在。,CT74LS290為異步 清零的計數(shù)器,反饋置“0”實現(xiàn)方法:,六進制計數(shù)器,S92,S91,Q3,Q0,Q2,Q1,R01,R02,C1,C0,計數(shù)脈沖,計數(shù)器清零,七進制計數(shù)器,當出現(xiàn) 0110（6）時，應立即使計數(shù)器清零，重新開始新一輪計數(shù)。,當出現(xiàn) 0111(7)時，計數(shù)器立即清零，重新開始新一輪計數(shù)。,計數(shù)器清零,二片CT74LS290可構(gòu)成100以內(nèi)的計數(shù)器,例：二十四進制計數(shù)器,0010(