《觸發(fā)器及時(shí)序電路》PPT課件.ppt

1、2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,1,第四章 時(shí)序邏輯電路,學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 觸發(fā)器的邏輯功能及使用 時(shí)序電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法 計(jì)數(shù)器、寄存器等中規(guī)模集成電路的邏輯功能和使用方法,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,2,第4章 時(shí)序邏輯電路,4.1 觸發(fā)器,4.2 時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法,4.3 時(shí)序單元電路及時(shí)序MSI應(yīng)用,退出,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,3,4.1 觸發(fā)器,4.1.1 基本RS觸發(fā)器,4.1.2 時(shí)鐘觸發(fā)器的功能,4.1.3 時(shí)鐘觸發(fā)器的觸發(fā)方式,退出,4.1.4 集成觸發(fā)器,4.1.5 不同類(lèi)型觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換,20

2、20/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,4,觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯部件。 它有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)； 在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)； 當(dāng)輸入信號(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。,所以，觸發(fā)器可以記憶1位二值信號(hào)。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T和T觸發(fā)器；按照結(jié)構(gòu)形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,5,4.1.1 基本RS觸發(fā)器,電路組成和邏輯符號(hào),信號(hào)輸入端，低電平有效。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝

3、,6,工作原理,1,0,0,1,1 0,0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,7,0,1,1,0,0 1,1,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,8,1,1,1,0,1 1,不變,1,0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,9,0,0,1,1,0 0,不定,？,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,10,特性表（真值表）,現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。,次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,11,次態(tài)Qn+1的卡諾圖,特性方程,觸發(fā)器的特性方程

4、就是觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,12,狀態(tài)圖,描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱(chēng)為狀態(tài)圖,0,1,1/,1/,10/,01/,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,13,波形圖,反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱(chēng)為波形圖,置1,置0,置1,置1,置1,保持,不允許,不確定,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,14,基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn),（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。 （2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變

5、。 （3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。 （4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。,在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱(chēng)為RS觸發(fā)器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,15,集成基本RS觸發(fā)器,EN1時(shí)工作 EN0時(shí)禁止,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,16,4.1.2 時(shí)鐘觸發(fā)器的功能,1、同步RS觸發(fā)器,CP1時(shí)，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,17,特性表,特性方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院

6、 付智輝,18,主要特點(diǎn),波形圖,（1）時(shí)鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號(hào)，CP0時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。 （2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。,不變,不變,不變,不變,不變,不變,置1,置0,置1,置0,不變,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,19,2、同步JK觸發(fā)器,CP=1期間有效,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,20,特性表,JK=00時(shí)不變 JK=01時(shí)置0 JK=10時(shí)置1 JK=11時(shí)翻轉(zhuǎn),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,2

7、1,狀態(tài)圖,波形圖,在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)J、K情況的不同，具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱(chēng)為JK觸發(fā)器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,22,3、同步D觸發(fā)器（D鎖存器）,CP=1期間有效,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,23,狀態(tài)圖,波形圖,在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱(chēng)為D觸發(fā)器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,24,集成同步D觸發(fā)器,CP1、2,CP3、4,POL1時(shí)，CP1有效，鎖存 的內(nèi)容是CP下降沿時(shí)刻D的值； POL0時(shí)

8、，CP0有效，鎖存 的內(nèi)容是CP上升沿時(shí)刻D的值。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,25,4.1.3 時(shí)鐘觸發(fā)器的觸發(fā)方式,1、主從RS觸發(fā)器,工作原理,（1）接收輸入信號(hào)過(guò)程 CP=1期間：主觸發(fā)器控制門(mén)G7、G8打開(kāi)，接收輸入信號(hào)R、S，有： 從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。,1,0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,26,0,1,特性方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,27,邏輯符號(hào),電路特點(diǎn),主從RS觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)

9、。但其仍然存在著約束問(wèn)題，即在CP1期間，輸入信號(hào)R和S不能同時(shí)為1。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,28,2、主從JK觸發(fā)器,代入主從RS觸發(fā)器的特性方程，即可得到主從JK觸發(fā)器的特性方程：,將,主從JK觸發(fā)器沒(méi)有約束。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,29,特性表,時(shí)序圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,30,電路特點(diǎn),邏輯符號(hào),主從JK觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。 輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。 存在一次變化問(wèn)題。,2020/8/30,華東交

10、通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,31,帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器,0,0,1,0,0,1,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,32,帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,33,集成主從JK觸發(fā)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,34,與輸入主從JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào),主從JK觸發(fā)器功能完善，并且輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。但主從JK觸發(fā)器還存在著一次變化問(wèn)題，即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP1期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這種變化可以是J、K變化引起，也可以是干擾脈沖引起，因此其抗干擾能力尚需進(jìn)一步提高。,2

11、020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,35,二、 邊沿觸發(fā)器,1、邊沿D觸發(fā)器,工作原理,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,36,邊沿D觸發(fā)器沒(méi)有一次變化問(wèn)題。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,37,邏輯符號(hào),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,38,集成邊沿D觸發(fā)器,注意：CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,39,2、邊沿JK觸發(fā)器,CP下降沿時(shí)刻有效,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,40,邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào),邊沿JK觸發(fā)器的特點(diǎn),邊沿觸發(fā)，無(wú)一次

12、變化問(wèn)題。 功能齊全，使用方便靈活。 抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,41,集成邊沿JK觸發(fā)器,74LS112為CP下降沿觸發(fā)。 CC4027為CP上升沿觸發(fā)，且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。,注意,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,42,4.1.5 不同類(lèi)型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換步驟： （1）寫(xiě)出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。 （2）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致。 （3）比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個(gè)方程相等的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。 （4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫(huà)出邏輯電路圖。,轉(zhuǎn)換方法：

13、 利用令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等的原則，求出轉(zhuǎn)換邏輯。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,43,1、將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS、D、T和T觸發(fā)器,JK觸發(fā)器RS觸發(fā)器,RS觸發(fā)器特性方程,變換RS觸發(fā)器的特性方程，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,44,比較，得：,電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,45,JK觸發(fā)器D觸發(fā)器,寫(xiě)出D觸發(fā)器的特性方程，并進(jìn)行變換，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：,與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：,電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,46,

14、JK觸發(fā)器T觸發(fā)器,在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)T取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當(dāng)T0時(shí)能保持狀態(tài)不變，T1時(shí)一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱(chēng)為T(mén)觸發(fā)器。,特性表,邏輯符號(hào),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,47,T觸發(fā)器特性方程：,與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：,電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,48,狀態(tài)圖,時(shí)序圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,49,JK觸發(fā)器T觸發(fā)器,在數(shù)字電路中，凡每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱(chēng)為T(mén)觸發(fā)器。,特性表,邏輯符號(hào),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,50

15、,T 觸發(fā)器特性方程：,與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：,電路圖,變換T觸發(fā)器的特性方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,51,狀態(tài)圖,時(shí)序圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,52,2、將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、T和T觸發(fā)器,D觸發(fā)器JK觸發(fā)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,53,D觸發(fā)器T觸發(fā)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,54,D觸發(fā)器T觸發(fā)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,55,本節(jié)小結(jié)：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,56,4.2 時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法,4.2.1

16、 時(shí)序邏輯電路概述,退出,4.2.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法,4.2.3 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,57,4.2.1 時(shí)序邏輯電路概述,1、時(shí)序電路的特點(diǎn),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)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,58,2、時(shí)序電路邏輯功能的表示方法,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。,邏輯表達(dá)式有：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,59,3、時(shí)序電路的分

17、類(lèi),（1） 根據(jù)時(shí)鐘分類(lèi) 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(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(lèi) 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。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,60,電路圖,時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸

18、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,1,2,3,5,4.2.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法,時(shí)序電路的分析步驟：,計(jì)算,4,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,61,例,時(shí)鐘方程：,輸出方程：,輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆?tīng)栃蜁r(shí)序電路。,同步時(shí)序電路的時(shí)鐘方程可省去不寫(xiě)。,驅(qū)動(dòng)方程：,1,寫(xiě)方程式,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,62,2,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：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,63,3,計(jì)算、列狀態(tài)表,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,

19、1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0 0 1,0 1 1,1 0 1,1 1 1,0 0 0,0 1 0,1 0 0,1 1 0,0,0,0,0,1,1,0,0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,64,4,畫(huà)狀態(tài)圖、時(shí)序圖,狀態(tài)圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,65,5,電路功能,時(shí)序圖,有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)分別是05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： 000001011111110100000 所以這是一個(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(kāi)始計(jì)數(shù)

20、，并產(chǎn)生輸出Y1。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,66,例,輸出方程：,輸出與輸入有關(guān)，為米利型時(shí)序電路。,同步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程省去。,驅(qū)動(dòng)方程：,1,寫(xiě)方程式,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,67,2,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：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,68,3,計(jì)算、列狀態(tài)表,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,69,4,5,電路功能,由狀態(tài)圖可以看出，當(dāng)輸入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： 0001101100 當(dāng)X

21、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： 0011100100 可見(jiàn)，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(huà)狀態(tài)圖時(shí)序圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,70,例,電路沒(méi)有單獨(dú)的輸出，為穆?tīng)栃蜁r(shí)序電路。,異步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程：,驅(qū)動(dòng)方程：,1,寫(xiě)方程式,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,71,2,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：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,72,3,計(jì)算、列狀態(tài)表,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣

22、學(xué)院 付智輝,73,4,5,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： 000111110101100011010001000 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(huà)狀態(tài)圖、時(shí)序圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,74,設(shè)計(jì)要求,原始狀態(tài)圖,最簡(jiǎn)狀態(tài)圖,畫(huà)電路圖,檢查電路能否自啟動(dòng),1,2,4,6,4.2.3 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟：,選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程,5,狀態(tài)分配,3,化簡(jiǎn),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,75,例,1,建立原始狀態(tài)圖,設(shè)計(jì)一個(gè)按自

23、然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)益，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。,狀態(tài)化簡(jiǎn),2,狀態(tài)分配,3,已經(jīng)最簡(jiǎn)。,已是二進(jìn)制狀態(tài)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,76,4,選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程,因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。 由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：,輸出方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,77,狀態(tài)方程,不化簡(jiǎn)，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,78,比較，得驅(qū)動(dòng)方程：,電路圖,5,2020/8/30

24、,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,79,檢查電路能否自啟動(dòng),6,將無(wú)效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：,可見(jiàn)111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,80,設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路，當(dāng)連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上1時(shí)，電路的輸出為1，其它情況下輸出為0。例如： 輸入X101100111011110 輸入Y000000001000110,例,1,建立原始狀態(tài)圖,S0,S1,S2,S3,設(shè)電路開(kāi)始處于初始狀態(tài)為S0。,第一次輸入1時(shí)，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；,1/0,X/Y,若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；,1/0,如果仍接著輸

25、入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；,1/1,此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。,1/1,電路無(wú)論處在什么狀態(tài)，只要輸入0，都應(yīng)回到初始狀態(tài)，并輸出0，以便重新計(jì)數(shù)。,0/0,0/0,0/0,0/0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,81,原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時(shí)，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài)，稱(chēng)為等價(jià)狀態(tài)。狀態(tài)化簡(jiǎn)就是將多個(gè)等價(jià)狀態(tài)合并成一個(gè)狀態(tài)，把多余的狀態(tài)都去掉，從而得到最簡(jiǎn)的狀態(tài)圖。,狀態(tài)化簡(jiǎn),2,狀態(tài)分配,3,所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)S2和S3等價(jià)。因?yàn)樗鼈冊(cè)谳斎霝?時(shí)輸出都為1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S3；在輸入為0時(shí)輸出都為0，且都轉(zhuǎn)換到次

26、態(tài)S0。所以它們可以合并為一個(gè)狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用S2表示。,S0=00S1=01S2=10,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,82,4,選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程,選用2個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1表示。采用同步方案，即?。?輸出方程,狀態(tài)方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,83,比較，得驅(qū)動(dòng)方程：,電路圖,5,檢查電路能否自啟動(dòng),6,將無(wú)效狀態(tài)11代入輸出方程和狀態(tài)方程計(jì)算：,電路能夠自啟動(dòng)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,84,例,設(shè)計(jì)一個(gè)異步時(shí)序電路，要求如右圖所示狀態(tài)圖。,4,選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、

27、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程,選用3個(gè)CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。,輸出方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,85,次態(tài)卡諾圖,時(shí)鐘方程：,FF0每輸入一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。,選擇時(shí)鐘脈沖的一個(gè)基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,86,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,87,電路圖,5,檢查電路能否自啟動(dòng),6,將無(wú)效狀態(tài)110、111代入輸出方程和狀態(tài)方程計(jì)算：,電路能夠自啟動(dòng)。,特性方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,88,本節(jié)小結(jié)：,時(shí)序

28、電路的特點(diǎn)是：在任何時(shí)刻的輸出不僅和輸入有關(guān)，而且還決定于電路原來(lái)的狀態(tài)。為了記憶電路的狀態(tài)，時(shí)序電路必須包含有存儲(chǔ)電路。存儲(chǔ)電路通常以觸發(fā)器為基本單元電路構(gòu)成。 時(shí)序電路可分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路兩類(lèi)。它們的主要區(qū)別是，前者的所有觸發(fā)器受同一時(shí)鐘脈沖控制，而后者的各觸發(fā)器則受不同的脈沖源控制。 時(shí)序電路的邏輯功能可用邏輯圖、狀態(tài)方程、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖和時(shí)序圖等6種方法來(lái)描述，它們?cè)诒举|(zhì)上是相通的，可以互相轉(zhuǎn)換。 時(shí)序電路的分析，就是由邏輯圖到狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換；而時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，在畫(huà)出狀態(tài)圖后，其余就是由狀態(tài)圖到邏輯圖的轉(zhuǎn)換。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,89,4

29、.3 時(shí)序單元電路及時(shí)序MSI應(yīng)用,4.3.1 計(jì)數(shù)器,退出,4.3.2 寄存器,4.3.3 順序脈沖發(fā)生器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,90,4.3.1 計(jì)數(shù)器,一、 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,退出,二、 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,三、 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,91,在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱(chēng)為計(jì)數(shù)器。,計(jì)數(shù)器,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,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,加法計(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,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,

30、92,一、 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1、二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器,3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器,選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。,狀態(tài)圖,輸出方程：,時(shí)鐘方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,93,時(shí)序圖,FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次,FF1在Q0=1時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。,FF2在Q0=Q1=1時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,94,電路圖,由于沒(méi)有無(wú)效狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。,推廣到n位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器,驅(qū)動(dòng)方程,輸出方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,95,3位二進(jìn)

31、制同步減法計(jì)數(shù)器,選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。,狀態(tài)圖,輸出方程：,時(shí)鐘方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,96,時(shí)序圖,FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次,FF1在Q0=0時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。,FF2在Q0=Q1=0時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,97,電路圖,由于沒(méi)有無(wú)效狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。,推廣到n位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器,驅(qū)動(dòng)方程,輸出方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,98,3位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器,輸出方程,2020/8/30,華東交通

32、大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,99,電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,100,4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/163,74LS163的引腳排列和74LS161相同，不同之處是74LS163采用同步清零方式。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,101,雙4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器CC4520,CR=1時(shí)，異步清零。,CR=0、EN=1時(shí)，在CP脈沖上升沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。,CR=0、CP=0時(shí)，在EN脈沖下降沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。,CR=0、EN=0或CR=0、CP=1時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,10

33、2,4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS191,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,103,4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS193,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,104,2、二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器,3位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器,狀態(tài)圖,選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。,輸出方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,105,時(shí)鐘方程：,時(shí)序圖,FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，,FF1在Q0由1變0時(shí)翻轉(zhuǎn)，,FF2在Q1由1變0時(shí)翻轉(zhuǎn)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,106,3個(gè)JK觸發(fā)器都是在

34、需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有下降沿，所以3個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成T型。,驅(qū)動(dòng)方程：,電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,107,3位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器,狀態(tài)圖,選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。,輸出方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,108,時(shí)鐘方程：,時(shí)序圖,FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，,FF1在Q0由0變1時(shí)翻轉(zhuǎn)，,FF2在Q1由0變1時(shí)翻轉(zhuǎn)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,109,3個(gè)JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有下降沿，所以3個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成T型。,

35、驅(qū)動(dòng)方程：,電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,110,二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器級(jí)間連接規(guī)律,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,111,4位集成二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS197,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,112,選用4個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。,二、 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1、十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器,狀態(tài)圖,輸出方程：,時(shí)鐘方程：,十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,113,狀態(tài)方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,114,電路圖,比較，得驅(qū)動(dòng)方程：,

36、將無(wú)效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，可以驗(yàn)證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,115,十進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器,選用4個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。,狀態(tài)圖,輸出方程：,時(shí)鐘方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,116,狀態(tài)方程,次態(tài)卡諾圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,117,比較，得驅(qū)動(dòng)方程：,將無(wú)效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，可以驗(yàn)證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)。,電路圖,2020/8/3

37、0,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,118,十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器,集成十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器,集成十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74160、74162的引腳排列圖、邏輯功能示意圖與74161、74163相同，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，其引腳排列圖和邏輯功能示意圖與74191相同。 74192是雙時(shí)鐘集成十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，其引腳排列圖和邏輯功能示意圖與74193相同。,

38、2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,119,選用4個(gè)CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。,2、十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器,狀態(tài)圖,輸出方程：,十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,120,時(shí)序圖,時(shí)鐘方程,FF0每輸入一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。,選擇時(shí)鐘脈沖的一個(gè)基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,121,狀態(tài)方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,122,比較，得驅(qū)動(dòng)方程：,電路圖,將無(wú)效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，可

39、以驗(yàn)證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,123,十進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器,選用4個(gè)CP上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。,狀態(tài)圖,輸出方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,124,時(shí)序圖,時(shí)鐘方程,FF0每輸入一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。,選擇時(shí)鐘脈沖的一個(gè)基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,125,狀態(tài)方程,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,126,比較，得驅(qū)動(dòng)方程：,電路圖,將無(wú)效狀態(tài)101

40、01111分別代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，可以驗(yàn)證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,127,集成十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74LS90,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,128,三、 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進(jìn)置計(jì)數(shù)器,2、用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進(jìn)置計(jì)數(shù)器,（1）寫(xiě)出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。 （2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。 （3）畫(huà)連線圖。,（1）寫(xiě)出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。 （2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。 （3）畫(huà)連線圖。,利用集

41、成計(jì)數(shù)器的清零端和置數(shù)端實(shí)現(xiàn)歸零，從而構(gòu)成按自然態(tài)序進(jìn)行計(jì)數(shù)的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。,在前面介紹的集成計(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。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,129,用74LS163來(lái)構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 （1）寫(xiě)出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。,（3）畫(huà)連線圖。,SN-1S12-1S111011,（

42、2）求歸零邏輯。,例,D0D3可隨意處理,D0D3必須都接0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,130,用74LS197來(lái)構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 （1）寫(xiě)出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。,（3）畫(huà)連線圖。,SNS121100,（2）求歸零邏輯。,例,D0D3可隨意處理,D0D3必須都接0,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,131,用74LS161來(lái)構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,SNS121100,例,D0D3可隨意處理,D0D3必須都接0,SN-1S111011,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,132,3、提高歸零可靠性的方法,2020/8/30,華東交

43、通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,133,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,134,二、M16的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（2片74LS161級(jí)聯(lián)） M=（147）10=（10010011）2,同步級(jí)聯(lián),00000000,10010010,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,135,清零法（異步），設(shè)置過(guò)渡狀態(tài),這里也可以采用置數(shù)法，由于置數(shù)是同步的，不用設(shè)置過(guò)渡狀態(tài),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,136,異步級(jí)聯(lián),2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,137,?,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,138,三、用8421BCD碼計(jì)數(shù)

44、,用74LS160實(shí)現(xiàn)，方法同前面,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,139,用74LS161實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制計(jì)數(shù),00,59,也可以考慮用同步級(jí)聯(lián)，但是CO端都沒(méi)有輸出,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,140,實(shí)驗(yàn)6 集成計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用,器件：74LS161 2片 與非門(mén)若干（設(shè)計(jì)時(shí)選定） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 測(cè)試74LS161功能（自己擬定記錄表格） 用1片74LS161實(shí)現(xiàn)模M=9的計(jì)數(shù)器 1) 用清零法實(shí)現(xiàn) 2) 用置數(shù)法實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)為 1010 1011 1100 1101 1110 1111 3. 用2片74LS161實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制、24進(jìn)制的8421BCD碼計(jì)數(shù)

45、,0000,0010,0001,0011,0059 0023,認(rèn)真預(yù)習(xí)、設(shè)計(jì)好電路圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,141,4、計(jì)數(shù)器容量的擴(kuò)展,異步計(jì)數(shù)器一般沒(méi)有專(zhuān)門(mén)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(lái)擴(kuò)展容量。,100進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,142,60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,64進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,143,同步計(jì)數(shù)器有進(jìn)位或借位輸出端，可以選擇合適的進(jìn)位或借位輸出信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)下一級(jí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。同步計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的方式有兩種，一種級(jí)間采用串行進(jìn)位方式，即異步

46、方式，這種方式是將低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出直接作為高位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖，異步方式的速度較慢。另一種級(jí)間采用并行進(jìn)位方式，即同步方式，這種方式一般是把各計(jì)數(shù)器的CP端連在一起接統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖，而低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出送高位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制端。,12位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（慢速計(jì)數(shù)方式）,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,144,12位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（快速計(jì)數(shù)方式）,在此種接線方式中，只要片1的各位輸出都為1，一旦片0的各位輸出都為1，片2立即可以接收進(jìn)位信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，不會(huì)像基本接法中那樣，需要經(jīng)歷片1的傳輸延遲，所以工作速度較高。這種接線方式的工作速度與計(jì)數(shù)器的位數(shù)無(wú)關(guān)。,2020/8/30,華

47、東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,145,本節(jié)小結(jié)：,計(jì)數(shù)器是一種應(yīng)用十分廣泛的時(shí)序電路，除用于計(jì)數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測(cè)量、運(yùn)算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，幾乎無(wú)所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。 計(jì)數(shù)器可利用觸發(fā)器和門(mén)電路構(gòu)成。但在實(shí)際工作中，主要是利用集成計(jì)數(shù)器來(lái)構(gòu)成。在用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，需要利用清零端或置數(shù)控制端，讓電路跳過(guò)某些狀態(tài)來(lái)獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,146,4.3.2 寄存器,一、基本寄存器,退出,二、移位寄存器,三、寄存器的應(yīng)用,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,147,

48、在數(shù)字電路中，用來(lái)存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱(chēng)為寄存器。,寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來(lái)構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，存放n位二進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成。,按照功能的不同，可將寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類(lèi)?；炯拇嫫髦荒懿⑿兴腿霐?shù)據(jù)，需要時(shí)也只能并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,148,一、 基本寄存器,1、單拍工作方式基本寄存器,無(wú)論寄存器中

49、原來(lái)的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時(shí)鐘脈沖CP上升沿到來(lái)，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0D3，就立即被送入進(jìn)寄存器中，即有：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,149,2、雙拍工作方式基本寄存器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,150,二、 移位寄存器,1、單向移位寄存器,并行輸出,4位右移 移位寄存器,時(shí)鐘方程：,驅(qū)動(dòng)方程：,狀態(tài)方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,151,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,152,并行輸出,4位左移 移位寄存器,時(shí)鐘方程：,驅(qū)動(dòng)方程：,狀態(tài)方程：,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智

50、輝,153,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,154,單向移位寄存器具有以下主要特點(diǎn)： （1）單向移位寄存器中的數(shù)碼，在CP脈沖操作下，可以依次右移或左移。 （2）n位單向移位寄存器可以寄存n位二進(jìn)制代碼。n個(gè)CP脈沖即可完成串行輸入工作，此后可從Q0Qn-1端獲得并行的n位二進(jìn)制數(shù)碼，再用n個(gè)CP脈沖又可實(shí)現(xiàn)串行輸出操作。 （3）若串行輸入端狀態(tài)為0，則n個(gè)CP脈沖后，寄存器便被清零。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,155,2、雙向移位寄存器,M=0時(shí)右移,M=1時(shí)左移,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,156,3、集成雙向移位寄存器74L

51、S194,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,157,三、 寄存器的應(yīng)用,1、環(huán)形計(jì)數(shù)器,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。,工作原理,根據(jù)起始狀態(tài)設(shè)置的不同，在輸入計(jì)數(shù)脈沖CP的作用下，環(huán)形計(jì)數(shù)器的有效狀態(tài)可以循環(huán)移位一個(gè)1，也可以循環(huán)移位一個(gè)0。即當(dāng)連續(xù)輸入CP脈沖時(shí)，環(huán)形計(jì)數(shù)器中各個(gè)觸發(fā)器的Q端或端，將輪流地出現(xiàn)矩形脈沖。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,158,能自啟動(dòng)的4位環(huán)形計(jì)數(shù)器,狀態(tài)圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,159,由74LS194構(gòu)成的能自啟動(dòng)的4位環(huán)形計(jì)數(shù)器,時(shí)序圖,2020/8/30,

52、華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,160,2、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),狀態(tài)圖,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,161,能自啟動(dòng)的4位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,162,本節(jié)小結(jié)：,寄存器是用來(lái)存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種基本時(shí)序電路。任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)都必須把需要處理的數(shù)據(jù)和代碼先寄存起來(lái)，以便隨時(shí)取用。 寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類(lèi)?；炯拇嫫鞯臄?shù)據(jù)只能并行輸入、并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出，串行輸入、串行輸出，并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出。 寄存器的應(yīng)

53、用很廣，特別是移位寄存器，不僅可將串行數(shù)碼轉(zhuǎn)換成并行數(shù)碼，或?qū)⒉⑿袛?shù)碼轉(zhuǎn)換成串行數(shù)碼，還可以很方便地構(gòu)成移位寄存器型計(jì)數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等電路。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,163,4.3.3 順序脈沖發(fā)生器,一、 計(jì)數(shù)型順序脈沖發(fā)生器,退出,二、 移位型順序脈沖發(fā)生器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,164,一、 計(jì)數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器,在數(shù)字電路中，能按一定時(shí)間、一定順序輪流輸出脈沖波形的電路稱(chēng)為順序脈沖發(fā)生器。,計(jì)數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器一般用按自然態(tài)序計(jì)數(shù)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和譯碼器構(gòu)成。,順序脈沖發(fā)生器也稱(chēng)脈沖分配器或節(jié)拍脈沖發(fā)生器，一般由計(jì)數(shù)器（包括移位寄存器型計(jì)數(shù)器）和譯碼器組成。作為時(shí)間基準(zhǔn)的計(jì)數(shù)脈沖由計(jì)數(shù)器的輸入端送入，譯碼器即將計(jì)數(shù)器狀態(tài)譯成輸出端上的順序脈沖，使輸出端上的狀態(tài)按一定時(shí)間、一定順序輪流為1，或者輪流為0。前面介紹過(guò)的環(huán)形計(jì)數(shù)器的輸出就是順序脈沖，故可不加譯碼電路即可直接作為順序脈沖發(fā)生器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,165,時(shí)序圖,譯碼器,電路圖,計(jì)數(shù)器,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院 付智輝,166,用集成計(jì)數(shù)器74LS163和集成3線-8線譯碼器74LS138構(gòu)成的8輸出順序脈沖發(fā)生器。,2020/8/30,華東交通大學(xué)電氣學(xué)院