大學(xué)計(jì)算機(jī)原理--數(shù)字邏輯課件--第三章 時(shí)序邏輯

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1、,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,第三章 時(shí)序邏輯,2,,第三章 時(shí)序邏輯,時(shí)序邏輯電路概述,,鎖存器和觸發(fā)器,,寄存器和移位寄存器,,計(jì)數(shù)器,,同步時(shí)序邏輯分析,,同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),,時(shí)序

2、邏輯的特點(diǎn),,任何時(shí)刻的輸出取決于,,當(dāng)前的輸入信號(hào),,電路原來的狀態(tài),,時(shí)序邏輯的應(yīng)用,,計(jì)數(shù)器,0,1,0,1,,計(jì) 數(shù) 器,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,x,0000,0001,0001,0010,,&,,≥,1,1,0,X,F,X,F,F=X,時(shí)序邏輯電路概述,時(shí)序電路：是指電路在任何時(shí)刻產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出信號(hào)，,,不僅取決于該時(shí)刻電路的輸入，而且也取,,決于電路過去的輸入信號(hào)。,時(shí)序電路輸入,時(shí)序電路輸出,組合電路,,x,1,x,n,Z,1,Z,m,,?,?,?,?,?,?,?,?,?,存儲(chǔ)電路,?,?,?,?,?,?,?,?,?,Y,1,Y,r,y,1,y,r,內(nèi)部輸入,內(nèi)部輸出,存

3、儲(chǔ)電路輸入,存儲(chǔ)電路輸出,時(shí)序電路的狀態(tài),Z,i,=f,i,(,x,1,,,x,2,, …,,x,n,, y,1,,,y,2,, …,,y,r,),,i,= 1, …,,m,輸出函數(shù),Y,i,=g,i,(,x,1,,,x,2,, …,,x,n,, y,1,,,y,2,, …,,y,r,),,i,= 1, …,,r,控制或激勵(lì)函數(shù),第三章 時(shí)序邏輯,時(shí)序邏輯電路概述,,鎖存器和觸發(fā)器,,寄存器和移位寄存器,,計(jì)數(shù)器,,同步時(shí)序邏輯分析,,同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),,能夠存儲(chǔ),(記憶)一位二進(jìn)制數(shù)的基本單元電路。由門電路構(gòu)成，輸出具有兩個(gè)穩(wěn)定的物理狀態(tài)。,,鎖存器,鎖存器,兩個(gè)基本特性,穩(wěn)定狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)

4、換或翻轉(zhuǎn)(象翹翹板的翻轉(zhuǎn)),,具有兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài),“,1,”,狀態(tài) 通常,Q,=1,,Q,= 0,“,0,”,狀態(tài) 通常,Q,=0,,Q,= 1,,Q,Q,0 1,即在輸入控制下可以,,“,0,”,,“,1,”,“,1,”,,“,0,”,次態(tài)方程,–,鎖存器,的次態(tài)是它的現(xiàn)態(tài)和輸入信號(hào),,的函數(shù),(狀態(tài)方程，特征方程)，即,,,Q,,n,+1,=,f,(,Q,,n,,X,),,術(shù)語說明,現(xiàn)態(tài),–,把鎖存器在翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)叫,鎖存器,的現(xiàn)態(tài)，,,用,,Q,,n,,表示。,次態(tài),–,把,鎖存器,翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)叫,鎖存器,的次態(tài)，,,,用,Q,,n,+1,,表示。,鎖存器,RS

5、鎖存器,,,,,?,?,Q,Q,R,S,Set,Reset,,Q,Q,R,S,R,S,,,鎖存器,RS鎖存器,,,,,?,?,Q,Q,R,S,S R,Q,,n+1,0 0,,0 1,,1 0,,1 1,,次態(tài)真值表,Set,Reset,鎖存器,基本,SR鎖存器,,,,,?,?,Q,Q,R,S,S R,Q,,n+1,0 0,1,0 1,1,1 0,0,1 1,Q,,n,次態(tài)真值表,Set,Reset,鎖存器,基本,SR鎖存器,鎖存器,,,,,?,?,Q,Q,R,S,0,0,1,1,,,,,?,?,Q,Q,R,S,1,1,

6、1,0,,,,,?,?,Q,Q,R,S,1,1,0,1,基本,SR鎖存器,,,,,?,?,Q,Q,R,S,S R,Q,,n+1,0 0,不定,0 1,1,1 0,0,1 1,Q,,n,次態(tài)真值表,Set,Reset,輸出既非,0 狀態(tài)，也非 1 狀態(tài)。當(dāng),R,和,S,同時(shí)由 0 變 1 時(shí)，輸出狀態(tài)可能為 0，也可能為 1，即輸出狀態(tài)不定。因此，這種情況禁用。,,鎖存器,,,,,,0 0 0,—,,,0 0 1,—,,,輸出狀態(tài)不穩(wěn),0 1 0 1,,0 1 1

7、 1,,輸出狀態(tài)為,1,1 0 0 0,,1 0 1 0,,輸出狀態(tài)為,0,1 1 0 0,,1 1 1 1,,輸出狀態(tài)不變,0 1 0 1,,0 1 1 1,0 0 0 —,,0 0 1 —,,,,Q,n,,S,Q,n+1,=S+ Q,n,狀態(tài)方程：,約束條件,:,,,1 1 1 1,φ,00,0,1,01,10,11,φ,

8、1,1,1,S R,Q,,n+1,0 0,不定,0 1,1,1 0,0,1 1,Q,,n,,0,,1,SR,鎖存器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,SR=01,SR=10,SR=11,SR=11,T,S,Q,T,T,R,例：已知基本,SR鎖存,器的輸入信號(hào)波形如圖所示，試畫出 、 的電壓波形。設(shè)鎖存器的初始狀態(tài)為,Q=0,。,Q,Q,,,T,Q,或非門的,SR鎖存器,或非門組成的基本,SR鎖存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,R高電平有效置0,S高電平有效置1,SR鎖存器的狀態(tài)方程與約束條件是否有效？,SR,鎖存器,應(yīng)用,,,利用,SR,鎖存器的記憶功能消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)引起的干擾脈沖。,（,

9、a）電路 (b)　輸出電壓波形,干擾　脈沖,返回,A有0就置1,B有0就置0,利用,SR鎖存,器消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)的影響,4,3,?,2,1,EN,?,?,,,,,,,,,R,S,門控,SR鎖存器,,,1 1 0 1 0,,置,1,,1 0 1 0 1,置0,0,,×,×,,保持,EN S R Q,,說明,,,1 1 1,- -,不穩(wěn),,1 0 0,保持,Q,n+1,=S+ Q,n,狀態(tài)方程：,(,約束條件,),門控,SR鎖存器,,,門控,RS鎖存器波形圖,0,門控,D鎖存器

10、,4,3,?,2,1,EN,?,?,,,,,,,,,R,S,?,D,,,4,3,?,2,1,EN,?,?,,,,,,,,,R,S,?,D,,,,,0 1,0 1,置,0,門控,D,鎖存器功能表,,1 1,1 0,,置1,×,0,保持,D EN Q,,說明,,狀態(tài)方程：,Q,n+1,=D,D,Q,,n+1,0,0,1,1,次態(tài)真值表,,0,,1,D=1,D=0,D=0,D=1,門控,D鎖存器狀態(tài)圖,門控,D鎖存器波形圖,,,D,,D,Q1,Q,D,,D,Q2,Q,D,CP,CP,CP,主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器,下降沿,D觸發(fā)器,主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器,下降沿,D觸發(fā)器,

11、,,D,,D,,主,Q1,Q,D,,D,,從,Q2,Q,D,CP,CP,CP,邏輯符號(hào),主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器,主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器,下降沿觸發(fā),D觸發(fā)器波形圖,,CP,D,Q,主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器,,,D,CP,,D,Q,Q,D,,D,Q,Q,CP,D,CP,波形圖,1、邏輯結(jié)構(gòu),,,,,?,?,Q,Q,R,S,,,,,?,?,K,CP,?,J,JK鎖存器,4,3,?,2,1,EN,?,?,,,,,,,,,R,S,2、特征方程,(,無約束方程,),3、功能表,,,,,,,K J Q,n,Q,n+1,,說,,明,0 0 0 0,,0 0 1

12、 1,,,0 1 0 1,,0 1 1 1,,輸出狀態(tài)為,1,,1 0 0 0,,1 0 1 0,,輸出狀態(tài)為,0,1 1,0 1,,1 1,1 0,,輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn),,輸出狀態(tài)不變,,Q,n+1,=J,,3、狀態(tài)圖,,0,,1,JK=1,×,JK=0 ×,JK= ×1,JK= ×0,4、,強(qiáng)制端,,,,,?,?,Q,Q,,,,,?,?,K,CP,?,J,D,R,D,S,強(qiáng)制輸入端：,：,無論,CP,為何值，該端為,0,，將,

13、FF,置,0,，異步置,0,端。,：,無論,CP,為何值，該端為,0,，將,FF,置,1,，異步置,1,端。,,,,,J CP K,,,5、邏輯符號(hào),JK鎖存器缺陷,當(dāng),CP=1持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)，觸發(fā)器將會(huì)連,,續(xù)反轉(zhuǎn)，我們把這時(shí)的翻轉(zhuǎn)稱,空翻,,,,,?,?,Q,Q,R,S,,,,,?,?,K,CP,?,J,J,=,K,=1,，,CP=1,可能產(chǎn)生空翻,1,1,1,1,0,0,1,1,0,主從,JK觸發(fā)器,,,,Q,Q,R,S,1,0,,R,S,1,0,?,?,?,K,J,CP,,主,,從,主從,JK觸發(fā)器的工作原理：,1.,,當(dāng),CP,＝,1時(shí)，,CP,＝,0，從觸發(fā)器被封鎖，保持原

14、狀態(tài)不變：主觸發(fā)器工作，接收,J,和,K,端的輸入信號(hào)。,2.,,當(dāng),CP,由,1躍變到0時(shí)，即,CP,=0、,CP,＝,1。主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號(hào),J,、,K,不再影響主觸發(fā)器的狀態(tài)；從觸發(fā)器工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。,,主從,JK觸發(fā)器,,,,,?,?,,,,,?,?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,Q,Q,,Q,主,,Q,主,?,?,,,CP＝1,,R,D主,0,,S,D主,,R,D從,,S,D從,主從,JK觸發(fā)器,CP＝0,,,,,,?,?,,,,,?,?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,Q,Q,,Q,主,,Q,主,?,?,,,,R,主,,S,主,1,主從,JK

15、觸發(fā)器的狀態(tài)方程：,,R,D從,,S,D從,主從,JK觸發(fā)器波形圖,設(shè)初態(tài),Q=0,（,1）主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在,CP,由,1變0時(shí)刻（,CP,下降沿）發(fā)生的。,,（,2）,CP,一旦變?yōu)?0后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受,J,、,K,影響，因此不會(huì)有空翻現(xiàn)象。,主從,JK觸發(fā)器存在的問題,——,一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象,主從,JK觸發(fā)器,,,,,,?,?,,,,,?,?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,,Q,主,,Q,主,?,?,,,CP＝1,,R,D主,,S,D主,,R,D從,,S,D從,Q,Q,主從,JK觸發(fā)器存在的問題,——,一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象,主從,JK觸發(fā)器,,,,,,?,?,,,,,?,

16、?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,,Q,主,,Q,主,?,?,,,CP＝1,,R,D主,,S,D主,,R,D從,,S,D從,Q,Q=0,＝,1,主從,JK觸發(fā)器存在的問題,——,一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象,主從,JK觸發(fā)器,,,,,,?,?,,,,,?,?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,,Q,主,,Q,主,?,?,,,CP＝1,,R,D主,,S,D主,,R,D從,,S,D從,Q,Q=0,＝,1,0,0,主從,JK觸發(fā)器存在的問題,——,一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象,主從,JK觸發(fā)器,,,,,,?,?,,,,,?,?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,,Q,主,,Q,主,?,?,,,CP＝1,,R,

17、D主,,S,D主,,R,D從,,S,D從,Q,Q=0,＝,1,0 ->1,0 ->1,主從,JK觸發(fā)器存在的問題,——,一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象,主從JK觸發(fā)器在,CP,=1期間，輸入干擾使得主觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，,,在,CP,由,1變0時(shí)刻，將主觸發(fā)器錯(cuò)誤狀態(tài)傳給從觸發(fā)器。,主從,JK觸發(fā)器,,,,,,?,?,,,,,?,?,?,K,J,,,,,?,?,,,,,?,,Q,主,,Q,主,?,?,,,CP＝1,,R,D主,,S,D主,,R,D從,,S,D從,Q,Q=0,＝,1,0 ->1,1,主從,JK觸發(fā)器一次翻轉(zhuǎn),CP,J,K,=0,Q,,S,4,S,3,S,2,S,1,CO,A,4,A,3,A,2,A,1

18、,CI B,4,B,3,B,2,B,1,74LS283,用加法器構(gòu)造,8421BCD加法器,,,用加法器構(gòu)造,8421BCD加法器,集成邊沿,JK觸發(fā)器,CP,=0,S,=,R,=1,觸發(fā)器保持不變,集成邊沿,JK觸發(fā)器,CP,=0,S,=,R,=1,觸發(fā)器保持不變,0,0,1,1,0,Q,n,Q,n,集成邊沿,JK觸發(fā)器,CP,=1,觸發(fā)器處于,“,自鎖,”,狀態(tài),Q,,n+1,=,Q,,n,?,CP,,+,Q,,n,?,S,,=,Q,,n,+,Q,,n,?,S,,=,Q,,n,Q,,n+1,=,Q,,n,?,CP,,+,Q,,n,?,R,,=,Q,,n,+,Q,,n,?,R,,=,Q,

19、,n,CP,=0,S,=,R,=1,觸發(fā)器保持不變,集成邊沿,JK觸發(fā)器,CP,=1,觸發(fā)器處于,“,自鎖,”,狀態(tài),Q,,n+1,=,Q,,n,?,CP,,+,Q,,n,?,S,,=,Q,,n,+,Q,,n,?,S,,=,Q,,n,當(dāng),CP,由,1變0時(shí)，解除自鎖,(t,pd,延遲后變?yōu)?1,),S,,=,JQ,,n,R,,=,KQ,,n,Q,,n+1,=,Q,,n,?,CP,,+,Q,,n,?,R,,=,Q,,n,+,Q,,n,?,R,,=,Q,,n,CP,=0,S,=,R,=1,觸發(fā)器保持不變,主從,JK與邊沿JK波形比較,CP,J,K,=0,主從,Q,邊沿,Q,負(fù)邊沿,JK觸發(fā)器邏輯符

20、號(hào),Q,Q,J,J,C,CP,K,K,,主從,JK觸發(fā)器邏輯符號(hào),Q,Q,J,J,C,CP,K,K,維持阻塞,D觸發(fā)器,觸發(fā)器工作原理：,CP,=0,R,=,S,=1,維持原狀態(tài),a.,維持,置,0,,維持線,置,1,,維持線,當(dāng),CP,由,0躍變到1時(shí),D,=,D,1,D,2,D,=0,R,=0,S,=1,Q,=0,D,=1,R,=1,S,=0,Q,=1,維持阻塞,D觸發(fā)器,觸發(fā)器工作原理：,CP,=0,R,=,S,=1,維持原狀態(tài),a.,維持,置,0,,維持線,置,1,,維持線,當(dāng),CP,由,0躍變到1時(shí),D,=,D,1,D,2,D,=0,R,=0,S,=1,Q,=0,D,=1,R,=1,

21、S,=0,Q,=1,阻塞置,0,阻塞置,1,b.阻塞,當(dāng),CP,=1時(shí),D,=1 0,阻塞置,0線使,R,=1,S,=0,R,=1,D,=0 1,阻塞置,1線使,R,=0,S,=1,S,=1,觸發(fā)方式的分析：,CP,=0,保持,CP,=1,狀態(tài)不受影響,當(dāng),CP,由,0躍變到1時(shí),觸發(fā)器接收,D數(shù)據(jù),n+1,n+1,維持阻塞,D觸發(fā)器,維持阻塞,D觸發(fā)器,,1D,C1,Q,Q,CP,D,SD,RD,S,R,CP=0、CP=1期間觸發(fā)器狀態(tài)不變。只有CP↑到來Q隨[D]變化而改變。,CP,D,Q,,維持阻塞,D觸發(fā)器波形圖,J,=,K,=,T,Q,,n+1,=,JQ,,n,+,KQ,,n,Q

22、,,n+1,=,TQ,,n,+,TQ,,n,T,=0,Q,,n+1,=,Q,,n,T,=1,Q,,n+1,=,Q,,n,,,Q,Q,,,CP,J,C,K,?,T,T觸發(fā)器,D,S,觸發(fā)器類型的相互演化,1. 公式法：利用觸發(fā)器次態(tài)方程，聯(lián)解求轉(zhuǎn)換邏輯,例如：,JK,觸發(fā)器,D,觸發(fā)器,JK,次態(tài)方程,:,Q,,n+1,=,JQ,,n,+,KQ,,n,,D,次態(tài)方程,:,Q,,n+1,=,D,=,D,(,Q,,n,+,Q,,n,)=,DQ,,n,+,DQ,,n,比較兩個(gè)次態(tài)方程得：,J,=,D,,,K,=,D,,Q,Q,R,S,,,CP,J,C,K,?,D,,,JK,?,D,、,T,、,RS,“

23、JK,”的 特性方程：,(一),JK,,?,D,“D,” 的,,特性方程：,轉(zhuǎn)換圖,Q,Q,CP,,J,,,,,K,,,,,,,,,1J,,,C1,,,IK,,,,1,D,(二),JK,,?,T,“T,” 的,,特性方程：,Q,Q,CP,,J,,,,,K,,,,,,,,,1J,,,C1,,,IK,,T,(三),JK,,?,RS,Q,CP,S,,,R,,,,,,,,1J,,,C1,,,IK,,,Q,D,,?,JK,,、,T,、,RS,(一),D,,?,JK,D,：,JK,：,Q,Q,CP,J,,,K,,,,,,,,,D,,,C,,,,,,,,,,,&,&,1,>1,轉(zhuǎn)換圖,(二),D,?,T,T

24、,：,Q,Q,CP,,,,,,,,,D,,,C,,,=1,T,,(三),D,?,,RS,RS,：,(,RS,= 0),Q,Q,CP,S,,,R,,,,,,,,D,,,C,,,,,,,,&,1,>1,例,1：,四人搶答電路,。四人參加比賽，每人一個(gè)按鈕，其中最先按下按鈕者，相應(yīng)的指示燈亮；其他人再按按鈕不起作用。,電路的核心用74LS175四D觸發(fā)器。其內(nèi)部包含了四個(gè)D觸發(fā)器，各輸入、輸出以字頭相區(qū)別，管腳圖見下頁。,觸發(fā)器的應(yīng)用舉例,47,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CLR,D,,CP,Q,,,CLR,D,,CP,Q,,,CLR,D,,CP,Q,,,CLR,D,,CP,Q,,,,,

25、1,Q,1,D,2,Q,2,D,GND,4,Q,4,D,3,Q,3,D,時(shí)鐘,請(qǐng)零,U,SC,公用清零,公用時(shí)鐘,74LS175管腳圖,48,+5V,,D,1,D,2,D,3,D,4,,CLR,,CP,,,,,,,,,,,,,,,,& 1,,,& 2,,,& 3,清零,CP,賽前先清零,,,,,,,0,輸出為零發(fā)光管不亮,74LS175,49,CP,進(jìn)入,,D觸發(fā)器,,D,1,D,2,D,3,D,4,,CLR,CP,+5V,,,,,,,,,,,,,,,,& 1,,,& 2,,,& 3,清零,CP,,,,,,1,反相端都為,1,1,74LS175,50,,D,1,D,2,D,3,D,4,,CLR

26、,CP,,,,,,,,,,,,,,,,& 1,,,& 2,,,& 3,清零,CP,+5V,若有一按鈕被按下，比如第一個(gè)鈕。,,=1,,=0,0,0,,被封,此時(shí)其它按鈕再按下，由于沒有,CP 不起作用。,,,,C,Q,2,,D,,C,J,K,CP,,,,Q,1,1,例,2 畫出圖中,Q,1,、,Q,2,的波形，兩個(gè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為,0。,觸發(fā)器的應(yīng)用舉例,52,CP,Q,2,0,Q,1,0,53,觸發(fā)器應(yīng)用,并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：,在一組觸發(fā)器中同時(shí)保存來自并行線的幾個(gè)數(shù)據(jù)位。,(寄存器),,計(jì)數(shù)：,數(shù)字計(jì)數(shù)器。,,分頻：,對(duì)周期波形進(jìn)行分,(減少)頻。,,時(shí)序脈沖產(chǎn)生器,,控制器,t,s,t,

27、h,t,wh,t,wl,數(shù)據(jù),D,時(shí)鐘,CLK,1、數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的時(shí)間參數(shù)：,,,t,s,：數(shù)據(jù)建立時(shí)間,(,D,在,CLK,有效邊沿之前提前到來的時(shí)間,),,t,h,：數(shù)據(jù)保持時(shí)間,(,D,在,CLK,有效邊沿之后繼續(xù)保持不變的時(shí)間,),2、時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間參數(shù)：,,,t,wh,：時(shí)鐘,CLK,保持高電平的最小持續(xù)時(shí)間,t,wl,：時(shí)鐘,CLK,保持低電平的最小持續(xù)時(shí)間,f,max,：觸發(fā)器最高工作頻率,(,t,wh,+t,wl,保證觸發(fā)器正常工作的最小時(shí)鐘周期,),時(shí)間參數(shù),時(shí)間參數(shù),3、觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)延遲時(shí)間：,,tp：時(shí)鐘信號(hào)幅度50%到觸發(fā)器Q端輸出信號(hào)幅度50%的時(shí)間間隔。,,總結(jié),鎖

28、存器與觸發(fā)器器的區(qū)別,,基本,RS鎖存器、門控RS鎖存器,,門控D鎖存器、主從D觸發(fā)器與維持阻塞D觸發(fā)器器,,基本JK鎖存器、主從JK觸發(fā)器與負(fù)邊沿JK觸發(fā)器,,觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)化,,第三章 時(shí)序邏輯,時(shí)序邏輯電路概述,,鎖存器和觸發(fā)器,,寄存器和移位寄存器,,計(jì)數(shù)器,,同步時(shí)序邏輯分析,,同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),,寄存器定義,由若干個(gè)鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成的一次能并行存儲(chǔ)多位二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路。,,,74LS373 8D寄存器,8個(gè)門控D鎖存器構(gòu)成,,,,,電位端,G：CLK信號(hào)(高電平有效),,數(shù)據(jù)端,D：數(shù)據(jù)信號(hào),,,輸出控制端,(三態(tài)門使能端)：低電平有效,74LS374 8D寄存器,,,,

29、移位寄存器定義,定義：,在時(shí)鐘信號(hào)控制下，將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)能夠向左或向右進(jìn)行移動(dòng)的寄存器－數(shù)據(jù)移動(dòng),,,,,,,,,0,0,0,0,初始狀態(tài),A,0,0,0,X=A,B,A,0,0,X=B,C,B,A,0,X=C,D,C,B,A,X=D,,,,,,,數(shù)據(jù)輸入,數(shù)據(jù)輸出,串行,輸,入,/向右移位/串行輸出,,,,,,,數(shù)據(jù)輸出,數(shù)據(jù)輸入,串行,輸,入,/向左移位/串行輸出,移位寄存器的基本數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng),,,,,,,數(shù)據(jù)輸出,數(shù)據(jù)輸入,,并行輸入,/串行輸出,,,,,,,數(shù)據(jù)輸出,,串行輸入,/并行輸出,數(shù)據(jù)輸入,移位寄存器的基本數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng),,,,,,,數(shù)據(jù)輸出,數(shù)據(jù)輸入,,并行輸入,/并行輸出,,,,,

30、,,,循環(huán)右移,,,,,,,循環(huán)左移,移位寄存器的基本數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng),寄存器,7種結(jié)構(gòu)類型,,移位寄存器分類,右移寄存器：,寄存的數(shù)據(jù)向右進(jìn)行移位。,,,左移寄存器：,寄存的數(shù)據(jù)向左進(jìn)行移位。,,,,通用寄存器：,具有右移、左移、并行置數(shù)和保持功能的寄存器。,移位寄存器,移位寄存器,,右移寄存器,,Q,,n,+1,=,D,,i,=,Q,,n,i-1,i,左移寄存器,,Q,,n,+1,=,D,,i,=,Q,,n,i＋1,i,通用移位寄存器,(74LS299),清除,0,S,1,S,0,=00,保持,0,0,1,1,0,0,0,0,0,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,Q,A,S,1,S,0,=01,右移

31、,,D,A,=,S,R,D,i,=,Q,,n,i-,1,[,R,]=[,R,]/2+,S,R,0,1,0,1,0,1,Q,A,SR,0,0,0,0,Q,B,0,0,Q,C,S,1,S,0,=10,左移,,D,H,=,S,L,D,i,=,Q,,n,i+,1,[,R,]=2[,R,]+,S,R,0,1,0,1,SL,0,1,0,0,Q,C,Q,D,Q,B,S,1,S,0,=11,置數(shù),a,~,h,?,Q,A,~,Q,H,1,1,0,0,1,1,Q,A,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,通用移位寄存器,通用移位寄存器功能表,,串－串移位寄存器可提供從輸入到輸出的時(shí)間延遲，該時(shí)間延遲是寄存器中級(jí)數(shù)和時(shí)鐘

32、頻率的函數(shù)。,t,d,=8,μ,s,1μs,CLK,數(shù)據(jù)輸入,數(shù)據(jù)輸出,,,數(shù)據(jù)輸入,CLK 1MHZ,C,Q,8,Q,8,,數(shù)據(jù)輸出,8,位移位寄存器,移位寄存器應(yīng)用：時(shí)間延遲,第三章 時(shí)序邏輯,時(shí)序邏輯電路概述,,鎖存器和觸發(fā)器,,寄存器和移位寄存器,,同步時(shí)序邏輯分析,,計(jì)數(shù)器,,同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),,,時(shí)序邏輯分析工具（一）,:邏輯方程,時(shí)序邏輯分析工具（一）,:邏輯方程,同步時(shí)序電路,：,所有存儲(chǔ)電路中存儲(chǔ)單元狀態(tài)的變化都是在同一時(shí)鐘信號(hào)操作下同時(shí)發(fā)生的。,,,,時(shí)序電路分類,異步時(shí)序電路,：,存儲(chǔ)單元狀態(tài)的變化不是同時(shí)發(fā)生的?？赡苡泄驳臅r(shí)鐘信號(hào)，也可能沒有公共的時(shí)鐘信號(hào)。,,時(shí)序電

33、路分類,同步時(shí)序電路分類,米里(Mealy）型電路,：,某時(shí)刻的輸出是該時(shí)刻的輸入和電路狀態(tài)的函數(shù),,,,,摩爾（Moore）型電路,：某時(shí)刻的輸出僅是該時(shí)刻電路狀態(tài)的函數(shù)，與該時(shí)刻的輸入無關(guān)。,（*CP不是輸入）,,,,將,輸出方程,與,狀態(tài)方程,結(jié)合在一起，用表格形式來表示同步時(shí)序邏輯電路的,次態(tài),/輸出,與,現(xiàn)態(tài),/輸入,的對(duì)應(yīng)關(guān)系，稱為狀態(tài)表,,時(shí)序邏輯分析工具（二）,:狀態(tài)表,米里型時(shí)序邏輯狀態(tài)表,,[,X,],1,…,[,X,],i,,…,S,1,,S,11,/Z,11,,,S,i1,/Z,i1,…,…,…,…,…,…,S,j,,S,1j,/Z,1j,,…,S,ij,/Z,ij,,

34、…,…,…,…,…,…,X,,[,X,],i,—輸入信號(hào)的第,i,種組合，,n,個(gè)輸入有,2,n,種組合,S,j,——,k,個(gè)狀態(tài)變量值的組合，共有,2,k,個(gè)狀態(tài),(現(xiàn)態(tài)),S,ij,——對(duì)應(yīng),[,X,],i,和,S,j,的次態(tài),Z,ij,——對(duì)應(yīng),[,X,],i,和,S,j,的輸出值,,通常，,S,j,，,S,ij,用字母表示時(shí)，稱為,狀態(tài)表,。如用二進(jìn)制代碼表示，可轉(zhuǎn)換成,狀態(tài)轉(zhuǎn)移表,。,S,j,S,ij,/Z,ij,摩爾型時(shí)序邏輯狀態(tài)表,,,[,X,],1,…,,[,X,],i,,…,Z,1,…,Z,m,S,1,,S,11,…,,S,i1,…,Z,11,,…,Z,m1,,…,…

35、 …,… …,S,j,,S,1j,…,S,ij,…,Z,1j,…Z,mj,,…,… …,… …,S,j,X,,,輸出,Z,i,僅是狀態(tài)變量,(現(xiàn)態(tài),S,j,)的函數(shù)。次態(tài),S,ij,仍是現(xiàn)態(tài),(,S,j,)和輸入(,X,i,)的函數(shù)。,,S,ij,S,1,-S,4,：,4,個(gè)狀態(tài)，,X,：狀態(tài)轉(zhuǎn)移的輸入條件，,Z,：對(duì)應(yīng),X,的輸出。,米里型狀態(tài)圖例子,,S,1,,S,2,,S,3,,S,4,X,12,/Z,12,X,21,/Z,21,X,13,/Z,13,X,34,/Z,34,X,41,/Z,41,例如，在狀態(tài),S,3

36、,時(shí)，如有輸入,X,34,則電路的狀態(tài)由現(xiàn)態(tài),S,3,轉(zhuǎn)移到次態(tài),S,4,狀態(tài)，同時(shí)有,Z,34,的輸出。,時(shí)序邏輯分析工具（三）,:狀態(tài)圖,摩爾型狀態(tài)圖例子,,S,1,/Z,1,X,12,X,21,X,13,X,34,X,41,,S,2,/Z,2,,S,3,/Z,3,,S,4,/Z,4,輸出只與狀態(tài)有關(guān)，輸出,Z,寫在狀態(tài)圈內(nèi)。,時(shí)序邏輯分析工具（三）,:狀態(tài)圖,,根據(jù)給定的邏輯圖，寫出：,,,(,1,),輸出方程,(,Z,),,,,(,2,),激勵(lì)方程,(,Yi,),,,,(,1,),建立狀態(tài)方程,(,Q,i,n+1,),,,(,2,),由狀態(tài)方程列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表,(,二進(jìn)制代碼,),,根據(jù)

37、狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，建立,,狀態(tài)表和狀態(tài)圖,,分析輸出與輸入的關(guān)系，,,說明時(shí)序邏輯電路的功能,3.6.2 同步時(shí)序邏輯電路的分析方法,,,,,,,1,,第,5步,：,根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表建立狀態(tài)表和狀態(tài)圖,建立狀態(tài)圖,建立狀態(tài)圖,波形圖,,例,2,同步時(shí)序邏輯分析,例：分析下圖所示的時(shí)序邏輯電路功能,1.寫出輸出函數(shù)和控制函數(shù)：,D,4,=,y,3,,D,3,=,y,2,,D,2,=,y,1,,D,1,=,D,11,?,D,12,=,y,4,y,3,+,y,4,y,1,2.求得,時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)方程,y,4,n+1,=D,4,=,y,3,,y,3,n+1,=,D,3,=,y,2,,y,2,n+1,=,D

38、,2,=,y,1,,y,1,n+1,=,D,1,=D,11,?,D,12,=,y,4,y,3,+,y,4,y,1,同步時(shí)序邏輯分析,3.,作出狀態(tài)表及狀態(tài)圖,同步時(shí)序邏輯分析,0000,,0001,,0011,,0111,,1000,,1100,,1110,,1111,,0100,,1010,,1101,,0110,,1011,,0101,,0010,,1001,,4.,邏輯功能分析：,,此電路是一個(gè)具有自啟動(dòng)能力的循環(huán)碼,(Gray碼、步進(jìn)碼),,計(jì)數(shù)器, 或者稱為自恢復(fù)扭環(huán)移位寄存器、Johnson計(jì)數(shù)器。,,,自啟動(dòng)能力,,同步時(shí)序邏輯分析,5. 進(jìn)一步討論,0000,,0001,,00

39、11,,0111,,1000,,1100,,1110,,1111,,有效序列,0100,,1010,,1101,,0110,,1001,,0010,,0101,,1011,,無效序列,,,,,R,R,R,R,?,?,?,“,0,”,掛起，無自啟動(dòng)能力,,異步時(shí)序邏輯電路的分析,步驟：與同步時(shí)序電路分析步驟類似，僅僅在步驟,,增加列出時(shí)鐘控制函數(shù),,3.,狀態(tài)表的生成要考慮各觸發(fā)器的有效時(shí)鐘信號(hào),例：試分析下圖所示的時(shí)序邏輯電路,1.寫出各邏輯方程式。,CP,0,=,CP,CP,1,=,Q,0,,,,,,Q,Q,Q,Q,D,1,=,Q,1,n,D,0,=,Q,0,n,Z,=,Q,1,n,Q,0,

40、n,異步時(shí)序邏輯電路的分析,2. 將各驅(qū)動(dòng)方程代入D觸發(fā)器的狀態(tài)方程，得時(shí)序電路的次態(tài)方程：,CP,0,=,CP,CP,1,=,Q,0,（,CP,由,0→1時(shí)此式有效,）,,（,Q,0,由,0→1時(shí)此式有效,）,,3. 列出該時(shí)序電路的狀態(tài)表,現(xiàn)態(tài),CP,?,輸出,00,11,1,11,10,0,10,01,0,01,00,0,狀態(tài)表,1,Q,0,Q,n+1,n+1,,作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、時(shí)序圖。,4. 邏輯功能分析,,由狀態(tài)圖可知：該電路一共有4個(gè)狀態(tài)00、01、10、11，在時(shí)鐘脈沖作用下，按照減1規(guī)律循環(huán)變化，所以是一個(gè)4進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，,Z,是借位信號(hào)。,10,/0,,/0,11,,,/1,

41、00,,/0,01,,Q,1,0,Q,Z,異步時(shí)序邏輯電路的分析,第三章 時(shí)序邏輯,時(shí)序邏輯電路概述,,鎖存器和觸發(fā)器,,寄存器和移位寄存器,,同步時(shí)序邏輯分析,,計(jì)數(shù)器,,同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),,,計(jì)數(shù)器,,計(jì)數(shù)器的功能：,,是記憶脈沖的個(gè)數(shù)。,用于定時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖,,及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等等。,其記憶脈沖的最大數(shù)目稱為計(jì),,數(shù)器的模,(,M,)。,計(jì)數(shù)器,,計(jì)數(shù)器的分類：,按計(jì)數(shù)器脈沖信號(hào)是否來自同一,CLK：,同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器,,,,按計(jì)數(shù)的功能：,加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器,,,,按計(jì)數(shù)器的進(jìn)位基數(shù)：,二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,(M=2,r,)、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器,,

42、同步計(jì)數(shù)器,例如：分析下圖所示的同步計(jì)數(shù)器,,,,同步計(jì)數(shù)器,,,,,,,,,,同步計(jì)數(shù)器,,這個(gè)計(jì)數(shù)器是模,M,=8,的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)滿,8個(gè)數(shù)，輸出為1。,CLK,Q,1,Q,2,Q,3,M8,的同步計(jì)數(shù)器的時(shí)序圖,(,波形圖,),,同步計(jì)數(shù)器,同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器一般規(guī)律：,,若有,k,個(gè)觸發(fā)器，模數(shù)為,M,=2,k,，除第一個(gè)觸發(fā)器來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次外，每個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)條件是，此觸發(fā)器低位的所有觸發(fā)器同時(shí)為,1態(tài)。,例如：,J,1,=,k,1,=1,J,i,=,k,i,=,Q,,n,1,Q,,n,2,…,Q,,n,i-1,,同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器一般規(guī)律：,除第一個(gè)觸發(fā)器來一個(gè)脈沖

43、翻轉(zhuǎn)一次外，每個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)條件是，此觸發(fā)器低位的所有觸發(fā)器同時(shí)為,0態(tài)。,例如：,J,1,=,k,1,=1,J,i,=,k,i,=,Q,,n,1,Q,,n,2,…,Q,,n,i-1,,思考：用,D觸發(fā)器構(gòu)建同步計(jì)數(shù)器,用移位寄存器構(gòu)成同步計(jì)數(shù)器,1、要求：若計(jì)數(shù)器的模為M，則,,,(1)移位寄存器要有M個(gè)狀態(tài)，與計(jì)數(shù)器模M對(duì)應(yīng)；,,,(2)M個(gè)狀態(tài)循環(huán)變化。,,(移位寄存器移動(dòng)后的每一組數(shù)即為一種狀態(tài)),例：三位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)計(jì)數(shù)器。,,1、,K=3，M=2K,2、連接方式：,D,i,=Q,i-1,，,D,0,=Q,2,,D,,C,Q,0,,D,,C,Q,1,,D,,C,Q,2,ClK,

44、?,?,Q,2,CLK (Mi),Q,2,n,Q,1,n,Q,0,n,D,0,0,,1,,2,,3,,4,,5,,6,0,,0 0,0,,0 0 1,1,,0 1 1,3,,1 1 1,7,,1 1 0,6,,1 0 0,4,,0 0 0,0,1,,1,,1,,0,,0,,0,,1,3、狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系,,,D,,C,Q,0,,D,,C,Q,

45、1,,D,,C,Q,2,Clk,?,?,Q,2,0,1,1,0,0,1,1,1,0,4、狀態(tài)圖,,0,,6,,1,,4,,3,,7,有效狀態(tài),,2,,5,無效狀態(tài),M6,計(jì)數(shù)器，不能,自啟動(dòng),5、狀態(tài),Mi,的譯碼函數(shù),,,,,,00,,,,01,,,11,,,10,,Q,2,Q,1,Q,0,Mi,1 1,0,1,Ф,1,1 1,1,Ф,,,異步計(jì)數(shù)器,例：分析下圖所示的異步計(jì)數(shù)器,,,,,,觸發(fā)器,Q,0,,J,0,=,K,0,=1,Q,0,n+1,=,Q,0,n,CP,0,=,CP,=,?,觸發(fā)器,Q,3,,J,3,=,Q,2,n,Q,1,n,K,3,=1,

46、Q,3,n+1,=,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,CP,3,=,Q,0,n,=,?,觸發(fā)器,Q,2,,J,2,=,K,2,=1,Q,2,n+1,=,Q,2,n,CP,2,=,Q,1,n,=,?,(1) 依次寫出,Q,0,-,Q,3,的時(shí)鐘控制函數(shù)和狀態(tài)方程,0,1,2,3,觸發(fā)器,Q,1,,J,1,=,Q,3,n,K,1,=1,Q,1,n+1,=,Q,3,n,Q,1,n,CP,1,=,Q,0,n,=,?,異步計(jì)數(shù)器,,（,2）根據(jù)各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)方程，作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表,Q,0,n+1,=,Q,0,n,CP,0,=,CP,=,?,Q,1,n+1,=,Q,3,n,Q,1,n,CP,1,=,Q,0

47、,n,=,?,Q,2,n+1,=,Q,2,n,CP,2,=,Q,1,n,=,?,Q,3,n+1,=,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,CP,3,=,Q,0,n,=,?,,（,3）由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表作出狀態(tài)圖,Q,3,n,0 0 0 0,,0 0 0 1,,0 0 1 0,,0 0 1 1,,0 1 0 0,,0 1 0 1,,0 1 1 0,,0 1 1 1,,1 0 0 0,,1 0 0 1,,1 0 1

48、 0,,1 0 1 1,,1 1 0 0,,1 1 0 1,,1 1 1 0,,1 1 1 1,Q,2,n,Q,1,n,Q,0,n,CP,3,CP,2,CP,1,CP,0,0 0 0 1,,0 0 1 0,,0 0 1 1,,0 1 0 0,,0 1 0 1,,0 1 1 0,,0 1 1 1,,1 0 0 0,,1 0 0 1,,0

49、0 0 0,,1 0 1 1,,0 1 0 0,,1 1 0 1,,0 1 0 0,,1 1 1 1,,0 0 0 0,Q,3,n+1,Q,2,n+1,Q,1,n+1,Q,0,n+1,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,,?,0,,0,,0,,?,,0,,0,,0,,?,,0,,0,,0,,?,,0,,0,,0,,?,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,0,,?,,0

50、,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,0,,?,,,,異步清零端,,異步計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器,根據(jù)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器一般規(guī)律，構(gòu)造模,2,n,異步計(jì)數(shù)器,例如：設(shè)計(jì)模,2,n,（,n＝4）的異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,,Q,Q,T,,N,,Q,Q,T,,,Q,Q,T,,,Q,Q,T,,1,1,1,1,?,?,?,?,J,Q,1,n,Q,2,n,Q,3,n,Q,4,n,,Q,Q,J,,K,N,,Q,Q,J,,K,,Q,Q,J,,K,,Q,Q,J,,K,J,,Q,Q,D,N,,Q,Q,D,,Q,Q,D,,Q,Q,D,?,?,?,?,J,中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器,,,,,74LS163同步二進(jìn)制計(jì)

51、數(shù)器,清除：,0,,觸發(fā)器清0,清除：,1,,P T: 0 0,,,,,:,1,保持原狀態(tài),0,1,0,清除：,1,,P T: 0 0,,,,,:,0,置數(shù),0,1,0,清除：,1,,P T: 1 1,,,,,:,1,計(jì)數(shù),1,0,1,,,功能表,,,74LS90異步計(jì)數(shù)器,74LS90異步計(jì)數(shù)器,74LS90異步計(jì)數(shù)器,74LS90異步計(jì)數(shù)器,74LS90異步計(jì)數(shù)器,中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器,,,,,,,CP,1,CP,CP,2,Q,B,Q,D,Q,C,Q,A,2,5,Q,D,Q,C,Q,B,,,,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0

52、1 1,1 0 0,,74LS90連接成,8421碼,計(jì)數(shù)方式,Q,D,Q,C,Q,B,CP,2,Q,A,,CP,1,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1

53、 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,74LS90異步計(jì)數(shù)器,中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器,74LS90連接成,5421碼,計(jì)數(shù)方式,,,Q,A,2,CP,1,CP,,,,,CP,2,Q,B,Q,D,Q,C,5,,0 0 0 0 0,Q,A,Q,D,Q,C,Q,B,CP,1,,,,0 0 0 1 1,0 0 1 0

54、 2,0 0 1 1 3,0,1,0 0 4,1 0,0 0 5,1 0 0 1 6,1 0 1 0 7,1 0 1 1 8,1,1,0 0 9,,,0,,0,,0 0 0,,十進(jìn) 制數(shù),,,用中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)

55、制計(jì)數(shù)器,構(gòu)成方法：可以通過預(yù)置法即設(shè)置不同的預(yù)置值來構(gòu),,成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2.預(yù)置值的設(shè)定：設(shè)為,N,,原來計(jì)數(shù)器的模值，,,,M,,為所要實(shí)現(xiàn)的模值。,預(yù)置方法：,1. 通過預(yù)置控制,LD,異步預(yù)置：加計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,N,-,M,-1,,減計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,M,,同步預(yù)置：加計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,N,-,M,,減計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,M,-1,,,,,,CO,,BO,,0,Q,,,n,Q,,CR,,LD,,n,D,,1,D,,0,D,,U,CP,,D,CP,,,Q,1,計(jì)數(shù)器的一般模型,清零端，高電平有效,置數(shù)端，低電平有效,,并行數(shù)據(jù)輸入端,輸出端,,進(jìn)位端，低電平輸出,借位端，低電

56、平輸出,加法計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端,減法計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端,進(jìn)位和借位,進(jìn)位：加法,10,/1,,/1,01,,,/1,00,,/0,11,,Q,1,0,Q,,,進(jìn)位和借位,借位：減法,01,/1,,/1,10,,,/1,11,,/0,00,,Q,1,0,Q,,,預(yù)置方法,2.預(yù)置值的設(shè)定：設(shè)為,N,,原來計(jì)數(shù)器的模值，,,,M,,為所要實(shí)現(xiàn)的模值。,預(yù)置方法：,1. 通過預(yù)置控制,LD,預(yù)置方法,同步預(yù)置與異步預(yù)置,,,,異步預(yù)置：加計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,N,-,M,-1,,減計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,M,,同步預(yù)置：加計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,N,-,M,,減計(jì)數(shù) 預(yù)置值＝,M,-1,例：用模,10計(jì)數(shù)器構(gòu)成模

57、6的計(jì)數(shù)器。,同步預(yù)置：,1、加法計(jì)數(shù) 預(yù)置值=,N-M=10-6=4,計(jì)數(shù)過程：,4 5 6 7 8 9,4,2、減法計(jì)數(shù) 預(yù)置值,=M-1=6-1=5,計(jì)數(shù)過程：,5 4 3 2 1 0,5,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,D C B A,CK,74LS168,,LD,?,?,CLK,+5V,U/D,+5V,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,D C B A,CP,74LS168,,LD,?,CLK,?,+5V,U/D,異步預(yù)置：,1、加法計(jì)數(shù) 預(yù)置值,=N-M-1=10-6

58、-1=3,計(jì)數(shù)過程：,3 4 5 6 7 8,,9,(,3,),2、減法計(jì)數(shù) 預(yù)置值=,M=6,計(jì)數(shù)過程：,6 5 4 3 2 1,,0,(,6,),Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,CR D C B A,CP,U,CP,D,,74LS192,,LD,?,?,CLK,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,CR D C B A,CP,U,CP,D,,74LS192,,LD,?,?,CLK,?,+5V,?,+5V,復(fù)位法,同步復(fù)位和異步復(fù)位,采用復(fù),0,法構(gòu)造一個(gè),M12,的計(jì)

59、數(shù)器。,分析：,74LS163,的計(jì)數(shù)狀態(tài)如圖,74LS163：M16,的計(jì)數(shù)器，同步復(fù)位，只有一個(gè)復(fù)位端,CR。,,0,,1,,2,,3,,4,,5,,6,,7,,8,,9,,10,,11,,12,,13,,14,,15,初態(tài),同步復(fù)位，,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,=1011,時(shí)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電位加到,CR，,在下一個(gè),CLK,上升沿到來時(shí)將計(jì)數(shù)器清,0。,,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,CLK,,CR,,,。,采用復(fù),0,法構(gòu)造一個(gè),M6,的計(jì)數(shù)器。,分析：,74LS90,利用,8421,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器為基礎(chǔ)，計(jì)數(shù)狀態(tài)如圖,74LS90：M2-5-10,計(jì)數(shù)器，異步復(fù)位，有,R,01,R

60、,02,和,R,91,R,92,兩組復(fù)位輸入端。,,0,,1,,2,,3,,4,,5,,6,異步復(fù)位，,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,=0110,時(shí)產(chǎn)生一個(gè)清零信號(hào)加到,R,01,R,02,端，計(jì)數(shù)器立刻清零。,,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,Clk,,,CP1,CP2,R,91,R,92,R,01,R,02,?,分析：利用,8421,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器為基礎(chǔ)，計(jì)數(shù)狀態(tài)如圖,74LS90：,采用復(fù),9,法構(gòu)造一個(gè),M6,的計(jì)數(shù)器,。,,9,,0,,1,,2,,3,,4,,5,異步復(fù)位，,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,=0101,時(shí)產(chǎn)生一個(gè)清零信號(hào)加到,R,91,R,92,端，計(jì)數(shù)器立刻復(fù),9。

61、,,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,Clk,,,CP1,CP2,R,01,R,02,R,91,R,92,?,?,74LS163同步計(jì)數(shù)器,??二進(jìn)制(M16)同步加法計(jì)數(shù)器。,,? CO：進(jìn)位輸出，加計(jì)數(shù)在1111狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖。,,?? P和T：控制計(jì)數(shù)，PT=1時(shí)計(jì)數(shù)。,,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,COLD,D C B A CLR,TP,,74LS163,(1),中規(guī)模計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián),?,CLK,?,2,片,74LS163,(,M=16,),組成,M=256,的計(jì)數(shù)器,同步,級(jí)聯(lián),,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,COLD,D C B A CLR,TP,,74L

62、S163,(1),,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,COLD,D C B A CLR,TP,,74LS163,(2),?,+V,CC,中規(guī)模計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián),同步級(jí)聯(lián),,,2,片,74LS192,(,M=10,),組成,M=100,的計(jì)數(shù)器,異步,級(jí)聯(lián),Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,CR D C B A,CP,U,CP,D,,74LS192,,LD,(,1,),異步級(jí)聯(lián),CLK,2,片,74LS192,(,M=10,),組成,M=100,的計(jì)數(shù)器,?,異步,級(jí)聯(lián),Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,CR D C B A,CP,U,CP,D,,7

63、4LS192,,LD,(,1,),Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,,COBO,CR D C B A,CP,U,CP,D,74LS192,LD,,,(,2,),異步級(jí)聯(lián),任意模值計(jì)數(shù)器,,,計(jì)數(shù)器習(xí)題,1001,0100,74LS192是異步預(yù)置十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,29－28－,…,.21－20－19－18－,…,11－10－,9,－29,,模20計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器習(xí)題,0010,0110,若要設(shè)置模,55的計(jì)數(shù)器，預(yù)置數(shù)是多少？,由兩片,74LS163（同步模16加法計(jì)數(shù)器，同步復(fù)位，同步預(yù)置）級(jí)聯(lián)組成的計(jì)數(shù)器，分析：,,⑴ 兩個(gè)芯片的計(jì)數(shù)模值各為多少？各采用了哪種變模方式？,,⑵ 整個(gè)

64、計(jì)數(shù)器的模是多少？該電路采用了哪種級(jí)聯(lián)方式？,第三章 時(shí)序邏輯,時(shí)序邏輯電路概述,,鎖存器和觸發(fā)器,,寄存器和移位寄存器,,同步時(shí)序邏輯分析,,計(jì)數(shù)器,,定時(shí)脈沖產(chǎn)生器,,同步時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),,C,1,輸出,0，C,2,輸出,1,C,1,輸出,1，C,2,輸出,1,C,1,輸出,1，C,2,輸出,0,×,×,0,低 導(dǎo)通,低 導(dǎo)通,不變 不變,高 截止,1,1,1,T,狀態(tài),v,O,v,I2,v,I1,R,D,輸 出,輸 入,v,O,v,OD,DISC,,,,,,,,5,k,Ω,5,k,Ω,5,k,Ω,T,D,G,2,Q,',Q,8,4,3,5,6,2,7,

65、1,,+,-,,C,1,+,-,,C,2,,,v,I1,TH,v,I2,TR,',V,CO,G,1,G,3,G,4,V,CC,,R,',D,,v,C2,v,C1,V,R2,V,R1,,,,,,,,,２,. 電路結(jié)構(gòu),將,555定時(shí)器的兩個(gè)輸入端連在一起作為信號(hào)輸入端，即可得到施密特觸發(fā)器。,濾波電容，為提高,V,R1,和,V,R2,的穩(wěn)定性,信號(hào)輸入端,,5,6,2,7,,v,I1,v,I2,V,R2,V,R1,0.01,μ,F,v,I,v,O,,,5,k,Ω,5,k,Ω,5,k,Ω,T,D,G,2,Q,',Q,8,4,3,1,,+,-,,C,1,+,-,,C,2,,,G,1,G,3,G,4,

66、V,CC,,v,C2,v,C1,V,R1,,,,,,,,,３,. 工作原理,,5,6,2,7,,v,I1,v,I2,V,R2,V,R1,0.01,μ,F,v,I,v,O,,,5,k,Ω,5,k,Ω,5,k,Ω,T,D,G,2,Q,',Q,8,4,3,1,,+,-,,C,1,+,-,,C,2,,,G,1,G,3,G,4,V,CC,,v,C2,v,C1,,,,,,,,,×,0,低 導(dǎo)通,低 導(dǎo)通,不變 不變,高 截止,1,1,1,T,狀態(tài),v,O,v,I,R,D,輸 出,輸 入,３,. 工作原理,v,O,O,t,v,I,O,t,v,o,由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖?,所對(duì)應(yīng)的,v,I,值不同，就形成了施密特觸發(fā)特性。,,5,6,2,7,,v,I1,v,I2,V,R2,V,R1,0.01,μ,F,v,I,v,O,,,5,k,Ω,5,k,Ω,5,k,Ω,T,D,G,2,Q,',Q,8,4,3,1,,+,-,,C,1,+,-,,C,2,,,G,1,G,3,G,4,V,CC,,v,C2,v,C1,,,,,,,,,用,555定時(shí)器接成的多諧振蕩器,多諧