第九章時(shí)序數(shù)字電路

1、第九章時(shí)序數(shù)字電路本章主要內(nèi)容:A觸發(fā)器A時(shí)序邏輯電路分析方法A寄存器A計(jì)數(shù)器時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)在數(shù)字電路中，凡是任一時(shí)刻的 穩(wěn)定輸出不僅決定于該時(shí)刻的輸入， 而且還和電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)者，都 叫做時(shí)序邏輯電路，簡(jiǎn)稱時(shí)序電路。時(shí)序電路必然具有記憶功能，因而組組合邏輯電路成時(shí)序電路的 發(fā)器。基本單元是觸吞儲(chǔ)功能丄二91集成單元觸發(fā)器觸發(fā)器的基本特性和作用Flip - Flop,簡(jiǎn)寫(xiě)為FF,又稱雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。基本特性(1) 有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)(簡(jiǎn)稱穩(wěn)態(tài))，正好用來(lái)表示邏輯0和1。(2) 在輸入信號(hào)作用下，觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換(稱為狀態(tài)的翻轉(zhuǎn))。輸入信號(hào)消失后，新?tīng)顟B(tài)可長(zhǎng)期保持下來(lái)，因此具有記

2、憶功能，可存儲(chǔ)二進(jìn)制信息。一個(gè)觸發(fā)器可存儲(chǔ)1位二進(jìn)制數(shù)碼觸發(fā)器的作用:觸發(fā)器和門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元O觸發(fā)器有記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸 出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，還與電路原來(lái)狀態(tài)有關(guān)。 而門(mén)電路無(wú)記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸 出完全取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。觸發(fā)器的類型 根據(jù)邏輯功能不同分為：RS觸發(fā)器D觸發(fā)器/K觸發(fā)器T觸發(fā)器：r觸發(fā)器 根據(jù)觸發(fā)方式不同分為：電平觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器主從觸發(fā)器根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分為：基本RS觸發(fā)器同步觸發(fā)器主從觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器觸發(fā)器邏輯功能的描述方法主要有特性表、特性方程、驅(qū)動(dòng)表（又稱激勵(lì)表）、 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖（又稱時(shí)

3、序圖）等。邏輯電路稱復(fù)位端。R 即 Reset9.1.1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)g = b = 0時(shí)，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)，記為2 = 1;2 = 0, = 1時(shí)，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)，記為0 = 0。工作原理及邏輯功能工作原理及邏輯功能輸入輸出功能說(shuō)明QQ000 11 1 101觸發(fā)器置01011工作原理及邏輯功能輸入輸出功能說(shuō)明QQ0001 1 101觸發(fā)器置01 101 10觸發(fā)器置111工作原理及邏輯功能工作原理及邏輯功能d |、鯽才K.$Q = q= 1-0=0Gi2 G。門(mén)輸出Q = R'Q _= 1-8 = 2i ii a1d 0 9Z0Zid 0s：O VOCP 9 工豆1

4、1：id VOCD VOOd VOCP VOOd W：I0 V8Q 丁HOOd 丁必輸入輸出功能說(shuō)明應(yīng)geQ000101觸發(fā)器置01 101 10觸發(fā)器置111不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變工作原理及邏輯功能工作原理及邏輯功能QQR&&輸出既非0迖杳，輸入輸出功能說(shuō)明QQ00不定輸出狀態(tài)不定（禁用）0101觸發(fā)器置01 10 11 10觸發(fā)器置111不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變S也狀態(tài)。當(dāng)耳和 耳同時(shí)由o變1時(shí)， 輸出狀態(tài)可能為o,也 G2可能為1，即輸出狀態(tài) 不定。因此，這種情況 禁用。邏輯功能的特性表描述觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號(hào)和電路原有狀態(tài)之 間關(guān)系的真值表。次態(tài)指觸發(fā)器在輸入信號(hào)變化

5、后的狀態(tài)，用表示。 現(xiàn)態(tài)指觸發(fā)器在輸入信號(hào)變化前的狀態(tài)，用0"表示。R SQn&+1說(shuō) 明000X觸發(fā)器狀態(tài)不定0()1X0100觸發(fā)器置001101001觸發(fā)器置110111100觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變111基本RS觸發(fā)器特性表R S&+100不定01010111QH基本RS觸發(fā)器特性表的簡(jiǎn)化表示置0端和置1端S低電平有效。禁用 i? = S = O：稱約束條件二、同步RS觸發(fā)器實(shí)際工作中，觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅要由觸發(fā)輸入信號(hào)決定，而且要求按照一定的節(jié)拍工作。為此，需要增加一個(gè)時(shí)鐘控制端CPoCP 即 Clock Pulse,它是一串 周期和脈寬一定的矩形脈沖。具有時(shí)

6、鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為時(shí)鐘觸發(fā)器,又稱鐘控觸發(fā)器。同步觸發(fā)器是其中3:簡(jiǎn)單的一種,基本RS觸發(fā)器稱異步觸發(fā)器。電路結(jié)構(gòu)與工作原理工作原理 CP = O 時(shí)，g3> g4 被封鎖，輸入信號(hào)尺、S 不起作用?；綬S觸發(fā) 器的輸入均為1,觸發(fā)器 狀態(tài)保持不變。 CF=1 時(shí)，G3> G4 解除封鎖，將輸入信號(hào) R和S取非后送至基本 RS觸發(fā)器的輸入端。$ y良同步RS觸發(fā)器邏輯符號(hào)同步RS觸發(fā)器輸入.輸出波形關(guān)系同步RS觸發(fā)器的特性表與特性方程特性方程指觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號(hào)和電路原有狀 態(tài)之間的邏輯關(guān)系式。RSQn0+1000000110101011110001010110X1I 1特

7、性表壯方程總肱件）同步觸發(fā)器的特點(diǎn)同步觸發(fā)器的觸發(fā)方式為電平觸發(fā)式同步觸發(fā)器的共同缺點(diǎn)是存在空翻觸發(fā)脈沖作用期間，輸入信號(hào)發(fā)生多次變化時(shí)，觸 發(fā)器輸出狀態(tài)也相應(yīng)發(fā)生多次變化的現(xiàn)象稱為空翻。空翻可導(dǎo)致電路工作失控。無(wú)空翻觸發(fā)器無(wú)空翻觸發(fā)器的類型和工作特點(diǎn)無(wú)空翻觸發(fā)器0主從觸發(fā)器工作特點(diǎn)：期間，主觸發(fā)器接收 輸入信號(hào)；CP"期間，主觸發(fā)器保持CP 下降沿之前狀態(tài)不變，而從觸發(fā)器接受主觸 發(fā)器狀態(tài)。因此，主從觸發(fā)器的狀態(tài)只能在 CP下降沿時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。這種觸發(fā)方式稱為主從觸發(fā)式。邊沿觸發(fā)器工作特點(diǎn)：只能在CP上升沿（或下降沿） 時(shí)刻接收輸入信號(hào)，因此，電路狀態(tài)只能在 CP上升沿（或下降沿）時(shí)刻

8、翻轉(zhuǎn)。相同處 相異處只能在CF邊沿時(shí)刻翻轉(zhuǎn)，因此都克服了空翻，可靠性和抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。發(fā)器的丿和K信號(hào)在期間保持不變；而主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器有何異同?電路結(jié)構(gòu)和工作原理不同，因此電路功能不同。為保證電路正常工作，要求主從/K觸邊沿觸發(fā)器沒(méi)有這種限制，其功能較完善，因 此應(yīng)用更廣。三、主從觸發(fā)器電路、符號(hào)“從觸發(fā)器二主觸發(fā)器iCf給主從觸發(fā)器L表示時(shí)鐘觸發(fā)沿為下降沿供反相的時(shí)鐘信 號(hào)，使它們?cè)诓煌?的時(shí)段交替工作。邏輯功能S JQ 代入 Q"+i =S + RQnR = KQIS Cl 1RJ K0+1輸出狀態(tài)說(shuō)明0 00 00101輸出狀態(tài)不變0 10 10100輸出狀態(tài)

9、與J狀態(tài)相同1 01 00111輸出狀態(tài)與K狀態(tài)相同1 11 10110每來(lái)一個(gè)脈沖，輸出狀態(tài) 改一次CP有:Q 卄i = JQ" + KQUJK觸發(fā)器的特征方程。JK觸發(fā)器的特性表MR例：已知主從JK觸發(fā)器的CP、J輸入和K輸入的波形如下 所示。設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為1態(tài)，試畫(huà)出其輸出波形。解：當(dāng)在CP=1期間，J、K狀態(tài)不變時(shí)，只需根據(jù)CP下降沿 到達(dá)時(shí)J、K的狀態(tài)和JK觸發(fā)器的特性表，即可得出其輸出波 形。四、邊沿D觸發(fā)器邏輯符號(hào)和邏輯功能異步端低電平有效的 上升沿觸發(fā)式D觸發(fā)器功能表D觸發(fā)器特征方程：= D例：根據(jù)輸入波形畫(huà)D觸發(fā)器輸出波形。IILJU11II1I-上升沿觸發(fā)。常用

10、無(wú)空翻觸發(fā)器主從觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器主從JK觸發(fā)器» 邊沿觸發(fā)器TTL維持阻塞D觸發(fā)器（通常上升沿觸發(fā)）TTL邊沿/K觸發(fā)器（通常下降沿觸發(fā)）CMOS邊沿D觸發(fā)器和邊沿JK觸發(fā)器（通常上升沿 觸發(fā)）9丄2不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換 一、觸發(fā)器的邏輯功能及其表示方式觸發(fā)器的邏輯功能，是指觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、輸入信號(hào) 之間的邏輯關(guān)系。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可分為us觸發(fā)器、觸 發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器等幾種不同類型。觸發(fā)器的邏輯功能可用特性表、特性方程和狀態(tài)圖來(lái)表示。以觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和輸入信號(hào)為變量，次態(tài)為函數(shù)，描述它 們之間的邏輯關(guān)系的真值表稱為觸發(fā)器特性表。表述上述邏輯關(guān)系的邏輯表達(dá)

11、式稱為特性方程。mt狀態(tài)圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）：圖形的方法直觀表述觸發(fā)器的邏輯 功能，圖中用兩個(gè)圓圈分別表示觸發(fā)器的兩個(gè)狀態(tài)：0態(tài)和1 態(tài),用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的去向，箭頭上的注釋說(shuō)明狀態(tài)轉(zhuǎn) 換的條件。go7-xKUJK觸發(fā)器狀態(tài)圖RS觸發(fā)器狀態(tài)圖D-D觸發(fā)器狀態(tài)圖T觸發(fā)器7"高鐵應(yīng)塞匈育s0川降療的備 訃丿上申呼訊呂卷TnQnQn+1輸出狀態(tài)說(shuō)明00: Q“01輸出狀態(tài)不變1o1每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈olQn沖，輸出狀態(tài)改11麥一次T觸發(fā)器特性表:T觸發(fā)器特征方程:Q“+ = Tq“ + T Q“ =T 0T觸發(fā)器狀態(tài)圖二、不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器五種邏輯功能的比較RS功能/K功能 F功能R

12、 S0 0Q"0 111 001 1不定DQn+10011D功能Qn+i =D（Q"+1 = S+RQn b?S = O（約束條幼無(wú)約束， 但功能少J K0+10 0Qn0 101 011 1ffl廠功能（計(jì)數(shù)功能）只有CP輸入端， 無(wú)數(shù)據(jù)輸入端。 來(lái)一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次0+1 =TQA=T 即可&+1 =JQtl + KQn 念 jr = k無(wú)約束，且功能強(qiáng)QH+1 = QlA_令八K=1即可轉(zhuǎn)（1）寫(xiě)出待求觸發(fā)器和給定觸發(fā)器的特性方程。 換（2）比較上述特性方程，得出給定觸發(fā)器中輸入 方 信號(hào)的接法。法 （3）畫(huà)出用給定觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)待求觸發(fā)器的電路。1. JK0D已有

13、因此,QE =血譏KQn 口匚 欲得 Q,+1 = D1J2. JKUT、V1JCP>ciCPoCl3. D0JK上1&ID>C1已有&+i = D 欲得0+i = jqF + kQh因此，冬_d=j©+Rq“_= J0 + K+0 口|A4. Dt=>T 已有Q”+i = D 欲得Qn+1 = T 0因此，D = T0/D>Tf已有&+i = D 欲得Qn+1 = Q9.2時(shí)序邏輯電路分析方法9.2.1時(shí)序邏輯電路基本概念時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是：時(shí)序邏輯電路的輸出不僅取決于 該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且與電路的原狀態(tài)有關(guān)。Y組合邏輯電路:廠1

14、存儲(chǔ)亦需L:w時(shí)序電路的方框圖時(shí)序邏輯電路的邏輯功能的表示方法常用的也有三種: 邏輯表達(dá)式、真值表（狀態(tài)轉(zhuǎn)換表）和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。邏輯表達(dá)式：三個(gè)方程輸出方程狀態(tài)方程。塚=/2（W”,0"）驅(qū)動(dòng)方程（激勵(lì)方程） wn = f3（X'Qn）在時(shí)序邏輯電路中，根據(jù)存儲(chǔ)電路中的觸發(fā)器 是否同時(shí)動(dòng)作，可將時(shí)序邏輯電路劃分為同步 時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路兩大類O按電路輸出信號(hào)的特性可分為米里(Mealy) 型和摩爾(Moore)型。米里型時(shí)序電路的輸 出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路的輸入; 而摩爾型時(shí)序電路的輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)。根據(jù)功能分類，最常用的時(shí)序邏輯電路有寄存 器和計(jì)

15、數(shù)器等。9.2.2時(shí)序邏輯電路的分析方法分析時(shí)序邏輯電路的一般步驟如下:（1）由邏輯圖寫(xiě)出下列各邏輯方程式: 各觸發(fā)器的時(shí)鐘方程; 時(shí)序電路的輸出方程; 各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。常觸發(fā)咧性方程'求得時(shí)序（3）根據(jù)狀態(tài)方程卻輸出方程，進(jìn)行計(jì)算，列出該時(shí)序 電路的狀態(tài)表，畫(huà)由狀態(tài)鹵或時(shí)岸鹵。（4）根據(jù)電路的狀態(tài)表或狀態(tài)圖說(shuō)明給定時(shí)序邏輯電路 的邏輯功能。93寄存器931數(shù)碼寄存器數(shù)字系統(tǒng)中存放信息的部件。由觸發(fā)器和邏輯門(mén)電路構(gòu)成。 一、雙拍接收方式的數(shù)碼寄存器寄存數(shù)碼的步驟:1、清零；2、寄存。EZh1=1X |I"J1曲幻£血1>?$£0； 卜'數(shù)

16、據(jù)輸入端：D3D。數(shù)據(jù)輸出端：丫3Y?？刂贫耍呵辶?、寄存控制和取數(shù)控制q n-ti樂(lè)創(chuàng)蝕。鵡亦E R二、單拍接收方式的數(shù)碼寄存器直接由寄存控制存入數(shù)碼，不必清零。并行輸入、并行輸出。9.3.2移位寄存器所謂"移位，就是將寄存器所存各位 數(shù)據(jù)，在每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或 向右移動(dòng)一位。根據(jù)移位方向，常把它分 成左移寄存器、右移魯存器和雙向移位 寄存器三種：右移寄存器=>雙向o移位。寄存器(b)(c)根據(jù)數(shù)據(jù)移位和輸入輸出方式，可分為:串入-串出串入-并出|ff|ff| ff|ff 卜V hr V并入-串出| FF |-1-| FF |-1-| ff |-1-| FF pV V

17、 hr nH并入-并出一、單向移位寄存器 右移寄存器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：左邊觸發(fā)器的輸出端接右鄰觸發(fā)器的 輸入端。時(shí)鐘脈沖作為移位控制脈沖，觸發(fā)器FF。的D端為串行 數(shù)據(jù)輸入端，觸發(fā)器FF3的輸出Q端為串行數(shù)據(jù)輸出端。右移寄存器（D觸發(fā)器組成的4位右移寄存器）數(shù)碼在右移移位寄存器中的移位情況移位脈沖CP串行輸入Qo Qi Q2 Q30000001O3d3 000203DiD、。2、卜、04DoD°D D2 D3經(jīng)過(guò)4個(gè)時(shí)鐘脈沖后，4位數(shù)碼全部移入寄存器，可并行輸出（串入一并出），若需串行輸出，則還需4個(gè)時(shí)鐘脈沖，即可從串行輸出端得到串行數(shù)據(jù)（串入一串出）O二、中規(guī)模集成4位雙向移位寄存器74

18、194Q0Q1Q2Q3 >CP,74194DsrRd D0D1D2D3$()$!DSVcc Qo Qi Q2 Q3 CP S So n ra Jul ntl ill 77 fiol 974194LU 也 LJ l±JN N LUN Rd Dsr Do D d2 d3 dsl gndDsl和Dsr分別是左移和右移串行輸入。鞏、0、°2和2是 并行輸入端。00和03分別是左移和右移時(shí)的串行輸出端，00、01、02和03 為并行輸出端。S。和S為控制輸入端。、功能74494的功能表:輸入希出控制串行輸入時(shí)鐘并行輸入工作模式S SqCPg q 2 AG Q Qz Qi0X X

19、X XXX X X X0 0 0 0異步潔零10 0X XXX X X X© Qi 保持10 1X 1tX X X Xi S Qi Qi右移 Q皺為串行輸10 1x 0tX X X Xo 工 Qi Qi入必為串行輸岀11 01 XtX X X XQi Qi i左移9 Dg為串行輸11 00 XtX X X XQi Qi o入為串行輸出11 1X Xt4 Q| A AU A以2并行置數(shù)二、位數(shù)擴(kuò)展示例yX |n*i r? j丁”弘|( I三、移位寄存器應(yīng)用舉例一串行加法器9.4計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器一一用以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖CP個(gè)數(shù)的電路。計(jì)數(shù)器的分類：(1) 按計(jì)數(shù)進(jìn)制可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)

20、數(shù) 器。非丄進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最典型的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2) 按數(shù)字的增減趨勢(shì)可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。(3) 按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是否與計(jì)數(shù)脈沖同步分為同 步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。9. 4. 1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器一、異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器工作原理：4個(gè)JK觸發(fā)器都接成T，觸發(fā)器。每來(lái)一個(gè)CP的下降沿時(shí)，F(xiàn)F。向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次; 每當(dāng)0由1變0, FF向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次； 每當(dāng)©由1變0, FF?向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次； 每當(dāng)Q2由1變0, FF3向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。時(shí)序波形圖。00。2狀態(tài)圖:由時(shí)序圖可以看出,沖(CP)周期的2倍.00、0、。2、0的周期分別是計(jì)數(shù)脈4倍.8

21、倍.16倍，因而計(jì)數(shù)器也可作為分頻器。4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CPQ3q2Q1Qo十進(jìn)制數(shù)000000100012001 023001340l<i=0“04501015601106701178l<i=0“0089100191010101011101111121100121311011314111014151111151600000異步計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)延遲問(wèn)題纖 阡|異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯簡(jiǎn)圖異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 累積延遲波形同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器由于該計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)規(guī)律性較強(qiáng)，只需用“觀察法”就可設(shè)計(jì)出電路:因?yàn)槭恰巴健狈?式，所以將所有觸 發(fā)器的CP端連在 一起，接計(jì)數(shù)脈沖。 然后分析

22、狀態(tài)表， 選擇適當(dāng)?shù)腏K信 號(hào)。計(jì)數(shù)脈沖序號(hào)電路狀態(tài)等效十進(jìn)制數(shù)&&口a0000001000112001023001134010045010156011067011178100089100191010101011101111121100121311011314111014151111151600000分析狀態(tài)圖可見(jiàn)：FF0：每來(lái)一個(gè)CP,向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選二K°=l。FF1：當(dāng)時(shí)，來(lái)一個(gè)CP,向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選 Ji=i= Go °ff2：當(dāng)2061=1時(shí)，來(lái)一個(gè)CP,向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以 選人普00。FF3：當(dāng)0000=1時(shí)，來(lái)一

23、個(gè)向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所 以選XKsPoQd。942十進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析時(shí)序邏輯電路的般步戛1.由邏輯圖寫(xiě)出下列各邏輯方程式:(1) 各觸發(fā)器的時(shí)鐘方程。(2) 時(shí)序電路的輸出方程。(3) 各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。2.將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，求得時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)方程。3. 根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程，列出該時(shí)序電路的狀態(tài)表，畫(huà) 出狀態(tài)圖或時(shí)序圖。4. 根據(jù)電路的狀態(tài)表或狀態(tài)圖說(shuō)明給定時(shí)序邏輯電路的邏輯 功能。1、8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1o1FFt CF<J再?zèng)_卜I用前面介紹的同步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)行分析。(1)寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程:人=Q；Q；K°=lK

24、= GoA = Q；Q；a a = Q；K°=lK 嚴(yán) Q；K? = Q；Q；© = Qo丿0 = 1 丿嚴(yán)Oo A = Qi'Qo厶=Q；Q：Q：(2)將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得到狀態(tài)方程:先寫(xiě)出JK觸發(fā)器的特性方程：Qfl+i = JQn + KQtl狀態(tài)方程:0宀人0+瓦0二0Q嚴(yán)=石+麗=甌N + QQ： Q：'詁 N + 疋Q； = Q：Q； N + 応Q；* 詁 N + 屜=Q；Q：Q： N + 屜(3)作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。2/?+，= Q；Q：Q；+QQ02譏 0 W+000QJQ；Q：Q：Q； + Q：Q；設(shè)初態(tài)為Q3Q2QiQo=O

25、OOO ,代入狀態(tài)方程進(jìn) 行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。計(jì)數(shù)脈沖序號(hào)現(xiàn)態(tài)次態(tài)2?QiQ5fin+1er1Ql+10000000011000100102001000113001101004010001150101011060110011170111100081000100191001000(4)作狀態(tài)圖及時(shí)序圖。CP200。2。3u!Q-.!11丨0!0：0I1|ii ! 0 ： 011 I 1_o丨o |o丨丨丨丨|(5)檢查電路能否自啟動(dòng)由于電路中有4個(gè)觸發(fā)器，它們的狀態(tài)組合共有16種。而在 8421BCD碼計(jì)數(shù)器中只用了 10種，稱為有效狀態(tài)。其余6種狀態(tài) 稱為無(wú)效狀態(tài)。當(dāng)由于某種原因，使計(jì)數(shù)器進(jìn)

26、入無(wú)效狀態(tài)時(shí)，如果能在時(shí)鐘信號(hào)作用下，最終進(jìn)入有效狀態(tài)，我們就稱該電路具有直啟她力。用同樣的分析的方法分別求出6種無(wú)效狀態(tài)下的次態(tài)，得到完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。可見(jiàn)，該計(jì)數(shù)器能夠自啟動(dòng)。用前面介紹的異步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)行分析:（1）寫(xiě)出各邏輯方程式。時(shí)鐘方程:CPQ=CP（時(shí)鐘脈沖源的下降沿觸發(fā)。CPQ.（當(dāng)FF°的©由10時(shí)，0才可能改變狀態(tài)。）CP2=Qr （當(dāng)FF的01由10時(shí)，02才可能改變狀態(tài)。）CP3=Qq （當(dāng)FFo的00由1-0時(shí)，03才可能改變狀態(tài)）各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程:0 =1k° = i.=e?K嚴(yán)12 =1K2 =13 = Q；Q：（

27、2）將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的狀態(tài)方程:刖=人0 + g =0 （CP由1-0時(shí)此式有效）。嚴(yán)=人刁+和22NN （0由1-0時(shí)此式有效） c2n+l = 2? （0由 1-0時(shí)此式有效）2T'厶B+圧型& （00由1°時(shí)此式有效）（3）寫(xiě)輸出方程：CO = 0300 = 0300(4) 作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。L=J設(shè)初態(tài)為03020100=0000,代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。CO 200 = 03000QbQdQcR59v 9(1五進(jìn)制計(jì)數(shù)器置9輸入端置0輸入端丿9.4.3中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的功能分析與擴(kuò)展一、異步式加法計(jì)數(shù)器1、電路結(jié)構(gòu)二進(jìn)

28、制|計(jì)藪豁7時(shí)鐘有兩個(gè)中規(guī)模集成異步二一五一十進(jìn)制計(jì)數(shù)器7490邏輯圖CP輸入輸出Ro R。9(1) Sg Q3 Q2 Qi QoX110 X11X0000000000X11X 01110011001X ° ° X O x X o ° X ° X X o X °加法計(jì)數(shù)2、邏輯功能分析(1)異步置0：Ro和R。全接咼 電平，s9(1)ffs9中 有低電平。(2)異步置9：S9(1)»S9全接高電平Rq和R。中 有低電平。(3)計(jì)數(shù)：Sg.Sg(2)及 Ro >Ro中有低電平。中規(guī)模集成同步二進(jìn)制可預(yù)置加法計(jì)數(shù)器74161ofii

29、1 - 41 |-ttJFPW|-JU 1.白b i C|>Po復(fù)位信號(hào)輸入端使能端W-0必曲汕代表符號(hào)置數(shù)控制端邏輯圖輸入輸出CPcr"ld CTt CTPDo D D2 D3Qo Qi Q2 Q3X0XXX0 X X X0 0 0 0t10XXDo D D2 D3D° D D2 D3X110XX X X X保持X11X0X X X X保持1111X X X X加法計(jì)數(shù)(1) 異步清零：CR=O；(2) 同步置數(shù)：LD=O> CR=1；(3) 保持：LD=CR= 1, CTt、CTp有一個(gè)為低電平;(4) 計(jì)數(shù)：£5二祿二CTt二CTp二 1。3、集成計(jì)數(shù)器功能擴(kuò)展利用已有的M進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意N(NvM)進(jìn)制計(jì)數(shù)器：跳過(guò)多 余的MN個(gè)狀態(tài)。方法：置零法和置位法。置零法原理示意圖:置零法適用于有置零輸入端的計(jì)數(shù)器0 對(duì)于有異步置零輸入端的計(jì)數(shù)器，它的工作原理為：原M進(jìn)制 計(jì)數(shù)器從全0狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)，接收到N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后電路進(jìn)入Sn狀態(tài)。如果將Sn狀態(tài)譯碼產(chǎn)生一個(gè)置零信號(hào)加到計(jì)數(shù)器的 異步置零輸入端，則計(jì)數(shù)器將立刻返回到S。狀態(tài)，這樣就可跳 過(guò)MTV個(gè)狀態(tài)而得到N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由于電路一進(jìn)入Sn狀態(tài) 后立刻又被置為S。狀態(tài)，因此在穩(wěn)定的計(jì)數(shù)狀態(tài)循環(huán)中不包括