數(shù)電教案其他數(shù)字第章

1、第六章 時序邏輯電路6.1 概述概述一、時序邏輯電路的特點一、時序邏輯電路的特點 功能上：功能上：任一時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，還任一時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。例：串行加法器，兩個多位數(shù)從低位到高位逐位相加例：串行加法器，兩個多位數(shù)從低位到高位逐位相加2. 電路結(jié)構(gòu)上電路結(jié)構(gòu)上包含存儲電路和組合電路包含存儲電路和組合電路存儲器狀態(tài)和輸入變量共同決定輸出存儲器狀態(tài)和輸入變量共同決定輸出 二、時序電路的一般結(jié)構(gòu)形式與功能描述方法二、時序電路的一般結(jié)構(gòu)形式與功能描述方法可以用三個方程組來描述：可以用三個方程組來描述：),(),(),(QXF

2、Yqqqxxxfyqqqxxxfylijli輸出方程21211212111),(),(),(QXGZqqqxxxgzqqqxxxgzlikli驅(qū)動方程21211212111),(*),(),(*QZHQqqqzzzhqqqqzzzhqlillli狀態(tài)方程2121212111三、時序電路的分類三、時序電路的分類1、按照觸發(fā)器的動作特點分類：、按照觸發(fā)器的動作特點分類：可分為同步時序電路與異步時序電路可分為同步時序電路與異步時序電路同步：存儲電路中所有觸發(fā)器的時鐘使用統(tǒng)一的同步：存儲電路中所有觸發(fā)器的時鐘使用統(tǒng)一的clk,狀態(tài)變化發(fā)生在同一時刻狀態(tài)變化發(fā)生在同一時刻異步：沒有統(tǒng)一的異步：沒有統(tǒng)一的

3、clk,觸發(fā)器狀態(tài)的變化有先有后觸發(fā)器狀態(tài)的變化有先有后2、按照輸出信號特點分類：、按照輸出信號特點分類：可分為可分為Mealy型和型和Moore型型Mealy型（米利型）：輸出信號不僅取決于型（米利型）：輸出信號不僅取決于存儲電路的狀態(tài)，而且取決于輸入變量存儲電路的狀態(tài)，而且取決于輸入變量 Moore型（摩爾型）：輸出信號僅僅取決型（摩爾型）：輸出信號僅僅取決于存儲電路的狀態(tài)于存儲電路的狀態(tài)由此可見，摩爾型是米利型的特例由此可見，摩爾型是米利型的特例僅取決于電路狀態(tài))(有關(guān)、與),(QFYQXQXFY),(QXFY 輸出方程),(QXGZ 驅(qū)動方程),(*QZHQ 狀態(tài)方程XQnQn+1Z6

4、.2 時序電路的分析方法時序電路的分析方法一般步驟：一般步驟：1、從給定電路寫出存儲電路中每個觸發(fā)、從給定電路寫出存儲電路中每個觸發(fā)器的驅(qū)動方程，得到整個電路的驅(qū)動方器的驅(qū)動方程，得到整個電路的驅(qū)動方程。程。2、將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器的特性方程，、將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器的特性方程，得到狀態(tài)方程，寫出輸出方程。得到狀態(tài)方程，寫出輸出方程。3、根據(jù)時序電路的狀態(tài)方程和輸出方程、根據(jù)時序電路的狀態(tài)方程和輸出方程建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或波形圖建立狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或波形圖中的一種。中的一種。4、分析邏輯功能、分析邏輯功能5、判斷電路能否自啟動、判斷電路能否自啟動例：例：23213312121321

5、,)(,1, )(. 1QKQQJQQKQJKQQJ寫驅(qū)動方程： 3232132312121321*)(*. 2QQQQQQQQQQQQQQQQQKQJQJK，得狀態(tài)方程：觸發(fā)器的特性方程代入32QQY 輸出方程TTL電路電路3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表0 0 0 0 0 1 00 0 1 0 1 0 00 1 0 0 1 1 00 1 1 1 0 0 01 0 0 1 0 1 01 0 1 1 1 0 01 1 0 0 0 0 11 1 1 0 0 0 1YQQQQQQ*1231230 0 0 0 01 0 0 1 02 0 1 0 03 0 1 1 04 1 0 0 05 1 0 1 06

6、1 1 0 17 0 0 0 00 1 1 1 11 0 0 0 0YQQQCLK123 3232132312121321QQQQQQQQQQQQQQQQ*)(*32QQY 4、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5、時序圖、時序圖例例：21211) 1 (QQADQD驅(qū)動方程：212/11*)2(QQAQQQ狀態(tài)方程：21212121)()()3(QQAQQAQQAQQAY 輸出方程：（4）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：（5）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖00011011001/0 10/0 11/000/1111/100/0 01/010/0AYQQ*1212QQ（6）波形圖）波形圖1,11,321322131

7、KQQJKJKQJCPQQQQQQQCPQQQnnn3211312121311123QQQ保持低電平期間改變隨高電平期間QclkDQclkLS 7574用維-阻觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的74HC175功能。有異步置狀態(tài)無關(guān)，存入，與此前后的時，將01757430DDDCLKHCnnnnnnnQQQQQQDQ2131120111101S0S1S0S11111012010011011QQQQSQSRDSSQSSQSSQSSS *的工作狀態(tài)就可以選擇通過控制19401SS1D2Q數(shù)據(jù)運(yùn)算并代碼轉(zhuǎn)換，串應(yīng)用：1Q10021TQQQTiii.計數(shù)1111保持（C=0）0X11X保持（包括C）1011X預(yù)置數(shù)（同步）X

8、X01置 0（異步）XXX0X工作狀態(tài)ETEPDLRCLKD10021TQQQTiii.DUDLSCLKI101010TQDUQDUTijjijji)()(DUijjDijjUiCLKCLKCLKQCLKQCLKCLK0101001012QQCLKQQCLKCLKDU10T3001QQQT212QQT 030120123QQQQQQQQT計數(shù)1111保持（C=0）0X11X保持（包括C）1011X預(yù)置數(shù)（同步）XX01置 0（異步）XXX0X工作狀態(tài)ETEPDLRCLKD10T)( 123001QQQQQT)( 32101012QQQQQQQT/3210TQ Q Q2 2、異步十進(jìn)制加法計數(shù)器

9、、異步十進(jìn)制加法計數(shù)器原理：原理：在在4 4位二進(jìn)制異步加法計數(shù)器位二進(jìn)制異步加法計數(shù)器上修改而成，上修改而成，要跳過要跳過1010 1111這六個狀態(tài)這六個狀態(tài)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10J=0J=1J=0J=K=1J=1J=0器件實例：二五器件實例：二五十進(jìn)制十進(jìn)制異步計數(shù)器異步計數(shù)器74LS290三、任意進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法三、任意進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法用已有的用已有的N進(jìn)制芯片，組成進(jìn)制芯片，組成M進(jìn)制計數(shù)器，是進(jìn)制計數(shù)器，是常用的方法。常用的方法。N進(jìn)制M進(jìn)制MNMN1. N M原理：計數(shù)循環(huán)過程中設(shè)法跳過原理：計數(shù)循環(huán)過程中設(shè)法跳過NM個狀態(tài)。個狀態(tài)。具體方法：置零法具體

10、方法：置零法 置數(shù)法置數(shù)法同步置零法異步置零法同步預(yù)置數(shù)法異步預(yù)置數(shù)法置零法如右圖所置零法如右圖所示。電路一進(jìn)入示。電路一進(jìn)入SM狀態(tài)就立即狀態(tài)就立即被置成被置成S0狀態(tài)，狀態(tài)，所以所以SM狀態(tài)僅狀態(tài)僅在極短的瞬時出在極短的瞬時出現(xiàn)，在穩(wěn)定的狀現(xiàn)，在穩(wěn)定的狀態(tài)循環(huán)中不包括態(tài)循環(huán)中不包括SM狀態(tài)。狀態(tài)。置零法適用于有置零法適用于有異步置零輸入端異步置零輸入端的計數(shù)器。的計數(shù)器。S0S1S2S3SM-2SM-1SMSN-3SN-2SN-1例：將十進(jìn)制的例：將十進(jìn)制的74160接成六進(jìn)制計數(shù)器接成六進(jìn)制計數(shù)器由于置零信號隨由于置零信號隨著計數(shù)器被置零著計數(shù)器被置零而立即消失而立即消失,所以所以置零信

11、號持續(xù)時置零信號持續(xù)時間極短間極短,如果觸發(fā)如果觸發(fā)器的復(fù)位速度有器的復(fù)位速度有快有慢快有慢,則可能動則可能動作慢的觸發(fā)器還作慢的觸發(fā)器還未來得及復(fù)位置未來得及復(fù)位置零信號已經(jīng)消失零信號已經(jīng)消失,導(dǎo)致電路誤動作導(dǎo)致電路誤動作.置數(shù)法：適用于有預(yù)置數(shù)功能的計數(shù)器電路。置數(shù)法：適用于有預(yù)置數(shù)功能的計數(shù)器電路。通過給計數(shù)器重復(fù)置入某個數(shù)值的方法跳越通過給計數(shù)器重復(fù)置入某個數(shù)值的方法跳越NM狀態(tài)。狀態(tài)。S0SiSi+1Si+2Sj-1SjSN-3SN-2SN-1NM個個狀態(tài)狀態(tài)同步置數(shù)法同步置數(shù)法 (a)置入置入0000 (b)置入置入1001異步置數(shù)法（適用于異步置數(shù)法（適用于74290）利用進(jìn)位輸

12、出利用進(jìn)位輸出C置數(shù)法置數(shù)法1、同步置數(shù)、同步置數(shù)2、異步置數(shù)、異步置數(shù)2. N M 的計數(shù)器的計數(shù)器然后再采用置零或置數(shù)的方法然后再采用置零或置數(shù)的方法2、分解法、分解法M=N1N2分別接成分別接成N1和和N2兩個計數(shù)器。兩個計數(shù)器。計數(shù)器間的連接有兩種方式：計數(shù)器間的連接有兩種方式：a.并行進(jìn)位方式：用同一個并行進(jìn)位方式：用同一個CLK，低位片的，低位片的進(jìn)位輸出作為高位片的計數(shù)控制信號（如進(jìn)位輸出作為高位片的計數(shù)控制信號（如74160的的EP和和ET）b.串行進(jìn)位方式：低位片的進(jìn)位輸出作為高串行進(jìn)位方式：低位片的進(jìn)位輸出作為高位片的位片的CLK，兩片始終同時處于計數(shù)狀態(tài)，兩片始終同時處于

13、計數(shù)狀態(tài)例：用兩片例：用兩片74160接成一百進(jìn)制計數(shù)器接成一百進(jìn)制計數(shù)器并行進(jìn)位法并行進(jìn)位法串行進(jìn)位法串行進(jìn)位法例：用例：用74160接成二十九進(jìn)制接成二十九進(jìn)制整體置零整體置零（異步）（異步）整體置數(shù)整體置數(shù)（同步）（同步）D01DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3C1CPQ0Q1Q2Q3110000100000100100000111110100101110001101001001111100111110110112扭環(huán)形計數(shù)器扭環(huán)形計數(shù)器若將反饋邏輯函數(shù)取為：若將反饋邏輯函數(shù)取為：D0=Qn-1則得到扭環(huán)形計數(shù)器，也稱為則得到扭環(huán)形計數(shù)器，也稱為約翰遜計數(shù)器。約翰遜計數(shù)器

14、。顯然，圖中所示的扭環(huán)形計數(shù)器不能自啟動。顯然，圖中所示的扭環(huán)形計數(shù)器不能自啟動。D01DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3C1CPQ0Q1Q2Q3&1000000100001111110000111110011110101011010001100010010110011101D01DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3C1CPQ0Q1Q2Q31tCPtQ0tQ1tQ2tQ3C11DFF0&C11DFF1C11DFF2CP&P0P1P2P3P4P5P6P7計計數(shù)數(shù)器器譯譯碼碼器器CPP0P1P2P3P4P5P6P7S2S3S1S4S5S6S7S

15、9S0S8S11S10S12/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1Q3Q2Q1Q0S00 00 00 00 00 00 0S10 00 00 01 10 01 1S20 00 01 10 00 02 2S30 00 01 11 10 03 3S40 01 10 00 00 04 4S50 01 10 01 10 05 5S60 01 11 10 00 06 6S70 01 11 11 10 07 7S81 10 00 00 00 08 8S91 10 00 01 10 09 9S101 10 01 10 00 01010S111 10 01 11 10 01111S121 11 10 00 01 11212狀態(tài)順序狀態(tài)順序狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出C 等效十進(jìn)制數(shù)等效十進(jìn)制數(shù)Q1Q0Q3Q20001/00010/00100/00011/00101/00110/01000/00111/00000/1 XXXX/X XXXX/X XXXX/X1001/01010/01100/01011/00001111000011011JKF0C1JKF1C1JKF2C1JKF3C11CP&1C S0 S