第3章 時序邏輯電路

1、第第3 3章章 時序邏輯電路時序邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院廣東工業(yè)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院2問題的提出問題的提出數(shù)字邏輯電路分為兩大類：數(shù)字邏輯電路分為兩大類：組合電路組合電路時序電路時序電路 編碼器 ，譯碼器 ，數(shù)據(jù)選擇器 ，數(shù)值比較器，加法器 ，乘法器知識回顧：常用的組合電路？知識回顧：常用的組合電路？問題：為什么要用時序電路？問題：為什么要用時序電路？典型的時序電路：寄存器，計數(shù)器，讀/寫存儲器，移位寄存器，順序脈沖發(fā)生器3本章內(nèi)容本章內(nèi)容3.1 3.1 概述概述 時序電路的基本概念及特點時序電路的基本概念及特點 、分類，邏輯功能的表示方法、分類，邏輯功能的表示方法 3.2 3.2 鎖存器及觸

2、發(fā)器鎖存器及觸發(fā)器 常見鎖存器及觸發(fā)器的工作原理、邏輯符號、功能常見鎖存器及觸發(fā)器的工作原理、邏輯符號、功能特性特性3.3 3.3 時序電路的分析時序電路的分析3.4 3.4 常用的時序邏輯電路常用的時序邏輯電路 寄存器寄存器 ，計數(shù)器，計數(shù)器3.5 3.5 時序電路的設(shè)計方法時序電路的設(shè)計方法 3.6 3.6 時序邏輯電路時序分析的基本概念時序邏輯電路時序分析的基本概念 時鐘信號，建立時間、保持時間和最大傳播延遲時間，時鐘信號，建立時間、保持時間和最大傳播延遲時間， 穩(wěn)態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)， 分辨時間分辨時間 ，時鐘偏差，時鐘偏差 43.1 概述概述3.1.1 時序電路的基本概念及特點時

3、序電路的基本概念及特點3.1.2 時序電路邏輯功能的表示方法時序電路邏輯功能的表示方法3.1.3 時序電路的分類時序電路的分類53.1 概述概述時序邏輯電路：時序邏輯電路：n與與時鐘脈沖時鐘脈沖序列有關(guān)序列有關(guān)n以組合電路為基礎(chǔ)，但又與組合電路不同以組合電路為基礎(chǔ)，但又與組合電路不同63.1.1 3.1.1 時序電路的基本概念及特點時序電路的基本概念及特點邏輯功能上的特點邏輯功能上的特點n任意時刻電路的穩(wěn)定輸出，不僅取決于該時刻各個任意時刻電路的穩(wěn)定輸出，不僅取決于該時刻各個輸入變量的取值輸入變量的取值，還取決于，還取決于電路原來的狀態(tài)電路原來的狀態(tài)。即：。即：與以前的輸入有關(guān)。與以前的輸入有

4、關(guān)。n凡是符合該特點的數(shù)字電路都是時序邏輯電路凡是符合該特點的數(shù)字電路都是時序邏輯電路 時序邏輯電路的定義。時序邏輯電路的定義。電路結(jié)構(gòu)上的特點電路結(jié)構(gòu)上的特點n通常包含組合電路和通常包含組合電路和 存儲電路存儲電路（必不可少必不可少） 由具有記憶功能的鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成由具有記憶功能的鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成 n存儲電路的輸出狀態(tài)必須反饋到組合電路的輸入端，存儲電路的輸出狀態(tài)必須反饋到組合電路的輸入端，與輸入信號一起，共同決定組合電路的輸出。與輸入信號一起，共同決定組合電路的輸出。有些時序電路沒有輸入信號，有的沒有組合邏輯部有些時序電路沒有輸入信號，有的沒有組合邏輯部分，但只要它們在邏輯功能上具有

5、時序電路的基本分，但只要它們在邏輯功能上具有時序電路的基本特征，仍然屬于時序電路。特征，仍然屬于時序電路。 73.1.2 3.1.2 時序電路邏輯功能的表示方法時序電路邏輯功能的表示方法1邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 輸出函數(shù)輸出函數(shù) 、驅(qū)動函數(shù)、驅(qū)動函數(shù)(激勵函數(shù)激勵函數(shù)) 、狀態(tài)函數(shù)。、狀態(tài)函數(shù)。 Qn：觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)；：觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)； Qn+1：觸發(fā)器的次態(tài)：觸發(fā)器的次態(tài) 8邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式93.1.2 3.1.2 時序電路邏輯功能的表示方法時序電路邏輯功能的表示方法 2狀態(tài)表狀態(tài)表 描述時序電路中描述時序電路中存儲狀態(tài)存儲狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程及其與輸入、轉(zhuǎn)換過程及其與輸入、輸出信號之間關(guān)系的表格。輸

6、出信號之間關(guān)系的表格。 10狀態(tài)表狀態(tài)表 狀態(tài)編碼：對字母所表示的狀態(tài)進(jìn)行編碼狀態(tài)編碼：對字母所表示的狀態(tài)進(jìn)行編碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表：編碼后的狀態(tài)表書寫為真值表形式狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表：編碼后的狀態(tài)表書寫為真值表形式S0S1S2S30S0/1S0/1S0/1S0/11S1/1S2/1S3/0S3/0輸入輸入X當(dāng)前當(dāng)前狀態(tài)狀態(tài)下一下一狀態(tài)狀態(tài)輸出輸出Y000(S0)00(S0)1001(S1)00(S0)1010(S2)00(S0)1011(S3)00(S0)1100(S0)01(S1)1101(S1)10(S2)1110(S2)11(S3)0111(S3)11(S3)0狀態(tài)編碼：狀態(tài)編碼：S0(00)、

7、S1(01)、S2(10)、S3(11) 下一狀態(tài)下一狀態(tài) / Y11狀態(tài)表狀態(tài)表 123.1.2 3.1.2 時序電路邏輯功能的表示方法時序電路邏輯功能的表示方法 3狀態(tài)圖狀態(tài)圖n通過幾何圖形方式，將時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)通過幾何圖形方式，將時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件表示出來，又稱系及轉(zhuǎn)換條件表示出來，又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。n只有給狀態(tài)進(jìn)行編碼后，才能開始時序邏輯電只有給狀態(tài)進(jìn)行編碼后，才能開始時序邏輯電路的路的設(shè)計設(shè)計 n步驟：步驟：（1）畫出電路的所有狀態(tài)）畫出電路的所有狀態(tài) （一個圓圈對應(yīng)一個存儲狀態(tài) ）（2）用箭頭描述狀態(tài)的轉(zhuǎn)換方向）用箭頭描述狀態(tài)的轉(zhuǎn)換方向（3）箭頭旁邊注明

8、狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件及輸出結(jié)果）箭頭旁邊注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件及輸出結(jié)果 13狀態(tài)圖狀態(tài)圖 S0S1S2S30S0/1S0/1S0/1S0/11S1/1S2/1S3/0S3/0S0S1S2S3X/Y0/11/11/10/11/00/10/11/0143.1.2 3.1.2 時序電路邏輯功能的表示方法時序電路邏輯功能的表示方法 4時序圖時序圖 可反映出在時鐘脈沖序列及輸入信號的作用下，可反映出在時鐘脈沖序列及輸入信號的作用下，電路狀態(tài)及輸出狀態(tài)隨時間變化的波形電路狀態(tài)及輸出狀態(tài)隨時間變化的波形153.1.3 3.1.3 時序電路的分類時序電路的分類1按觸發(fā)器的時鐘脈沖控制方式分類按觸發(fā)器的時鐘脈沖控制方式

9、分類n同步時序電路同步時序電路 ：存儲電路中所有的觸發(fā)器狀態(tài)的改變存儲電路中所有的觸發(fā)器狀態(tài)的改變都是在同一個時鐘脈沖（都是在同一個時鐘脈沖（Clk）控制下同時發(fā)生）控制下同時發(fā)生 n異步時序電路異步時序電路 ：存儲電路中的觸發(fā)器由兩個或兩個以存儲電路中的觸發(fā)器由兩個或兩個以上的上的Clk控制或沒有控制或沒有Clk控制控制 2按輸出和輸入的關(guān)系分類按輸出和輸入的關(guān)系分類nMealy型時序電路型時序電路 ：輸出信號不僅取決于存儲電路輸出信號不僅取決于存儲電路的狀態(tài)，而且還與輸入直接有關(guān)系。即的狀態(tài)，而且還與輸入直接有關(guān)系。即 Y=F X，Q nMoore型時序電路型時序電路 ：輸出信號僅僅取決于

10、存儲電路輸出信號僅僅取決于存儲電路的狀態(tài)。即的狀態(tài)。即 Y=F Q 返回例返回例3-9163.2 鎖存器及觸發(fā)器鎖存器及觸發(fā)器 3.2.1 鎖存器鎖存器1基本RS鎖存器2D鎖存器3門控D鎖存器3.2.2 觸發(fā)器觸發(fā)器1D觸發(fā)器2JK觸發(fā)器3RS觸發(fā)器4T觸發(fā)器5帶置位、清零端的觸發(fā)器6觸發(fā)器集成電路7觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換173.2 鎖存器及觸發(fā)器鎖存器及觸發(fā)器 共同點：具有存儲功能的共同點：具有存儲功能的 雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài) 元器件元器件不同點：不同點：n鎖存器是電平敏感的存儲元件鎖存器是電平敏感的存儲元件n觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)的存儲元件觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)的存儲元件鎖存器鎖存器基本基本RS鎖存器，鎖存器，

11、D鎖存器鎖存器 ，門控，門控D鎖存器鎖存器觸發(fā)器觸發(fā)器 D觸發(fā)器觸發(fā)器 ，JK觸發(fā)器，觸發(fā)器， RS觸發(fā)器觸發(fā)器 ，T觸發(fā)器觸發(fā)器 帶置位、清零端的觸發(fā)器帶置位、清零端的觸發(fā)器 ，觸發(fā)器集成電路，觸發(fā)器集成電路 存儲狀態(tài)存儲狀態(tài) 0 態(tài)和態(tài)和 1 態(tài)均為穩(wěn)定的狀態(tài)態(tài)均為穩(wěn)定的狀態(tài)183.2.1 3.2.1 鎖存器鎖存器1基本基本RS鎖存器鎖存器 （1）基本結(jié)構(gòu)及工作原理）基本結(jié)構(gòu)及工作原理 由一對或非門交叉耦合而成的基本鎖存器:鎖存器的狀態(tài)：19基本基本 R R S S 鎖存器的工作原理鎖存器的工作原理 R0、 S0 ：輸出為穩(wěn)定的：輸出為穩(wěn)定的 0 態(tài)態(tài) 或或 1 態(tài)態(tài) ， 即即 Qn+1=

12、 Qn R0、 S1：輸出狀態(tài)為：輸出狀態(tài)為 1 態(tài)。即態(tài)。即 Qn+1=1 R1 、S0：輸出狀態(tài)為：輸出狀態(tài)為 0 態(tài)。即態(tài)。即 Qn+1=0R1、 S1 ：Q0、 0，此輸出既非，此輸出既非0態(tài)，也非態(tài)，也非1態(tài)。態(tài)。 這種狀態(tài)非鎖存器的正常工作狀態(tài)，應(yīng)避免出現(xiàn)。這種狀態(tài)非鎖存器的正常工作狀態(tài)，應(yīng)避免出現(xiàn)。 Qn： 接收信號之前的狀態(tài)接收信號之前的狀態(tài) （簡稱現(xiàn)態(tài)）（簡稱現(xiàn)態(tài)）Qn+1：接收信號之后的狀態(tài)：接收信號之后的狀態(tài) （簡稱次態(tài)）（簡稱次態(tài)）雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài)Qn00S011R00Qn+120（2 2）基本）基本 R R S S 鎖存器的特性表及特性函數(shù)鎖存器的特性表及特性函數(shù) 特性表

13、：特性表：反映鎖存器或觸發(fā)器的次態(tài)（Qn+1）與現(xiàn)態(tài)（Qn）以及輸入信號之間對應(yīng)關(guān)系的表格。類似于真值表 。特性函數(shù)：特性函數(shù)：以邏輯表達(dá)式的方式反映鎖存器或觸發(fā)器的次態(tài)（Qn+1）與現(xiàn)態(tài)（Qn）以及輸入信號之間函數(shù)關(guān)系。輸輸 入入輸輸 出出功能功能說明說明RSQnQn+1000000110101011110001010110111保持保持置置 1置置 0不允許不允許RSQn11111100021（3 3）基本）基本 R R S S 鎖存器時序圖鎖存器時序圖 t9 時刻：時刻：R=0、S=0，鎖存器應(yīng)保持為雙穩(wěn)態(tài)中的，鎖存器應(yīng)保持為雙穩(wěn)態(tài)中的 0 態(tài)或態(tài)或 1 態(tài)態(tài) 但但前一時刻前一時刻R=S

14、=1，使，使Q0、 0（非鎖存器的正常狀態(tài)）（非鎖存器的正常狀態(tài)） t9 時刻鎖存器狀態(tài)無法確定，取決于兩或非門延遲的差異時刻鎖存器狀態(tài)無法確定，取決于兩或非門延遲的差異圖中虛線：表示這種不確定的狀態(tài)圖中虛線：表示這種不確定的狀態(tài)竟態(tài)現(xiàn)象：竟態(tài)現(xiàn)象：兩個有效信號同時撤銷所產(chǎn)生的狀態(tài)不確定的情況。兩個有效信號同時撤銷所產(chǎn)生的狀態(tài)不確定的情況。 00保持保持01置置11110置置000保保持持01置置100保持保持10置置01100保持？保持？保持？保持？10置置022（4 4）基本）基本 R R S S 鎖存器的特點鎖存器的特點 電路比較簡單電路比較簡單是組成各種功能更為完善的鎖存器及觸發(fā)器的基

15、是組成各種功能更為完善的鎖存器及觸發(fā)器的基本單元本單元輸入信號直接控制著輸出的狀態(tài)輸入信號直接控制著輸出的狀態(tài)（稱為電平直接控制）（稱為電平直接控制）具有保持、置具有保持、置1、置、置0功能功能 （根據(jù)輸入信號的不同（根據(jù)輸入信號的不同 ）輸入信號輸入信號R 、S之間有約束之間有約束232. D 2. D 鎖存器鎖存器（1）基本結(jié)構(gòu)及工作原理）基本結(jié)構(gòu)及工作原理nD0： Qn+1=0 nD1： Qn+1=1 （2）特性表及特性函數(shù)）特性表及特性函數(shù)置置 0置置 1DQnQn+1功能功能說明說明000010101111242. D 2. D 鎖存器鎖存器（3）時序圖）時序圖 （4） D 鎖存器的

16、特點鎖存器的特點 n電平直接控制電平直接控制 n不存在不存在RS觸發(fā)器的約束問題觸發(fā)器的約束問題 n具有置具有置 0 及置及置 1 功能功能 253 3門控門控 D D 鎖存器鎖存器 （1）基本結(jié)構(gòu)及）基本結(jié)構(gòu)及 工作原理工作原理 增加了控制同步控制同步的時鐘信號時鐘信號Clk ：nClk0：Qn+1=Qn ，鎖存器狀態(tài)不改變nClk1：Qn+1=D (由輸入信號D控制鎖存器狀態(tài)) （2）特性函數(shù)）特性函數(shù):263 3門控門控 D D 鎖存器鎖存器（3）時序圖）時序圖 （4）門控）門控 D 鎖存器的特點鎖存器的特點 n具有置具有置 0 和置和置 1 功能功能 n受同步時鐘受同步時鐘Clk控制控

17、制 nClk1 期間接收信號nClk0 期間鎖存，便于多個鎖存器同步多個鎖存器同步工作 273.2.2 3.2.2 觸發(fā)器觸發(fā)器知識回顧：鎖存器和觸發(fā)器的異同知識回顧：鎖存器和觸發(fā)器的異同共同點：具有存儲功能的共同點：具有存儲功能的 雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài) 元器件元器件不同點：不同點：n鎖存器是電平敏感的存儲元件鎖存器是電平敏感的存儲元件n觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)的存儲元件觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)的存儲元件存儲狀態(tài)存儲狀態(tài) 0 態(tài)和態(tài)和 1 態(tài)均為穩(wěn)定的狀態(tài)態(tài)均為穩(wěn)定的狀態(tài)281. D 1. D 觸發(fā)器觸發(fā)器 （1）電路原理及）電路原理及 邏輯符號邏輯符號 Clk 0 ：主鎖存器L1的Clk1=1， L1開通，D值送到

18、Qm 從鎖存器L2的Clk2=0， L2斷路，D值無法送至 Q Q 保持原值不變 Clk 從從 0 1：主鎖存器L1的Clk1=0， L1斷路，不再接收D信號，Qm 保持 Clk 信號變化時刻 D 的信號 從鎖存器L2的Clk2=1，L2開通，Qm 信號被送至Q 端 最終送入Q 端的是 Clk 信號上升瞬間 D 的值。0011Q保持保持01100QmQQm時鐘上升沿時鐘上升沿291. D 1. D 觸發(fā)器觸發(fā)器 D 信號只在時鐘脈沖信號只在時鐘脈沖 Clk 的邊沿復(fù)制到的邊沿復(fù)制到 Q 端端 這類觸發(fā)器又被稱為這類觸發(fā)器又被稱為主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器或或邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 30（2） 特性表及

19、特性函數(shù)特性表及特性函數(shù) （3）狀態(tài)圖）狀態(tài)圖 1. D 1. D 觸發(fā)器觸發(fā)器 ClkDQn+1功能功能說明說明0011置置 0置置 101D/0/1/1/0/31上升沿觸發(fā)：上升沿觸發(fā)：（4 4） D D 觸發(fā)器時序圖觸發(fā)器時序圖 00111100Q32下降沿觸發(fā)：下降沿觸發(fā)：（4 4） D D 觸發(fā)器時序圖觸發(fā)器時序圖 0001Q000133n 具有置具有置 0 和置和置 1 功能功能 n 時鐘脈沖邊沿控制時鐘脈沖邊沿控制 n 便于多個觸發(fā)器同步工作便于多個觸發(fā)器同步工作n 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) （5 5） D D 觸發(fā)器的特點觸發(fā)器的特點 342. 2. JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 （1）

20、電路原理及邏輯符號）電路原理及邏輯符號 時鐘下降沿到來時： n若J=0，K=0，D=Q， ，觸發(fā)器狀態(tài)不改變n若J=0，K=1，D=0， ，觸發(fā)器狀態(tài)變?yōu)?0 態(tài)n若J=1，K=0，D=1， ，觸發(fā)器狀態(tài)變?yōu)?1 態(tài)n若J=1，K=1，D= ， ，觸發(fā)器狀態(tài)與原來狀態(tài)相反D觸發(fā)器觸發(fā)器35（2 2） JK 觸發(fā)器的特性表及特性函數(shù)觸發(fā)器的特性表及特性函數(shù)ClkJKQnQn+1功能功能說明說明00000011010001101001101111011110保持保持置置 0置置 1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)36（3 3） JK 觸發(fā)器的狀態(tài)圖觸發(fā)器的狀態(tài)圖37（4 4） JK 觸發(fā)器時序圖觸發(fā)器時序圖38（5 5）

21、 JK 觸發(fā)器的特點觸發(fā)器的特點n具有保持、置具有保持、置0、置、置1、翻轉(zhuǎn)功能、翻轉(zhuǎn)功能 n邊沿時鐘脈沖控制邊沿時鐘脈沖控制 n抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) 在時鐘觸發(fā)器中，凡是具有保持、置在時鐘觸發(fā)器中，凡是具有保持、置0、置、置1及及翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器稱為翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器稱為JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。 393. 3. RS 觸發(fā)器觸發(fā)器（1）邏輯符號）邏輯符號 （2）特性表及特性函數(shù)）特性表及特性函數(shù)n特性表與RS鎖存器相同 n特性函數(shù)： 輸輸 入入輸輸 出出功能功能說明說明RSQnQn+10000保持保持00110101置置101111000置置01010110不允許不允許11140（3）RS觸發(fā)

22、器的狀態(tài)圖觸發(fā)器的狀態(tài)圖 （4）RS觸發(fā)器的特點觸發(fā)器的特點n具有保持、置具有保持、置0、置、置1功能功能 n邊沿時鐘脈沖控制邊沿時鐘脈沖控制 n抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) nR 、S有約束有約束 在時鐘觸發(fā)器中，凡是具有保持、置在時鐘觸發(fā)器中，凡是具有保持、置0、置、置1功能的功能的觸發(fā)器稱為觸發(fā)器稱為RS觸發(fā)器觸發(fā)器。 3. 3. RS 觸發(fā)器觸發(fā)器414. 4. T 觸發(fā)器觸發(fā)器（1）邏輯符號）邏輯符號 （2）特性表及特性函數(shù)）特性表及特性函數(shù)ClkTQn+1功能功能說明說明0Qn保持保持1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)424. 4. T 觸發(fā)器觸發(fā)器（3）狀態(tài)圖）狀態(tài)圖 （4）時序圖）時序圖43（5）T觸發(fā)器

23、的特點觸發(fā)器的特點 n具有保持、翻轉(zhuǎn)功能具有保持、翻轉(zhuǎn)功能 n邊沿時鐘脈沖控制邊沿時鐘脈沖控制 n抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) 在時鐘觸發(fā)器中，凡是具有保持、翻轉(zhuǎn)功能在時鐘觸發(fā)器中，凡是具有保持、翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器稱為的觸發(fā)器稱為 T 觸發(fā)器觸發(fā)器。 4. 4. T 觸發(fā)器觸發(fā)器445 5帶置位、清零端的觸發(fā)器帶置位、清零端的觸發(fā)器 什么是置位、清零？什么是置位、清零？為什么要置位、清零？為什么要置位、清零？如何置位、清零？如何置位、清零？455 5帶置位、清零端的觸發(fā)器帶置位、清零端的觸發(fā)器 異步方式異步方式 當(dāng)置位或清零信號一產(chǎn)生就立刻進(jìn)行置位或清零當(dāng)置位或清零信號一產(chǎn)生就立刻進(jìn)行置位或清零 。

24、同步方式同步方式 當(dāng)置位或清零信號產(chǎn)生后，還要當(dāng)置位或清零信號產(chǎn)生后，還要等待等待時鐘的時鐘的有效邊沿有效邊沿到到來才進(jìn)行置位或清零操作來才進(jìn)行置位或清零操作 。從觸發(fā)器的邏輯符號上，從觸發(fā)器的邏輯符號上，看不出看不出其置位或清零端是同步其置位或清零端是同步或異步，只能從特性表上體現(xiàn)出來：或異步，只能從特性表上體現(xiàn)出來：n置位或清零置位或清零受受時鐘信號時鐘信號 Clk 的約束，屬于同步的約束，屬于同步n置位或清零置位或清零不受不受 Clk 約束，屬于異步約束，屬于異步465 5帶置位、清零端的觸發(fā)器帶置位、清零端的觸發(fā)器 （1）帶異步置位、清零端的）帶異步置位、清零端的D觸發(fā)器觸發(fā)器異步置位

25、端異步置位端異步清零端異步清零端表示輸入信號低電平有效表示輸入信號低電平有效47帶異步置位、清零端的帶異步置位、清零端的D D觸發(fā)器特性表及功能觸發(fā)器特性表及功能ClkD功能說明功能說明11001同步置同步置011110同步置同步置10110異步置異步置11001異步置異步置000不允許不允許SetClr1nQ1nQ48（2 2）帶同步置位、清零端的）帶同步置位、清零端的 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 496. 6. 觸發(fā)器集成電路觸發(fā)器集成電路觸發(fā)器的集成電路很多，主要為觸發(fā)器的集成電路很多，主要為 D 型和型和 JK 型觸發(fā)器。型觸發(fā)器。這里介紹兩種這里介紹兩種 :74HC74 雙雙 D 觸發(fā)器（有

26、預(yù)置、清零端觸發(fā)器（有預(yù)置、清零端）74HC112雙雙JK觸發(fā)器（有預(yù)置、清零端）觸發(fā)器（有預(yù)置、清零端）50（1 1）74HC7474HC74雙觸發(fā)器雙觸發(fā)器( (有預(yù)置、清零端）有預(yù)置、清零端） 74HC74含含2個兩個上升沿觸發(fā)個兩個上升沿觸發(fā) 的的 D 觸發(fā)器，每個觸發(fā)器，每個觸發(fā)器都有各自獨立的脈沖輸入以及異步置位、觸發(fā)器都有各自獨立的脈沖輸入以及異步置位、異步清零端。異步清零端。5174HC74 74HC74 一個觸發(fā)器的邏輯圖一個觸發(fā)器的邏輯圖 52（2 2） 74HC11274HC112雙雙JK觸發(fā)器觸發(fā)器( (有預(yù)置、清零端）有預(yù)置、清零端） 74HC112含含2個下降沿觸發(fā)

27、的個下降沿觸發(fā)的 JK觸發(fā)器，每個觸觸發(fā)器，每個觸發(fā)器都有各自獨立的脈沖輸入以及異步置位、異發(fā)器都有各自獨立的脈沖輸入以及異步置位、異步清零端。步清零端。 返回例返回例3-3537 7觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換 （1）用）用D觸發(fā)器構(gòu)造其他功能觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)造其他功能觸發(fā)器 D觸發(fā)器構(gòu)造觸發(fā)器構(gòu)造RS觸發(fā)器觸發(fā)器 RS觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) D觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) 547 7觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換 D觸發(fā)器構(gòu)造觸發(fā)器構(gòu)造T觸發(fā)器觸發(fā)器 T觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) D觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) 552) 2) 用用JK觸發(fā)器構(gòu)造

28、其他功能觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)造其他功能觸發(fā)器 JK觸發(fā)器構(gòu)造觸發(fā)器構(gòu)造RS觸發(fā)器觸發(fā)器 S信號從信號從J端接入，端接入，R信號從信號從K端接入端接入 JK觸發(fā)器構(gòu)造觸發(fā)器構(gòu)造T 觸發(fā)器觸發(fā)器 JK觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) T 觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) nnnnQTQTQTQ1nnnQKQJQ1TKJ562) 2) 用用JK觸發(fā)器構(gòu)造其他功能觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)造其他功能觸發(fā)器 JK觸發(fā)器構(gòu)造觸發(fā)器構(gòu)造D觸發(fā)器觸發(fā)器 JK觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) D觸發(fā)器的特性函數(shù)觸發(fā)器的特性函數(shù) J=D， nnnQKQJQ1nnnDQQDDQ1DK 573.3 3.3 時序電路的分析時序電路的分析

29、3.3.1 時序電路的分析方法時序電路的分析方法3.3.2 時序電路的分析舉例時序電路的分析舉例583.3 3.3 時序電路的分析時序電路的分析3.3.1 3.3.1 時序電路的分析方法時序電路的分析方法 ：分析步驟：分析步驟（1）根據(jù)給定的電路，寫函數(shù)表達(dá)式。包括：）根據(jù)給定的電路，寫函數(shù)表達(dá)式。包括： 輸出函數(shù)、各觸發(fā)器的激勵（驅(qū)動）函數(shù)。輸出函數(shù)、各觸發(fā)器的激勵（驅(qū)動）函數(shù)。 （2）將各觸發(fā)器的驅(qū)動函數(shù)代入到各自的特性函數(shù)將各觸發(fā)器的驅(qū)動函數(shù)代入到各自的特性函數(shù)中，求觸發(fā)器狀態(tài)的次態(tài)函數(shù)。中，求觸發(fā)器狀態(tài)的次態(tài)函數(shù)。 （3）列出狀態(tài)表列出狀態(tài)表 。（4）設(shè)定初始值，畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及時序圖設(shè)

30、定初始值，畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及時序圖 。（5）結(jié)合輸入信號的含義，進(jìn)一步對電路功能進(jìn)行結(jié)合輸入信號的含義，進(jìn)一步對電路功能進(jìn)行說明，并進(jìn)行能否自啟動的分析。說明，并進(jìn)行能否自啟動的分析。 593.3.2 3.3.2 時序電路的分析舉例時序電路的分析舉例 【例例3-1】分析電路，畫出狀態(tài)圖及時序圖。分析電路，畫出狀態(tài)圖及時序圖。60（1 1）寫函數(shù)表達(dá)式）寫函數(shù)表達(dá)式 61（2 2）求觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)）求觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù) 將觸發(fā)器的激勵函數(shù)代入其中，將觸發(fā)器的激勵函數(shù)代入其中， 得觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)：得觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)：62（3 3）列出狀態(tài)表）列出狀態(tài)表現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次次 態(tài)態(tài)輸出輸出0000010100

31、11100101110111nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ121212222120101011111120202000010nQ2nQ1nQ012nQ11nQ10nQYnnnQQQY0120010111011110000101001101111011163（4 4）畫狀態(tài)圖及時序圖：假設(shè)初始狀態(tài)為）畫狀態(tài)圖及時序圖：假設(shè)初始狀態(tài)為00000064（5 5）電路分析說明）電路分析說明 電路的功能：電路的功能： 該電路每該電路每 6 個個 Clk（時鐘脈沖）為（時鐘脈沖）為 1 周期，三周期，三個觸發(fā)器個觸發(fā)器 FF0、

32、FF1、FF2 每間隔每間隔 1 個個 Clk 依次依次進(jìn)行狀態(tài)改變，該電路的輸出進(jìn)行狀態(tài)改變，該電路的輸出 Y 僅在僅在 Q2Q1Q0 的狀態(tài)為的狀態(tài)為 100 時，輸出時，輸出 0 ，其余情況輸出，其余情況輸出 1 。65關(guān)于是否是能自啟動電路的說明關(guān)于是否是能自啟動電路的說明 n有效狀態(tài)：有效狀態(tài)：時序電路中凡是被利用了的狀態(tài)時序電路中凡是被利用了的狀態(tài) 如如 000、001、011、111、110、100n有效循環(huán)：有效循環(huán)：由有效狀態(tài)構(gòu)成的循環(huán)由有效狀態(tài)構(gòu)成的循環(huán)n無效狀態(tài)：無效狀態(tài)：時序電路中沒被利用的狀態(tài)時序電路中沒被利用的狀態(tài) 如如 010 及及 101n無效循環(huán)：無效循環(huán)：由

33、無效狀態(tài)所構(gòu)成的循環(huán)由無效狀態(tài)所構(gòu)成的循環(huán)66關(guān)于是否是能自啟動電路的說明關(guān)于是否是能自啟動電路的說明在時序電路中，如果存在無效循環(huán)，則這種電路是在時序電路中，如果存在無效循環(huán)，則這種電路是有缺陷的。原因在于當(dāng)電路運行過程中由于干擾而有缺陷的。原因在于當(dāng)電路運行過程中由于干擾而脫離有效循環(huán)時，不能自動返回到有效循環(huán)中。脫離有效循環(huán)時，不能自動返回到有效循環(huán)中。不能自啟動時序電路：不能自啟動時序電路：存在無效狀態(tài)且無效狀存在無效狀態(tài)且無效狀態(tài)構(gòu)成循環(huán)。態(tài)構(gòu)成循環(huán)。 能自啟動的時序電路：能自啟動的時序電路：雖然存在無效狀態(tài)，但雖然存在無效狀態(tài)，但無效狀態(tài)經(jīng)過若干個無效狀態(tài)經(jīng)過若干個 Clk 脈沖后

34、會自動進(jìn)入有效循脈沖后會自動進(jìn)入有效循環(huán)。環(huán)。 673.3.2 3.3.2 時序電路的分析舉例時序電路的分析舉例【例例3-2】 分析電路分析電路畫出狀態(tài)圖畫出狀態(tài)圖時序圖時序圖說明電路功能說明電路功能 68電路有電路有4個輸出個輸出Y0、Y1、Y2、Y3，輸出函數(shù)分別是：輸出函數(shù)分別是： （1 1）寫函數(shù)表達(dá)式）寫函數(shù)表達(dá)式 69（2 2）求觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)）求觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù) 將觸發(fā)器的激勵函數(shù)代入其中，將觸發(fā)器的激勵函數(shù)代入其中， 得觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)：得觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)：70（3 3）列出狀態(tài)表）列出狀態(tài)表nnnnnnnQQQQQQQ10101101071（4 4）畫狀態(tài)圖及時序圖）畫狀態(tài)

35、圖及時序圖 ：假設(shè)初始狀態(tài)為：假設(shè)初始狀態(tài)為0000 72（5 5）功能說明）功能說明 是能循環(huán)輸出是能循環(huán)輸出 4 個脈沖的順序脈沖發(fā)生器。個脈沖的順序脈沖發(fā)生器。電路中的兩個電路中的兩個 JK 觸發(fā)器構(gòu)成了一個四進(jìn)制的觸發(fā)器構(gòu)成了一個四進(jìn)制的計數(shù)器計數(shù)器( 參見參見3.4)。電路中的電路中的 4 個與門構(gòu)成了一個個與門構(gòu)成了一個 2-4 譯碼器。譯碼器。 可見：將計數(shù)器及譯碼器組合起來，可以方便可見：將計數(shù)器及譯碼器組合起來，可以方便地得到順序脈沖發(fā)生器。地得到順序脈沖發(fā)生器。733.4 3.4 常用的時序邏輯電路常用的時序邏輯電路 3.4.1 寄存器寄存器1基本寄存器基本寄存器2移位寄存

36、器移位寄存器3帶并行輸入的移位寄存器帶并行輸入的移位寄存器4寄存器集成電路寄存器集成電路3.4.2 計數(shù)器計數(shù)器1二進(jìn)制同步計數(shù)器二進(jìn)制同步計數(shù)器2十進(jìn)制同步計數(shù)器十進(jìn)制同步計數(shù)器3計數(shù)器集成電路計數(shù)器集成電路4N進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計743.4 3.4 常用的時序邏輯電路常用的時序邏輯電路 3.4.1 3.4.1 寄存器寄存器寄存寄存：把二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼暫時存儲起來：把二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼暫時存儲起來寄存器寄存器：具有寄存功能的電路：具有寄存功能的電路 n由具有存儲功能的鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成由具有存儲功能的鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成n主要任務(wù)是暫時存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼主要任務(wù)是暫時存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)

37、或代碼n一般不對存儲內(nèi)容進(jìn)行處理一般不對存儲內(nèi)容進(jìn)行處理n邏輯功能比較單一，電路結(jié)構(gòu)比較簡單邏輯功能比較單一，電路結(jié)構(gòu)比較簡單75寄存器的分類（按功能）寄存器的分類（按功能） 基本寄存器基本寄存器：主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、并行輸出：主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、并行輸出 移位寄存器移位寄存器：在移位脈沖的操作下，依次右移或左：在移位脈沖的操作下，依次右移或左移數(shù)據(jù)，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入、串行輸出移數(shù)據(jù)，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入、串行輸出 （也（也可設(shè)計成既可串行輸入輸出、又可并行輸入輸出）可設(shè)計成既可串行輸入輸出、又可并行輸入輸出）n并行輸入并行輸入：多位數(shù)據(jù)一起送入寄存器中存儲：多位數(shù)據(jù)一起送入寄

38、存器中存儲n并行輸出并行輸出：多位數(shù)據(jù)一起從寄存器中讀出：多位數(shù)據(jù)一起從寄存器中讀出n串行輸入串行輸入：通過一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)逐位輸入至：通過一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)逐位輸入至寄存器中寄存器中n串行輸出串行輸出：通過一條數(shù)據(jù)線，將寄存器中的數(shù)據(jù)：通過一條數(shù)據(jù)線，將寄存器中的數(shù)據(jù)逐位讀出逐位讀出76（1 1）4 4 位位 D D 觸發(fā)器觸發(fā)器1個觸發(fā)器可以存儲個觸發(fā)器可以存儲 ？位二進(jìn)制數(shù)據(jù)位二進(jìn)制數(shù)據(jù) 1 位位若要寄存若要寄存 n 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，需要位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，需要 ？個觸發(fā)器個觸發(fā)器 n 個個由由 4 位位 D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 ？位寄存器位寄存器 4 位位77原理圖原理圖含異步清零輸入端含

39、異步清零輸入端功能：功能：n同步置數(shù)（同步置數(shù)（Clk脈沖上升沿）脈沖上升沿）n異步清零（端低電平有效）異步清零（端低電平有效）78（2 2）三態(tài)輸出寄存器）三態(tài)輸出寄存器 下圖能寄存下圖能寄存 ？位？位 二進(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù) 為輸出使能控制端：為輸出使能控制端：n = 0：電路輸出觸發(fā)器狀態(tài)：電路輸出觸發(fā)器狀態(tài)n = 1：信號不能輸出，輸出端呈高阻態(tài)（：信號不能輸出，輸出端呈高阻態(tài)（Z）792 2移位寄存器移位寄存器 功能：功能：n存儲代碼存儲代碼n移位：寄存器中存儲的代碼能在移位脈沖的作用移位：寄存器中存儲的代碼能在移位脈沖的作用下依次左移或右移。下依次左移或右移。適用于：適用于：n實現(xiàn)數(shù)

40、據(jù)串行實現(xiàn)數(shù)據(jù)串行并行轉(zhuǎn)換并行轉(zhuǎn)換n數(shù)值運算及數(shù)據(jù)處理數(shù)值運算及數(shù)據(jù)處理按數(shù)據(jù)移動方向分類：按數(shù)據(jù)移動方向分類：右移、左移、雙向移位寄存器右移、左移、雙向移位寄存器80（1 1）右移寄存器）右移寄存器當(dāng)每一個當(dāng)每一個Clk脈沖上升沿到來：脈沖上升沿到來：Sin進(jìn)入觸發(fā)器進(jìn)入觸發(fā)器FF0原來原來Q0、Q1、Q2的值分別進(jìn)入觸發(fā)器的值分別進(jìn)入觸發(fā)器FF1、FF2、FF3相當(dāng)于移位寄存器中原有的數(shù)據(jù)依次右移了一位相當(dāng)于移位寄存器中原有的數(shù)據(jù)依次右移了一位 81（2 2）左移寄存器）左移寄存器當(dāng)每一個當(dāng)每一個Clk脈沖上升沿到來：脈沖上升沿到來：Di 進(jìn)入觸發(fā)器進(jìn)入觸發(fā)器FF3原來原來Q1、Q2、Q3

41、的值分別進(jìn)入觸發(fā)器的值分別進(jìn)入觸發(fā)器FF0、FF1、FF2相當(dāng)于移位寄存器中原有的數(shù)據(jù)依次左移了一位相當(dāng)于移位寄存器中原有的數(shù)據(jù)依次左移了一位 823. 3. 帶并行輸入的移位寄存器帶并行輸入的移位寄存器 帶并行加載的帶并行加載的4位移位寄存器原理圖位移位寄存器原理圖 ：2選選1的數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)選擇器 83 =0：實現(xiàn)移位寄存器功能：實現(xiàn)移位寄存器功能 =1：實現(xiàn)并行加載數(shù)據(jù)的功能：實現(xiàn)并行加載數(shù)據(jù)的功能 該寄存器可實現(xiàn)：該寄存器可實現(xiàn)： 并行輸入、并行輸出、串行輸入、串行輸出并行輸入、并行輸出、串行輸入、串行輸出/LoadShift/LoadShift844. 4. 寄存器集成電路寄存器集

42、成電路74系列的集成寄存器有兩大類：系列的集成寄存器有兩大類：(1) 基本寄存器。常用的型號：基本寄存器。常用的型號： 74173具有三態(tài)輸出的具有三態(tài)輸出的4位位D寄存器；寄存器；741746位位D觸發(fā)觸發(fā)器；器；741754位位D觸發(fā)器。觸發(fā)器。(2) 移位寄存器。常用的型號：移位寄存器。常用的型號： 741648位移位寄存器位移位寄存器(串行輸入，并行輸出串行輸入，并行輸出)；741658位移位寄存器位移位寄存器(并行輸入，互補(bǔ)串行輸出并行輸入，互補(bǔ)串行輸出)；741668位移位移位寄存器位寄存器(串、并行輸入，串行輸出串、并行輸入，串行輸出)；741954位移位寄位移位寄存器存器(并行

43、存取，并行存取，J、K輸入輸入)；741998位移位寄存器位移位寄存器(并并行存取，行存取，J、K輸入輸入)；741944位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器 (并行并行存取存取)；74954位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器(并行存取并行存取)；741984位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器(并行存取并行存取)。85雙向移位寄存器雙向移位寄存器74HC19474HC194的引腳圖的引腳圖CP：時鐘脈沖輸入端：時鐘脈沖輸入端 ：異步清零端：異步清零端S1、S0：工作狀態(tài)控制端：工作狀態(tài)控制端DSR：右移串行信號輸入端：右移串行信號輸入端DSL：左移串行信號輸入端：左移串行信號輸入端D0D3：并行信號輸

44、入端：并行信號輸入端Q0Q3：寄存器輸出端：寄存器輸出端 MR86雙向移位寄存器雙向移位寄存器74HC19474HC194功能表功能表 873.4.2 3.4.2 計數(shù)器計數(shù)器計數(shù)器主要用于對時鐘脈沖計數(shù)計數(shù)器主要用于對時鐘脈沖計數(shù)通常情況計數(shù)器沒有另外的輸入信號，輸入僅僅由現(xiàn)態(tài)決定，通常情況計數(shù)器沒有另外的輸入信號，輸入僅僅由現(xiàn)態(tài)決定，因此是一種因此是一種Moore型的時序電路。型的時序電路。計數(shù)器的分類計數(shù)器的分類n按觸發(fā)器是否同時翻轉(zhuǎn)按觸發(fā)器是否同時翻轉(zhuǎn) 同步計數(shù)器同步計數(shù)器 異步計數(shù)器異步計數(shù)器n按計數(shù)過程中計數(shù)值的數(shù)字增減按計數(shù)過程中計數(shù)值的數(shù)字增減 加法計數(shù)器加法計數(shù)器 減法計數(shù)器

45、減法計數(shù)器 可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器n按數(shù)的進(jìn)制按數(shù)的進(jìn)制 二進(jìn)制計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器 十進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)器 N進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器881 1二進(jìn)制同步計數(shù)器二進(jìn)制同步計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器：按二進(jìn)制數(shù)的規(guī)律進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器：按二進(jìn)制數(shù)的規(guī)律進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器計數(shù)器主要由觸發(fā)器構(gòu)成，觸發(fā)器的個數(shù)決定了計數(shù)計數(shù)器主要由觸發(fā)器構(gòu)成，觸發(fā)器的個數(shù)決定了計數(shù)位數(shù)，從而決定了計數(shù)器的計數(shù)容量：位數(shù)，從而決定了計數(shù)器的計數(shù)容量：n2個觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器個觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器 計數(shù)值為計數(shù)值為 00、01、10、11，計數(shù)容量為，計數(shù)容量為 4n3個觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器個觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器 計數(shù)值為計數(shù)值為

46、 000、001、111，計數(shù)容量為，計數(shù)容量為 8nn 個觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器，計數(shù)容量為個觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器，計數(shù)容量為 2n89例如：例如：3 位二進(jìn)制計數(shù)器位二進(jìn)制計數(shù)器 每來一個計數(shù)脈沖，計數(shù)值變化一次：每來一個計數(shù)脈沖，計數(shù)值變化一次：若為加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)律是若為加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)律是 000、001、010、011、100、101、110、111若為減法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)律是若為減法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)律是 111、110、101、100、011、010、001、00090（1 1）二進(jìn)制同步加法計數(shù)器）二進(jìn)制同步加法計數(shù)器 3 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器的狀態(tài)圖：位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器的狀態(tài)

47、圖：000001010011100101110111Q2Q1Q0/C/0/0/0/0/0/0/0/191由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表： 9293 分析是否能自啟動分析是否能自啟動 3 個觸發(fā)器的個觸發(fā)器的 8 個狀態(tài)均為有效狀態(tài)，個狀態(tài)均為有效狀態(tài)， 不存在無效狀態(tài)不存在無效狀態(tài) 無需驗證是否能自啟動無需驗證是否能自啟動 94 邏輯圖：邏輯圖： 時序圖：時序圖：使用使用JK型觸發(fā)器構(gòu)成型觸發(fā)器構(gòu)成 3 3 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器95 邏輯圖：邏輯圖： 時序圖（時鐘上升沿觸發(fā)）時序圖（時鐘上升沿觸發(fā)） ：使用使用D型觸發(fā)器構(gòu)成型觸發(fā)器構(gòu)成 3 3

48、位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器96（2 2）二進(jìn)制同步減法計數(shù)器）二進(jìn)制同步減法計數(shù)器 3 位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器的狀態(tài)圖：位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器的狀態(tài)圖：111110101100011010001000Q2Q1Q0/B/0/0/0/0/0/0/0/197由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表： 9899 邏輯圖：邏輯圖： 時序圖：時序圖：使用使用JK型觸發(fā)器構(gòu)成型觸發(fā)器構(gòu)成 3 3 位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器100（3 3） 可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器定義：定義：既能采用加法計數(shù)方式工作，又能采用減法計數(shù)方式工作的計數(shù)器。3 位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器邏

49、輯圖：1012.2. 十進(jìn)制同步計數(shù)器十進(jìn)制同步計數(shù)器進(jìn)行十進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計前，首先要確定什么？進(jìn)行十進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計前，首先要確定什么？答：采用哪一種二進(jìn)制編碼方案對十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行答：采用哪一種二進(jìn)制編碼方案對十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，也就是編碼，也就是BCD碼的選擇。碼的選擇。 這里，我們以使用最多的這里，我們以使用最多的8421BCD碼為例介紹碼為例介紹十進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計。十進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計。102（1 1） 十進(jìn)制同步加法計數(shù)器十進(jìn)制同步加法計數(shù)器 畫出狀態(tài)圖畫出狀態(tài)圖 根據(jù)根據(jù)8421BCD碼加法計數(shù)器的計數(shù)規(guī)律，可畫出碼加法計數(shù)器的計數(shù)規(guī)律，可畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：103由狀態(tài)轉(zhuǎn)換列出

50、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表由狀態(tài)轉(zhuǎn)換列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 無效狀態(tài)無效狀態(tài)10101111表示為約束項，表示為約束項，其次態(tài)及進(jìn)位輸出用其次態(tài)及進(jìn)位輸出用“”表示。表示。104 寫出輸出進(jìn)位函數(shù)及寫出輸出進(jìn)位函數(shù)及 4 4個觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)個觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù) 105 分析是否能自啟動分析是否能自啟動 106將結(jié)果填入到狀態(tài)圖中：將結(jié)果填入到狀態(tài)圖中： 無效狀態(tài)沒有構(gòu)成無效循環(huán)，電路是能自啟動時無效狀態(tài)沒有構(gòu)成無效循環(huán)，電路是能自啟動時序電路。序電路。 107 畫邏輯圖畫邏輯圖108（2 2）十進(jìn)制同步減法計數(shù)器）十進(jìn)制同步減法計數(shù)器 畫出狀態(tài)圖畫出狀態(tài)圖 根據(jù)根據(jù)8421BCD碼減法計數(shù)器的計數(shù)規(guī)律，可畫出碼減法計

51、數(shù)器的計數(shù)規(guī)律，可畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：109由狀態(tài)轉(zhuǎn)換列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表由狀態(tài)轉(zhuǎn)換列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 無效狀態(tài)無效狀態(tài)10101111表示為約束項，表示為約束項，其次態(tài)及進(jìn)位輸出用其次態(tài)及進(jìn)位輸出用“”表示。表示。110 寫出輸出借位函數(shù)及寫出輸出借位函數(shù)及 4 4個觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù)個觸發(fā)器的次態(tài)函數(shù) 111 將無效狀態(tài)將無效狀態(tài)10101111分別代入輸出函數(shù)及狀態(tài)分別代入輸出函數(shù)及狀態(tài)函數(shù)計算，得到以下結(jié)果：函數(shù)計算，得到以下結(jié)果： 分析是否能自啟動分析是否能自啟動 112將結(jié)果填入到狀態(tài)圖中：將結(jié)果填入到狀態(tài)圖中： 無效狀態(tài)沒有構(gòu)成無效循環(huán)，電路是能自啟動時序電路無效狀態(tài)沒有構(gòu)成無效循環(huán)

52、，電路是能自啟動時序電路113 畫邏輯圖畫邏輯圖114（3 3）十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器）十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器 參照前面二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器的設(shè)計原理，參照前面二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器的設(shè)計原理，可設(shè)計出十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器可設(shè)計出十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器 。1153 3計數(shù)器集成電路計數(shù)器集成電路 集成的集成的74系列計數(shù)器有：系列計數(shù)器有：n741614位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，異步清零，同步置數(shù)；位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，異步清零，同步置數(shù)；n741634位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，同步清零，同步置數(shù)；位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，同步清零，同步置數(shù)；n741914位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步置數(shù)；位二進(jìn)制同步可

53、逆計數(shù)器，異步置數(shù)；n741934位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步清零，異步置數(shù)，位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步清零，異步置數(shù)，雙時鐘；雙時鐘；n74160十進(jìn)制同步計數(shù)器，異步清零，同步置數(shù)；十進(jìn)制同步計數(shù)器，異步清零，同步置數(shù)；n74162十進(jìn)制同步計數(shù)器，同步清零，同步置數(shù)；十進(jìn)制同步計數(shù)器，同步清零，同步置數(shù)；n74190十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步置數(shù)；十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步置數(shù)；n74192十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步清零，異步置數(shù)，雙時十進(jìn)制同步可逆計數(shù)器，異步清零，異步置數(shù)，雙時鐘。鐘。 116 4 4 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器 74HC161 74HC161 的

54、引腳圖及功能表的引腳圖及功能表返回例返回例3-41174 4位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器 74HC16174HC161的邏輯圖的邏輯圖1184 4位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器74HC16174HC161功能說明功能說明CP：時鐘脈沖輸入端：時鐘脈沖輸入端D3D0：并行數(shù)據(jù)輸入端：并行數(shù)據(jù)輸入端異步清零輸入端異步清零輸入端CET、CEP：兩個使能控制端：兩個使能控制端并行輸入控制端并行輸入控制端Q3Q0：計數(shù)值輸出端：計數(shù)值輸出端(1) =0：輸出端：輸出端Q3Q0立即全輸出立即全輸出0異步清零異步清零(2) =1、 =0期間：當(dāng)下一個時鐘上升沿到來時，并行輸入期間：當(dāng)下一個時鐘上升沿到來時，并行輸入D3D0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)同步置數(shù)同步置數(shù)。此數(shù)據(jù)作為計數(shù)初始值，從而可改變計數(shù)容量。此數(shù)據(jù)作為計數(shù)初始值，從而可改變計數(shù)容量。(3) =1、 =1期間：期間：nCET=CEP=1：在時鐘上升沿到來時，計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)工作。：在時鐘上升沿到來時，計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)工作。nCET=0 或或 CEP=0：均不進(jìn)行