第五章 中規(guī)模時序邏輯電路及其應(yīng)用

1、第第5章章 中規(guī)模時序邏輯電中規(guī)模時序邏輯電路及其應(yīng)用路及其應(yīng)用學(xué)習(xí)要點：學(xué)習(xí)要點：計數(shù)器、寄存器等中規(guī)模集成電路的邏輯功能和使用方法計數(shù)器的設(shè)計方法 在數(shù)字電路中，用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。 寄存器是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。一個觸發(fā)器可以存儲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個觸發(fā)器來構(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。基本寄存器只能并行送入數(shù)據(jù)，需要時也只能并行輸出。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

2、、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。5. 寄存器寄存器一、單拍工作方式基本寄存器一、單拍工作方式基本寄存器D11DC1Q0 Q0D0FF01DC1Q1 Q1FF11DC1Q2 Q2D2FF21DC1Q3 Q3D3FF3CP無論寄存器中原來的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時鐘脈沖CP上升沿到來，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：012310111213DDDDQQQQnnnn二、雙拍工作方式基本寄存器二、雙拍工作方式基本寄存器CPD11DC1Q0 Q0D0FF01DC1Q1 Q1FF11DC1Q2 Q2D2FF21DC1Q3 Q3D3FF3CRRDRDRDRD0000101

3、11213nnnnQQQQ（1）清零。CR=0，異步清零。即有：012310111213DDDDQQQQnnnn（2）送數(shù)。CR=1時，CP上升沿送數(shù)。即有：（3）保持。在CR=1、CP上升沿以外時間，寄存器內(nèi)容將保持不變。三、集成寄存器舉例：三、集成寄存器舉例：74LS175特點：特點： 四位數(shù)碼寄存器四位數(shù)碼寄存器 由維持阻塞由維持阻塞D D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 附加控制功能附加控制功能異步清零異步清零注注: :有的有的寄存器還具有寄存器還具有三態(tài)控制、保持控制等功能。三態(tài)控制、保持控制等功能。 （如（如CC4076CC4076）其框圖和功能表分別見圖其框圖和功能表分別見圖5-1（P112

4、）和表）和表5-1（P113） Q0 Q1 Q2 Q3CP 74LS175 Rd D0 D1 D2 D3寄存數(shù)據(jù)輸出端寄存數(shù)據(jù)輸出端并行數(shù)據(jù)輸入端并行數(shù)據(jù)輸入端 送數(shù)脈沖端送數(shù)脈沖端異步（直接）清零端異步（直接）清零端 并行送數(shù)1Q3Q2Q1Q0=0000直接清零0說 明功 能CPRdiniDQ174LS175功能表及說明功能表及說明四、鎖存器四、鎖存器 控制方式：電平控制； 舉例：74116（見P113P114)寄存數(shù)據(jù)輸出端寄存數(shù)據(jù)輸出端并行數(shù)據(jù)輸入端并行數(shù)據(jù)輸入端 送數(shù)電平端送數(shù)電平端異步（直接）清零端異步（直接）清零端 Q0 Q1 Q2 Q3 74LS116 Rd D0 D1 D2 D

5、3BALELE保 持 11并行送數(shù) 01Qi=0直接清零 0說 明功 能RdBALELE iniDQ1niniQQ174LS116功能表及說明功能表及說明1. 移位寄存器的邏輯功能：移位寄存器的邏輯功能： 既能寄存數(shù)碼，又能在時鐘脈沖的作用下既能寄存數(shù)碼，又能在時鐘脈沖的作用下使數(shù)碼向高位或向低位移動使數(shù)碼向高位或向低位移動按移動方式分按移動方式分單向單向移位寄存器移位寄存器雙向雙向移位寄存器移位寄存器左左移位寄存器移位寄存器右右移位寄存器移位寄存器 移位寄存器的邏輯功能分類移位寄存器的邏輯功能分類并入并出、并入串出、串入并出、串入串出并入并出、并入串出、串入并出、串入串出5.2 移位寄存器移

6、位寄存器5.2.15.2.1、單向移位寄存器、單向移位寄存器Q0 Q1 Q2 Q3Di D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3CP移位時鐘脈沖右移輸出右移輸入Q0 Q1 Q2 Q3并行輸出4位右移移位寄存器CPCPCPCPCP3210nnniQDQDQDDD2312010、nnnnnninQQQQQQDQ21311201110、時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：Q0 Q1 Q2 Q3Di D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3CP移位時鐘脈沖右移輸

7、出右移輸入Q0 Q1 Q2 Q3輸入現(xiàn)態(tài)次態(tài)Di CPnnnnQQQQ3210 13121110 nnnnQQQQ說明1 1110 0 0 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1連續(xù)輸入4 個 1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CP移位時鐘脈沖左移輸出左移輸入DiQ0 Q1 Q2 Q3并行輸出4位左移移位寄存器CPCPCPCPCP3210innnDDQDQDQD3322110、innnnnnnDQQQQQQQ1331221111

8、0、時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CP移位時鐘脈沖左移輸出左移輸入DiQ0 Q1 Q2 Q3單向移位寄存器具有以下主要特點：單向移位寄存器具有以下主要特點：（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）可實現(xiàn)串并行轉(zhuǎn)換。5.2.25.2.2、雙向移位寄存器、雙向移位寄存器 D0 D1 D2 D3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CPDSL&1&1&1&

9、11DSRMQ0 Q1 Q2 Q3SLnnnnnnnnnSRnMDQMQMQQMQMQQMQMQDMQ21331122011110nnnnnnSRnQQQQQQDQ21311201110SLnnnnnnnDQQQQQQ=0時右移M=1時左移 (a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS194 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC Q0 Q1 Q2 Q3 CP S1 S0 CR DIR D0 D1 D2 D3 DIL GND S1 S0 DIL 74LS194 Q0 Q1 Q2 Q3 (b) 邏輯功能示意圖 D0 D1 D2 D3 CR

10、CP DIR 集成雙集成雙向移位向移位寄存器寄存器74LS19474LS1945.2.3 移位寄存器的應(yīng)用移位寄存器的應(yīng)用1. 移位寄存器的功能擴(kuò)展移位寄存器的功能擴(kuò)展例例1 8位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器用兩片用兩片74LS194接成接成8位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器:DIRD0D1D2D3DIL74LS194Q0Q1Q2Q3S1S0CPRDDIRD0D1D2D3DIL74LS194Q0Q1Q2Q3S1S0CPRDS1S0 右右移移串串行行輸輸入入 左左移移串串行行輸輸入入CPRD例例2 7位串行位串行并行轉(zhuǎn)換（圖并行轉(zhuǎn)換（圖5-4, P116)5.2.3 移位寄存器的應(yīng)用移位寄存器

11、的應(yīng)用(續(xù)）續(xù)）二、環(huán)形計數(shù)器二、環(huán)形計數(shù)器Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3nnQD10即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。根據(jù)起始狀態(tài)設(shè)置的不同，在輸入計數(shù)脈沖CP的作用下，環(huán)形計數(shù)器的有效狀態(tài)可以循環(huán)移位一個1，也可以循環(huán)移位一個0。即當(dāng)連續(xù)輸入CP脈沖時，環(huán)形計數(shù)器中各個觸發(fā)器的Q端，將輪流地出現(xiàn)矩形脈沖。但是基本環(huán)形計數(shù)器不能自啟動?；经h(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)圖基本環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)圖0Q31000Q0100Q2Q00101000111000110

12、0011100111100111101111011010000011110101FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3& 1111 0000100001001001 1110011100110001001001011011 110001101101排列順序： nnnnQQQQ3210能自啟動的能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器位環(huán)形計數(shù)器由由74LS19474LS194構(gòu)成的能自構(gòu)成的能自啟動的啟動的4位位環(huán)形計數(shù)器環(huán)形計數(shù)器啟動信號 CR DSR M1 M0 DSL 74LS194Q0 Q1 Q2

13、Q3D0 D1 D2 D3 0 1 1 1&11CPG2G1(a) 邏輯電路圖(b) 時序圖CPQ0Q1Q2Q3三、扭環(huán)形計數(shù)器三、扭環(huán)形計數(shù)器Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3nnQD10即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。0100101011010110 無效循環(huán) 10010010010110110000100011001110 有效循環(huán) 0001001101111111排列順序： nnnnQQQQ3210能自啟動的能自啟動的4位扭環(huán)形計數(shù)器位扭

14、環(huán)形計數(shù)器FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3000010001100111011011010010010010010 有效循環(huán) 0001001101111111 010110110110(a) 邏輯圖(b) 狀態(tài)圖&排列順序： nnnnQQQQ3210寄存器小結(jié)：寄存器是用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路，寄存器是用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種基本時序電路。任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)都必須把是一種基本時序電路。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，以便隨時取用。需要處理的數(shù)據(jù)

15、和代碼先寄存起來，以便隨時取用。寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類。寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類?；炯拇嫫鞯臄?shù)據(jù)只能并行輸入、并行輸出。移位基本寄存器的數(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、入、串行輸出，并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出。并行輸出。寄存器的應(yīng)用很廣，特別是移位寄存器，不僅寄存器的應(yīng)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?/p>

16、數(shù)碼轉(zhuǎn)換可將串行數(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)成移位寄存器型計成串行數(shù)碼，還可以很方便地構(gòu)成移位寄存器型計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等電路。數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等電路。定義：能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱為計數(shù)器。計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)器N進(jìn)制計數(shù)器加法計數(shù)器同步計數(shù)器異步計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器加法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)器N進(jìn)制計數(shù)器5.3 計數(shù)器計數(shù)器用途：計數(shù)、定時、分頻。計數(shù)器分類：5.3.1 異步計數(shù)器異步計數(shù)器分析設(shè)計方法：分析設(shè)計方法：(1)(1)分析計數(shù)狀態(tài)表，找各觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的規(guī)律分析計數(shù)狀態(tài)表，找各觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)

17、的規(guī)律; ;(2)(2)根據(jù)所用觸發(fā)器確定電路連線。根據(jù)所用觸發(fā)器確定電路連線。二進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成簡單，規(guī)律二進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成簡單，規(guī)律性強(qiáng)，用觀察法。性強(qiáng)，用觀察法。一、異步二進(jìn)制計數(shù)器：一、異步二進(jìn)制計數(shù)器：主主要用于分頻、定時，低速計數(shù)等。要用于分頻、定時，低速計數(shù)等。無統(tǒng)一無統(tǒng)一CPCP，輸入時鐘信號只作用于最低位觸發(fā)器。，輸入時鐘信號只作用于最低位觸發(fā)器。各觸發(fā)器間串行連接，即狀態(tài)更新逐級進(jìn)行。速度各觸發(fā)器間串行連接，即狀態(tài)更新逐級進(jìn)行。速度 慢，可能會出現(xiàn)毛刺。慢，可能會出現(xiàn)毛刺。特特 點：點： （1）列計數(shù)狀態(tài)表：）列計數(shù)狀態(tài)表：1. 加法計數(shù)器的設(shè)計加法計數(shù)器的設(shè)計分析：分析： F

18、 F2 2 計數(shù)翻轉(zhuǎn)，計數(shù)翻轉(zhuǎn)， CPCP2 2 QQ1 1(10)(10)， 用用T T觸發(fā)器觸發(fā)器清零清零 F F0 0 計數(shù)翻轉(zhuǎn)，計數(shù)翻轉(zhuǎn)， CPCP0 0計數(shù)輸入計數(shù)輸入cpcp， 用用T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 F F1 1 計數(shù)翻轉(zhuǎn)，計數(shù)翻轉(zhuǎn)， CPCP1 1 QQ0 0(10)(10)， 用用T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。0 00 00 0（2）規(guī)律：）規(guī)律：D D觸發(fā)器：觸發(fā)器：CP CP 有效，有效，CPCPi i= = Q Qi-1i-1JKJK觸發(fā)器：觸發(fā)器：CP CP 有效，有效，CPCPi i = = Q Qi-1i-1低位觸發(fā)器低位觸發(fā)器: CP: CP入入CPCP0 0，計翻

19、；，計翻；其余觸發(fā)器：只在相鄰低位其余觸發(fā)器：只在相鄰低位Q Q ( (由由10)10)，有，有CP,CP,計翻。計翻。由由JKJK觸發(fā)器構(gòu)觸發(fā)器構(gòu)成成T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。由由D D觸發(fā)器構(gòu)觸發(fā)器構(gòu)成成T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。（3）電路）電路D D觸發(fā)器：觸發(fā)器：CP CP 有效，有效，CPCPi i= = Q Qi-1i-1JKJK觸發(fā)器：觸發(fā)器：CP CP 有效，有效，CPCPi i = = Q Qi-1i-1低位觸發(fā)器低位觸發(fā)器: CP: CP入入CPCP0 0，計翻；，計翻；其余觸發(fā)器：只在相鄰低位其余觸發(fā)器：只在相鄰低位Q Q ( (由由10)10)，有，有CP,CP,計翻。計翻。C

20、PQ0Q1Q2Q3 從時序圖可以看出，若計數(shù)輸入脈沖頻率為從時序圖可以看出，若計數(shù)輸入脈沖頻率為 f f0 0，則則Q Q0 0 、 Q Q 1 1 、 Q Q2 2 、 Q Q3 3端輸出脈沖的頻率依次為端輸出脈沖的頻率依次為f f0 0 /2 /2、 f f0 0 /4 /4、 f f0 0 /8 /8、 f f0 0 /16 /16，即為計數(shù)器的分頻功能。，即為計數(shù)器的分頻功能。10000100110000101010011011100001100111110000（4）時序圖）時序圖1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160 0（1）列計數(shù)狀態(tài)表：）

21、列計數(shù)狀態(tài)表：2. 減法計數(shù)器的設(shè)計減法計數(shù)器的設(shè)計分析：分析： F F2 2 計數(shù)翻轉(zhuǎn)，計數(shù)翻轉(zhuǎn)， CPCP2 2 QQ1 1(01)(01)， 用用T T觸發(fā)器觸發(fā)器清零清零 F F0 0 計數(shù)翻轉(zhuǎn)，計數(shù)翻轉(zhuǎn)， CPCP0 0計數(shù)輸入計數(shù)輸入cpcp， 用用T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 F F1 1 計數(shù)翻轉(zhuǎn)，計數(shù)翻轉(zhuǎn)， CPCP1 1 QQ0 0(01)(01)， 用用T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 0 0 0 0 0 0（2）規(guī)律：）規(guī)律：D D觸發(fā)器：觸發(fā)器：CP CP 有效，有效，CPCPi i= = Q Qi-1i-1JKJK觸發(fā)器：觸發(fā)器：CP CP 有效，有效，CPCPi i = = Q

22、Qi-1i-1低位觸發(fā)器低位觸發(fā)器: CP: CP入入CPCP0 0，計翻；，計翻；其余觸發(fā)器：只在相鄰低位其余觸發(fā)器：只在相鄰低位Q Q ( (由由01)01)，有，有CP,CP,計翻。計翻。（3）電路：）電路：（4）時序圖（略）時序圖（略）異步二進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)造方法異步二進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)造方法二進(jìn)制的位數(shù)與觸發(fā)器的個數(shù)相同二進(jìn)制的位數(shù)與觸發(fā)器的個數(shù)相同觸發(fā)器均接成觸發(fā)器均接成TFTFCP0=CPCP0=CPCPi加法加法減法減法上升沿上升沿下降沿下降沿1iQQi-11iQQi-13. 可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器設(shè)置控制端設(shè)置控制端C C，如設(shè)，如設(shè)C C1 1時：加計數(shù)；時：加計數(shù)；(D:(D:C

23、PCPi i= = Q Qi-1 i-1 ) ) C C0 0時：減計數(shù)。時：減計數(shù)。(D:(D:CPCPi i= = Q Qi-1 i-1 ) )加選通門即可實現(xiàn)。加選通門即可實現(xiàn)。電路：電路：11iiiQCQCCP 74LS290為異步二五十進(jìn)制加法計數(shù)器。其標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號及內(nèi)部邏輯圖分別如下圖所示。它由四個下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器和兩個與非門組成。由圖可見，它是兩個獨立的計數(shù)器。1.1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)二、集成異步計數(shù)器二、集成異步計數(shù)器74LS290中規(guī)模集成異步二中規(guī)模集成異步二-五五-十進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)器（74LS290）CP0Q0J KQQQ1Q2Q2CP1&R01R02 &S9

24、1S92*邏輯框圖與管腳邏輯框圖與管腳計數(shù)脈沖輸入端計數(shù)脈沖輸入端下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)異步清零端異步清零端異步置異步置9端端 Q0 Q1 Q2 Q3CP1 74LS290 CP0 R01 R02 S91 S921)R01=R02=1時，異步清零（時，異步清零（Q3Q2Q1Q0=0000）2）S91=S92=1時，異步置時，異步置9（Q3Q2Q1Q0=1001）3）CP0=CP，CP1懸空，懸空，Q0是一位二進(jìn)制計數(shù)器是一位二進(jìn)制計數(shù)器（Q3Q2Q1保持不變）保持不變）4）CP1=CP，CP0懸空，懸空， Q3Q2Q1 是五進(jìn)制計數(shù)是五進(jìn)制計數(shù)器（器（ Q0保持不變）保持不變） Q0 Q1 Q2

25、 Q3CP1 74LS290 CP0 R01 R02 S91 S92Q3Q2Q1000001010011100*功能說明：功能說明：4）CP0=CP，CP1=Q0， Q3Q2Q1 Q0是是一位十進(jìn)制加法計數(shù)器一位十進(jìn)制加法計數(shù)器0110000000010010001101000101100001111001 Q0 Q1 Q2 Q3CP1 74LS290 CP0 R01 R02 S91 S92CP1. 加法計數(shù)器加法計數(shù)器（1）計數(shù)狀態(tài)表）計數(shù)狀態(tài)表一、同步二進(jìn)制計數(shù)器：一、同步二進(jìn)制計數(shù)器：有統(tǒng)一的有統(tǒng)一的CPCP，狀態(tài)更新與，狀態(tài)更新與CPCP同步。共用信號源，同步。共用信號源， CPCP負(fù)

26、載較重。負(fù)載較重。速度快，主要用于構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器、地址速度快，主要用于構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器、地址 計數(shù)器、脈沖發(fā)生器等。計數(shù)器、脈沖發(fā)生器等。5.3.2 同步計數(shù)器同步計數(shù)器（2）分析：）分析：清零清零同步計數(shù)器同步計數(shù)器CPCP0 0 = CP = CP1 1 = CP= CP2 2 = = CPCP入入 F F0 0 計翻計翻, T, T觸發(fā)器觸發(fā)器,T,T0 0=1=1 F F1 1 計翻計翻, T, T觸發(fā)器觸發(fā)器,T,T1 1=Q=Q0 0 F F2 2 計翻計翻, T, T觸發(fā)器觸發(fā)器,T,T2 2=Q=Q1 1Q Q0 0T觸發(fā)器觸發(fā)器,T=0：保持；：保持；T=1：翻轉(zhuǎn)：翻轉(zhuǎn)

27、0 0 0 0 0 0TKJQTDn:實實現(xiàn)現(xiàn)用用實實現(xiàn)現(xiàn)用用JKD多用多用JK JK 觸發(fā)器。觸發(fā)器。（3）邏輯圖：）邏輯圖：T T1 1=1=1，T T2 2=Q=Q0 0， T T3 3=Q=Q1 1Q Q0 0 ，用，用JKJK實現(xiàn)：實現(xiàn)：J JK KT T邏輯圖邏輯圖4 4位二進(jìn)制加計數(shù)器位二進(jìn)制加計數(shù)器C C11111111，進(jìn)位輸出。，進(jìn)位輸出。2. 減法計數(shù)器減法計數(shù)器1001012TQTQQT同理可得：同理可得：0 0邏輯圖邏輯圖（1）單時鐘）單時鐘U/DCP減法加法, 1/, 0/DUDUiiQDUQDUTi/3. 可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器加控制端和選通門進(jìn)行選擇。加控制端和選

28、通門進(jìn)行選擇。觸發(fā)器接成觸發(fā)器接成TF：減法加法,DUCPCPiUiDQCPQCPCP觸發(fā)器接成觸發(fā)器接成TF：（2）雙時鐘）雙時鐘CPDCPU二進(jìn)制同步計數(shù)器的特點二進(jìn)制同步計數(shù)器的特點un位二進(jìn)制同步計數(shù)器由位二進(jìn)制同步計數(shù)器由n個處于可控計數(shù)工作狀態(tài)的觸個處于可控計數(shù)工作狀態(tài)的觸發(fā)器（即發(fā)器（即T T或或T T觸發(fā)器）組成觸發(fā)器）組成u計數(shù)器的設(shè)計原則是對控制計數(shù)端計數(shù)器的設(shè)計原則是對控制計數(shù)端T T或時鐘端或時鐘端CPCP進(jìn)行邏輯進(jìn)行邏輯控制控制u觸發(fā)器之間的連接方式由加、減計數(shù)方式及觸發(fā)器的功觸發(fā)器之間的連接方式由加、減計數(shù)方式及觸發(fā)器的功能決定能決定u 同步計數(shù)器電路的同步計數(shù)器電

29、路的計數(shù)脈沖同時接于各位觸發(fā)器的計數(shù)脈沖同時接于各位觸發(fā)器的CP輸入端，在計數(shù)脈沖作用下，各觸發(fā)器是同時翻轉(zhuǎn)的，輸入端，在計數(shù)脈沖作用下，各觸發(fā)器是同時翻轉(zhuǎn)的，每個觸發(fā)器狀態(tài)的改變僅比每個觸發(fā)器狀態(tài)的改變僅比CPCP滯后一個滯后一個t tpdpd時間。時間。1、十進(jìn)制計數(shù)器的分析方法、十進(jìn)制計數(shù)器的分析方法方法：方法：由邏輯圖寫輸出方程、觸發(fā)器的驅(qū)動方程由邏輯圖寫輸出方程、觸發(fā)器的驅(qū)動方程 ( (即即J,K; D; R,SJ,K; D; R,S的表達(dá)式的表達(dá)式) ) 將驅(qū)動方程代入特征方程，得計數(shù)器的狀態(tài)方程將驅(qū)動方程代入特征方程，得計數(shù)器的狀態(tài)方程 ( (即即Q Qn+1n+1的方程的方程)

30、 ) 列計數(shù)狀態(tài)表，畫狀態(tài)圖、時序圖列計數(shù)狀態(tài)表，畫狀態(tài)圖、時序圖 檢查自啟動檢查自啟動 確定邏輯功能確定邏輯功能二、同步十進(jìn)制計數(shù)器二、同步十進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)：常用，便于顯示。十進(jìn)制計數(shù)：常用，便于顯示。分析設(shè)計時直接觀察有困難，有一套分析設(shè)計方法。分析設(shè)計時直接觀察有困難，有一套分析設(shè)計方法。已知邏輯圖已知邏輯圖2 . 同步十進(jìn)制加法計數(shù)器的分析同步十進(jìn)制加法計數(shù)器的分析說明說明:同步計數(shù)同步計數(shù),CPCP1 1= CP= CP2 2= CP= CP3 3= CP= CP4 4= CP= CP入入 由由JK觸發(fā)器構(gòu)成。觸發(fā)器構(gòu)成。 異步清異步清0端端RDRD。輸出方程輸出方程驅(qū)動方程驅(qū)

31、動方程100 KJ30QQC 0122QQKJ01301QKQQJ030123QKQQQJ計數(shù)器狀態(tài)方程計數(shù)器狀態(tài)方程010QQn1010311QQQQQQn21020112QQQQQQQn30301213QQQQQQQnnnnQKQJQ1依次設(shè)初態(tài)求次態(tài)及輸出，得狀態(tài)表、依次設(shè)初態(tài)求次態(tài)及輸出，得狀態(tài)表、 狀態(tài)圖、時序圖。狀態(tài)圖、時序圖。狀態(tài)表狀態(tài)表如：原態(tài)如：原態(tài)01000123QQQQ可求得可求得次態(tài)為：次態(tài)為：0101如：原態(tài)如：原態(tài)10010123QQQQ可求得可求得次態(tài)為：次態(tài)為：0000輸出輸出為：為：C0輸出輸出為為: C1010QQn1010311QQQQQQn2102011

32、2QQQQQQQn30301213QQQQQQQn30QQC 態(tài)序態(tài)序 狀態(tài)狀態(tài) 輸出輸出 N Q3 Q2 Q1 Q0 C 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 0 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0狀態(tài)圖狀態(tài)圖時序圖時序圖(暫略暫略)0000000100100011010001010110011110001001/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1狀態(tài)狀態(tài)輸出輸出自啟動能力自啟動能力 4 4個觸發(fā)器共個觸

33、發(fā)器共1616種狀態(tài)，只用種狀態(tài)，只用1010種（有效狀態(tài)）種（有效狀態(tài)）構(gòu)構(gòu)成有效循環(huán)，尚余成有效循環(huán)，尚余6 6種狀態(tài)（無效狀態(tài)）未用。若由于某種狀態(tài)（無效狀態(tài)）未用。若由于某種原因電路進(jìn)入無效狀態(tài)，在種原因電路進(jìn)入無效狀態(tài)，在CPCP作用下能進(jìn)入有效狀態(tài)稱作用下能進(jìn)入有效狀態(tài)稱具有具有自啟動能力自啟動能力。 將無效狀態(tài)作初態(tài)求次態(tài)及輸出，可以判斷自啟動將無效狀態(tài)作初態(tài)求次態(tài)及輸出，可以判斷自啟動能力。能力。功能：功能：JKJK觸發(fā)器構(gòu)成的，具有自啟動能力的同步觸發(fā)器構(gòu)成的，具有自啟動能力的同步 8421BCD8421BCD十進(jìn)制加計數(shù)器。十進(jìn)制加計數(shù)器。10101011010011001

34、1010100111011110000010QQn1010311QQQQQQn21020112QQQQQQQn30301213QQQQQQQn30QQC 三、集成同步計數(shù)器三、集成同步計數(shù)器CP引入方式引入方式型號型號計數(shù)模式計數(shù)模式清零方式清零方式預(yù)置數(shù)方式預(yù)置數(shù)方式同步同步74xx1614位二進(jìn)制加法位二進(jìn)制加法異步異步 (L)同步同步(L)74xx1634位二進(jìn)制加法位二進(jìn)制加法同步同步 (L)同步同步(L)74xx160十進(jìn)制加法十進(jìn)制加法異步異步 (L)同步同步(L)74xx162十進(jìn)制加法十進(jìn)制加法同步同步 (L)同步同步(L)74xx191單時鐘單時鐘4位二進(jìn)制可逆位二進(jìn)制可逆無

35、無異步異步(H)74xx193雙時鐘雙時鐘4位二進(jìn)制可逆位二進(jìn)制可逆異步異步 (H)異步異步(L)74xx190單時鐘十進(jìn)制可逆單時鐘十進(jìn)制可逆無無異步異步(H)74xx192雙時鐘十進(jìn)制可逆雙時鐘十進(jìn)制可逆異步異步 (H)異步異步(L)異步異步74xx2932-8-16進(jìn)制加法進(jìn)制加法異步異步無無74xx2902-5-10進(jìn)制加法進(jìn)制加法異步異步異步置異步置9幾種常用的集成電路計數(shù)器集成計數(shù)器集成計數(shù)器74161 & QA IJA R IKA & 1 & & 1 & QA & QB IJB R IKB & 1 & & QB & 1 & QC IJC R IKC & 1 & & QC & &

36、QD IJD R IKD & 1 & & QD & & OC 1 CP Cr LD B A C D EP ET （1）74161邏輯功能描述邏輯功能描述 CP A B C D EP ET QA QB QC QD OC 74LS161 LD Cr OC=ETQAQBQCQD74161邏輯功能表邏輯功能表保保 持持A B C DDCBA010QA QBQCQDDCBACPETEPLDCr輸輸 出出預(yù)置數(shù)據(jù)預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸入時鐘時鐘使能使能預(yù)置預(yù)置0 0 0 0X X X X011保保 持持X X X X0X11計計 數(shù)數(shù)X X X X1111清零清零 CR異步異步清零清零 LD同步同步并行置數(shù)并行置

37、數(shù) EPET=0保持狀態(tài)不變保持狀態(tài)不變 EPET=1計數(shù)計數(shù)QDQCQBQA0000QDQCQBQADCBAQDQCQBQA QDQCQBQAQDQCQBQA(CP) QDQCQBQA 1集成計數(shù)器集成計數(shù)器74161 Cr LD A B C D CP EP ET QA QB QC QD OC 計計數(shù)數(shù) 保保持持 異異步步清清零零 同同步步預(yù)預(yù)置置 (2)時序圖時序圖01111Cr清零清零0111LD預(yù)置預(yù)置 0 01 1EP ET使能使能CP時鐘時鐘 d3 d2 d1 d0 D3 D2 D1 D0預(yù)置數(shù)據(jù)輸入預(yù)置數(shù)據(jù)輸入0 0 0 0d3 d2 d1 d0保保 持持保保 持持十進(jìn)制計十進(jìn)制

38、計 數(shù)數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0輸出輸出工作模式工作模式異步清零異步清零同步置數(shù)同步置數(shù)數(shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持?jǐn)?shù)據(jù)保持加法計數(shù)加法計數(shù)7416074160的功能表的功能表（3 3）84218421BCD碼同步加法計數(shù)器碼同步加法計數(shù)器74160741603Q2QETCP0D1D2D3DOC1Q0Q74160EPCRDL41235671516CPD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74160891011121413Cr3DDLEPETQ0OC雙時鐘雙時鐘4位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器 74LS193 QA LD C D (A) Q IJ IK Q & 1 1 1 RD1 RD2

39、QB (B) Q IJ IK Q & & 1 & QC & & (C) Q IJ IK Q 1 & QD & & (D) Q IJ IK Q 1 1 & & 1 & Cr B A & SD OC OB CP+ CP A QA QB QC QD 74xx193 CP- B C D LD CR CP+ OC OB 減計數(shù)減計數(shù)110加計數(shù)加計數(shù)110DCBADCBA0000001QDQCQBQADCBA ACP-CP+LDCR輸輸 出出預(yù)置數(shù)據(jù)輸入預(yù)置數(shù)據(jù)輸入時鐘時鐘預(yù)置預(yù)置清零清零異步清零：異步清零： 異步預(yù)置數(shù)：異步預(yù)置數(shù)： 雙時鐘雙時鐘4位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器 74LS

40、193 同步加計數(shù)：同步加計數(shù)： 同步減計數(shù)：同步減計數(shù)： CR =1 CR =0, LD=0 CR =0, LD=1,CP+=1 CR =0, LD=1,CP-=1 CP A QA QB QC QD Cr LD C B D 13 清除 加法計數(shù) 減法計數(shù) 預(yù)置 0 14 15 0 1 2 1 0 15 14 CP+ OB OC (2) 74LS193時序圖時序圖（3） 單時鐘單時鐘4位二進(jìn)位二進(jìn)制同步可逆計制同步可逆計數(shù)器數(shù)器 74LS191 A QA QB QC QD LD C B D 13 加 法 計 數(shù) 置數(shù) 保 持 減 法 計 數(shù) 14 15 0 1 2 2 2 1 0 15 14

41、13 C P M S OC/OB OC R (0 或 1) C P 74LS191 A B C D QA QB QC QD S OC/OB LD M OC R 背景：背景： 常見的集成計數(shù)器芯片主要有十進(jìn)制、二進(jìn)制等。常見的集成計數(shù)器芯片主要有十進(jìn)制、二進(jìn)制等。任意進(jìn)制計數(shù)器任意進(jìn)制計數(shù)器只能用已有的計數(shù)器芯片只能用已有的計數(shù)器芯片通過外電路的不通過外電路的不同連接方式實現(xiàn)同連接方式實現(xiàn)，即用組合電路產(chǎn)生復(fù)位、置位信號得到，即用組合電路產(chǎn)生復(fù)位、置位信號得到任意進(jìn)制計數(shù)器任意進(jìn)制計數(shù)器。 基本思想：基本思想：N N進(jìn)制進(jìn)制 M M進(jìn)制進(jìn)制5.3.3 任意進(jìn)制計數(shù)器任意進(jìn)制計數(shù)器1當(dāng)當(dāng)MN時，采

42、用多片級聯(lián)組合的方法實現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)。時，采用多片級聯(lián)組合的方法實現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)。整體清整體清0 0方式方式整體置數(shù)方式整體置數(shù)方式串串行行CPCP方式方式并行并行CPCP方式方式計數(shù)器容量的擴(kuò)展計數(shù)器容量的擴(kuò)展串行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式 CP1 Q0 Q1 Q2 Q3 S9A S9B R0A R0B CP1 CPCP0 74LS90(個位)N1=10 Q0 Q1 Q2 Q3 S9A S9B R0A R0BCP0 74LS90(十位)N2=10 D4 D5 D6 D7 CTT CTP CP CTT CTP CP CO LD CR 74LS161(0)Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3

43、 CTT CTP CP111 CO LD CR Q4 Q5 Q6 Q711 CO LD CR Q8 Q9 Q10 Q11 D8 D9 D10 D1111 74LS161(1) 74LS161(2)計數(shù)器容量的擴(kuò)展計數(shù)器容量的擴(kuò)展并行進(jìn)位方式并行進(jìn)位方式例例1：試用兩片同步十進(jìn)制計數(shù)器接成百進(jìn)制計數(shù)器。：試用兩片同步十進(jìn)制計數(shù)器接成百進(jìn)制計數(shù)器。進(jìn)進(jìn)位位輸輸出出D0D1D2D3CLDRDQ0Q1Q2Q3EPETCP1D0D1D2D3CLDRDQ0Q1Q2Q3EPETCPCP11并行進(jìn)位的連接方式并行進(jìn)位的連接方式D0D1D2D3CLDRDQ0Q1Q2Q3EPETCPCP11進(jìn)進(jìn)位位輸輸出出D0D

44、1D2D3CLDRDQ0Q1Q2Q3EPETCP111串行進(jìn)位的連接方式串行進(jìn)位的連接方式整體清整體清0方式方式: 將將2 2片計數(shù)器連接成大于片計數(shù)器連接成大于M M的計數(shù)器，的計數(shù)器， 然后在計到然后在計到M M時譯出清時譯出清0 0信號信號Cr=0Cr=0， 將兩個計數(shù)器同時清將兩個計數(shù)器同時清0 0。整體置數(shù)整體置數(shù)方式方式:將將2 2片計數(shù)器接成大于片計數(shù)器接成大于M M的計數(shù)器，的計數(shù)器， 然后選定某一狀態(tài)譯出置數(shù)信號然后選定某一狀態(tài)譯出置數(shù)信號 LD=0LD=0，將，將兩個計數(shù)器同時置入適當(dāng)兩個計數(shù)器同時置入適當(dāng) 的狀態(tài)的狀態(tài)，跳過多余狀態(tài)。，跳過多余狀態(tài)。注：注： 異步清異步清

45、0 0法，可靠性差法，可靠性差; ; 進(jìn)位輸出需另加譯碼電路。進(jìn)位輸出需另加譯碼電路。例：整體清例：整體清0方式方式用用2片片160實現(xiàn)實現(xiàn)M=29（異步清（異步清0）異步清異步清0：(M)20010 1001整體清零法整體清零法同步置數(shù)同步置數(shù)：(M1)20010 1000例：整體置數(shù)方式例：整體置數(shù)方式用用2片片160實現(xiàn)實現(xiàn)M=29（同步置數(shù)）（同步置數(shù)）整體置數(shù)法整體置數(shù)法本節(jié)小結(jié)：計數(shù)器是一種應(yīng)用十分廣泛的時序電路，除計數(shù)器是一種應(yīng)用十分廣泛的時序電路，除用于計數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測量、運算用于計數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測量、運算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計算機(jī)，幾乎無所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可機(jī)，幾乎無所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。缺少的組成部分。計數(shù)器計數(shù)器可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實際工作中，主要是利用集成計數(shù)器來構(gòu)成。在用際工作中，主要是利用集成計數(shù)器來構(gòu)成。在用集成計數(shù)器構(gòu)成集成計數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計數(shù)器時，需要利用清零進(jìn)制計數(shù)器時，需要利用清