數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第五章時(shí)序邏輯電路課件

1、第五章 時(shí)序邏輯電路5.1 概述任一時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，與過去的輸入無關(guān)。1. 時(shí)序邏輯電路的概念邏輯電路組合邏輯電路：時(shí)序邏輯電路：任一時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且過去的輸入有關(guān)。(無記憶功能)(有記憶功能)第五章 時(shí)序邏輯電路5.1 概述任一時(shí)刻的輸出僅取決于下圖為時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖也稱記憶電路，由觸發(fā)器組成。其中，x1、x2 xi，代表輸入信號(hào)； y1、y2 yj，代表輸出信號(hào)； z1、z2 zk，代表存儲(chǔ)電路的輸入信號(hào)； q1、q2 ql，代表存儲(chǔ)電路的輸出信號(hào)。可寫出三個(gè)方程：P225下圖為時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖也稱記憶電路，由觸發(fā)器組成。其中2. 時(shí)序邏輯

2、電路的分類(1)按存儲(chǔ)電路的觸發(fā)脈沖分類同步時(shí)序電路:異步時(shí)序電路:各觸發(fā)器有統(tǒng)一的觸發(fā)脈沖(Synchronous Sequential Logic Circuit)各觸發(fā)器無統(tǒng)一的觸發(fā)脈沖(Asynchronous Sequential Logic Circuit)2. 時(shí)序邏輯電路的分類(1)按存儲(chǔ)電路的觸發(fā)脈沖分類同步時(shí)(2)按輸出信號(hào)的特點(diǎn)分類米利(Mealy)型:穆爾(moore)型:輸出狀態(tài)不僅與存儲(chǔ)電路有關(guān)，還與輸入有關(guān)；輸出狀態(tài)僅與存儲(chǔ)電路的狀態(tài)有關(guān)。 顯然，穆爾型時(shí)序電路時(shí)米利型的一個(gè)特例。 以后會(huì)看到，有些具體的時(shí)序電路中，并不都具備結(jié)構(gòu)框圖所示的完整形式，有的時(shí)序電路沒

3、有輸入變量，有的沒有組合電路部分，但時(shí)序電路一定包含由觸發(fā)器構(gòu)成的存儲(chǔ)電路。(2)按輸出信號(hào)的特點(diǎn)分類米利(Mealy)型:穆爾(moo3. 本章學(xué)習(xí)內(nèi)容 (1)同步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法； (2)幾種常見的中規(guī)模集成時(shí)序邏輯電路的邏輯功能和使用方法； (3)異步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法是非重點(diǎn)內(nèi)容；此外，所有中規(guī)模集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)都不需要記憶。 3. 本章學(xué)習(xí)內(nèi)容 (1)同步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)5.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法5.2.1. 同步時(shí)序邏輯電路的分析方法時(shí)序邏輯電路圖邏輯功能分析 事實(shí)上，邏輯電路圖本身就是邏輯功能的一種描述方式，但是它往往不能比較直觀地表

4、示出電路的邏輯功能，這一點(diǎn)在時(shí)序電路中尤為突出。因此，我們需要把它的邏輯功能用一些比較直觀的形式表示出來，這就是時(shí)序邏輯電路的分析。5.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法5.2.1. 同步時(shí)序邏輯分析步驟： (1)寫觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程(即觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯函數(shù))； (2)將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程，得觸發(fā)器的狀態(tài)方程(Q的次態(tài)方程式）； (3)由邏輯圖寫輸出方程；(1)(2)(3)已經(jīng)完整地描述了邏輯電路圖的邏輯功能，但仍不夠直觀，還需做第(4)步。 (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時(shí)序圖。分析步驟： (1)寫觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程(即觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏 通過一個(gè)例子來學(xué)習(xí)分析過程。

5、 例1 試分析如下時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。(1)寫觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程解： 通過一個(gè)例子來學(xué)習(xí)分析過程。 例1 試分析如下時(shí)序邏(1)寫觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程解：(1)寫觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程解： (2)將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程，得觸發(fā)器的狀態(tài)方程；為簡化起見，將現(xiàn)態(tài)的上標(biāo)n略去。 (2)將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程，得觸發(fā)器的狀態(tài)方程 (3)由邏輯圖寫輸出方程； 以上(1)(2)(3)已經(jīng)用邏輯函數(shù)式完整地描述了邏輯電路圖，但其邏輯功能仍不夠直觀，需做第(4)步操作。 (3)由邏輯圖寫輸出方程； 以上(1)(2)(3)已經(jīng) (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 以真值表的形式列出所有

6、可能出現(xiàn)的現(xiàn)態(tài)和輸入變量的組合，將現(xiàn)態(tài)和輸入變量值代入(2)狀態(tài)方程組和(3)輸出方程，得出對(duì)應(yīng)于現(xiàn)態(tài)的次態(tài)和輸出，此表即為狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。狀態(tài)轉(zhuǎn)換表求取方法： (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 Y0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1000000110 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 00 0 00 0 0狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 注：本例沒有輸入變量，只需考慮Q1Q2Q3的組合狀態(tài)；另外，CP不是輸入，它是控制所有觸發(fā)器同步動(dòng)作的時(shí)鐘信號(hào)。Y0 0 000 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖獲取方法： 用圓圈表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表中三個(gè)狀態(tài)變量Q3Q2Q1

7、可能出現(xiàn)的8狀態(tài)組合，用8個(gè)圓圈表示； 以箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，并在箭頭旁邊注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換前的輸入變量值和輸出狀態(tài)值。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表還是不能十分清晰地描述出電路的邏輯功能，再由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖獲取方法： 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表還是不能十分清晰地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 (1)該電路具有計(jì)數(shù)功能；每經(jīng)過7個(gè)脈沖，狀態(tài)Q3Q2Q1循環(huán)一周，輸出端Y輸出一個(gè)脈沖。結(jié)論： (2)該電路能自行啟動(dòng)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 (1)該電路具有計(jì)數(shù)功能；每經(jīng)過7個(gè)脈沖，狀態(tài)補(bǔ)充知識(shí)：時(shí)序圖 目前為止，對(duì)于時(shí)序電路邏輯功能的描述已經(jīng)介紹過了如下方法：邏輯電路圖、三個(gè)方程組(驅(qū)動(dòng)方程組，狀態(tài)方程組，輸出方程組)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)

8、換圖四種方法。 時(shí)序圖也是一種時(shí)序電路邏輯功能的描述方法，它主要用于實(shí)驗(yàn)測試和計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)中。補(bǔ)充知識(shí)：時(shí)序圖 目前為止，對(duì)于時(shí)序電路邏輯功能的描述已圖6.2.8 圖6.2.1電路的時(shí)序圖圖6.2.8 圖6.2.1電路的時(shí)序圖 例2 P265例6.2.3結(jié)論： (1)該電路具有計(jì)數(shù)功能，每4個(gè)CP脈沖，輸出端就輸出1個(gè)高電平； (2)該計(jì)數(shù)器為可控計(jì)數(shù)器，當(dāng)A=0時(shí)，為加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)A=1時(shí)是減法計(jì)數(shù)器。 例2 P265例6.2.3結(jié)論： (1)該電路具5.3 若干常用的集成時(shí)序邏輯電路 常用的集成時(shí)序邏輯電路有：寄存器、移位寄存器和計(jì)數(shù)器等。在介紹這幾種時(shí)序電路時(shí)，總是先介紹其基本原

9、理圖，然后介紹目前已有的定型的集成電路。 對(duì)于基本原理圖部分，要求能正確運(yùn)用上節(jié)講述的分析方法分析其邏輯功能；而對(duì)集成電路部分，由于附加了控制電路使電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)其邏輯功能的分析不作要求，但要求會(huì)讀功能表，并掌握其相關(guān)應(yīng)用。5.3 若干常用的集成時(shí)序邏輯電路 常用的集成時(shí)序邏5.3.1. 寄存器和移位寄存器1. 寄存器（Register） 寄存器由觸發(fā)器組成，1位觸發(fā)器可以寄存1位二進(jìn)制數(shù)，n個(gè)觸發(fā)器可以構(gòu)成存放n位二進(jìn)制數(shù)的寄存器。 構(gòu)成寄存器的觸發(fā)器只要求有置1置0的功能即可，因此這些觸發(fā)器可以是任意結(jié)構(gòu)形式的RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器。5.3.1. 寄存器和移位寄存器1. 寄

10、存器（Registe由D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器由D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器 附加了控制端的、由D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器。 附加了控制端的、由D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器。2. 移位寄存器（Shift Register）不僅能寄存數(shù)碼，還有移位的功能。 所謂移位，就是每來一個(gè)移位脈沖，寄存器中所寄存的數(shù)據(jù)就向左或向右順序移動(dòng)一位。數(shù)據(jù)依次向右移動(dòng)，稱右移寄存器，輸入方式為串行輸入。2. 移位寄存器（Shift Register）不僅能寄存數(shù)寄存數(shù)碼清零D1移位脈沖23410111QQ3Q1Q2RD0000000100101011010110111011QJKF0Q0QJKF2QJKF1QJKF3數(shù)據(jù)依次向左移動(dòng)，稱左

11、移寄存器，輸入方式為串行輸入。QQQ從高位向低位依次輸入寄存數(shù)碼清零D1移位脈沖23410111QQ3Q1Q2RD01110010110011000輸出再輸入四個(gè)移位脈沖，1011由高位至低位依次從Q3端輸出。串行輸出方式清零D00001QQ3Q1Q2RD0QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脈沖7861110010110011000輸出再輸入四個(gè)移位脈沖，10左移寄存器波形圖12345678CP1111011DQ0Q3Q2Q11110待存數(shù)據(jù)1011存入寄存器0111從Q3取出左移寄存器波形圖12345678CP1111011DQ0Q3集成移位寄存器74LS194A(雙向

12、移位寄存器)雙向移位寄存器功能表：RDS1 S0工作狀態(tài)01111X X0 00 11 01 1置0保持右移左移并入并出集成移位寄存器74LS194A(雙向移位寄存器)雙向移位寄存 74LS194A的擴(kuò)展：用兩片74LS194擴(kuò)展出八位雙向移位寄存器。 74LS194A的擴(kuò)展：用兩片74LS194擴(kuò)展出八5.3.2 計(jì)數(shù)器(Counter) 計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，還可以用作定時(shí)，分頻等。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器5.3.2 計(jì)數(shù)器(Counter) 計(jì)

13、數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)累一、同步計(jì)數(shù)器1. 同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器(74LS161)減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器(74LS191) 在學(xué)習(xí)這些計(jì)數(shù)器時(shí)，總是先分析其基本原理圖，然后認(rèn)識(shí)一個(gè)相應(yīng)的典型集成芯片，對(duì)集成芯片只要求會(huì)讀功能表。一、同步計(jì)數(shù)器1. 同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器(74LS16對(duì)基本原理圖分析：a.加法計(jì)數(shù)器基本原理圖(1)寫驅(qū)動(dòng)方程對(duì)基本原理圖分析：a.加法計(jì)數(shù)器基本原理圖(1)寫驅(qū)動(dòng)方程 (3)寫輸出方程(2)將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程 (3)寫輸出方程(2)將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程 (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。分析基本原理圖后得出的結(jié)論： (1)

14、該計(jì)數(shù)器為4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，每16個(gè)脈沖循環(huán)一次(模值為16)，也稱16進(jìn)制計(jì)數(shù)器； (2)由于Q0是CP的二分頻，Q1是CP的四分頻，Q2是CP的八分頻，Q3是CP的十六分頻，因此該計(jì)數(shù)器也可當(dāng)分頻器用。 (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。分析集成4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161同步置數(shù)異步置0計(jì)數(shù)使能置數(shù)輸入端輸出狀態(tài)進(jìn)位輸出端LDRDEPETD3D0Q3Q0C74LS161邏輯功能示意圖集成4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161同步置數(shù)異步置0計(jì)數(shù)使CPRDLDEP ET狀態(tài)X0XX X 異步置010X X同步置數(shù)X X11110 1X 0保持(保持進(jìn)位)保持(清除進(jìn)

15、位)111 1計(jì)數(shù)4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161的功能表CPRDLDEP ET狀態(tài)X0XX X 異步置01對(duì)基本原理圖分析：b.減法計(jì)數(shù)器基本原理圖(1)寫驅(qū)動(dòng)方程對(duì)基本原理圖分析：b.減法計(jì)數(shù)器基本原理圖(1)寫驅(qū)動(dòng)方程 (3)寫輸出方程(2)將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程 (3)寫輸出方程(2)將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程 (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 (4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。計(jì)數(shù)順序Q3 Q2 Q1 Q0輸出B0123456789101112131415160 0 0 01 1 1 11 1 1 01 1 0 11 1 0

16、 01 0 1 11 0 1 01 0 0 11 0 0 00 1 1 10 1 1 00 1 0 10 1 0 00 0 1 10 0 1 00 0 0 10 0 0 000000000000000014位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表計(jì)數(shù)順序Q3 Q2 Q1 Q0輸出B00 0c.集成同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器(74LS191)輸入脈沖低電平加計(jì)數(shù)高電平減計(jì)數(shù)異步置數(shù)計(jì)數(shù)使能當(dāng)C/B=1時(shí)，輸出負(fù)脈沖LDU/DD3D0Q3Q0C/B74LS191邏輯功能示意圖CPISCPO進(jìn)位/借位輸出端c.集成同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器(74LS191)輸入脈沖低電CPSLDU/D狀態(tài)XX0X預(yù)置數(shù)(異步)X11X

17、保持 010加法計(jì)數(shù)011減法計(jì)數(shù)4位同步二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器74LS191的功能表例 P287 圖6.3.17CPSLDU/D狀態(tài)XX0X預(yù)置數(shù)(異步)X11X保持 01數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第五章時(shí)序邏輯電路課件 具有兩個(gè)脈沖源的同步二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器74LS193。 具有兩個(gè)脈沖源的同步二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器74LS1932. 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器74LS160減法計(jì)數(shù)器加/減(可逆)計(jì)數(shù)器74LS190 同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器要實(shí)現(xiàn)如下功能：00000001001000110100010101100111100010012. 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器74LS160減法計(jì)數(shù)器加/基本原理

18、圖a.同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器提問：如何分析?指出分析步驟。(1)寫驅(qū)動(dòng)方程； (2)將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程；(3)寫輸出方程 (4)求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖?；驹韴Da.同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器提問：(1)寫驅(qū)動(dòng)方程； 集成：十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160LDRDEPETD3D0Q3Q0C74LS160邏輯功能示意圖 74LS160和74LS161的引腳及邏輯功能完全相同，不同之處僅在于74LS160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS161是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。邏輯功能表同74LS161。集成：十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160LDRDEPETD3DCPRDLDEP ET狀態(tài)X0XX X 異步置010X

19、 X同步置數(shù)X X11110 1X 0保持(保持進(jìn)位)保持(清除進(jìn)位)111 1計(jì)數(shù)同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/74LS160的功能表CPRDLDEP ET狀態(tài)X0XX X 異步置01b.同步十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器基本原理圖提問：如何分析?指出分析步驟。(1)寫驅(qū)動(dòng)方程； (2)將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程；(3)寫輸出方程 (4)求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。b.同步十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器基本原理圖提問：(1)寫驅(qū)動(dòng)方程； 集成：十進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器74LS190 74LS190和74LS191的引腳及邏輯功能完全相同，不同之處僅在于74LS190是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS191是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。LD

20、U/DD3D0Q3Q0C/B74LS190邏輯功能示意圖CPISCPO集成：十進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器74LS190 74CPSLDU/D狀態(tài)XX0X預(yù)置數(shù)(異步)X11X保持 010加法計(jì)數(shù)011減法計(jì)數(shù)同步加/減法計(jì)數(shù)器74LS191/74LS190的功能表CPSLDU/D狀態(tài)XX0X預(yù)置數(shù)(異步)X11X保持 01二、異步計(jì)數(shù)器 異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器不是同步翻轉(zhuǎn)的，分析方法不能套用同步時(shí)序電路的分析方法；然而一般性的異步時(shí)序電路分析方法較為復(fù)雜，這里采用波形圖法。二、異步計(jì)數(shù)器 異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器不是同步翻轉(zhuǎn)的，1.異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析： 所有J、K均接至1，均處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài),但時(shí)鐘信號(hào)CP不同；

21、 FF0遇CP下降沿翻轉(zhuǎn)， FF1遇Q0下降沿翻轉(zhuǎn)， FF2遇Q1下降沿翻轉(zhuǎn)。這是什么？1.異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析： 所有J、K均接至1，均處于 每來一個(gè)CP脈沖，由Q2Q1Q0所描述的二進(jìn)制數(shù)加1，每8個(gè)脈沖循環(huán)一次，因此為3位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器(模為8)；結(jié)論： Q0是CP的二分頻，Q1是CP的四分頻，Q2是CP的八分頻，因此該計(jì)數(shù)器也可當(dāng)分頻器用。 每來一個(gè)CP脈沖，由Q2Q1Q0所描述的二進(jìn)制數(shù)加1分析： 所有J、K均接至1，均處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài),但時(shí)鐘信號(hào)CP不同； FF0遇CP下降沿翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F1遇Q0下降沿(Q0上升沿)翻轉(zhuǎn)， FF2遇Q1下降沿(Q1上升沿)翻轉(zhuǎn)。這是什么？ FF0 F

22、F1 FF2分析： 所有J、K均接至1，均處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài),但時(shí)鐘信號(hào) 每來一個(gè)CP脈沖，由Q2Q1Q0所描述的二進(jìn)制數(shù)減1，每8個(gè)脈沖循環(huán)一次，因此為3位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器(模為8)；結(jié)論： Q0是CP的二分頻，Q1是CP的四分頻，Q2是CP的八分頻，因此該計(jì)數(shù)器也可當(dāng)分頻器用。 每來一個(gè)CP脈沖，由Q2Q1Q0所描述的二進(jìn)制數(shù)減12.異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器是在4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上加以修改得到的，修改時(shí)要解決的問題是，如何使4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)至1001時(shí)，其次態(tài)為0000而不是1010。異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器典型電路2.異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器是在4

23、位異步二進(jìn) 00000111正常計(jì)數(shù)； 0111+1=？1000 1000+1=？1001 1001+1=？0000 00000111正常計(jì)數(shù)； 0111+1=？1000二五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74LS290的邏輯圖 Q0是對(duì)CP0的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，Q3Q2Q1是對(duì)CP1的五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將Q0和CP1連接起來組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器； RO1RO2均為高電平時(shí)，對(duì)計(jì)數(shù)器異步清0； S91S92均為高電平時(shí)，對(duì)計(jì)數(shù)器異步置9。二五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74LS290的邏輯圖 Q0是三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法 目前市場上銷售的計(jì)數(shù)器有十進(jìn)制、4位二進(jìn)制(16進(jìn)制)、7位二進(jìn)制、12位二進(jìn)制、14位二進(jìn)制等，當(dāng)我們所

24、需要的計(jì)數(shù)器的模不同于市場上所銷售的，則需要用已有的集成計(jì)數(shù)器構(gòu)建。 假定已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，我們需要的是M進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這時(shí)可能有MN兩種情況，現(xiàn)分別加以討論。本教材以74160十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器為例。三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法 目前市場上銷售的計(jì)數(shù)器有1. MN的情況 方法1：反饋清0法(置0法)，該法適用于有清0輸入端的集成計(jì)數(shù)器。 74160有10種計(jì)數(shù)狀態(tài)，每經(jīng)過10個(gè)脈沖，Q3Q2Q1Q0狀態(tài)循環(huán)一次，且當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1001時(shí)，有進(jìn)位輸出C=1。0000000100100011010001010110011110001001進(jìn)位輸出C=11. MN的情況 方法1：反饋清0法(置

25、0法)，該法適 若需要一個(gè)6進(jìn)制的計(jì)數(shù)器(M=6,N=10,MN)，那么該計(jì)數(shù)器只需要6個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)，74160需要舍去其余4種狀態(tài)。 具體方法是：從0000開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過0000、0001、0010、0011、0100、0101六個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)后，強(qiáng)制其回到0000狀態(tài)，再從新開始計(jì)數(shù)。0000000100100011010001010110011110001001強(qiáng)制清0 若需要一個(gè)6進(jìn)制的計(jì)數(shù)器(M=6,N=10,MN)，那反饋清0法的實(shí)現(xiàn)電路：當(dāng) Q3Q2Q1Q0狀態(tài)為0110時(shí)，立刻實(shí)現(xiàn)清0。兩個(gè)問題: 為什么說它是立刻清0？ 0110是被舍去的狀態(tài)，為什么出現(xiàn)在正常的計(jì)數(shù)狀態(tài)

26、中？1cp2cp3cp4cp5cp6cp0000000100100011010001010110無需cp存在時(shí)間極短，一旦出現(xiàn)，立刻就轉(zhuǎn)為0000。反饋清0法的實(shí)現(xiàn)電路：當(dāng) Q3Q2Q1Q0狀態(tài)為0110時(shí)， 74160具有異步清0端，可以隨時(shí)清0；反饋清0法 結(jié)論： 用于反饋清0的Q3Q2Q1Q0狀態(tài)只在極短的瞬間出現(xiàn)，該狀態(tài)不應(yīng)計(jì)入有效循環(huán)狀態(tài)； 反饋清0過程不可靠； C不會(huì)輸出計(jì)數(shù)滿信號(hào)。 74160具有異步清0端，可以隨時(shí)清0；反饋清0法 MN的情況 方法2：反饋置數(shù)法(置數(shù)法)，該法適用于有置數(shù)輸入端的集成計(jì)數(shù)器。74160為同步置數(shù)。1兩個(gè)問題: 什么時(shí)候數(shù)據(jù)D3D0被裝載？ 目前

27、為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)？當(dāng)狀態(tài)為0110，且必須遇到CP上升沿7進(jìn)制MN的情況 方法2：反饋置數(shù)法(置數(shù)法)，該法適用于有1cp2cp3cp4cp5cp6cp0000000100100011010001010110需7cp 注意：置數(shù)法解決了清0法工作不可靠問題；但計(jì)數(shù)循環(huán)中仍沒有出現(xiàn)1001狀態(tài)，因此當(dāng)計(jì)滿7個(gè)脈沖后，進(jìn)位輸出端C仍然不會(huì)有進(jìn)位輸出。1cp2cp3cp4cp5cp6cp000000010010方法3：有進(jìn)位的反饋置數(shù)法0000000100100011010001010110011110001001思路： 74160只有當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1001時(shí)，才會(huì)有進(jìn)位，想辦法把1001保留在效

28、循環(huán)中，就能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)每循環(huán)一周，C自動(dòng)進(jìn)位1次。 由于要求為6進(jìn)制，需要保留6個(gè)連續(xù)狀態(tài)，舍去4個(gè)連續(xù)狀態(tài)。(顯然，1001應(yīng)當(dāng)被保留)用74160實(shí)現(xiàn)能自動(dòng)進(jìn)位的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器方法3：有進(jìn)位的反饋置數(shù)法00000001001000110010000000100100011010001010110011110001001強(qiáng)制置數(shù)010000000100100011010001010110 74160具有同步置數(shù)端，可在CP上升沿強(qiáng)制裝入數(shù)據(jù)；反饋置數(shù)法 結(jié)論： 用于反饋置數(shù)的Q3Q2Q1Q0狀態(tài)應(yīng)計(jì)入有效循環(huán)狀態(tài)； 反饋置數(shù)過程可靠； 對(duì)于74160，若有效循環(huán)中包含1001狀態(tài)，C可以自動(dòng)輸出

29、計(jì)數(shù)滿信號(hào)。 74160具有同步置數(shù)端，可在CP上升沿強(qiáng)制裝入數(shù)據(jù) 另外，74161和74160具有相同控制端和功能表，唯一不同之處是74161為16進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 思考題：如何用74161實(shí)現(xiàn)能自動(dòng)進(jìn)位的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器？ 顯然,能自動(dòng)進(jìn)位的反饋置數(shù)法，是一種最行之有效的構(gòu)建任意進(jìn)制(MN的情況 情況1：當(dāng)M可分解為M=N1N2。 例：用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160接成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同步進(jìn)位(并行進(jìn)位)方式2. MN的情況 情況1：當(dāng)M可分解為M=N1N2。異步進(jìn)位(串行進(jìn)位)方式異步進(jìn)位(串行進(jìn)位)方式 情況2：當(dāng)M不可分解，即M為素?cái)?shù)。 有兩種方法用以解決M不可分解時(shí)的擴(kuò)展問題，其一是整

30、體清0法，其二是整體置數(shù)法。但由于異步整體清0法有工作不可靠的弊端，這里僅介紹整體置數(shù)法。 情況2：當(dāng)M不可分解，即M為素?cái)?shù)。 有兩種方法用以 例：用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160接成29進(jìn)制計(jì)數(shù)器。01232728令LD=0，強(qiáng)制置入0000 例：用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160接成29進(jìn)制計(jì)數(shù)器5.4 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法1.計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)是對(duì)前述計(jì)數(shù)器原理圖分析的逆過程。 寫驅(qū)動(dòng)方程； 將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程得狀態(tài)方程； 寫輸出方程； 求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。回憶分析步驟：時(shí)序邏輯電路圖邏輯功能分析設(shè)計(jì)5.4 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法1.計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 計(jì)數(shù)器的 例：設(shè)計(jì)一個(gè)帶

31、進(jìn)位輸出的16進(jìn)制(4位二進(jìn)制)計(jì)數(shù)器。 (1)畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 例：設(shè)計(jì)一個(gè)帶進(jìn)位輸出的16進(jìn)制(4位二進(jìn)制)計(jì)數(shù)器。 Q3 Q2 Q1 Q0進(jìn)位C0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 0 1 1 10 0 0

32、 00000000000000001n+10QQ3 Q2 Q1 Q0進(jìn)位C0 0 (2) 寫輸出方程Y=Q3Q2Q1Q0 (3) 寫狀態(tài)方程并和特性方程對(duì)比，得驅(qū)動(dòng)方程。 (2) 寫輸出方程Y=Q3Q2Q1Q0 (3) 寫狀態(tài)(4)寫出驅(qū)動(dòng)方程 (5)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫電路圖(4)寫出驅(qū)動(dòng)方程 (5)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫電路圖 思考題：用觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)帶進(jìn)位輸出的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如何設(shè)計(jì)？(請(qǐng)說出設(shè)計(jì)思路) /1 思考題：用觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)帶進(jìn)位輸出的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如Q3 Q2 Q1 Q0進(jìn)位C0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 00 0 0 0 000