時(shí)序邏輯電路-

11.重點(diǎn)掌握的內(nèi)容

(1).同步時(shí)序電路的分析/設(shè)計(jì)方法

(2).集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.作業(yè)題

【5.1】【5.4】【5.6】【5.7】【5.16】3.建議練習(xí)題

【5.5】【5.8】【5.11】【5.12】【5.13】學(xué)習(xí)提示包括同步和異步時(shí)序電路，以同步電路為重點(diǎn)只要求同步電路的設(shè)計(jì)；包括計(jì)數(shù)器和串行數(shù)據(jù)檢測器實(shí)驗(yàn)四電路設(shè)計(jì)

組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別25.1時(shí)序電路的基本概念1.組合電路：電路輸出只與電路的輸入有關(guān)，與電路的前一時(shí)刻的狀態(tài)無關(guān)。2.時(shí)序電路：取決于該時(shí)刻電路的輸入還取決于前一時(shí)刻電路的狀態(tài)電路在某一時(shí)刻的輸出圖3-1組合邏輯電路

圖5-5例5-2的電路圖例如：組合邏輯電路觸發(fā)器記錄電路原狀態(tài)時(shí)序電路=組合電路+觸發(fā)器35.1.1時(shí)序電路的分類1.按FF

的

觸發(fā)時(shí)間同步時(shí)序邏輯電路異步時(shí)序邏輯電路所有觸發(fā)器狀態(tài)的變化都是在同一時(shí)鐘信號操作下同時(shí)發(fā)生。所含觸發(fā)器狀態(tài)的變化不是同時(shí)發(fā)生。圖5-26異步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路圖例如：圖5-2例如：42.按輸出控制方式米利型電路莫爾型電路輸出不僅取決于存儲電路的狀態(tài)，而且還決定于電路當(dāng)前的輸入。輸出僅決定于存儲電路的狀態(tài)，與電路當(dāng)前的輸入無關(guān)。電路的狀態(tài)55.1.2時(shí)序電路的基本結(jié)構(gòu)和描述方法1.基本電路結(jié)構(gòu)圖5-1

時(shí)序電路結(jié)構(gòu)框圖組合電路+觸發(fā)器必有：觸發(fā)器（及時(shí)鐘信號）可無：輸入X，輸出Y外部輸入狀態(tài)變量外部輸出激勵(lì)/驅(qū)動(dòng)信號原狀態(tài):

Q狀態(tài)變量：Q新狀態(tài):

Q*62.邏輯功能描述方法1）邏輯表達(dá)式法

—列4個(gè)方程（組）輸出方程

—Y表達(dá)式FF驅(qū)動(dòng)方程

—Z表達(dá)式FF次態(tài)方程/狀態(tài)方程

—Q表達(dá)式時(shí)鐘方程:觸發(fā)器時(shí)鐘信號邏輯表達(dá)式。外部輸入狀態(tài)變量外部輸出激勵(lì)信號觸發(fā)器輸入信號邏輯表達(dá)式72）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表法以表格形式體現(xiàn)：時(shí)序電路全部工作狀態(tài)的循環(huán)情況。3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖法以圖形方式體現(xiàn)：時(shí)序電路全部工作狀態(tài)的循環(huán)情況。4）時(shí)序/波形圖法以高低電平信號形式體現(xiàn)：時(shí)序電路全部工作狀態(tài)的循環(huán)情況。85.2同步時(shí)序電路的分析方法5.2.1同步時(shí)序電路的分析任務(wù)已知時(shí)序電路說明邏輯功能分析5.2.1同步時(shí)序電路的分析步驟電路圖列時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程求狀態(tài)方程求狀態(tài)表、狀態(tài)圖、時(shí)序圖13將驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程判斷電路邏輯功能2計(jì)算9【例5-1】分析時(shí)序電路的邏輯功能解：為同步時(shí)序電路，無輸入，有輸出Y。圖5-2（1）列相關(guān)方程驅(qū)動(dòng)方程時(shí)鐘方程（略）輸出方程：方法：將驅(qū)動(dòng)方程代入JKFF的特性方程。

10

求FF次態(tài)方程：也稱電路的狀態(tài)方程。狀態(tài)方程:驅(qū)動(dòng)方程11（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/轉(zhuǎn)換圖、時(shí)序圖①狀態(tài)表：體現(xiàn)電路全部工作狀態(tài)的循環(huán)情況。列表5-1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表5-2狀態(tài)表形式2原狀態(tài)次態(tài)不在循環(huán)內(nèi)CLK順序012345000001010011100000000010011010111001110

01010011110011000000101001110000101001110000000001101110111011

010

0

0111112②狀態(tài)圖：圖5-3狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000001010011100101110111/0/0/0/0/1/1/1/1無效態(tài)：101,110,111有效態(tài)：000~100自啟動(dòng)：無效態(tài)可轉(zhuǎn)換為有效態(tài)Q3Q2Q1/Y注意Q端順序和X,Y的標(biāo)法無效狀態(tài)有效狀態(tài)有效循環(huán)圖5-4時(shí)序圖13③時(shí)序圖/波形圖：以波形方式體現(xiàn)電路狀態(tài)隨時(shí)間變化的情況。00000100101100100010Y輸出下降沿在第5個(gè)時(shí)鐘下降沿可維持一個(gè)時(shí)鐘周期14（3）電路功能:功能：五進(jìn)制（加法）計(jì)數(shù)器，Y為進(jìn)位輸出。依狀態(tài)表/圖或時(shí)序圖判斷狀態(tài)圖時(shí)序圖15【例5-2】分析時(shí)序電路的邏輯功能同步時(shí)序電路，輸入A，輸出Y。圖5-5（1）列相關(guān)方程時(shí)鐘方程（略）輸出方程：驅(qū)動(dòng)方程16②求FF次態(tài)方程/電路狀態(tài)方程：方法：將驅(qū)動(dòng)方程代入JKFF的特性方程。

狀態(tài)方程:驅(qū)動(dòng)方程17（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/轉(zhuǎn)換圖、時(shí)序圖①狀態(tài)表：方法：設(shè)初態(tài)Q2Q1=00，并分別考慮A=0、A=1兩種情況下的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。表5-3：轉(zhuǎn)換表（A=1）表5-4：轉(zhuǎn)換表（A=0）18②狀態(tài)圖：圖5-6狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000110110/0A/YQ2Q10/10/00/01/01/01/11/0（3）電路功能:可控計(jì)數(shù)器A=1時(shí)，是四進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器A=0時(shí)，是四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器③時(shí)序圖（略）A為控制端195.3寄存器5.3.1寄存器和移位寄存器結(jié)構(gòu)組成和工作原理1.寄存器基本功能：寄存（少量）二值代碼。構(gòu)成：由n個(gè)FF構(gòu)成，寄存n位數(shù)據(jù)。以4位寄存器為例介紹結(jié)構(gòu)組成和工作原理：圖5-74位寄存器1）4位寄存器結(jié)構(gòu)組成：4個(gè)FF：邊沿DFF（上升沿）數(shù)據(jù)輸入：D0~D3數(shù)據(jù)輸出：Q0~Q3異步置0端：RD’（低有效）并行輸入并行輸出異步置零負(fù)邏輯非門202）4位寄存器工作原理：圖5-74位寄存器寄存：RD'=1時(shí)，CLK上升沿送數(shù)。即有：保持:在RD'=1、CLK上升沿以外時(shí)間，寄存器內(nèi)容將保持不變。

清零：RD'=0時(shí)，異步清零。即有：212.移位寄存器基本功能：存放并可移動(dòng)二進(jìn)制數(shù)(在脈沖的作用下左移或右移)。構(gòu)成：由n個(gè)FF構(gòu)成，可寄存、移動(dòng)n位數(shù)據(jù)。以4位（單向）移位寄存器為例介紹：1）結(jié)構(gòu)組成：圖5-84位移位寄存器4個(gè)DFF串聯(lián)輸入方式：串行輸出方式：串行、并行222）工作原理4個(gè)DFF串聯(lián)4個(gè)FF同時(shí)動(dòng)作，同時(shí)寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源：（特性方程）由此：每個(gè)時(shí)鐘上升沿，F(xiàn)F0寄存DI端數(shù)據(jù)；同時(shí)FF0、FF1、FF2中的數(shù)據(jù)右移一位。Di=Qi-123數(shù)據(jù)寄存及移動(dòng)舉例：以移入1010為例：4個(gè)CLK后，全部移入。可在并行輸出端得到。表5-5代碼移動(dòng)情況10000No.1No.2245.3.2集成（移位）寄存器及其應(yīng)用1.集成寄存器1）4位寄存器74LS175：TTL型圖5-974LS175內(nèi)含4個(gè)邊沿DFF（上升沿）25表5-674LS175的功能表具體功能：寄存、保持、清0輸入信號輸出信號RD’CLKDiQiQi’0111×↑↑0或1×10×010保持101保持262）8位寄存器(74LS374)/鎖存器(74LS373)：

寄存器(74LS374)：上升沿寄存，有三態(tài)功能圖5-10引腳圖表5-7功能表27

鎖存器(74LS373)：CLK高電平時(shí)鎖存數(shù)據(jù)，有三態(tài)功能圖5-11引腳圖表5-8功能表374、373比較：僅觸發(fā)特性不同，其他相同282.4位集成雙向移位寄存器74LS194圖5-1274LS194輸入方式：串行、并行；輸出方式：串行、并行內(nèi)含4個(gè)邊沿DFF（上升沿）29左移:Di=Qi+1雙向：Di=SQi-1+S'Qi+1S=1右移，

S=0左移。右移:Di=Qi-1控制端RD'S1

S0CLK功能（寄存器狀態(tài)）01111×

×00011011××↑↑↑清零（Q3

Q2Q1Q0=0000）

保持

（Q3*

Q2*Q1*Q0*=Q3

Q2Q1Q0）

右移

（Qi*=Qi-1

）左移（Qi*=Qi+1

）并行輸入（Q3*

Q2*Q1*Q0*=D3D2D1D0）3074LS194的功能表5-9194的功能表RD'、S1、S0組合決定各種功能：3174LS194的擴(kuò)展用兩片194接成8位雙向移位寄存器：(1)(2)圖5-13

兩片194擴(kuò)展圖左移右移323.移位寄存器的應(yīng)用構(gòu)成其他電路：計(jì)數(shù)器、順序脈沖發(fā)生器、串行累加器等數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：串行→并行，并行→串行

應(yīng)用舉例：構(gòu)成順序脈沖發(fā)生器圖5-14順序脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)：4位移位寄存器+或非門33狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：圖5-15時(shí)序圖：圖5-16功能：Q0～Q3端將依次輸出正脈沖并循環(huán)。狀態(tài)方程：Q3*=Q2Q2*=Q1Q1*=Q0Q0*=(Q2+Q1+Q0)’1.有效狀態(tài)等于觸發(fā)器個(gè)數(shù)

。2.不需譯碼。特點(diǎn)：345.4計(jì)數(shù)器在數(shù)字電路中，能夠記錄輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。分類：按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器動(dòng)作時(shí)間同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)器中的數(shù)字增減加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)器容量二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（n位）N進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器35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)器同步計(jì)數(shù)器異步計(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······分類關(guān)系：365.4.1同步計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)組成及原理1.4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器基本原理:依據(jù)多位二進(jìn)制加法運(yùn)算規(guī)則，末位加1時(shí)，末位狀態(tài)必翻轉(zhuǎn)；對于高位，若第i位以下皆為1時(shí)，則第i位應(yīng)翻轉(zhuǎn)。圖5-17計(jì)數(shù)器1）電路結(jié)構(gòu)4個(gè)邊沿JKFF（下降沿動(dòng)作），構(gòu)成4個(gè)TFF：T=0，保持功能；T=1，翻轉(zhuǎn)功能。1011011+11011100372）原理和功能分析（1）列相關(guān)方程①FF的驅(qū)動(dòng)方程②電路狀態(tài)方程③

電路輸出方程FF0:T0=1FF1:T1=Q0FF2:T2=Q0Q1FF3:T3=Q2Q1Q0FF0:Q0*=Q0’FF1:Q1*=Q0Q1’+Q0’Q1FF2:Q2*=Q0Q1Q2’+

(Q0Q1)’Q2FF3:Q3*=Q0Q1Q2Q3’+

(Q0Q1Q2)’Q3C=Q3Q2Q1Q038（2）列狀態(tài)表、狀態(tài)圖、時(shí)序圖設(shè)電路初態(tài)為：

Q3Q2Q1Q0=0000

表5-10

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CLK順序電路狀態(tài)等效十進(jìn)制數(shù)進(jìn)位輸出C

Q3Q2Q1Q001234567891011121314151600000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000012345678910111213141500000000000000001039圖5-18狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖5-19時(shí)序圖（3）電路功能十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，C為進(jìn)位輸出信號。C輸出下降沿在第16個(gè)時(shí)鐘下降沿可維持一個(gè)時(shí)鐘周期161540

若計(jì)數(shù)脈沖頻率為fC，則Q0、Q1、Q2、Q3(及C)端輸出脈沖的頻率依次為fC的1/2、1/4、1/8、1/16，因此又稱為分頻器。時(shí)序圖分頻應(yīng)用：計(jì)時(shí)，如電子表就是對32768Hz的時(shí)鐘源進(jìn)行215分頻得到1Hz信號,然后進(jìn)行計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的。計(jì)數(shù)器的重要應(yīng)用之一：分頻41二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路結(jié)構(gòu)規(guī)律：波形圖第i位以下各位皆為1時(shí)，第i位改變狀態(tài)T0=1T1=Q0T2=Q0Q1T3=Q2Q1Q0T4=Q0Q1Q2Q3422.4位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器基本原理:依據(jù)多位二進(jìn)制減法規(guī)則。末位減1時(shí)，末位狀態(tài)必翻轉(zhuǎn)；對于高位，若第i位以下皆為0時(shí)，則第i位應(yīng)翻轉(zhuǎn)。圖5-20減法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程：借位輸出方程：1011100-1----------------------101101143狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：圖5-21十六進(jìn)制狀態(tài)圖

功能：又稱十六進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。443.加/減計(jì)數(shù)器（可逆計(jì)數(shù)器）加/減計(jì)數(shù)器加/減控制信號計(jì)數(shù)結(jié)果解決方案：CLK45圖5-2216進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器單時(shí)鐘方式加/減脈沖用同一輸入端，即CLKI由加/減控制線U’/

D的高低電平?jīng)Q定加/減方式電路結(jié)構(gòu)加減控制U’/D工作狀態(tài)0加計(jì)數(shù)1減計(jì)數(shù)464.十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器圖5-2310進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1）電路結(jié)構(gòu)4個(gè)TFF，下降沿動(dòng)作。2）原理和功能分析（1）列相關(guān)方程①FF的驅(qū)動(dòng)方程47②電路狀態(tài)方程③

電路輸出方程①FF的驅(qū)動(dòng)方程圖5-2348CLK順

序電路狀態(tài)等效十進(jìn)制數(shù)輸出CQ3

Q2

Q1

Q001234567891000000

00100100

0

1101

0001010

1

100

1

11100010010

0

0

001234567890000000000100121010101101101011601001211001101010

0121340100121110111100

1

014152010表5-11

十進(jìn)制狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可自啟動(dòng)設(shè)電路初態(tài)為:

Q3Q2Q1Q0=000049（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)表、時(shí)序圖

圖5-24

十進(jìn)制狀態(tài)圖6個(gè)無效態(tài)：1010~111110個(gè)有效態(tài)：0000~1001能自啟動(dòng)：無效態(tài)可變有效態(tài)50圖5-25

十進(jìn)制時(shí)序圖10000010010000C輸出下降沿在第10個(gè)時(shí)鐘下降沿可維持一個(gè)時(shí)鐘周期1000515.4.2異步計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)組成及原理（了解）1.異步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

電路結(jié)構(gòu)邊沿JKFF構(gòu)成的T’FF（3個(gè)，僅翻轉(zhuǎn)功能）圖5-26

異步計(jì)數(shù)器FF時(shí)鐘信號來源不同：CLK0來自外部，CLK1=Q0，CLK2=Q1計(jì)數(shù)脈沖52圖5-27異步八進(jìn)制時(shí)序圖

時(shí)序圖CLK0來自外部CLK1=Q0CLK2=Q1535.4.3集成計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用1.集成計(jì)數(shù)器1）控制功能（選用時(shí)參考）（1）時(shí)鐘控制方式：同步、異步（2）觸發(fā)方式：上升、下降沿（3）進(jìn)制（模）：n位二進(jìn)制、十進(jìn)制、……（4）計(jì)數(shù)方式：加、減、可逆（5）復(fù)位（清零）方式：異步、同步（6）使能控制：使能端加高、低電平（7）進(jìn)、借位方式：進(jìn)、借信號，便于級聯(lián)（6）置數(shù)方式：同步、異步542）三種集成計(jì)數(shù)器介紹：表5-12

部分集成計(jì)數(shù)器的控制功能（1）同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：74160（2）同步十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：74161（3）同步十六進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器：74191型

號時(shí)鐘方式觸發(fā)方式進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)方式復(fù)位方式置數(shù)方式進(jìn)借位方式使能方式7490異步下降沿5加法異步異步置9無無74160同步上升沿10加法異步0有效同步0有效有雙使能1有效74190同步上升沿10可逆無異步0有效有使能0有效74161同步上升沿16加法異步0有效同步0有效有雙使能1有效74191同步上升沿16可逆無異步0有效有使能0有效74193同步上升沿16雙時(shí)鐘可逆異步1有效異步0有效有無55（1）同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：74160圖5-2874160控制端：RD’-異步清零端,低有效EP、ET-雙使能端,高有效LD’-同步置數(shù)端,低有效

數(shù)據(jù)端：D3~D0-預(yù)置計(jì)數(shù)狀態(tài)輸入端Q3~Q0-計(jì)數(shù)值輸出端C-進(jìn)位輸出端序

號CLKRD'LD'EP

ET工作狀態(tài)1×0××

×復(fù)位2↑10×

×預(yù)置數(shù)3↑1111正常計(jì)數(shù)4×11×

0保持，且C=05×1101保持56

74160的具體功能：表5-1374160功能表①復(fù)位：RD’=0時(shí)，計(jì)數(shù)值被清0，即Q3～Q0=0000②預(yù)置數(shù)：RD=1、LD’=0時(shí)，之后的第一個(gè)上升沿

計(jì)數(shù)值被置入，即Q3～Q0=D3～D0③

正常計(jì)數(shù)：RD’=1、LD’=1時(shí)，且EP=ET=1，之后每個(gè)上升沿，計(jì)數(shù)值加1功能說明：④⑤

計(jì)數(shù)保持：EP或ET=0，保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值不變57（2）同步十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：74161圖5-2974161引腳圖、符號圖、功能表完全相同唯一區(qū)別：進(jìn)制不同74161與74160比較：58（3）同步十六進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器：74191圖5-3074160

控制端：LD’-異步置數(shù)端,低有效

數(shù)據(jù)端：D3~D0-預(yù)置計(jì)數(shù)狀態(tài)輸入Q3~Q0-計(jì)數(shù)值輸出端C/B-進(jìn)/借位輸出端S’-使能端,低有效U’/D-加/減方式控制端時(shí)鐘輸入時(shí)鐘輸出5974191的具體功能：表5-1474191功能表①異步

預(yù)置數(shù)：LD’=0時(shí)，計(jì)數(shù)值立即被置入，即Q3～Q0=D3～D0③

加法計(jì)數(shù)：LD’=1,S’=0時(shí)，且U

’/D=0,

之后每個(gè)上升沿，計(jì)數(shù)值加1

(Up)功能說明：②計(jì)數(shù)保持：LD’=1,且S’=1，保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值不變④

減法計(jì)數(shù)：LD’=1,S

’=0時(shí)，且U

’/D=1,

之后每個(gè)上升沿，計(jì)數(shù)值減1

(Down)序

號CLKIS'LD'U’/D

工作狀態(tài)1××0×預(yù)置數(shù)2×11×保持3↑010加法計(jì)數(shù)4↑011減法計(jì)數(shù)602.集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用（重點(diǎn)）應(yīng)用：構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器（本節(jié)）、分頻/定時(shí)

（見5.6.2節(jié)）等

構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器目的：用集成N進(jìn)制→所需M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(b)M>N：多片N級聯(lián)后N’>M，再跳過N’-M個(gè)狀態(tài)情況及方法：(a)M<N：復(fù)位法或置數(shù)法跳過N-M個(gè)狀態(tài)611）反饋復(fù)位法（M<N）圖5-31

復(fù)位法原理圖基本思想：使用RD’端,跳過N-M個(gè)狀態(tài)計(jì)數(shù)器初態(tài)S0,計(jì)入M個(gè)脈沖后,狀態(tài)為SM，附加門電路產(chǎn)生低電平信號，送異步清零端,計(jì)數(shù)器立即回到S0

SM：持續(xù)極短，稱暫態(tài)。61暫態(tài)S0~SM-1：M個(gè)有效態(tài)，構(gòu)成工作循環(huán)。有效循環(huán)基本方法：6262分析N=10（74160），M=5【例5-3】利用復(fù)位法將74160接成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器010100000此線被切斷基本方法：計(jì)入5個(gè)脈沖后,狀態(tài)為S5,即Q3Q2Q1Q0=0101，加與非門輸出低電平到RD'端暫態(tài)譯出狀態(tài)為M63進(jìn)位輸出:計(jì)數(shù)值:清零信號:時(shí)鐘:45G00狀態(tài)0101不能維持一個(gè)時(shí)鐘周期,為暫態(tài)1復(fù)位法缺點(diǎn)：復(fù)位低信號持續(xù)時(shí)間很短，不可靠。器件的延遲01沒有回到0000，RD'有效信號即消失門G的延遲計(jì)數(shù)器置0延遲計(jì)數(shù)器延遲門G的延遲1064注：與非門的輸入端連至輸出等于1的Q2和Q0端,即：圖5-3274160接成五進(jìn)制

若不接Q1和Q3，則狀態(tài)圖中無效狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況有變化。652）反饋置數(shù)法（M<N）基本思想：使用LD'端,跳過N-M個(gè)狀態(tài)Sj~Si：M個(gè)有效態(tài)，構(gòu)成工作循環(huán)，無暫態(tài)。圖5-34

置數(shù)法原理圖譯出狀態(tài)置數(shù)狀態(tài)有效循環(huán)基本方法：譯出狀態(tài)為Si，置入狀態(tài)為Sj66【例5-4】利用置數(shù)法將74160接成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器方案Ⅰ：置零法。譯出狀態(tài)為M-1，置入狀態(tài)為D3D2D1D0=0000譯出狀態(tài)為M-101000000此線被切斷067圖5-35(a)74160接成五進(jìn)制注：反相器的輸入端連至狀態(tài)值等于1的Q2端,即：

若不接Q0Q1和Q3，則狀態(tài)圖中無效狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況有變化。

無效狀態(tài)中Q2為1的均回到0000狀態(tài)。68五進(jìn)制時(shí)序圖（圖5-36a）：置數(shù)法優(yōu)點(diǎn)：置數(shù)信號持續(xù)時(shí)間長，可靠。計(jì)數(shù)值置數(shù)信號圖5-36（a）40持續(xù)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖周期，可作進(jìn)位輸出69方案Ⅱ：置數(shù)法譯出狀態(tài)0111，置數(shù)狀態(tài)D3D2D1D0=0011，有效循環(huán)5個(gè)狀態(tài)。圖5-35(b)74160接成五進(jìn)制111000011若包含狀態(tài)1001，則C端有進(jìn)位輸出；譯狀態(tài)0010，置100070注：與非門的輸入端連至狀態(tài)值等于1的Q2Q1Q0端,即：圖5-35(b)74160接成五進(jìn)制該例可以,其他情況不一定正確，例如譯2置6。712）級聯(lián)擴(kuò)展（M>N），2片N為例：情況①

：M不可分解,先N

N,再2片同時(shí)復(fù)位或置數(shù)（整體法）圖5-37并行進(jìn)位法實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制

先實(shí)現(xiàn)N

N舉例：【例5-5】將兩片74160接成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器（100=10

10）方案Ⅰ：并行進(jìn)位法：低位片進(jìn)位(C)作為高位片使能控制。100進(jìn)制時(shí)序圖（圖5-38）：72在此時(shí)刻發(fā)生進(jìn)位011個(gè)位進(jìn)位計(jì)數(shù)值73圖5-39

串行進(jìn)位法實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制先實(shí)現(xiàn)N

N舉例：

【例5-5】將兩片74160接成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器（100=10

10）方案Ⅱ：

串行進(jìn)位法：低位片進(jìn)位信號作為高位片時(shí)鐘信號。注意：C及CLK之間要加反相器！74在此時(shí)刻發(fā)生進(jìn)位75

再實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制舉例：【例5-6】將兩片74160接成82進(jìn)制計(jì)數(shù)器。要求利用整體置數(shù)法，置數(shù)值即D值為0。

先構(gòu)成100進(jìn)制（方法見例5.5）；再用M<N的方法。例：再整體置零:用LD'端，譯M-1=81，置0（0000,0000）。圖5-40

整體置數(shù)法實(shí)現(xiàn)82進(jìn)制注:與非門連至片(2)的Q3和片(1)的Q0端。100000010解決方法Ⅱ：先第1片N→M1，第2片N→M2；再級聯(lián)。解決方法Ⅰ：仍可用整體法。76用M=M1*M2級聯(lián)的方法M=60，

M1=10，M2=6，注意三種進(jìn)位方式。進(jìn)位信號的產(chǎn)生情況②

：M可分解,如M=M1*M2例如：M=60=610，775.5同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法5.5.1時(shí)序電路設(shè)計(jì)的基本任務(wù)本節(jié)介紹：使用小規(guī)模IC（FF和門）的設(shè)計(jì)方法。已知邏輯功能描述繪出時(shí)序電路圖設(shè)計(jì)5.5.2時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟求狀態(tài)方程3電路邏輯功能21求狀態(tài)圖

或狀態(tài)表計(jì)算推導(dǎo)驅(qū)動(dòng)方程、

輸出方程畫電路圖78

同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)舉例：【例5-7】利用JKFF和門電路設(shè)計(jì)帶進(jìn)位輸出的七進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。（1）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/表①FF個(gè)數(shù)：3個(gè)；狀態(tài)表示：Q2Q1Q0②狀態(tài)編碼：000~110圖5-42正式轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（略，見表5-15）79將狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖轉(zhuǎn)換為次態(tài)/輸出總卡諾圖：圖5-43方格中數(shù)字代表（2）求狀態(tài)方程，推導(dǎo)驅(qū)動(dòng)、輸出方程80總卡諾圖拆分：

分別提取方格中數(shù)字

構(gòu)成4個(gè)小圖。圖5-44拆分為4個(gè)小K圖81利用K圖求狀態(tài)方程：進(jìn)位輸出方程：Qi*=JiQi'+Ki'QiQ2*=Q1'Q2+Q1Q0Q2*=

Q1Q0Q2'+Q1'Q2Q1*=Q0Q1'+Q2'Q0'Q1Q0*=(Q1'

+Q2')Q0'C=Q2Q1：FF2:Q2*=

Q1Q0Q2'+Q1'Q2FF1:Q1*=Q0Q1'+Q2'Q0'Q1FF0:Q0*=(Q1'

+Q2')Q0'C=Q2Q182④

推導(dǎo)JKFF驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程對照⑤

檢驗(yàn)自啟動(dòng)：111(無效態(tài))→000(有效態(tài))Qi*=JiQi'+Ki'Qi卡諾圖FF2:Q2*=

Q1Q0Q2'+

Q1'Q2FF1:Q1*=Q0Q1'+Q2'Q0'Q1FF0:Q0*=(Q1'

+Q2')Q0'FF2:J2=

Q1Q0，K2=Q1FF1:J1=Q0，K1=(Q2'Q0')'FF0:J0=(Q1Q2)'，K0=1代入狀態(tài)方程83驅(qū)動(dòng)方程輸出方程圖5-45

用JKFF設(shè)計(jì)的七進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（3）繪出電路圖：FF2:J2=

Q1Q0，K2=Q1FF1:J1=Q0，K1=(Q2'Q0')'FF0:J0=(Q1Q2)'，K0=1C=Q2Q1（1）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/表其84【例5-8】用DFF設(shè)計(jì)串行數(shù)據(jù)檢測器，要求連續(xù)輸入4個(gè)或4個(gè)以上1時(shí)輸出為1，他情況輸出為0。①確定輸入、輸出。

變量A：串行輸入；變量Y：檢測結(jié)果。②設(shè)５個(gè)狀態(tài)：S0表示收到０個(gè)1，

S1表示收到1個(gè)1，

S2表示收到2個(gè)1，S3表示收到3個(gè)1，

S4

表示收到4個(gè)及以上1。③

原始狀態(tài)圖。圖5-46串檢器原始狀態(tài)圖④合并等價(jià)狀態(tài)：同輸入下有同次態(tài)、同輸出。圖5-47簡化后的狀態(tài)圖S3和S4等價(jià)化簡消S4S3表示收到3個(gè)及以上1“111”序列檢測器XYCLK85（2）求狀態(tài)方程，推導(dǎo)驅(qū)動(dòng)、輸出方程①FF個(gè)數(shù)：2個(gè)；狀態(tài)表示：Q1Q0②狀態(tài)編碼：00~11

正式狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：圖5-48正式轉(zhuǎn)換圖86③電路次態(tài)/輸出總卡諾圖：圖5-49方格中數(shù)字代表87

總卡諾圖拆分：

分別提取方格中數(shù)字

構(gòu)成3個(gè)小圖。圖5-50拆分為3個(gè)小K圖88

利用K圖求狀態(tài)方程：輸出方程：Q1*=AQ1+AQ0Q0*=AQ1+AQ0'Y=AQ1Q0FF1:Q1*=AQ1+AQ0=A(Q1+Q0)FF0:Q0*=AQ1+AQ0'=A(Q1+Q0')Qi*=DiY=AQ1Q0返回89④

推導(dǎo)DFF驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程對照⑤

檢驗(yàn)自啟動(dòng)：00~11(全為有效態(tài))FF1:Q1*=AQ1+AQ0=A(Q1+Q0)FF0:Q0*=AQ1+AQ0'=A(Q1+Q0')Qi*=DiFF1:D1=A(Q1+Q0)FF0:D0=A(Q1+Q0')卡諾圖90驅(qū)動(dòng)方程輸出方程（3）繪出電路圖：FF1:D1=A(Q1+Q0)FF0:D0=A(Q1+Q0')Y=AQ1Q0圖5-48用DFF構(gòu)成的串行數(shù)據(jù)檢測器電路915.6用中規(guī)模IC設(shè)計(jì)時(shí)序電路5.6.1用移位寄存器設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：連線少、可靠性高、成本低1.移位寄存器基本功能以74LS194為例：邏輯符號圖92RD’、S1、S0組合決定各種功能如下：可用于設(shè)計(jì)：數(shù)值計(jì)算電路：如乘法（左移,見5.6.3節(jié)）、除法（右移）

控制電路（如下例子）2.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)日彩燈控制器。

彩燈為8個(gè)發(fā)光二極管（LED），狀態(tài)變化規(guī)律為（上電）全部點(diǎn)亮后依次熄滅，然后依次點(diǎn)

亮，如此反復(fù)；狀態(tài)變化間隔為1s。RD'S1

S0CLK功能01111×

×00011011××↑↑↑

清零

保持

右移

左移

并行輸入93Q0Q1Q2Q3

DIRD0D1D2D3DIL

RDS1S0CLK74LS194+5V+5VS1=0,S0=1：

右移操作+5VCLK1秒Qi=0時(shí)LED亮清0按鍵1k

二極管發(fā)光LEDQ0Q1Q2Q3

DIRD0D1D2D3DIL

RDS1S0CLK74LS194(1)(2)1100圖5-52

用雙向移位寄存器組成彩燈控制電路狀態(tài)圖9400000000Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7100000001100000011100000111100001111100011111100111111101111111100011111001111110111111100000001000000110000011100001111返回955.6.1用計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)1.計(jì)數(shù)器基本功能常用計(jì)數(shù)器：74160(十進(jìn)制)、74161(十六)、74191(可逆)基本功能：記錄輸入脈沖個(gè)數(shù)常見應(yīng)用：構(gòu)成其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器（見5.4.3節(jié)）

分頻、定時(shí)（舉例如下）2.設(shè)計(jì)實(shí)例

設(shè)計(jì)內(nèi)容：某時(shí)鐘信號源產(chǎn)生的基準(zhǔn)脈沖信號頻率為f=32768Hz，要求用計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)分頻電路，分頻得到周期為1s的脈沖信號。96分析：∵32768/215=1Hz∴需設(shè)計(jì)一個(gè)15位二進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)：用4片74161級聯(lián)，容量216；

CLK=32768Hz，片4的Q2分頻為CLK/215。圖5-54由74161構(gòu)成的1Hz分頻電路

圖5-55分頻電路時(shí)序圖975.6.3*綜合設(shè)計(jì)（課下自學(xué)）1、用移位寄存器和加法器實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)值運(yùn)算

2、用計(jì)數(shù)器和編碼器等實(shí)現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)

5.7*用MAX+plusII設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路

（課下自學(xué)）98本章小結(jié)2、時(shí)序電路的分析方法4、常用IC及應(yīng)用:(移位)寄存器、計(jì)數(shù)器重點(diǎn):

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成方法（5.4.3節(jié)）1