A-第六章-習題課

11三月2024A第六章習題課（3）按時鐘分類同步:只有一個CP信號。異步：有多個CP信號。3.時序電路的分析目的:是為了找出該電路輸出和輸入之間的邏輯關(guān)系,以確定電路的邏輯功能。（1）分析電路結(jié)構(gòu)1）找出電路中哪些部分是組合電路。2）找出電路中哪些部分是存儲電路。3）找出輸入X和輸出Z。4）確定電路是同步還是異步電路。（2）寫出四組方程（3）作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表?狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或波形圖。（4）敘述電路的邏輯功能。（難點）4.寄存器和移存器(1)寄存器

——用來存儲“0”或“1”的一組二值代碼的電路。介紹的典型芯片74175：結(jié)構(gòu)特點：各FF之間沒有連接，各自獨立工作。

①CP1=CP2=CP3=CP4=CP（同步存數(shù)）②有Q和Q輸出。要求掌握：功能表和管腳圖。（2）移存器

——暫存數(shù)碼+移位功能（具有兩種功能）結(jié)構(gòu)特點：各FF之間有聯(lián)系，除第一級外的各FF的數(shù)據(jù)輸入端均連接相鄰FF的輸出端。兩者在功能上的

相同之處：都能暫存數(shù)據(jù)。

不同之處：移存器具有移位功能。寄存器無移位功能。強調(diào)：移存器中所使用的FF必須是無空翻的FF。否則，工作時會出現(xiàn)邏輯錯誤。移存器的分類：按移位方向分類單向雙向按IN/OUT方式分類典型芯片介紹了74194，74195，74165，其中：

▼

74194為重點掌握的芯片MSI移位寄存器74194——四位串入、并入—串出、并出雙向移位寄存器。74195——四位右移移存器74165——串入、并出—串出8位右移移存器級聯(lián)擴展

74194級聯(lián)可實現(xiàn)8位雙向移存器5、計數(shù)器的分析

同步、異步分析步驟：由電路

觸發(fā)器激勵函數(shù)(公式和圖解）

狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

分析模長和自啟動性。 用圖解法，注意高低位順序，一般數(shù)碼越高位權(quán)越高：Q3

Q0移存型計數(shù)器屬于同步計數(shù)器，只要求出第一級觸發(fā)器的次態(tài)方程和初始狀態(tài)，就可以寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。6、計數(shù)器的設計同步計數(shù)器的設計：狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

激勵函數(shù)和輸出函數(shù)

(自啟動性檢查)

電路圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。異步計數(shù)器的設計：采用脈沖反饋法。反饋電路加基本SRFF，使電路可靠復位。移存型計數(shù)器的設計：列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表必須滿足移存規(guī)律，主要求解第一級觸發(fā)器的激勵函數(shù)。常用移存型計數(shù)器：環(huán)形和扭環(huán)形。同步二進制加法計數(shù)器的規(guī)律b.所有觸發(fā)器都接成TFF形式a.CP1=CP2=…=CPn=CPc.T1=1，d.或?qū)懗桑篢2=Q1，T3=Q1Q2，···，Tn=Q1Q2Q3···Qn-1或?qū)懗桑篫=QnQn-1Qn-2····Q2Q1同步二進制減法計數(shù)器的規(guī)律b.TFF形式a.CP1=CP2=…=CPn=CPc.T1=1，d.或?qū)懗桑篢2=Q1，T3=Q1Q2，···，Tn=Q1Q2Q3···Qn-1或?qū)懗桑篫=QnQn-1Qn-2····Q2Q1異步二進制加法計數(shù)器的規(guī)律：（1）由n個T’FF構(gòu)成。（2）計數(shù)脈沖接第一級觸發(fā)器的時鐘CP0。（3）后一級輸出Qi+1是前一級輸出Qi的二分頻，且在Qi的下降沿觸發(fā)，因此對于JKFF：

Qi

CPi+1對于DFF：

Qi

CPi+1進位信號Z=Q1Q2…Qn異步二進制減法計數(shù)器的規(guī)律：（1）由n個T’FF構(gòu)成。

（2）計數(shù)脈沖接第一級觸發(fā)器的時鐘CP0。（3）后一級輸出Qi+1是前一級輸出Qi的二分頻，且在Qi的上升沿觸發(fā)，因此對于JKFF：

Qi

CPi+1對于DFF：Qi

CPi+1進位信號Z=

Q1

Q2…QnMSI同步計數(shù)器74161——4位二進制加法計數(shù)器,CR：異步清0。74163——4位二進制加法計數(shù)器，CR：同步清0。74160——十進制8421BCD加法計數(shù)器,CR：異步清0。引腳、功能與74161相同，只是Qcc=1001時為1。級聯(lián)擴展

74161、74163、74160可同步級聯(lián)也可異步級聯(lián)，級聯(lián)后模長分別為：M=256，M=256，M=100。MSI實現(xiàn)任意進制計數(shù)器(M<N)反饋法：異步清0法和同步置數(shù)法。注意：用

LD端置全1（置最大數(shù)法）時，反饋狀態(tài)對應編碼中出現(xiàn)0的端口需通過非門送入反饋門。任意進制計數(shù)器的進位信號/分頻輸出可以很方便的從反饋門輸出端（

CR,

LD）直接引出。1）整體清“0”法或整體置數(shù)法基本思路：先將計數(shù)器級聯(lián)組成模長大于M的計數(shù)器，計滿M個狀態(tài)后，采用清“0”或置數(shù)法實現(xiàn)M進制計數(shù)器。注意：異步級聯(lián)不能采用置數(shù)法。2）分解法基本思路：將M=M1×M2×…Mn，其中M1、M2、…Mn均不大于N，則用n片計數(shù)器分別組成M1、M2、…Mn進制的計數(shù)器，然后異步級聯(lián)即可構(gòu)成M進制計數(shù)器。MSI實現(xiàn)任意進制計數(shù)器(M>N)

幾種連接方式的模長：M1CP1M2CP2進位進位M=M1×M2CPM1CP1M2CP2邏輯門M為M1和M2的最小公倍數(shù)進位進位CPCP1CP2級聯(lián)進位CP反饋門序列碼發(fā)生器

已知序列發(fā)生器：移存型和計數(shù)型。已知序列長度發(fā)生器：用最長線性序列加反饋的設計方法。 D1=f

起跳狀態(tài)+

Qn

Qn-1…

Q1m序列反饋函數(shù)記住n<5。五、順序脈沖發(fā)生器六、時序電路的分析和同步時序電路的設計二進制計數(shù)器SSIDFFJKFF同步異步MSI7416174163十進制計數(shù)器：74160

從教材的角度總結(jié)：任意進制計數(shù)器SSI采用次態(tài)方程來設計,求各FF的激勵函數(shù)(用門和FF自行設計,方法與書上的不同)。MSI（M<N）清零法置數(shù)法可靠清零異步：同步：置最小數(shù)法：LD=QCC，最小數(shù)=N-M置“0”法：LD=M-1置最大數(shù)法：LD=M-2數(shù)據(jù)端取全“1”狀態(tài)MSI（M>N）異步級聯(lián)——前級的QCC輸出經(jīng)過一個反相器，加入后級的CP2。N=N1·N2。同步級聯(lián)——CP1=CP2=CP，I片的P=T=1，Ⅱ片的P=T=QCC（I）。實現(xiàn)的方法：

整體預置“0”，或整體復“0”。6.移存型計數(shù)器（采用的典型芯片為：74194）典型電路環(huán)型計數(shù)器:特點:原碼反饋。優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單，不需要另加譯碼器。缺點：FF的利用率不高，不具有自啟動性，需要人工干預。扭環(huán)計數(shù)器：特點:反碼反饋。優(yōu)點：FF的利用率提高了一倍。缺點：不具有自啟動性，需要人工干預。7.序列碼發(fā)生器計數(shù)型=計數(shù)器+組合電路SSI:門+FF實現(xiàn)MSI:74161+74151反饋移存型=移存器+組合電路給定序列碼給定序列長度最長線性序列碼,m序列碼的設計,M=15M=2n=16M<2n–1注意:用使能端避免冒險8.時序脈沖發(fā)生器9.時序電路設計計數(shù)器+譯碼器SSI:門和FF構(gòu)成。MSI：74161和74138構(gòu)成。問題的提出抽象原始狀態(tài)圖化簡最簡的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)分配電路設計確定FF獲得電路方程（這里要考慮功能冒險）例一、填空題和選擇題（1）通過級聯(lián)方法，把兩片4位二進制計數(shù)器7416l連接成為8位二進制計數(shù)器后，其最大模值是

。（2）對MSI計數(shù)器，若，無論CP信號處于何狀態(tài)，74161計數(shù)器立即清零，該清零方式稱為

；MSI計數(shù)器74163的清零方式為

。（3）分析時序電路時所列的四組方程包括時鐘方程、

、

及電路輸出方程。（4）設計模為12的二進制計數(shù)器，如使用74163利用CR端以復0法則其反饋態(tài)Q3Q2Q1Q0為

，如使用74161利用LD端以置最小數(shù)法設計，則所置數(shù)為（

）2。（5）74LS161，74LS160和74LS163均為常用的加法計數(shù)器。與74LS161之功能相比，不同之處在于74LS160為

，74LS163為

。

256異步清零

同步清零

激勵方程

次態(tài)方程

10110100模十計數(shù)器

同步清零（6）若將一片模值為10的74160芯片和一片模值為16的74161芯片同步級聯(lián)，則級聯(lián)后的模值為

。（7）由3個JK觸發(fā)器構(gòu)成的3位二進制同步加法計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)是:CP1=CP2=CP3=CP;各級觸發(fā)器均接為

,且T1=

,T2=

,T3=

,Z=

。（8）一個10位的二進制數(shù)最大可表示的十進制數(shù)是

。(9)兩片74160組成的電路如圖1所示，計數(shù)器是采用了

（置數(shù)法、復0法），級聯(lián)的方式是

級聯(lián)，實現(xiàn)的模長為

，74160(1)、74160(2)的反饋狀態(tài)分別為（）2和（

）2。

160TFF1Q1Q1Q2

Q1Q2Q31023復0法

同步4200100100例二、試用整體預置零法在圖5增加適當?shù)倪B線,構(gòu)成同步二十四進制計數(shù)器，（注：圖中與非門的輸入端數(shù)視需要而定）。解:74161異步清零,同步置數(shù)，采用置零法實現(xiàn)。(24)10=(00011000)2,計數(shù)狀態(tài):00000000～00010111,反饋函數(shù)按(00010111)2寫。例三、分析圖所示計數(shù)器電路，說明是模長為多少的計數(shù)器，并列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。當M=0時，預置數(shù)為(0010)2，則是8進制計數(shù)器；當M=1時，預置數(shù)為(0100)2，則為6進制計數(shù)器。將例三改為設計題：試用一片74160和一個開關(guān)設計計數(shù)器，當K=0時，計數(shù)器Q3Q2Q1Q0為0010～1001；當K=1時，計數(shù)器Q3Q2Q1Q0為0100～1001。請畫出電原理圖。解：

當K=0時，預置數(shù)為(0010)2，則是8進制計數(shù)器；當K=1時，預置數(shù)為(0100)2，則為6進制計數(shù)器。例四:判斷下圖所示電路是幾進制計數(shù)器?M=365M=512+256+64+32+4+1=86974160是模十計數(shù)器,電路為同步級聯(lián)并采用置”0”法,則M-1=36474161是M=16計數(shù)器,電路為同步級聯(lián)并采用置”0”法實現(xiàn),則M-1=001101100100例五:試分析圖所示電路的分頻比(即Y與CP的分頻比)。Y與CP的分頻比為1：24074161是M=16計數(shù)器,電路為同步級聯(lián)并采用置”0”法,則M-1=01110111。M=64+32+16+4+2+1+1=120,則Y=120×2=240。11例六:試給出一個自動售飲料機的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。它的投幣口每次只能投入一枚五角或一元的硬幣。投入一元五角硬幣后機器自動給出一杯飲料，投入兩元（兩枚一元）硬幣后，在給出飲料的同時找回一枚五角的硬幣。解：①輸入變量為A、B，輸出變量為Y、Z；取投幣信號為輸入變量，用A、B表示，給出飲料信號和找錢信號為輸出變量，用Y、Z表示。變量定義：A：表示投入一枚一元硬幣。B：表示投入一枚五角硬幣。Y：表示給出飲料。Z：表示找回一枚五角硬幣。狀態(tài)定義：S0:初始狀態(tài)。S1:收到五角硬幣。S2:收到一元硬幣。S3:收到一元五角硬幣。并入S0狀態(tài)。例1原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖00/0000/0010/00AB/YZS2S0S101/0001/0001/1010/1000/0010/11變量定義：A：表示投入一枚一元硬幣。B：表示投入一枚五角硬幣。Y：表示給出飲料。Z：表示找回一枚五角硬幣。狀態(tài)定義：S0:初始狀態(tài)。S1:收到五角硬幣。S2:收到一元硬幣。S3:收到一元五角硬幣。并入S0狀態(tài)。例七:試用JKFF和必要器件設計能產(chǎn)生輸出序列為1110010,1110010，·····的移存型序列信號發(fā)生器。解：1110010，1110010，···√√√√√√000→001

√具有自啟動性電路圖例八:試分析下圖電路,完成要求1和要求2。74194的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

右移注意別上當A2A1A0Q0Q1Q2Q3DSRF00001D0=010001D4=111001D6=011101D7=111110D7=101110D3=000110D1=100010D0=0例九:用一片74194和若干與非門設計一個產(chǎn)生序列碼為110100,···且能自啟動的序列信號發(fā)生器。要求：導出DSL的表達式并畫出電路。解：110100，1101002.F端輸出的序列信號為:F=01011010Q1Q2Q3DSL

110110100100100100110110檢查自啟動：000→001√，111→110√電路具有自啟動性110100，110100√√√√√注意:考慮電路具有自啟動性時，000和111這兩個特殊格的圈化值得關(guān)注,即:000要圈畫,111不能圈畫。電路圖例十:分析下圖的模長及自啟動性。要求列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表，并寫出Q3的輸出序列。解：1）寫出激勵函數(shù)D3=Q2；D2=Q1；D1=Q0；D0=Q3⊕Q2。LD=Q0+Q1+Q2+Q32）列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

Q3Q2Q1Q0

0001

00100100100100110110110110100101101101111111111011001000LD=Q0+Q1+Q2+Q3當Q3Q2Q1Q0=0000時,即:

LD=1,計數(shù)0000→0001√D0=Q3⊕Q2偏離狀態(tài):0000→0001√電路具有自啟動3)求出Q3序列為:000100110101111例十一：試用74194及74151設計產(chǎn)生序列

11100010011010，···要求電路具有自啟動性。解：11100010011010，111000···降去Q3：↓注意：要使電路具有自啟動性，0000一定要取“1”，才能使0000→0001。1111一定要取“0”，才能使1111→1110。例十二：電路如下圖所示。（1）該電路的模長

M=＿＿；（2）該電路＿＿（有?無）自啟動性；（3）如門G的輸出斷開，則電路的狀態(tài)

Q3(II)Q2(II)Q1(II)Q0(II)Q3(I)Q2(I)Q1(I)Q0(I)為：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。解：本電路是按置最大數(shù)計算：LD=M–2，則(10001000)2=(136)10,M=136+2=138例十三:分析下圖電路,寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表(設初態(tài)

Q3Q2Q1Q0=0111)。解：74161：D0=Q1⊕Q2，D1=Q0，D2=Q1

74151：D0=D1=D2=D3=D5=0,D4=D6=D7=1A2=Q2，A1=Q1，A0=Q0。F1=Q2F2=Y列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

Q2Q1Q0F1F211111（D7）11011（D6）10011（D4）00100（D1）01000（D2）10110（D5）01100（D3）11111（D7）74151：D0=D1=D2=D3=D5=0,D4=D6=D7=1A2=Q2，A1=Q1，A0=Q0。F1=Q2

F2=Y74161：D0=Q1⊕Q2，D1=Q0，D2=Q1例十四：原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移表如下表所示，完成以下項目。

1.作該表的狀態(tài)化簡隱含表;

2.在狀態(tài)A?B?C?D?E中共有＿個等價對,它們分別是＿＿＿＿＿＿＿＿;

3.在狀態(tài)A?