任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成以及時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)-課件

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)閻石主編（第五版）2020/12/270數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)2020/12/270四、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法若已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器（如74LS161)，現(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器6.3.2計(jì)數(shù)器N進(jìn)制M進(jìn)制任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器只能用已有的計(jì)數(shù)器芯片通過外電路的不同連接方式實(shí)現(xiàn)，即用組合電路產(chǎn)生復(fù)位、置位信號(hào)得到任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！尽?jī)?nèi)容回顧2020/12/271四、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法若已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器精品資料2精品資料2你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”33精品資料2020/12/274精品資料2020/12/274你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”2020/12/2752020/12/2751.M<N的情況在N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的順序計(jì)數(shù)過程中，若設(shè)法使之跳過（N－M）個(gè)狀態(tài)，就可以得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器了，其方法有置零法（復(fù)位法）和置數(shù)法（置位法）。6.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法置零法【】?jī)?nèi)容回顧2020/12/2761.M<N的情況在N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的順序計(jì)數(shù)過程a.置零法：置零法適用于有置零（有異步和同步）輸入端的計(jì)數(shù)器，如異步置零的有74LS160、161、191、190、290,同步置零的有74LS163、162，其工作原理示意圖如圖所示。6.3.2計(jì)數(shù)器異步清零暫態(tài)【】?jī)?nèi)容回顧2020/12/277a.置零法：置零法適用于有置零（有異步a.置零法（復(fù)位法）基本思想是：計(jì)數(shù)器從全0狀態(tài)S0開始計(jì)數(shù)，計(jì)滿M個(gè)狀態(tài)后產(chǎn)生清零信號(hào)，使計(jì)數(shù)器恢復(fù)到初態(tài)S0，然后再重復(fù)上述過程。異步清零SM狀態(tài)進(jìn)行譯碼產(chǎn)生置零信號(hào)并反饋到異步清零端()，使計(jì)數(shù)器立即返回S0狀態(tài)。SM狀態(tài)只在極短的瞬間出現(xiàn)，通常稱它為“過渡態(tài)”。暫態(tài)10ns左右【】?jī)?nèi)容回顧2020/12/278a.置零法（復(fù)位法）基本思想是：計(jì)數(shù)器從全0狀態(tài)S0開異步復(fù)位法（異步置零）

適用于異步清0的集成計(jì)數(shù)器，當(dāng)滿足清0條件時(shí)，立即清0。

①計(jì)數(shù)到M時(shí)，清0，②寫SM=（）2，全部Q為1的端相與非→

利用異步復(fù)位端，跳過多余狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)?！尽?jī)?nèi)容回顧2020/12/279異步復(fù)位法適用于異步清0的集成計(jì)數(shù)器，當(dāng)滿足清0條件【例】用74160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制計(jì)數(shù)器。置零法，M=7，在SM=S7=0111處反饋清零。CLK計(jì)數(shù)輸入1進(jìn)位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D32020/12/2710【例】用74160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制計(jì)數(shù)器。置零法，M=7，在SM=【例】用74161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。置零法，M=12，在SM=S12=1100處反饋清零。CLK計(jì)數(shù)輸入1進(jìn)位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74161ETRDLDCD0D1D2D32020/12/2711【例】用74161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。置零法，M=12，在S注：由于清零信號(hào)隨著計(jì)數(shù)器被清零而立即消失，其持續(xù)的時(shí)間很短，有時(shí)觸發(fā)器可能來不及動(dòng)作（復(fù)位），清零信號(hào)已經(jīng)過時(shí)，導(dǎo)致電路誤動(dòng)作，故置零法的電路工作可靠性低。為了改善電路的性能，在清零信號(hào)產(chǎn)生端和清零信號(hào)輸入端之間接一基本RS觸發(fā)器，如圖所示。6.3.2計(jì)數(shù)器010110000012020/12/2712注：由于清零信號(hào)隨著計(jì)數(shù)器被清零而立即消失，其持續(xù)的時(shí)間很短b.置數(shù)法：有預(yù)置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器可用此方法構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。但注意74LS161(160)為同步預(yù)置數(shù)，74LS191(190)為異步預(yù)置數(shù)。置數(shù)法的原理是通過給計(jì)數(shù)器重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值的方法跳過（N－M）個(gè)狀態(tài)，從而獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的。6.3.2計(jì)數(shù)器利用端重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值，跳過多余狀態(tài)（N-M個(gè)），實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)。2020/12/2713b.置數(shù)法：有預(yù)置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器可用此方法6.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況:（現(xiàn)有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成M進(jìn)制）取前M 種狀態(tài)取前M種狀態(tài)置零取0000——（M-1）2個(gè)狀態(tài)(以具有同步預(yù)置數(shù)端的集成計(jì)數(shù)器為例)2020/12/27146.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況:取前M 種狀態(tài)【例】用74160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制計(jì)數(shù)器(置數(shù)法)。(1)置數(shù)法（取前M種狀態(tài)），CLK計(jì)數(shù)輸入1進(jìn)位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3M=7，在SM-1=S6=0110處反饋置零。2020/12/2715【例】用74160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制計(jì)數(shù)器(置數(shù)法)。(1)置數(shù)法（6.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況:（現(xiàn)有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成M進(jìn)制）取前M 種狀態(tài)取后M 種狀態(tài)取后M種狀態(tài)取(N-M)2——(N-1)2個(gè)狀態(tài)?？刹捎眠M(jìn)位輸出端置最小數(shù)(N-M)2法(以具有同步預(yù)置數(shù)端的集成計(jì)數(shù)器為例)2020/12/27166.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況:取前M 種狀態(tài)【例】用74160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制計(jì)數(shù)器(置數(shù)法)。(2)置數(shù)法（取后M種狀態(tài)），CLK計(jì)數(shù)輸入11Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3M=7，在進(jìn)位輸出端處反饋置最小數(shù)數(shù)SN-M=S10-7=S3=001112020/12/2717【例】用74160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制計(jì)數(shù)器(置數(shù)法)。(2)置數(shù)法（6.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況:（現(xiàn)有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成M進(jìn)制）取前M 種狀態(tài)取中間M種狀態(tài)取后M 種狀態(tài)取中間M種狀態(tài)取(i)2——(i+M-1)2共M個(gè)狀態(tài)(以具有同步預(yù)置數(shù)端的集成計(jì)數(shù)器為例)2020/12/27186.3.2計(jì)數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況:取前M 種狀態(tài)

①選定循環(huán)初態(tài)Si，確定i，寫i=（）2，→D3D2D1D0②判定循環(huán)末態(tài)Si+M-1

③寫i+M-1=（）2，將Si+M-1全部Q為1的端相與非→同步預(yù)置數(shù)法:2020/12/2719①選定循環(huán)初態(tài)Si，確定i，寫i=（）2，【例】用74161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)置數(shù)法（i=1），CLK計(jì)數(shù)輸入11進(jìn)位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74161ETRDLDCD0D1D2D3M=12，在SM+i-1=S12=1100處反饋置1。2020/12/2720【例】用74161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)置數(shù)法（i=【例】用74161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2’)置數(shù)法（i=3），CLK計(jì)數(shù)輸入11進(jìn)位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74161ETRDLDCD0D1D2D3M=12，在SM+i-1=S14=1110處反饋置1。2020/12/2721【例】用74161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2’)置數(shù)法（i【例】如圖所示電路是可變計(jì)數(shù)器。試分析當(dāng)控制變量A為1和0時(shí)電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器。6.3.2計(jì)數(shù)器解：置位信號(hào)為預(yù)置數(shù)為D3D2D1D0＝0000EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161＆1311AY進(jìn)位輸出CLK2020/12/2722【例】如圖所示電路是可變計(jì)數(shù)器。試分析當(dāng)控制變量A為1和0時(shí)小結(jié)基本要求：掌握74160、74161各管腳的功能；掌握用74160、74161實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)制的方法。作業(yè)：P349思考題和習(xí)題6-12題、6-13題、6-14題、6-16題2020/12/2723小結(jié)基本要求：作業(yè)：2020/12/2723（1）M=M1?M2，即M分解為M1×M2，可采用串行進(jìn)位方式/并行進(jìn)位方式。（以兩片級(jí)聯(lián)為例）串行進(jìn)位方式:以低位片的進(jìn)位輸出信號(hào)作為高位片的時(shí)鐘輸入信號(hào)。兩片始終同時(shí)處于計(jì)數(shù)狀態(tài).并行進(jìn)位方式:以低位片的進(jìn)位輸出信號(hào)作為高位片的控制信號(hào)（使能），兩片的CLK同時(shí)接計(jì)數(shù)輸入。整體清0方式整體置數(shù)方式串行進(jìn)位方式并行進(jìn)位方式如果要求實(shí)現(xiàn)的進(jìn)制M超過單片計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍時(shí)，必須將多片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，才能實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.M>N的情況2020/12/2724（1）M=M1?M2，即M分解為M1×M2，可采用串行進(jìn)（2）當(dāng)M為素?cái)?shù)時(shí)，不能分解為M1和M2，采用整體清0/整體置數(shù)方式。首先將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器按串行進(jìn)位方式或并行進(jìn)位方式聯(lián)成N×N>M進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再按照M<N的置零法和置數(shù)法構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。此方法適合任何M進(jìn)制（可分解和不可分解）計(jì)數(shù)器的構(gòu)成。2020/12/2725（2）當(dāng)M為素?cái)?shù)時(shí)，不能分解為M1和M2，采用整體清0/整體【例】用74160實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1)并行進(jìn)位，M=100=10*10。CLK計(jì)數(shù)輸入進(jìn)位輸出111C1234561112131415161778910Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D32020/12/2726【例】用74160實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1)并行進(jìn)位，【例】用74160實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)串行進(jìn)位，M=100=10*10。CLK計(jì)數(shù)輸入？思考：為什么進(jìn)位端要加一個(gè)反相器？不加會(huì)有什么結(jié)果？111Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D312020/12/2727【例】用74160實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)串行進(jìn)位，MCLK123456111213141516177891018192021C為什么進(jìn)位端要加一個(gè)反相器？不加會(huì)有什么結(jié)果？2020/12/2728CLK123456111213141516177891018【例】用74160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置零法進(jìn)位輸出COM=24，在SM=S24=00100100處反饋清零。CLK計(jì)數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3112020/12/2729【例】用74160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置零法進(jìn)位輸出COCLKCO123456181920212223242020/12/2730CLKCO123456181920212223242020/【例】用74160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出COCLK計(jì)數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311i=0,M=24，在Si+M-1=S23=00100011處反饋置零。2020/12/2731【例】用74160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出CO【例】用74160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出COCLK計(jì)數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311i=2,M=24，在Si+M-1=S25=00100101處反饋置零。12020/12/2732【例】用74160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出CO【例】用74160實(shí)現(xiàn)63進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置零法進(jìn)位輸出M=63，在SM=S63=01100011處反饋清零。CLK計(jì)數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3112020/12/2733【例】用74160實(shí)現(xiàn)63進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置零法進(jìn)位輸出M=【例】用74160實(shí)現(xiàn)63進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出CLK計(jì)數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311i=0,M=63，在Si+M-1=S62=01100010處反饋置零。2020/12/2734【例】用74160實(shí)現(xiàn)63進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出CL【例】用74160實(shí)現(xiàn)63進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出CLK計(jì)數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311i=6,M=63，在Si+M-1=S68=01101000處反饋置零。12020/12/2735【例】用74160實(shí)現(xiàn)63進(jìn)制計(jì)數(shù)器。整體置數(shù)法進(jìn)位輸出CL【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。解：用整體法先將兩片74LS161構(gòu)成256進(jìn)制（16×16進(jìn)制），該256進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)際為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(28),6.3.2計(jì)數(shù)器注意！故若由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器，先要將53化成二進(jìn)制數(shù)碼，再根據(jù)整體置數(shù)法或整體置零法實(shí)現(xiàn)53進(jìn)制。2020/12/2736【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加253余1

K0262余0

K1132余1

K262余0

K332余1

K41轉(zhuǎn)換過程：(53)D=()B例：110101商為02余1

K402020/12/2737253余1K0262余0K1132【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。解：若由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其構(gòu)成的256進(jìn)制實(shí)際為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(28),故先要將53化成二進(jìn)制數(shù)碼6.3.2計(jì)數(shù)器（53)D＝（110101)B＝（00110101)B（1）整體置零法實(shí)現(xiàn)53進(jìn)制。（M=53）2020/12/2738【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加利用整體置零法由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示。實(shí)現(xiàn)從00000000到00110100的53進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制數(shù)53對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為00110101101011002020/12/2739利用整體置零法由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。解：若由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其構(gòu)成的256進(jìn)制實(shí)際為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(28),故先要將53化成二進(jìn)制數(shù)碼6.3.2計(jì)數(shù)器（53)D＝（110101)B＝（00110101)B（2）整體置數(shù)法實(shí)現(xiàn)53進(jìn)制。(M=53)2020/12/2740【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加利用整體置數(shù)法由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示。EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS1611CLK計(jì)數(shù)脈沖1由74LS161構(gòu)成的53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)從00000000到00110100的53進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制數(shù)53對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為00110101001011002020/12/2741利用整體置數(shù)法由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。解：若由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其構(gòu)成的256進(jìn)制實(shí)際為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(28),故先要將53化成二進(jìn)制數(shù)碼6.3.2計(jì)數(shù)器（53)D＝（110101)B＝（00110101)B（2）整體置數(shù)法實(shí)現(xiàn)53進(jìn)制。(M=53)2020/12/2742【例】試?yán)弥昧惴ê椭脭?shù)法由兩片74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加利用整體置數(shù)法由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示。實(shí)現(xiàn)從00000010到00110110的53進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制數(shù)54對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為0011011010101100EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS1611CLK計(jì)數(shù)脈沖1由74LS161構(gòu)成的53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器12020/12/2743利用整體置數(shù)法由74LS161構(gòu)成53進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示DC1QQ￠DC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3移位寄存器型計(jì)數(shù)器電路的一般結(jié)構(gòu)反饋邏輯電路D0Q￠Q￠Q￠其反饋電路的表達(dá)式為移位寄存器型計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)可表示為圖所示的框圖形式。6.3.2計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器是反饋函數(shù)中最簡(jiǎn)單的一種，其D0=Q3五、移位寄存器型計(jì)數(shù)器2020/12/2744DC1QQ￠DC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3移1.環(huán)形計(jì)數(shù)器（P305）電路如圖所示，將移位寄存器首尾相接，則在時(shí)鐘脈沖信號(hào)作用下，數(shù)據(jù)將循環(huán)右移。6.3.2計(jì)數(shù)器2020/12/27451.環(huán)形計(jì)數(shù)器（P305）電路如圖所示，將移位設(shè)初態(tài)為Q0Q1Q2Q3=1000,則其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為6.3.2計(jì)數(shù)器注：此電路有幾種無效循環(huán)，而且一旦脫離有效循環(huán)，則不會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到有效循環(huán)中，故此環(huán)形計(jì)數(shù)器不能自啟動(dòng)，必須將電路置到有效循環(huán)的某個(gè)狀態(tài)中。

2020/12/2746設(shè)初態(tài)為Q0Q1Q2Q3=1000,則其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為6.3.DC1QQ￠DC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器電路反饋邏輯電路Q￠Q￠Q￠6.3.2計(jì)數(shù)器加了反饋邏輯電路的能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器的電路其狀態(tài)方程為2020/12/2747DC1QQ￠DC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3能則可畫出它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為6.3.2計(jì)數(shù)器有效循環(huán)1.環(huán)形計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需另加譯碼電路；2.環(huán)形計(jì)數(shù)器的缺點(diǎn)是沒有充分利用電路的狀態(tài)。n位移位寄存器組成的環(huán)形計(jì)數(shù)器只用了n個(gè)狀態(tài)，而電路共有2n個(gè)狀態(tài)。2020/12/2748則可畫出它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為6.3.2計(jì)數(shù)器有效循環(huán)1.環(huán)形計(jì)環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn):沒有充分利用電路的狀態(tài)用n位移位寄存器組成的環(huán)形計(jì)數(shù)器只用了n個(gè)狀態(tài)2020/12/2749環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn):沒有充分利用電路環(huán)扭形計(jì)數(shù)器（也叫約翰遜計(jì)數(shù)器），其D0=Q

36.3.2計(jì)數(shù)器其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為此電路不能自啟動(dòng)?。?！2.扭環(huán)形計(jì)數(shù)器2020/12/2750環(huán)扭形計(jì)數(shù)器（也叫約翰遜計(jì)數(shù)器），其D0=Q36.3.2為了實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，則將電路修改成如圖所示電路。6.3.2計(jì)數(shù)器DC1QQ￠DC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3可以自啟動(dòng)的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器電路Q￠Q￠Q￠2020/12/2751為了實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，則將電路修改成如圖所示電路。6.3.2計(jì)數(shù)其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為6.3.2計(jì)數(shù)器DC1QQ￠DC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3可以自啟動(dòng)的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器電路Q￠Q￠Q￠2020/12/2752其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為6.3.2計(jì)數(shù)器DC1QQ￠DC1QDC1Q6.3.2計(jì)數(shù)器a.n位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)型計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)為2n個(gè)，比環(huán)形計(jì)數(shù)器提高了一倍;b.在有效循環(huán)狀態(tài)中，每次轉(zhuǎn)換狀態(tài)只有一個(gè)觸發(fā)器改變狀態(tài)，這樣在將電路狀態(tài)譯碼時(shí)不會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn)現(xiàn)象;c.雖然扭環(huán)型計(jì)數(shù)器的電路狀態(tài)的利用率有所提高，但仍有(2n－2n)個(gè)狀態(tài)沒有利用。

扭環(huán)型計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)2020/12/27536.3.2計(jì)數(shù)器a.n位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)型計(jì)數(shù)器的有在數(shù)字信號(hào)的傳輸和數(shù)字系統(tǒng)的測(cè)試中，有時(shí)會(huì)用到一組特定的串行數(shù)字信號(hào)，如00010111（時(shí)間順序?yàn)橛勺蠖遥┑?，這種串行數(shù)字信號(hào)叫做序列信號(hào)。序列信號(hào)發(fā)生器是能夠循環(huán)產(chǎn)生一組或多組序列信號(hào)的時(shí)序電路，它可以用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，也可采用帶反饋邏輯電路的移位寄存器構(gòu)成。六、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用2.序列信號(hào)發(fā)生器

2020/12/2754在數(shù)字信號(hào)的傳輸和數(shù)字系統(tǒng)的測(cè)試中，有時(shí)會(huì)用到一組特定的串行（時(shí)間順序?yàn)橛勺蠖遥?020/12/2755（時(shí)間順序?yàn)橛勺蠖遥?020/12/2755序列信號(hào)輸出為001101112020/12/2756序列信號(hào)輸出為001101112020/12/2756例、試分析圖所示電路的邏輯功能，要求寫出電路的輸出序列信號(hào)，說明電路中JK觸發(fā)器的作用。序列信號(hào)發(fā)生器(計(jì)數(shù)器的應(yīng)用）EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2YS74LS151JC1KQQ￠11Y￠1CLKY2020/12/2757例、試分析圖所示電路的邏輯功能，要求寫出電路的輸出序列信號(hào)解：本例題是一序列信號(hào)發(fā)生器，74LS161構(gòu)成8進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與74LS151構(gòu)成序列信號(hào)輸出網(wǎng)絡(luò)，JK觸發(fā)器起輸出緩沖作用，防止輸出出現(xiàn)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。其輸出狀態(tài)表如下6.3.4*序列信號(hào)發(fā)生器(計(jì)數(shù)器的應(yīng)用）EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2YS74LS151JC1KQQ￠11Y￠1CLKY2020/12/2758解：本例題是一序列信號(hào)發(fā)生器，74LS161構(gòu)成8進(jìn)制計(jì)數(shù)器六、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用3.用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)2020/12/2759六、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用3.用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)2020/12六、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用3.用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)2020/12/2760六、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用3.用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)2020/12小結(jié)基本要求：掌握74160、74161各管腳的功能；掌握用74160、74161實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)制的方法。作業(yè)：P350思考題和習(xí)題6-12題、6-13題、6-14題、6-16題2020/12/2761小結(jié)基本要求：作業(yè)：2020/12/27616.4.1同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法步驟：一、邏輯抽象，得出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表1.分析給定的邏輯問題，確定輸入變量、輸出變量以及電路的狀態(tài)數(shù)。通常取原因（或條件）作為輸入邏輯變量，取結(jié)果作輸出邏輯變量；2.定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個(gè)電路狀態(tài)的含義，并將電路狀態(tài)順序編號(hào)；3.按照題意列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。6.4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法2020/12/27626.4.1同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法步驟：一、邏輯抽象二、狀態(tài)化簡(jiǎn)

若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同樣的一個(gè)狀態(tài)去，則稱這兩個(gè)狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)。等價(jià)狀態(tài)可以合并，這樣設(shè)計(jì)的電路狀態(tài)數(shù)少，電路越簡(jiǎn)。6.4.1同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法三、狀態(tài)分配(狀態(tài)分配也叫狀態(tài)編碼)a.確定觸發(fā)器的數(shù)目n；b.確定電路的狀態(tài)數(shù)M，應(yīng)滿足2n－1<M≤2n;c.進(jìn)行狀態(tài)編碼，即將電路的狀態(tài)和觸發(fā)器狀態(tài)組合對(duì)應(yīng)起來。2020/12/2763二、狀態(tài)化簡(jiǎn)若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下a.選定觸發(fā)器的類型；b.由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表）和選定的狀態(tài)編碼、觸發(fā)器的類型，寫出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。五、根據(jù)得到的方程式畫出邏輯圖六、檢查設(shè)計(jì)的電路能否自啟動(dòng)若電路不能自啟動(dòng)，則應(yīng)采取下面措施：a.通過預(yù)置數(shù)將電路狀態(tài)置成有效循環(huán)狀態(tài)中；b.通過修改邏輯設(shè)計(jì)加以解決。四、選定觸發(fā)器的類型，求出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程6.4.1同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法2020/12/2764a.選定觸發(fā)器的類型；五、根據(jù)得到的方程式畫出邏輯圖六、同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)過程框圖如圖6.4.1所示。6.4.1同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法2020/12/2765同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)過程框圖如圖6.4.1所示。6.4.1【例1】用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。

(1)原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（邏輯抽象）S0S1S2S5S4S3000001(2)狀態(tài)分配取二進(jìn)制自然碼順序得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。000001010101100011000001根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài)，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。該狀態(tài)圖不需化簡(jiǎn)。2020/12/2766【例1】用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。(1)原000001010101100011000001(3)求方程Q2Q1Q00001111001

XXX/X

100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X

填次態(tài)卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖2020/12/2767000001010101100011000001(3)求方程Q2Q1Q00001111001

XXX/X

100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X

Q2Q1Q00001111001

X

110000X

Q2*的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖2020/12/2768Q2Q1Q00001111001XXX/X1Q2Q1Q00001111001

XXX/X

100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X

Q2Q1Q00001111001

X

000101X

Q1*的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖2020/12/2769Q2Q1Q00001111001XXX/X1Q2Q1Q00001111001

XXX/X

100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X

Q2Q1Q00001111001

X

010110X

Q0*的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖2020/12/2770Q2Q1Q00001111001XXX/X1Q2Q1Q00001111001

XXX/X

100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X

Q2Q1Q00001111001

X

001000X

C的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖2020/12/2771Q2Q1Q00001111001XXX/X1選用J、K觸發(fā)器2020/12/2772選用J、K觸發(fā)器2020/12/2772(4)畫邏輯圖1JC11KC11KFF1FF0Q0Q1CLKC11KFF2CQ21J1J2020/12/2773(4)畫邏輯圖1JC11KC11KFF1FF0Q0Q1CLK(5)檢查自啟動(dòng)將無效狀態(tài)110和111分別代入狀態(tài)方程和輸出方程，得110→111→00000因?yàn)?00是有效狀態(tài)，所以電路能自啟動(dòng)。000001010101100011000001110111002020/12/2774(5)檢查自啟動(dòng)將無效狀態(tài)110和111分別代入狀態(tài)方程和輸該電路的輸入變量為X，代表輸入串行序列，輸出變量為Z，表示檢測(cè)結(jié)果?！纠?】試用JK觸發(fā)器完成“111”序列檢測(cè)器設(shè)計(jì)。若輸入三個(gè)連續(xù)的1輸出為1，否則輸出為0。(P319)建立原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表S0：初始狀態(tài)，表示電路還沒有收到1或連續(xù)的1。S1：表示電路收到了一個(gè)1的狀態(tài)。S2：表示電路收到了連續(xù)兩個(gè)1的狀態(tài)。S3：表示電路收到了連續(xù)三個(gè)或三個(gè)以上1的狀態(tài)。2020/12/2775該電路的輸入變量為X，代表輸入串行序列，輸出變量為Z，表示輸入X 1110輸出Z0110設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時(shí)，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。電路無論處在什么狀態(tài)，只要輸入0，都應(yīng)回到初始狀態(tài)，并輸出0，以便重新計(jì)數(shù)。S0S1S2S31/0X/Z1/01/11/10/00/00/00/0畫原始狀態(tài)圖2020/12/2776輸入X 1110設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時(shí)S0S1S2S31/0X/Z1/01/11/10/00/00/00/0若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同樣的一個(gè)狀態(tài)去，則稱這兩個(gè)狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)。S

2，S

3為等價(jià)態(tài)S0S1S21/0X/Z1/01/10/00/00/0狀態(tài)化簡(jiǎn)2020/12/2777S0S1S2S31/0X/Z1/01/11/10/00/00S00/0S10/0X/ZS21/01/10/01/0S0S1S21/0X/Z1/01/10/00/00/0狀態(tài)化簡(jiǎn)2020/12/2778S00/0S10/0X/ZS21/01/10/01/0S0S狀態(tài)分配該時(shí)序電路共有三個(gè)狀態(tài)，采用兩個(gè)JK觸發(fā)器，取S0=00,S1=10，S2=11。填次態(tài)卡諾圖000/0100/0X/Z111/01/10/01/0XQ1Q00001111001

11/1

00/010/0XX/X00/000/0XX/X11/0

Q1*Q0*/C的卡諾圖2020/12/2779狀態(tài)分配該時(shí)序電路共有三個(gè)狀態(tài)，采用兩個(gè)JK觸發(fā)器，填次態(tài)卡求狀態(tài)方程和輸出方程XQ1Q00001111001

11/1

00/010/0XX/X00/000/0XX/X

11/0

2020/12/2780求狀態(tài)方程和輸出方程XQ1Q00001111001檢查自啟動(dòng)010/01/10010111/0X/ZQ1Q00/00/01/10/01/02020/12/2781檢查自啟動(dòng)010/01/10010111/0X/ZQ1Q00畫出邏輯圖1JC11K1JC11KFF0ZFF1Q1Q0CLKX2020/12/2782畫出邏輯圖1JC11K1JC11KFF0ZFF1Q1Q0CL*6.4.2時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)在前面的同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)中，電路的自啟動(dòng)檢查是在最后一步進(jìn)行的，如果不能自啟動(dòng)，還要返回來從新修改設(shè)計(jì)。如果在設(shè)計(jì)過程中能夠考慮自啟動(dòng)的問題，就可以省略檢查自啟動(dòng)這一步驟了。例6.4.4設(shè)計(jì)一七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要求它能夠自啟動(dòng)。已知該計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖所示。解：由所給的狀態(tài)圖得出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表6.4.1所示001100010101110111011/0/0/0/0/0/0/1321QQQ/C七進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2020/12/2783*6.4.2時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)在前次態(tài)的卡諾圖為*6.4.2時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)Q1Q2Q