第五章 時(shí)序電路.ppt

1、第一節(jié) 概述,任一時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，與過(guò)去的輸入無(wú)關(guān)。,1. 時(shí)序邏輯電路的概念,任一時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且過(guò)去的輸入有關(guān)。,(無(wú)記憶功能),(有記憶功能),時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)稱時(shí)序電路， 是數(shù)字系統(tǒng)中非常重要的一類邏輯電路。 常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路有計(jì)數(shù)器、寄存器和序列信號(hào)發(fā)生器等。 所謂時(shí)序邏輯電路是指電路此刻的輸出不僅與電路此刻的輸入組合有關(guān), 還與前一時(shí)刻的輸出狀態(tài)有關(guān)。 它是由門電路和記憶元件（或反饋支路）共同構(gòu)成的。,第五章 時(shí)序邏輯電路,下圖為時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖,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，

2、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)。,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,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(wú)統(tǒng)一的觸發(fā)脈沖(Asynchronous Sequential Logic Circuit),(2)按輸出信號(hào)的特點(diǎn)分類,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?tīng)枺枺┬蜁r(shí)序電路時(shí)米利（梅里）型的一個(gè)特例。,1. 同步時(shí)序邏輯電路的分析方法,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

3、直觀地表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(lái)，這就是時(shí)序邏輯電路的分析。,第二節(jié) 時(shí)序邏輯電路的分析方法,(1) 寫相關(guān)方程式。 根據(jù)給定的邏輯電路圖寫出電路中各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。 時(shí)鐘方程：時(shí)序電路中各個(gè)觸發(fā)器CP脈沖的邏輯關(guān)系。（一般可不寫） 驅(qū)動(dòng)方程：時(shí)序電路中各個(gè)觸發(fā)器的輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。 輸出方程：時(shí)序電路的輸出Z=f（A， Q），若無(wú)輸出時(shí)此方程可省略。 ,分析步驟：,分析步驟：,(2) 求各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程。 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）；,(3

4、)由邏輯圖寫輸出方程；,(4) 求出對(duì)應(yīng)狀態(tài)值。 由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時(shí)序圖。 列狀態(tài)表：將電路輸入信號(hào)和觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)的所有取值組合代入相 應(yīng)的狀態(tài)方程，求得相應(yīng)觸發(fā)器的次態(tài)，列表得出。 畫狀態(tài)圖（反映時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)輸入、 輸出信號(hào)取值情況的幾何圖形）。 畫時(shí)序圖（反映輸入、 輸出信號(hào)及各觸發(fā)器狀態(tài)的取值在時(shí)間上對(duì)應(yīng)關(guān)系的波形圖）。 ,(5) 歸納上述分析結(jié)果， 確定時(shí)序電路的功能。,通過(guò)一個(gè)例子來(lái)學(xué)習(xí)分析過(guò)程。,例1 試分析如下時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。,(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(jiǎn)化起見(jiàn)，將現(xiàn)態(tài)的上標(biāo)n略去。,(3)由邏輯

5、圖寫輸出方程；,(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。,以真值表的形式列出所有可能出現(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：,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,0 0 0,0 0 0,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,注：本例沒(méi)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)。,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

6、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,(1)該電路具有計(jì)數(shù)功能；每經(jīng)過(guò)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)。,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(guò)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)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(cè)試和計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)中。,例題電路的時(shí)序圖,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

7、0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,例 2 分析如圖所示的時(shí)序電路的邏輯功能。 解: (1) 寫相關(guān)方程式。 時(shí)鐘方程 CP0=CP1=CP 驅(qū)動(dòng)方程 J0=1 K0=1 J1= K1=, 輸出方程 Z=Q1Q0 (2) 求各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程。 J K觸發(fā)器特性方程為： Qn+1=,將對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)方程分別代入特性方程， 進(jìn)行化簡(jiǎn)變換可得狀態(tài)方程：,(3) 求出對(duì)應(yīng)狀態(tài)值。 列狀態(tài)表： 列出電路輸入信號(hào)和觸發(fā)器原態(tài)的所有取值組合，代入相應(yīng)的狀態(tài)方程， 求得相應(yīng)的觸發(fā)器次態(tài)及輸出，列表得到狀態(tài)表。 畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖和狀態(tài)表。,狀態(tài)表,(4) 歸納上述分析結(jié)

8、果， 確定該時(shí)序電路的邏輯功能。 從時(shí)鐘方程可知該電路是同步時(shí)序電路。 電路是帶進(jìn)位輸出的四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路。 該時(shí)序電路能夠自啟動(dòng)。,練 習(xí)：,1.分析右圖的功能。,2.根據(jù)下圖，補(bǔ)全時(shí)序圖。,3.分析下圖的功能。,4.分析下圖的功能。,6.分析下圖的功能。,5.根據(jù)下圖，畫出Q的波形圖。,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理圖，然后介紹目前已有的定型的集成電路。,第三節(jié) 若干常用的集成時(shí)序邏輯電路,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

9、。數(shù)據(jù)寄存器又稱數(shù)據(jù)緩沖儲(chǔ)存器或數(shù)據(jù)鎖存器，其功能是接受、存儲(chǔ)和輸出數(shù)據(jù)，主要由觸發(fā)器和控制門 組成。數(shù)據(jù)寄存器按其接受數(shù)據(jù)的方式又分為雙拍式和單拍式兩種。,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)器可以使任意結(jié)構(gòu)形式的RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器。,一、 寄存器和移位寄存器,.,7475內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,工作原理： 在接收存放輸入數(shù)據(jù)時(shí)，需要兩拍才能完成： 第一拍，在接收數(shù)據(jù)前，送入清零負(fù)脈沖至觸發(fā)器的置零端 使觸發(fā)器輸出為零，完成輸出清零功能。,第二拍，觸發(fā)器清零之后，當(dāng)接收脈沖為高電平“1”有效時(shí)， 輸入數(shù)據(jù)D2D1D0，經(jīng)與非門送至對(duì)應(yīng)觸發(fā)器而寄存下來(lái)，在第二拍完成接收

10、數(shù)據(jù)任務(wù)。 此類寄存器如果在接受寄存數(shù)據(jù)前不清零，就會(huì)出現(xiàn)接受存放數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。 ,雙拍式數(shù)據(jù)寄存器,工作原理： 接受寄存數(shù)據(jù)只需一拍即可，無(wú)須先進(jìn)行清零。 當(dāng)接收脈沖CP有效時(shí)，輸入數(shù)據(jù)D3D2D1D0直接存入觸發(fā)器，故稱為單拍式數(shù)據(jù)寄存器。 我們?cè)诒菊n程里講的寄存器都是單拍式。 ,單拍式數(shù)據(jù)寄存器,74175 內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖,74175功能表,附加了控制端的、由D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器。 優(yōu)先級(jí)別： 只要?jiǎng)t三態(tài)門輸出高阻抗； 當(dāng)時(shí)，則所有觸發(fā)器和三態(tài)門輸出都為零。 在三態(tài)打開(kāi)，觸發(fā)器沒(méi)有異步置零時(shí)，當(dāng)則數(shù)據(jù)輸入被封鎖，觸發(fā)器自保持。 在沒(méi)有被封鎖時(shí)，時(shí)鐘的下降沿來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)能夠輸入輸出。 所以可以看

11、出各控制端的優(yōu)先級(jí)別,不僅能寄存數(shù)碼，還有移位的功能。,所謂移位，就是每來(lái)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）,寄存數(shù)碼,D,1011,1,Q,1011,1,0,1,1,J,K,F3,數(shù)據(jù)依次向左移動(dòng)，稱左移寄存器，輸入方式為串行輸入。,Q,Q,Q,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,左移寄存器波形圖,1,1,1,1,1,1,0,待存數(shù)據(jù),1011存入寄存器,從Q3取出,四位雙向移位寄存器,2. 雙向移位寄存器 既可將數(shù)據(jù)左移、又

12、可右移的寄存器稱為雙向移位寄存器。,集成移位寄存器74LS194A(雙向移位寄存器),雙向移位寄存器功能表：,74LS194A的擴(kuò)展：用兩片74LS194擴(kuò)展出八位雙向移位寄存器。,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、計(jì)數(shù)器(Counter),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,對(duì)基本原理圖分析：,a.加法計(jì)數(shù)器,(3)寫輸出方程,(4)由前述三個(gè)方程組，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（略）和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。,分析基本原理圖后得出的結(jié)論：,(1)該計(jì)數(shù)器為4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

13、，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。,初態(tài),這樣就完成了一個(gè)循環(huán)，在該循環(huán)圈內(nèi)，共有16個(gè)狀態(tài)16進(jìn)制（四位二進(jìn)制）計(jì)數(shù)器。,返回,集成4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161,4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161的功能表,對(duì)基本原理圖分析：,b.減法計(jì)數(shù)器,(3)寫輸出方程,(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（略）。,c.集成同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器,(74LS191),具有兩個(gè)脈沖源的同步二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器74LS193的。,同步十進(jìn)制

14、加法計(jì)數(shù)器要實(shí)現(xiàn)如下功能：,2. 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,(1)寫驅(qū)動(dòng)方程；,J0=K0=1,J2=K2=Q1Q0,J3=K3=Q2Q1Q0+Q3Q0,(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(略)。,C=Q3Q0,集成：十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160,74LS160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。,同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/74LS160的功能表,提問(wèn)： 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

15、,(4)求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。,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。,（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。,Q2,Q1,Q0,CP,1.異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,分析：, 每來(lái)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

16、該計(jì)數(shù)器也可當(dāng)分頻器用。, 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)， FF1遇Q0下降沿翻轉(zhuǎn)， FF2遇Q1下降沿翻轉(zhuǎn)。,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 FF1 FF2, 每來(lái)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。,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(wèn)題是，如何使

17、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,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,畫出時(shí)序圖,該循環(huán)圈共有10種狀態(tài)十進(jìn)制,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(lái)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。,目前市場(chǎng)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)我們所需要的計(jì)數(shù)器的模不同于市場(chǎng)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

18、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。,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。,方法,清零法,預(yù)置法,同步清零法,異步清零法,同步預(yù)置法,異步預(yù)置法,例：請(qǐng)使用74163 、74160和必要的邏輯門， 分別設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,（三）、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法,同步四位二進(jìn)制74LS163,74163的功能表,74LS160的功能表,同步十進(jìn)制74LS160,清零法,（1）使用74163同步清零,同步清零,1CP,2CP,3CP,4CP,5CP,6CP,則就要在Q3Q2Q1Q0=0101時(shí)，給74163一個(gè)信號(hào)，

19、使74163清零， 由于74163 是同步清零，當(dāng)Q3Q2Q1Q0=0101，要等到下一個(gè)脈沖來(lái) 之后，各計(jì)數(shù)器一個(gè)上升沿，才能完成清零。,設(shè)計(jì)電路為：,改造后電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：,同步清零,1CP,2CP,3CP,4CP,5CP,6CP,如果將原電路改為：,同步清零,1CP,2CP,3CP,4CP,5CP,6CP,改造后電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：,從狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，可以看到，第二種改造方法簡(jiǎn)單，同樣可以 實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,進(jìn)位輸出 C=1,（2）使用74160異步清零,反饋清0法的實(shí)現(xiàn)電路：,1cp,2cp,3cp,4cp,5cp,6cp,無(wú)需cp, 74163具有同步清零端，74160具有異步

20、清0端，可以隨時(shí)清0；,反饋清0法 結(jié)論：, 74160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 計(jì)入有效循環(huán)狀態(tài)；, 反饋清0過(guò)程不可靠；, C不會(huì)輸出計(jì)數(shù)滿信號(hào)。, 74163用于反饋清0的Q3Q2Q1Q0狀態(tài)，該狀態(tài)計(jì)入有效循環(huán)狀態(tài)；,預(yù)置法,例：請(qǐng)使用74160 、74190和必要的邏輯門， 分別設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,74LS160的功能表,（1）使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160同步預(yù)置,現(xiàn)在要使用計(jì)數(shù)器74160設(shè)計(jì)成六進(jìn)制，只要使循環(huán)圈里的狀態(tài)有六個(gè)即可,可以取以下六個(gè)狀態(tài)：,也可以取成以下六個(gè)狀態(tài)：,根據(jù)所取不同狀態(tài)，連接電路分別如下圖：,第一步，預(yù)置輸入接地,第

21、二步，使EP、ET處于計(jì)數(shù)狀態(tài),第三步，不清零，控制端置高,第四步，CLK接入時(shí)鐘,第五步，取預(yù)置信號(hào)給預(yù)置端,1,CP,&,第一種,按下面狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，設(shè)計(jì)電路為：,第一步，預(yù)置輸入接入0010,第二步，使EP、ET處于計(jì)數(shù)狀態(tài),第三步，不清零，控制端置高,第四步，CLK接入時(shí)鐘,第五步，取預(yù)置信號(hào)給預(yù)置端,第二種,1,CP,&,（1）使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74190異步預(yù)置,現(xiàn)在要使用計(jì)數(shù)器74190設(shè)計(jì)成六進(jìn)制，只要使循環(huán)圈里的狀態(tài)有六個(gè)即可,可以取以下六個(gè)狀態(tài)：,異步預(yù)置,根據(jù)所取狀態(tài)，連接電路如下圖：,第一步，預(yù)置輸入接地,第三步， CLK接入時(shí)鐘,第四步，取預(yù)置信號(hào)給預(yù)置端,CP,&,也可

22、以取成以下六個(gè)狀態(tài)：,根據(jù)所取狀態(tài)，連接電路如下圖：,異步預(yù)置,第一步，預(yù)置輸入接入0010,第三步， CLK接入時(shí)鐘,第四步，取預(yù)置信號(hào)給預(yù)置端,CP,1,總結(jié)：,1、采用同步清零或同步預(yù)置設(shè)計(jì)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，所取反饋信號(hào)的狀態(tài)計(jì)入整個(gè)循環(huán)圈內(nèi)。 2、采用異步清零或異步預(yù)置設(shè)計(jì)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，所取反饋信號(hào)的狀態(tài)不計(jì)入整個(gè)循環(huán)圈內(nèi)。 3、所以，在設(shè)計(jì)相同進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所選有效循環(huán)狀態(tài)相同時(shí)，異步法比同步多一個(gè)狀態(tài)。 4、異步預(yù)置或異步清零都存在可靠性不高的問(wèn)題；最好采用同步方法。,問(wèn)題:, 什么時(shí)候數(shù)據(jù)D3D0被裝載？, 目前為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)？, 設(shè)計(jì)后，計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)移圖如何？,問(wèn)題:,下圖為幾進(jìn)

23、制計(jì)數(shù)？,有進(jìn)位的反饋置數(shù)法,思路：,1.74160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。,2.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必須被保留),用74160實(shí)現(xiàn)能自動(dòng)進(jìn)位的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器,強(qiáng)制置數(shù),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,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(wèn)題，其一是整體清0法，其二是整體置數(shù)法。但

24、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。,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。,（四）、移位寄存器型計(jì)數(shù)器,1. 環(huán)形計(jì)數(shù)器,環(huán)形計(jì)數(shù)器是將單向移位寄存器的串行輸入端和串行輸出端相連， 構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)。,2.扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。 扭環(huán)形計(jì)數(shù)器是將單向移位寄存器的串行輸入端和串行反相輸出端相連，構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)。,為使計(jì)數(shù)器總能夠進(jìn)入有效循環(huán)而自啟動(dòng)，需要修改反饋電路。 1.對(duì)環(huán)型計(jì)數(shù)器修改。,假定有效循環(huán)為：001010100001,更改反饋后的電路圖,更改反饋后的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,2.對(duì)扭環(huán)型計(jì)數(shù)器修改,修改思路,有上表得：,電路圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖略,第四節(jié) 時(shí)序邏

25、輯電路的設(shè)計(jì)方法, 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),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。,(1)畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,(3) 寫狀態(tài)方程并和特性方程對(duì)比，得驅(qū)動(dòng)方程。,(5)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫電路圖,C=Q3Q2Q1Q0,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(shuō)出設(shè)計(jì)思路),前述的計(jì)數(shù)器也是時(shí)序電路，也可用經(jīng)典方法來(lái)設(shè)計(jì)，只不過(guò)計(jì)數(shù)器不用邏輯抽象，也沒(méi)有輸入變量，可以省略經(jīng)典設(shè)計(jì)方法的一些步驟。事實(shí)上，計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法正是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的經(jīng)典設(shè)計(jì)方法。,經(jīng)典設(shè)計(jì)方法的步驟如下：,由文字描述的邏輯問(wèn)題,原始狀態(tài)圖,最簡(jiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,畫電路圖,檢查電路能否自啟動(dòng),求輸出方程和狀態(tài)方程，將狀態(tài)方程和特性方程對(duì)比得驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,例：用觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)111串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器，該檢測(cè)器有一個(gè)輸入端X和一個(gè)輸出端Y，輸入X為一串隨機(jī)信號(hào)，當(dāng)連續(xù)輸入三個(gè)或三個(gè)以上1時(shí)，輸出為1，否則輸出為0。,0,1,0,1,1,1,0,1,0,解：(1)邏輯抽象出原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,