第8章時(shí)序邏輯電路

1、第八章第八章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 第一節(jié)第一節(jié) 觸發(fā)器觸發(fā)器 第二節(jié)第二節(jié) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 第三節(jié)第三節(jié) 寄存器寄存器 返回主目錄返回主目錄 基本基本RSRS觸發(fā)器又稱為觸發(fā)器又稱為RSRS鎖存器，在各種觸發(fā)器中，它鎖存器，在各種觸發(fā)器中，它 的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，卻是各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的基本組成部分。的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，卻是各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的基本組成部分。 1 1 與非門組成的基本與非門組成的基本2R 觸發(fā)器觸發(fā)器 (1)(1)電路組成電路組成 圖圖8-1 8-1 基本基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 (2)(2)邏輯功能分析邏輯功能分析 在基本在基本RSRS觸發(fā)器中，觸發(fā)器的輸出不僅由觸發(fā)信號(hào)來決觸發(fā)器中

2、，觸發(fā)器的輸出不僅由觸發(fā)信號(hào)來決 定，而且當(dāng)觸發(fā)信號(hào)消失后，電路能依靠自身的正反饋?zhàn)饔?，定，而且?dāng)觸發(fā)信號(hào)消失后，電路能依靠自身的正反饋?zhàn)饔茫?將輸出狀態(tài)保持下去，即具備記憶功能。將輸出狀態(tài)保持下去，即具備記憶功能。 = =0或Q=0、 = 1 1）當(dāng)）當(dāng) = =1= =1時(shí)，電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：時(shí)，電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：Q=1Q=1、 =0=0或或 Q=0Q=0、 =1=1，我們把前者稱為，我們把前者稱為1 1狀態(tài)或置位狀態(tài)，把后者稱為狀態(tài)或置位狀態(tài)，把后者稱為 0 0狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)。狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)。 R Q Q S 2 2）當(dāng)）當(dāng) =1=1、 =0=0時(shí)，時(shí)，Q=1Q=1， =0=0，觸發(fā)器

3、被置成，觸發(fā)器被置成1 1狀態(tài)。狀態(tài)。 3）當(dāng)）當(dāng) =0、 =1時(shí)，時(shí)， =1，Q=0，觸發(fā)器被置成，觸發(fā)器被置成0狀態(tài)。狀態(tài)。 4 4）當(dāng)）當(dāng) =0=0、 =0=0時(shí)，時(shí)，Q= =1Q= =1，這是一種未定義的狀態(tài)，既，這是一種未定義的狀態(tài)，既 不是不是1 1狀態(tài)，也不是狀態(tài)，也不是0 0狀態(tài)，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，我們稱之為狀態(tài)，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，我們稱之為 不定狀態(tài)。不定狀態(tài)。 RSQ S R Q R S Q 分析 分析3 分析 分析2 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 結(jié)論結(jié)論 11 SRQn+1 Qn=0Qn+1= Qn=1Qn+1= Qn Qn=0 Qn=1 RS 、

4、 均為無效電平時(shí)， 具有保持功能 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 結(jié)論結(jié)論 10 SRQn+1 Qn=0Qn+1= 0 Qn=0 Qn=1 0 Qn=0Qn+1= 0 1 1 R 為有效電平時(shí)， 置功能 稱為置端 0 0 1 0 0 1 1 結(jié)論結(jié)論 SRQn+1 Qn=0 Qn=1 0 Qn=Qn+1= 01 1 為有效電平時(shí)， 置功能 稱為置端 Qn=Qn+1= 1 結(jié)論結(jié)論 SRQn+1 不定 =Qn+1Qn+1 （3 3）邏輯功能的描述）邏輯功能的描述 觸發(fā)器在接收觸發(fā)信號(hào)之前的原穩(wěn)觸發(fā)器在接收觸發(fā)信號(hào)之前的原穩(wěn) 定狀態(tài)稱為初態(tài)，用定狀態(tài)稱為初態(tài)，用Q Qn n表示；觸

5、發(fā)器在接收觸發(fā)信號(hào)之后建表示；觸發(fā)器在接收觸發(fā)信號(hào)之后建 立的新穩(wěn)定狀態(tài)叫做次態(tài)，用立的新穩(wěn)定狀態(tài)叫做次態(tài)，用Q Qn+1 n+1表示。觸發(fā)器的次態(tài) 表示。觸發(fā)器的次態(tài)Q Qn+1 n+1是 是 由觸發(fā)信號(hào)和初態(tài)由觸發(fā)信號(hào)和初態(tài)Q Qn n的取值情況所決定的。的取值情況所決定的。 1）狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表）狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表 含有狀態(tài)變量的真值表叫做觸發(fā)含有狀態(tài)變量的真值表叫做觸發(fā) 器的特性表?；酒鞯奶匦员??；綬S觸發(fā)器的特性表如表觸發(fā)器的特性表如表8-1所示。表所示。表8-2為為 簡(jiǎn)化的特性表。簡(jiǎn)化的特性表。 表表8-1 8-1 基本基本RSRS觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表 0 1 1

6、 1 0 0 不定不定 不定不定 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 Qn+1 Qn RS 表表8-2 8-2 簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的RSRS觸發(fā)器特性表表觸發(fā)器特性表表 RS 2 2）時(shí)序圖（又稱波形圖）時(shí)序圖（又稱波形圖） 時(shí)序圖是以波形圖的方式時(shí)序圖是以波形圖的方式 來描述觸發(fā)器的邏輯功能的。在圖來描述觸發(fā)器的邏輯功能的。在圖8-1a8-1a所示電路中，假設(shè)所示電路中，假設(shè) 觸發(fā)器的初始狀態(tài)為觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0Q=0、 =1=1，觸發(fā)信號(hào)的波形已知，則，觸發(fā)信號(hào)的波形已知，則 根據(jù)上述邏輯關(guān)系可以畫出根據(jù)上述邏輯關(guān)系可以畫出Q Q和

7、和 的波形，如圖的波形，如圖8-28-2所示。所示。 Q Q 圖圖8-2 8-2 時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖 注：不講 波形畫 的過程 基本基本RSRS觸發(fā)器除了可用上述與非門組成外，也可以利觸發(fā)器除了可用上述與非門組成外，也可以利 用兩個(gè)或非門來組成，其邏輯圖和邏輯符號(hào)如圖用兩個(gè)或非門來組成，其邏輯圖和邏輯符號(hào)如圖8-38-3所示。所示。 圖圖8-3 8-3 或非門組成的基本或非門組成的基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 a a）邏輯圖）邏輯圖 b b）邏輯符號(hào)）邏輯符號(hào) 2或非門組成的基本或非門組成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 在這種基本在這種基本RSRS觸發(fā)器中，觸發(fā)輸入端觸發(fā)器中，觸發(fā)輸入端R R、S S在

8、沒有加觸發(fā)在沒有加觸發(fā) 信號(hào)時(shí)應(yīng)處于低電平狀態(tài)，當(dāng)加有觸發(fā)信號(hào)時(shí)為高電平（稱信號(hào)時(shí)應(yīng)處于低電平狀態(tài)，當(dāng)加有觸發(fā)信號(hào)時(shí)為高電平（稱 為高電平有效）。其特性表見表為高電平有效）。其特性表見表8-38-3、時(shí)序圖如圖、時(shí)序圖如圖8-48-4所示。所示。 圖圖8-4 8-4 或非門構(gòu)成的或非門構(gòu)成的RSRS觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖 表表8-3 8-3 或非門構(gòu)成的或非門構(gòu)成的RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 特性表特性表 1 1同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 （1 1）電路組成）電路組成 同步同步RSRS觸發(fā)器是同步觸發(fā)器中最簡(jiǎn)單的觸發(fā)器是同步觸發(fā)器中最簡(jiǎn)單的 一種，其邏輯圖和邏輯符號(hào)如圖一種，其邏輯圖和邏輯符號(hào)如

9、圖8-58-5所示。所示。CPCP是時(shí)鐘脈沖信號(hào)，是時(shí)鐘脈沖信號(hào)， 高電平有效，即高電平有效，即CPCP為高電平時(shí)，輸出狀態(tài)可以改變，為高電平時(shí)，輸出狀態(tài)可以改變，CPCP為低電為低電 平時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。平時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。Q Q和和 是互補(bǔ)輸出端。是互補(bǔ)輸出端。Q 圖圖8-5 8-5 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 a a） 邏輯圖邏輯圖 b b）邏輯符號(hào)）邏輯符號(hào) （2 2） 功能分析功能分析 1 1）當(dāng)）當(dāng)CP=0CP=0時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。 2 2）當(dāng)）當(dāng)CP=1CP=1時(shí)，觸發(fā)器將按基本時(shí)，觸發(fā)器將按基本RSRS觸發(fā)器的規(guī)律發(fā)生變觸發(fā)器

10、的規(guī)律發(fā)生變 化。此時(shí)，同步化。此時(shí)，同步RSRS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表與表觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表與表8-38-3相同。相同。 （3）初始狀態(tài)的預(yù)置）初始狀態(tài)的預(yù)置 在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí) 需要在時(shí)鐘脈沖需要在時(shí)鐘脈沖CP到來到來 之前，預(yù)先將觸發(fā)器設(shè)置之前，預(yù)先將觸發(fā)器設(shè)置 成某種狀態(tài)，為此，在同成某種狀態(tài)，為此，在同 步步RS觸發(fā)器電路中設(shè)置觸發(fā)器電路中設(shè)置 了直接置位端和直接復(fù)位了直接置位端和直接復(fù)位 端。其工作情況可用圖端。其工作情況可用圖8- 6的波形圖來描述。的波形圖來描述。 圖圖8-6 8-6 同步同步RSRS觸發(fā)器時(shí)序波形圖觸發(fā)器時(shí)序波形圖 2 2同步同步D D觸

11、發(fā)器觸發(fā)器 同步同步D D觸發(fā)器又稱為觸發(fā)器又稱為D D鎖存器，其邏輯圖和邏輯符號(hào)如鎖存器，其邏輯圖和邏輯符號(hào)如 圖圖8-78-7所示。所示。 圖圖8-7 8-7 同步同步D D觸發(fā)器觸發(fā)器 a a）邏輯圖）邏輯圖 b b）邏輯符號(hào)）邏輯符號(hào) Qn+1= 時(shí) 功能功能 1 1邊沿邊沿D D觸發(fā)器觸發(fā)器 （1 1）邏輯符號(hào)）邏輯符號(hào) 邊沿邊沿D D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如圖觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如圖8-88-8所示。所示。 符號(hào)圖中符號(hào)圖中 、 端的小圓圈表示低電平有效。該觸發(fā)器為端的小圓圈表示低電平有效。該觸發(fā)器為CPCP 上升沿觸發(fā)（圖中，上升沿觸發(fā)（圖中，CPCP端若有小圓圈表示觸發(fā)器為端若有小圓圈表

12、示觸發(fā)器為CPCP下降沿觸下降沿觸 發(fā)）。發(fā)）。 d S d R 圖圖8-8 8-8 邊沿邊沿D D觸發(fā)器的邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯符號(hào) （2 2）工作特性）工作特性 此種觸發(fā)器的狀態(tài)只有在此種觸發(fā)器的狀態(tài)只有在CPCP的上升沿到來時(shí)才可能改的上升沿到來時(shí)才可能改 變，除此之外，在變，除此之外，在CPCP的其它任何時(shí)刻，觸發(fā)器都將保持狀的其它任何時(shí)刻，觸發(fā)器都將保持狀 態(tài)不變，故把這種類型的觸發(fā)器稱為正邊沿觸發(fā)器或上升態(tài)不變，故把這種類型的觸發(fā)器稱為正邊沿觸發(fā)器或上升 沿觸發(fā)器。沿觸發(fā)器。 除上述正邊沿觸發(fā)的除上述正邊沿觸發(fā)的D D觸發(fā)器之外，還有在時(shí)鐘脈沖下觸發(fā)器之外，還有在時(shí)鐘脈沖下 降沿觸發(fā)

13、的負(fù)邊沿降沿觸發(fā)的負(fù)邊沿D D觸發(fā)器，與正邊沿觸發(fā)器，與正邊沿D D觸發(fā)器相比較，只觸發(fā)器相比較，只 是觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖是觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖CPCP的觸發(fā)沿不同，其所的觸發(fā)沿不同，其所 實(shí)現(xiàn)的邏輯功能均相同。實(shí)現(xiàn)的邏輯功能均相同。 （3 3）邏輯功能描述）邏輯功能描述 邊沿邊沿D D觸發(fā)器在觸發(fā)器在CPCP上升沿到來時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表如表上升沿到來時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表如表 8-48-4所示，表所示，表8-58-5為為D D觸發(fā)器簡(jiǎn)化的特性表。圖觸發(fā)器簡(jiǎn)化的特性表。圖8-98-9為為D D觸發(fā)器觸發(fā)器 的時(shí)序圖。的時(shí)序圖。 表表8-4 D8-4 D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表觸發(fā)器狀

14、態(tài)轉(zhuǎn)換特性表表表8-5 D8-5 D觸發(fā)器簡(jiǎn)化特性表觸發(fā)器簡(jiǎn)化特性表 圖圖8-98-9 D D觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖 （4 4）邊沿）邊沿D D觸發(fā)器的應(yīng)用觸發(fā)器的應(yīng)用 74HC7474HC74是一種集成正邊沿雙是一種集成正邊沿雙D D觸發(fā)器，內(nèi)含兩個(gè)上升沿觸發(fā)器，內(nèi)含兩個(gè)上升沿 觸發(fā)的觸發(fā)的D D觸發(fā)器。圖觸發(fā)器。圖8-108-10是利用是利用74HC7474HC74構(gòu)成的單按鈕電子轉(zhuǎn)構(gòu)成的單按鈕電子轉(zhuǎn) 換開關(guān)電路，該電路只利用一個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)電路的接通換開關(guān)電路，該電路只利用一個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)電路的接通 與斷開。與斷開。 圖圖8-10 74HC748-10 74HC74應(yīng)用電路應(yīng)用電路 2

15、 2邊沿邊沿JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 （1 1）邊沿）邊沿JKJK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯符號(hào) 圖圖8-118-11為為JKJK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)，其中圖觸發(fā)器的邏輯符號(hào)，其中圖a a為為CPCP上升沿觸上升沿觸 發(fā)，圖發(fā)，圖b b為為CPCP下降沿觸發(fā)，除此之外，二者的邏輯功能完全下降沿觸發(fā)，除此之外，二者的邏輯功能完全 相同，圖中相同，圖中J J、K K為觸發(fā)信號(hào)輸入端。為觸發(fā)信號(hào)輸入端。 圖圖8-11 8-11 邊沿邊沿JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 a a）上升沿觸發(fā)型）上升沿觸發(fā)型 b b）下降沿觸發(fā)型）下降沿觸發(fā)型 （2 2）JKJK觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能 下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的J

16、KJK觸發(fā)器的邏輯功能見表觸發(fā)器的邏輯功能見表8-68-6，表，表8-78-7為為JKJK 觸發(fā)器簡(jiǎn)化的功能表，時(shí)序圖如圖觸發(fā)器簡(jiǎn)化的功能表，時(shí)序圖如圖8-128-12所示。所示。 表表8-6 JK8-6 JK觸發(fā)器功能表觸發(fā)器功能表 d S d R 表表8-7 JK8-7 JK觸發(fā)器簡(jiǎn)化功能表觸發(fā)器簡(jiǎn)化功能表 n Q 圖圖8-12 JK8-12 JK觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖 （3 3）邊沿）邊沿JKJK觸發(fā)器的應(yīng)用觸發(fā)器的應(yīng)用 74HC11274HC112內(nèi)含兩個(gè)下降沿內(nèi)含兩個(gè)下降沿JKJK觸發(fā)器，圖觸發(fā)器，圖8-13a8-13a是利用是利用 74HC11274HC112組成的二分頻和四分頻

17、電路。組成的二分頻和四分頻電路。 分頻是指電路輸出信號(hào)的頻率是輸入信號(hào)頻率的分頻是指電路輸出信號(hào)的頻率是輸入信號(hào)頻率的1/N1/N（其（其 中中N N為整數(shù)，即分頻次數(shù)），也就是說輸出信號(hào)的周期是輸入為整數(shù)，即分頻次數(shù)），也就是說輸出信號(hào)的周期是輸入 信號(hào)周期的信號(hào)周期的N N倍。倍。 圖圖8-13 74HC1108-13 74HC110構(gòu)成的分頻電路構(gòu)成的分頻電路 計(jì)數(shù)器是一種應(yīng)用廣泛的時(shí)序邏輯電路，它不僅可用來對(duì)計(jì)數(shù)器是一種應(yīng)用廣泛的時(shí)序邏輯電路，它不僅可用來對(duì) 脈沖計(jì)數(shù)，而且還常用于數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、延時(shí)、分頻及構(gòu)成脈沖計(jì)數(shù)，而且還常用于數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、延時(shí)、分頻及構(gòu)成 節(jié)拍脈沖發(fā)生器等等

18、。節(jié)拍脈沖發(fā)生器等等。 計(jì)數(shù)器的種類繁多，按計(jì)數(shù)長度可分為二進(jìn)制、十進(jìn)制及計(jì)數(shù)器的種類繁多，按計(jì)數(shù)長度可分為二進(jìn)制、十進(jìn)制及N N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。按計(jì)數(shù)脈沖的引入方式可分為異步工作方式和同進(jìn)制計(jì)數(shù)器。按計(jì)數(shù)脈沖的引入方式可分為異步工作方式和同 步工作方式計(jì)數(shù)器兩類。按計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)可分為加法、減法步工作方式計(jì)數(shù)器兩類。按計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)可分為加法、減法 及可逆計(jì)數(shù)器。及可逆計(jì)數(shù)器。 無論哪種類型的計(jì)數(shù)器，其組成和其它時(shí)序電路一樣，都無論哪種類型的計(jì)數(shù)器，其組成和其它時(shí)序電路一樣，都 含有存儲(chǔ)單元（這里通稱為計(jì)數(shù)單元），有時(shí)還增加一些組合含有存儲(chǔ)單元（這里通稱為計(jì)數(shù)單元），有時(shí)還增加一些組合 邏輯門

19、電路，其中存儲(chǔ)單元是由觸發(fā)器構(gòu)成的。邏輯門電路，其中存儲(chǔ)單元是由觸發(fā)器構(gòu)成的。 1 1異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 1）電路組成）電路組成 圖圖8-14所示是利用所示是利用3個(gè)下降沿個(gè)下降沿JK觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的 異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)脈沖異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)脈沖CP加至最低位觸發(fā)器加至最低位觸發(fā)器F0的時(shí)的時(shí) 鐘端，低位觸發(fā)器的鐘端，低位觸發(fā)器的Q端依次接到相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘端，因端依次接到相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘端，因 此它是異步計(jì)數(shù)器。此它是異步計(jì)數(shù)器。 圖圖8-14 8-14 異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 2 2）工作原理）工作原理 該計(jì)數(shù)器的狀態(tài)

20、轉(zhuǎn)換特性表見表該計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表見表8-88-8，時(shí)序圖如圖，時(shí)序圖如圖8-158-15 所示所示。計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律也可以采用如圖計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律也可以采用如圖8-168-16所示的狀所示的狀 態(tài)轉(zhuǎn)換圖來表示。態(tài)轉(zhuǎn)換圖來表示。 圖圖8-15 異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器時(shí)序圖異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器時(shí)序圖 圖圖8-16 8-16 異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 表表8-8 8-8 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 計(jì)數(shù)器還具有分頻功能。由計(jì)數(shù)器還具有分頻功能。由n n個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的二進(jìn)制計(jì)數(shù) 器，其末級(jí)觸發(fā)器輸出脈沖頻率為器，其末級(jí)觸發(fā)器輸出脈沖頻率

21、為CPCP的的1/21/2n n ，即實(shí)現(xiàn)對(duì)，即實(shí)現(xiàn)對(duì)CPCP的的 2 2n n分頻。分頻。 異步異步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器也可采用上升沿位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器也可采用上升沿D觸發(fā)器來構(gòu)觸發(fā)器來構(gòu) 成，如圖成，如圖8-17a。 圖圖8-17 8-17 上升沿觸發(fā)的異步上升沿觸發(fā)的異步3 3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 a a）邏輯圖）邏輯圖 b b）時(shí)序圖）時(shí)序圖 2 2異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 圖圖8-188-18所示是由所示是由4 4個(gè)個(gè)JKJK觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的84218421碼異步十進(jìn)碼異步十進(jìn) 制加法計(jì)數(shù)器，該電路具有自啟動(dòng)和向高位計(jì)數(shù)器進(jìn)位制加法計(jì)數(shù)器，該電

22、路具有自啟動(dòng)和向高位計(jì)數(shù)器進(jìn)位 的功能。的功能。 圖圖8-18 8-18 異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表見表十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表見表8-98-9，時(shí)序圖如圖，時(shí)序圖如圖8-198-19所示。所示。 表表8-9 8-9 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 圖圖8-19 8-19 異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器時(shí)序圖異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器時(shí)序圖 3 3異步異步N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器 除了二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器之外，在實(shí)際工作中，往往除了二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器之外，在實(shí)際工作中，往往 還需要其它不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，我們把這些計(jì)數(shù)器稱為還需要其它不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，我們把

23、這些計(jì)數(shù)器稱為N N進(jìn)進(jìn) 制計(jì)數(shù)器。異步制計(jì)數(shù)器。異步N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方式和異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方式和異步十進(jìn)制計(jì)數(shù) 器基本相同，也是在二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上，利用一定的方器基本相同，也是在二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上，利用一定的方 法跳過多余的狀態(tài)后實(shí)現(xiàn)的。例如，五進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以用三法跳過多余的狀態(tài)后實(shí)現(xiàn)的。例如，五進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以用三 個(gè)觸發(fā)器組成，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律可以按圖個(gè)觸發(fā)器組成，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律可以按圖8-238-23所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)所示的狀態(tài)轉(zhuǎn) 換圖進(jìn)行。換圖進(jìn)行。 圖圖8-23 8-23 五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 1 1同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)

24、器 如圖如圖8-21a8-21a所示是一個(gè)由所示是一個(gè)由3 3個(gè)個(gè)JKJK觸發(fā)器構(gòu)成的同步觸發(fā)器構(gòu)成的同步3 3位二位二 進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，CPCP輸入的是計(jì)數(shù)脈沖。輸入的是計(jì)數(shù)脈沖。其時(shí)序圖如圖其時(shí)序圖如圖8-21b 所示所示 。同步同步3 3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表與異步二進(jìn)位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表與異步二進(jìn) 制計(jì)數(shù)器完全相同。制計(jì)數(shù)器完全相同。 圖圖8-21 8-21 同步同步3 3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 a a）邏輯圖）邏輯圖 b b）時(shí)序圖）時(shí)序圖 2 2同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 若在同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上，通過一定的方法跳若在同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)

25、器的基礎(chǔ)上，通過一定的方法跳 過多余的無效狀態(tài)后，也可構(gòu)成同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。過多余的無效狀態(tài)后，也可構(gòu)成同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)序圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表與異步同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)序圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性表與異步 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的完全相同。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的完全相同。 74HC161 74HC161是一種可預(yù)置數(shù)的同步計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)脈沖上是一種可預(yù)置數(shù)的同步計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)脈沖上 升沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，其主要功能如下：升沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，其主要功能如下： （1）清零）清零 （2 2）預(yù)置數(shù)）預(yù)置數(shù) （3 3）計(jì)數(shù)控制）計(jì)數(shù)控制 （4 4）進(jìn)位）進(jìn)位 圖圖8-228-22所示是利用所示是利用7

26、4HC16174HC161和一個(gè)與非門組成的六進(jìn)制和一個(gè)與非門組成的六進(jìn)制 計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 圖圖8-22 74HC1618-22 74HC161構(gòu)成的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 當(dāng)需要位數(shù)更多的計(jì)數(shù)器時(shí)，可按如圖當(dāng)需要位數(shù)更多的計(jì)數(shù)器時(shí)，可按如圖8-23所示電路所示電路 進(jìn)行級(jí)聯(lián)。進(jìn)行級(jí)聯(lián)。 圖圖8-23 74HC1618-23 74HC161的級(jí)聯(lián)電路的級(jí)聯(lián)電路 第三節(jié)第三節(jié) 寄存器寄存器 存放數(shù)碼的邏輯部件稱為寄存器。寄存器必須具有記憶存放數(shù)碼的邏輯部件稱為寄存器。寄存器必須具有記憶 單元單元觸發(fā)器，因?yàn)橛|發(fā)器具有觸發(fā)器，因?yàn)橛|發(fā)器具有0 0和和1 1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，所以兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，

27、所以 一個(gè)觸發(fā)器只能存放一個(gè)觸發(fā)器只能存放1 1位二進(jìn)制數(shù)碼，存放位二進(jìn)制數(shù)碼，存放N N位數(shù)碼就應(yīng)具備位數(shù)碼就應(yīng)具備 N N個(gè)觸發(fā)器。個(gè)觸發(fā)器。 一般寄存器都是在時(shí)鐘脈沖的作用下把數(shù)據(jù)存放或送出一般寄存器都是在時(shí)鐘脈沖的作用下把數(shù)據(jù)存放或送出 觸發(fā)器的，故寄存器還必須具有起控制作用的電路，以保證觸發(fā)器的，故寄存器還必須具有起控制作用的電路，以保證 信號(hào)的接收和清除。信號(hào)的接收和清除。 寄存器按所具備的功能不同可分為兩大類：數(shù)碼寄存器寄存器按所具備的功能不同可分為兩大類：數(shù)碼寄存器 和移位寄存器。和移位寄存器。 數(shù)碼寄存器只具有接收數(shù)碼和清除原有數(shù)碼的功能。數(shù)碼寄存器只具有接收數(shù)碼和清除原有數(shù)

28、碼的功能。 1 1工作原理工作原理 圖圖8-248-24是一個(gè)由是一個(gè)由4 4個(gè)個(gè)D D觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的4 4位數(shù)碼寄存器，在位數(shù)碼寄存器，在CPCP 上升沿的作用下，將上升沿的作用下，將4 4位數(shù)碼寄存到位數(shù)碼寄存到4 4個(gè)觸發(fā)器中。個(gè)觸發(fā)器中。 圖圖8-24 8-24 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器 2 2集成數(shù)碼寄存器集成數(shù)碼寄存器 將構(gòu)成寄存器的各個(gè)觸發(fā)器以及有關(guān)控制邏輯門集將構(gòu)成寄存器的各個(gè)觸發(fā)器以及有關(guān)控制邏輯門集 成在一個(gè)芯片上，就可以得到集成數(shù)碼寄存器。成在一個(gè)芯片上，就可以得到集成數(shù)碼寄存器。 集成數(shù)碼寄存器種類較多，常見的有兩種：一種是集成數(shù)碼寄存器種類較多，常見的有兩種：一

29、種是 由觸發(fā)器構(gòu)成的，另一種是由鎖存器構(gòu)成的。由觸發(fā)器構(gòu)成的，另一種是由鎖存器構(gòu)成的。 鎖存器與觸發(fā)器的區(qū)別是：鎖存器的時(shí)鐘脈沖觸發(fā)鎖存器與觸發(fā)器的區(qū)別是：鎖存器的時(shí)鐘脈沖觸發(fā) 方式為電平觸發(fā)，此時(shí)，時(shí)鐘脈沖信號(hào)又稱為使能信號(hào)，方式為電平觸發(fā)，此時(shí)，時(shí)鐘脈沖信號(hào)又稱為使能信號(hào)， 分高電平有效和低電平有效兩種。當(dāng)使能信號(hào)有效時(shí)，分高電平有效和低電平有效兩種。當(dāng)使能信號(hào)有效時(shí)， 由鎖存器組成的寄存器，其輸出跟隨輸入數(shù)碼的變化而由鎖存器組成的寄存器，其輸出跟隨輸入數(shù)碼的變化而 變化（相當(dāng)于輸入直接接到輸出端）；當(dāng)使能信號(hào)結(jié)束變化（相當(dāng)于輸入直接接到輸出端）；當(dāng)使能信號(hào)結(jié)束 時(shí)，輸出保持使能信號(hào)跳變時(shí)的狀態(tài)不變，因此這一類時(shí)，輸出保持使能信號(hào)跳變時(shí)的狀態(tài)不變，因此這一類 寄存器有時(shí)也稱為寄存器有時(shí)也稱為“透明透明”寄存器。寄存器。 移位寄存器除具有存儲(chǔ)數(shù)碼的功能外，還具有使存儲(chǔ)的數(shù)移位寄存器除具有存儲(chǔ)數(shù)碼的功能外，還具有使存儲(chǔ)的數(shù) 碼移位的功能。碼移位的功能。 1 1單向移位寄存器單向移位寄存器 圖圖8-