第10章 觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路

1、第二篇第二篇10.2 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器10.3 寄存器寄存器10.1 觸發(fā)器觸發(fā)器10.4 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與波形變換脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與波形變換第二篇第二篇 了解和熟記觸發(fā)器和門電路的基本了解和熟記觸發(fā)器和門電路的基本區(qū)別；理解和牢記各類觸發(fā)器的功能及區(qū)別；理解和牢記各類觸發(fā)器的功能及其觸發(fā)方式；掌握時(shí)序邏輯電路的分析其觸發(fā)方式；掌握時(shí)序邏輯電路的分析方法；理解時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)思路及方法；理解時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)思路及學(xué)會(huì)簡單的同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方學(xué)會(huì)簡單的同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法；理解計(jì)數(shù)器、寄存器的概念和功能法；理解計(jì)數(shù)器、寄存器的概念和功能分析；學(xué)習(xí)利用數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行寄分析；學(xué)習(xí)利用數(shù)

2、字電路實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行寄存器、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)的步驟和方法。存器、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)的步驟和方法。第第2頁頁 根據(jù)上述觸發(fā)器的特征可知，觸發(fā)器可以記憶根據(jù)上述觸發(fā)器的特征可知，觸發(fā)器可以記憶1 1位二值信號(hào)。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以位二值信號(hào)。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為基本的分為基本的rs觸發(fā)器、時(shí)鐘控制的觸發(fā)器、時(shí)鐘控制的rs觸發(fā)器、觸發(fā)器、jk觸發(fā)器、觸發(fā)器、 d觸發(fā)器、觸發(fā)器、t和和t 觸發(fā)器；按照觸發(fā)方式觸發(fā)器；按照觸發(fā)方式的不同，又可分為電位觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。的不同，又可分為電位觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。 觸發(fā)器是最簡單、最基本的時(shí)序邏輯電路，常用觸發(fā)器是最簡單、最基本的時(shí)序邏輯電路，常用的時(shí)

3、序邏輯電路寄存器、計(jì)數(shù)器等，通常都是由各類的時(shí)序邏輯電路寄存器、計(jì)數(shù)器等，通常都是由各類觸發(fā)器構(gòu)成的。觸發(fā)器構(gòu)成的。 觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：“0”0”狀態(tài)和狀態(tài)和“11狀狀態(tài)；態(tài)； 不同的輸入情況下，它可以被置成不同的輸入情況下，它可以被置成0 0狀態(tài)或狀態(tài)或1 1狀態(tài)；狀態(tài)； 當(dāng)輸入信號(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。當(dāng)輸入信號(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。第第2頁頁 sd rd sd rd q q q q (a) 邏邏輯輯圖圖 (b) 邏邏輯輯符符號(hào)號(hào) & & s r 1. 基本基本rsrs觸發(fā)器觸發(fā)器一對(duì)具有互非關(guān)系的輸出端，其中一對(duì)具有互

4、非關(guān)系的輸出端，其中q 的狀態(tài)稱為的狀態(tài)稱為觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài)。一對(duì)輸入端子均為低電或有效。一對(duì)輸入端子均為低電或有效。第第2頁頁&1&2qqsdrd當(dāng)當(dāng)rd=0=0、sd=1=1時(shí)：時(shí)：qn+1=0，置，置0功能；功能；sd端稱為置端稱為置“1”端，只端，只要它為低電平，輸出即要它為低電平，輸出即為為“1”。rd端稱為清端稱為清“0”端，只要它為端，只要它為低電平，輸出即為低電平，輸出即為“0”。sd rd qnqn+10 0 0不定不定0 0 1不定不定0 1 010 1 111 0 001 0 101 1 001 1 11當(dāng)當(dāng)rd=1=1、sd=0=0時(shí)：時(shí)：qn+

5、1=1，置，置1功能；功能；當(dāng)當(dāng)rd=1=1、sd=1=1時(shí)：時(shí)：qn+1不變，保持；不變，保持；當(dāng)當(dāng)rd=0=0、sd=0=0時(shí)：時(shí)：qn+1不定，禁止態(tài)。不定，禁止態(tài)?；净緍s觸發(fā)器的次態(tài)真值表觸發(fā)器的次態(tài)真值表特征方程特征方程：qn+1 = sd + rd qn約束條件：約束條件： sd + rd = 1第第2頁頁反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖。反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖。置置0置置1置置1禁止禁止drds保持保持置置1置置1q保持保持不定不定q第第2頁頁 g1 g2 g3 g4 s cp r & q q s cp r

6、s cp r q q q q (a) 邏輯電路邏輯電路 (b) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) & & & ds dr cp1時(shí)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)由時(shí)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)由r和和s及及qn決定。決定。cp0時(shí)，時(shí)，rd=sd懸空為懸空為1，無論輸入何態(tài)，觸發(fā)，無論輸入何態(tài)，觸發(fā)器均保持原態(tài)不變。器均保持原態(tài)不變。第第2頁頁鐘控鐘控rs觸發(fā)器功能真值表觸發(fā)器功能真值表第第2頁頁主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)（1）時(shí)鐘電平控制。在）時(shí)鐘電平控制。在cp1期間接收輸入信號(hào)，期間接收輸入信號(hào)，cp0時(shí)狀時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本態(tài)保持不變，與基本rs觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾佑|發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)?/p>

7、加了時(shí)間控制。了時(shí)間控制。（2）r、s之間有約束。不能允許出現(xiàn)之間有約束。不能允許出現(xiàn)r和和s同時(shí)為同時(shí)為1的情況，的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。 c p r s q q 不不變變不不變變不不變變不不變變不不變變不不變變置1置0置1置0保保持持波波形形圖圖第第2頁頁特征方程特征方程：qn+1 = s + r qn約束條件：約束條件： s r= 0s1，r0sr00 顯然，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖也可反映觸發(fā)器輸出狀態(tài)隨輸入及顯然，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖也可反映觸發(fā)器輸出狀態(tài)隨輸入及輸出的現(xiàn)態(tài)而變化的情況。輸出的現(xiàn)態(tài)而變化的情況。 因此，描述觸發(fā)器狀態(tài)變化的方法有

8、四種：因此，描述觸發(fā)器狀態(tài)變化的方法有四種：。1s0，r1s 0r rs取值表示輸入變量的現(xiàn)態(tài)取值表示輸入變量的現(xiàn)態(tài)0或或1表示輸出變量的狀態(tài)表示輸出變量的狀態(tài)箭頭表征了輸出變量的轉(zhuǎn)換情況箭頭表征了輸出變量的轉(zhuǎn)換情況第第2頁頁 基本基本rs觸發(fā)器和鐘控的觸發(fā)器和鐘控的rs觸發(fā)器都是采用的觸發(fā)器都是采用的方式。方式。 電位觸發(fā)方式的鐘控電位觸發(fā)方式的鐘控rs觸發(fā)器有一個(gè)顯著的毛病觸發(fā)器有一個(gè)顯著的毛病存在存在“”現(xiàn)象。所謂空翻，就是指：現(xiàn)象。所謂空翻，就是指：在在cp=1期間，若輸入期間，若輸入rs的狀態(tài)的狀態(tài)發(fā)生多次變化，輸出發(fā)生多次變化，輸出q將隨著發(fā)生多次變化將隨著發(fā)生多次變化。 當(dāng)觸發(fā)器

9、出現(xiàn)空翻現(xiàn)象時(shí)，一般就無法確切地判斷觸發(fā)器的狀當(dāng)觸發(fā)器出現(xiàn)空翻現(xiàn)象時(shí)，一般就無法確切地判斷觸發(fā)器的狀態(tài)了，由此造成觸發(fā)器的使用受到限制。態(tài)了，由此造成觸發(fā)器的使用受到限制。 為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作，要求觸發(fā)器在一個(gè)為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作，要求觸發(fā)器在一個(gè)cp脈沖期間脈沖期間至多翻轉(zhuǎn)一次，即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了至多翻轉(zhuǎn)一次，即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了能夠抑制空翻現(xiàn)象的主從式觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)方式的能夠抑制空翻現(xiàn)象的主從式觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)方式的jk觸發(fā)器和觸發(fā)器和d觸發(fā)器等。觸發(fā)器等。 本節(jié)向大家介紹的本節(jié)向大家介紹的jk觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通觸發(fā)器是

10、功能完善、使用靈活和通用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器。常用型號(hào)有用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器。常用型號(hào)有74ls112、cc4027和和74ls276等。等。第第2頁頁 & & (a) 電電路路 q q (b) 邏邏輯輯符符號(hào)號(hào) sd j c k rd s2 q2 c2 r2 q2 從觸發(fā)器 s1 q1 c1 r1 q1 主觸發(fā)器 1 j cp k ds q q dr （1）cp=1時(shí)，時(shí)，主觸發(fā)器被打開主觸發(fā)器被打開，可以接收輸入信號(hào)，可以接收輸入信號(hào)j、k，其輸出，其輸出狀態(tài)由輸入信號(hào)的狀態(tài)決定；但由于狀態(tài)由輸入信號(hào)的狀態(tài)決定；但由于cp=0，從觸發(fā)器被封鎖從觸發(fā)器被封鎖，無論主觸發(fā)器的輸出

11、狀態(tài)如何變化，對(duì)從觸發(fā)器均無影響，即無論主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)如何變化，對(duì)從觸發(fā)器均無影響，即觸發(fā)器的觸發(fā)器的。第第2頁頁（2） 當(dāng)當(dāng)cp下降沿到來時(shí)，即下降沿到來時(shí)，即cp由由1變?yōu)樽優(yōu)?時(shí)，時(shí)，主觸發(fā)器被封鎖主觸發(fā)器被封鎖，無論輸入信號(hào)如何變化，對(duì)主觸發(fā)器均無影響，即無論輸入信號(hào)如何變化，對(duì)主觸發(fā)器均無影響，即在在cp=1期期間接收的內(nèi)容被主觸發(fā)器存儲(chǔ)起來間接收的內(nèi)容被主觸發(fā)器存儲(chǔ)起來。同時(shí)，由于。同時(shí)，由于cp由由0變?yōu)樽優(yōu)?，從觸發(fā)器被打開從觸發(fā)器被打開，可以接收由主觸發(fā)器送來的信號(hào)，可以接收由主觸發(fā)器送來的信號(hào)，。在。在cp=0期間，由于主期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從

12、觸發(fā)器的狀態(tài)也即觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即q、q的值當(dāng)然不可能改變。的值當(dāng)然不可能改變。 & & s2 q2 c2 r2 q2 從觸發(fā)器 s1 q1 c1 r1 q1 主觸發(fā)器 1 j cp k ds q q dr 第第2頁頁 & & s2 q2 c2 r2 q2 從觸發(fā)器 s1 q1 c1 r1 q1 主觸發(fā)器 1 j cp k ds q q dr 功能功能第第2頁頁 & & s2 q2 c2 r2 q2 從觸發(fā)器 s1 q1 c1 r1 q1 主觸發(fā)器 1 j cp k ds q q dr 功能功能第第2頁頁 &am

13、p; & s2 q2 c2 r2 q2 從觸發(fā)器 s1 q1 c1 r1 q1 主觸發(fā)器 1 j cp k ds q q dr 功能功能第第2頁頁 & & s2 q2 c2 r2 q2 從觸發(fā)器 s1 q1 c1 r1 q1 主觸發(fā)器 1 j cp k ds q q dr 功能功能第第2頁頁 cp j k q 第第2頁頁nnnqkqjq1 16 15 14 13 12 11 10 9 74ls112 1 2 3 4 5 6 7 8 vcc d1rd2r 2cp 2k 2j d2s 2q 1cp 1k 1j d1s 1q 2q q2 gnd 74ls112芯片中包括兩個(gè)芯

14、片中包括兩個(gè)jk觸發(fā)器，因此也稱為雙觸發(fā)器，因此也稱為雙jk觸發(fā)器，采用邊沿觸發(fā)方式。管腳排列圖中的觸發(fā)器，采用邊沿觸發(fā)方式。管腳排列圖中的j和和k是控制是控制信號(hào)輸入端；信號(hào)輸入端；q和和q是互非的輸出端；是互非的輸出端；cp是時(shí)鐘脈沖輸入是時(shí)鐘脈沖輸入端；端；sd、rd是直接置是直接置1端和置端和置0端；字符前面的數(shù)字是區(qū)分端；字符前面的數(shù)字是區(qū)分兩個(gè)觸發(fā)器的標(biāo)志數(shù)字。兩個(gè)觸發(fā)器的標(biāo)志數(shù)字。第第2頁頁 在雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，除了在雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，除了rs觸發(fā)器和觸發(fā)器和jk觸發(fā)器外，根據(jù)電觸發(fā)器外，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，還有眾多具有不同邏輯功能的觸發(fā)器。路結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，還有眾多

15、具有不同邏輯功能的觸發(fā)器。根據(jù)實(shí)際需要，可將某種邏輯功能的觸發(fā)器經(jīng)過改接或附加一些根據(jù)實(shí)際需要，可將某種邏輯功能的觸發(fā)器經(jīng)過改接或附加一些門電路后，轉(zhuǎn)換為另一種邏輯功能的觸發(fā)器。門電路后，轉(zhuǎn)換為另一種邏輯功能的觸發(fā)器。d觸發(fā)器觸發(fā)器就是這樣就是這樣得到的。得到的。 d ds d cp dr q q j c k q q 1 cp d 觸發(fā)器的構(gòu)成及其邏輯符號(hào)觸發(fā)器的構(gòu)成及其邏輯符號(hào) (a) 電路電路 (b)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 第第2頁頁 d 觸發(fā)器的功能表觸發(fā)器的功能表 d 1nq 功能功能 0 0 置置 0 1 1 置置 1 14 13 12 11 10 19 8 74ls74d 觸發(fā)器 1 2

16、 3 4 5 6 7 vccd2r 2d 2cp d2s 2qq2 d1r 1d 1cp d1s 1q q1 gnd nndq1d1d101d0d 0第第2頁頁 t 觸發(fā)器的功能表觸發(fā)器的功能表 t 1nq 功能功能 0 nq 保持保持 1 nq 翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) t ds t cp dr q q j c k q q cp t 觸發(fā)器的構(gòu)成及其邏輯符號(hào)觸發(fā)器的構(gòu)成及其邏輯符號(hào) (a) 電路電路 (b)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 具有具有和和兩兩種功能。如果讓種功能。如果讓t觸發(fā)器的輸入觸發(fā)器的輸入恒為恒為1，則，則t觸發(fā)器就成為觸發(fā)器就成為，顯然，顯然，只具有只具有一種功能。一種功能。第第2頁頁何謂何謂“空翻空

17、翻”？造成？造成“空翻空翻”的原因是什么？的原因是什么？“空翻空翻”和和“不定不定”狀狀態(tài)有何區(qū)別？如何有效態(tài)有何區(qū)別？如何有效解決解決“空翻空翻”問題？問題？能否寫出能否寫出jk觸發(fā)器觸發(fā)器的次態(tài)方程？能否的次態(tài)方程？能否寫出寫出jk觸發(fā)器的狀觸發(fā)器的狀態(tài)真值表？態(tài)真值表？本書共介紹了幾類觸發(fā)本書共介紹了幾類觸發(fā)器？能否準(zhǔn)確地說出各器？能否準(zhǔn)確地說出各類觸發(fā)器的功能？類觸發(fā)器的功能？答案在書中找答案在書中找你能不能根據(jù)邏輯圖符你能不能根據(jù)邏輯圖符號(hào)來區(qū)別觸發(fā)器的觸發(fā)號(hào)來區(qū)別觸發(fā)器的觸發(fā)方式？方式？第第2頁頁 能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。 計(jì)數(shù)器

18、計(jì)數(shù)器是時(shí)序邏輯電路中的具體應(yīng)用。是時(shí)序邏輯電路中的具體應(yīng)用。同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器n進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器n進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器第第2頁頁 q0 q1 q2 1 cp j c k j c k j c k q q q q q q f0 f1 f2 rd 由于由于3個(gè)觸發(fā)器都接成了個(gè)觸發(fā)器都接成了t觸發(fā)器，所以最低位觸發(fā)器，所以最低位觸發(fā)器觸發(fā)器f0每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖的

19、下降沿（即每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿（即cp由由1變變0）時(shí)翻轉(zhuǎn)一次，而其他兩個(gè)觸發(fā)器都是在其相鄰低位觸時(shí)翻轉(zhuǎn)一次，而其他兩個(gè)觸發(fā)器都是在其相鄰低位觸發(fā)器的輸出端發(fā)器的輸出端q由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)，即時(shí)翻轉(zhuǎn)，即f1在在q0由由1變變0時(shí)翻時(shí)翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，f2在在q1由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)。時(shí)翻轉(zhuǎn)。第第2頁頁 cp q0 q1 q2 f0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次。轉(zhuǎn)一次。f1在在q0由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)。時(shí)翻轉(zhuǎn)。f2在在q1由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)。時(shí)翻轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)了二分頻實(shí)現(xiàn)了二分頻實(shí)現(xiàn)了四分頻實(shí)現(xiàn)了四分頻實(shí)現(xiàn)了八分頻實(shí)現(xiàn)了八分頻第第2頁頁 從狀態(tài)表或波形圖可以看出，從狀態(tài)表或波形圖可以看出，從

20、狀態(tài)從狀態(tài)000開始，每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈開始，每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值便加沖，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值便加1，輸入，輸入8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，就計(jì)滿歸零，所個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，就計(jì)滿歸零，所以作為整體，該電路也可稱為以作為整體，該電路也可稱為八八進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 由于這種結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘由于這種結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖不是同時(shí)加到各觸發(fā)器的時(shí)脈沖不是同時(shí)加到各觸發(fā)器的時(shí)鐘端，而只加至最低位觸發(fā)器，鐘端，而只加至最低位觸發(fā)器，其他各位觸發(fā)器則由相鄰低位觸其他各位觸發(fā)器則由相鄰低位觸發(fā)器的輸出發(fā)器的輸出q來觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，即用來觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，即用低位輸出推動(dòng)相鄰高位觸發(fā)器，低位輸出推動(dòng)相鄰高位觸發(fā)器，3個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)只能個(gè)

21、觸發(fā)器的狀態(tài)只能，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的計(jì)數(shù)，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的計(jì)數(shù)器稱為異步計(jì)數(shù)器。異步計(jì)數(shù)器器稱為異步計(jì)數(shù)器。異步計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)簡單，但計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)簡單，但計(jì)數(shù)。第第2頁頁 q0 q1 q2 q3 cp d c d c d c d c q q q q q q q q f0 f1 f2 f3 rd cp q0 q1 q2 q3 f0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次。每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次。 f1在在q0由由1變變0時(shí)翻時(shí)翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)， f2在在q1由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)，時(shí)翻轉(zhuǎn)， f3在在q2由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)。時(shí)翻轉(zhuǎn)。第第2頁頁 q0 q1 q2 cp d c d c d c q q q q q q f0 f1 f2

22、rd cp q0 q1 q2 f0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，一次， f1在在q0由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)，時(shí)翻轉(zhuǎn)， f2在在q1由由1變變0時(shí)翻轉(zhuǎn)時(shí)翻轉(zhuǎn)。第第2頁頁100 kj011qkj0122qqkj cp j c k j c k j c k & 1 & q q q q q q q0 q1 q2 f0 f1 f2 rd cp q0 q1 q2 f0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次f1在在q0=1時(shí)，在下一個(gè)時(shí)，在下一個(gè)cp觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。f2在在q0=q1=1時(shí)，在下一個(gè)時(shí)，在下一個(gè)cp觸發(fā)沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時(shí)

23、翻轉(zhuǎn)。第第2頁頁 選用選用4個(gè)個(gè)cp下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的jk觸發(fā)觸發(fā)器器f0、f1、f2 、f3。 f0：每來一個(gè)：每來一個(gè)cp計(jì)數(shù)脈沖翻轉(zhuǎn)一次；計(jì)數(shù)脈沖翻轉(zhuǎn)一次；100 kj f2：在：在q0 和和q1都為都為1時(shí)，再來一個(gè)計(jì)數(shù)脈時(shí)，再來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖才翻轉(zhuǎn)；沖才翻轉(zhuǎn)；0122qqkj f3：在：在q0、q1和和q2都為都為1時(shí)，再來一個(gè)時(shí)，再來一個(gè)cp計(jì)數(shù)脈沖才翻轉(zhuǎn)，但在第計(jì)數(shù)脈沖才翻轉(zhuǎn)，但在第10個(gè)脈沖到來個(gè)脈沖到來時(shí)時(shí)q3應(yīng)由應(yīng)由1變?yōu)樽優(yōu)?；0123qqqj、03qk f1：在：在q0為為1時(shí)，再來一個(gè)時(shí)，再來一個(gè)cp計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖才翻轉(zhuǎn)，但在才翻轉(zhuǎn)，但在q3為為1時(shí)不得翻轉(zhuǎn)；時(shí)

24、不得翻轉(zhuǎn)；031qqj 、01qk 第第2頁頁 cp q0 q1 q2 q3 03012301220103100,1qkqqqjqqkjqkqqjkj q0 q1 q2 q3 1 cp j c k j c k j c k & & j c k & & q q q q q q q q f0 f1 f2 f3 rd 第第2頁頁 q0 q1 q2 q3 cp j c k j c k j c k j c k & q q q q q q q q f0 f1 f2 f3 rd 第第2頁頁第第2頁頁 q0 q1 q2 j c k j c k cp j c k &

25、 q q q q q q f0 f1 f2 第第2頁頁 cp q0 q1 q2 第第2頁頁 16 15 14 13 12 11 10 9 74ls161 1 2 3 4 5 6 7 8 ucc co qa qb qc qd t ld cr cp a b c d p gnd cr=0時(shí)異步清零。時(shí)異步清零。cr=1、ld=0時(shí)同步置數(shù)。時(shí)同步置數(shù)。cr=ld=1且且cp=p=1時(shí)，按時(shí)，按4位自然二進(jìn)制碼同步計(jì)數(shù)。位自然二進(jìn)制碼同步計(jì)數(shù)。cr=ld=1且且cptcpp=0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。第第2頁頁 1 1 & 1 (a) 用用異異步步清清零零端端 cr 歸

26、歸零零 (b) 用用同同步步置置數(shù)數(shù)端端 ld 歸歸零零 74ls161 q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp cp & 1 74ls161 q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp cp 第第2頁頁 cp q0 q1 q2 q3 cp q0 q1 q2 q3 (a) 用用異異步步歸歸零零法法構(gòu)構(gòu)成成的的十十二二進(jìn)進(jìn)制制計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器的的波波形形 (b) 用用同同步步歸歸零零法法構(gòu)構(gòu)成成的的十十二二進(jìn)進(jìn)制制計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器的的波波形形 第第2頁頁 1 74ls161 q3 q2 q1 q0 d0

27、d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp cp 1 74ls161 q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp 1 1 1 256 進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1 74ls161 q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp cp 74ls161 q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp 1 1 & 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器 第第2頁頁 1 74ls161(個(gè)位) q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp

28、 cp cp 74ls161(十位) q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp 1 1 & 8421 碼碼 24 進(jìn)進(jìn)制制計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器 & & 1 74ls161(個(gè)位) q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp cp 74ls161(十位) q3 q2 q1 q0 d0 d1 d2 d3 co ld cr ctt ctp cp 1 8421 碼碼 60 進(jìn)進(jìn)制制計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器 & & 1 第第2頁頁 cpb r01 r02 nc ucc s91 s92 14 13

29、 12 11 10 9 8 74ls90 1 2 3 4 5 6 7 cpa nc qa qd gnd qb qc 第第2頁頁 cpb qa qb qc qd s91 s92 r01 r02 cpb cp cpa 74ls90(個(gè)位) n1=10 qa qb qc qd s91 s92 r01 r02 cpa 74ls90(十位) n2=10 第第2頁頁 cp 74ls90(個(gè)位) 74ls90(十位) s91 s92 r01 r02 s91 s92 r01 r02 qa qb qc qd qa qb qc qd cpa cpb cp1 cpb cp 74ls90(個(gè)位) 74ls90(十位)

30、 qa qb qc qd qa qb qc qd s91 s92 r01 r02 s91 s92 r01 r02 cpa cpa cpb cpb 1 & 第第2頁頁時(shí)序邏輯電路有何特點(diǎn)？時(shí)序邏輯電路有何特點(diǎn)？什么是同步時(shí)序邏輯電什么是同步時(shí)序邏輯電路？何謂異步時(shí)序邏輯路？何謂異步時(shí)序邏輯電路？如何區(qū)分米萊型電路？如何區(qū)分米萊型和莫爾型電路？和莫爾型電路？試用試用74ls161集成集成集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成一集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器？個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器？要求用反饋預(yù)置法要求用反饋預(yù)置法實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。你能否用你能否用74ls90構(gòu)成一構(gòu)成一個(gè)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器？個(gè)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器？答案在書中找答案在書中

31、找何謂計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)何謂計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)能力？能力？第第2頁頁第第2頁頁 d2 1d d 觸觸發(fā)發(fā)器器組組成成的的四四位位寄寄存存器器 q3 d3 1d 1d d1 1d d0 cp q2 q1 q0 r 012310111213ddddqqqqnnnn異步復(fù)位端為異步復(fù)位端為低電平時(shí)，寄低電平時(shí)，寄存器清零；高存器清零；高電平時(shí)：無電平時(shí)：無cp脈沖到來寄存脈沖到來寄存器保持原態(tài)，器保持原態(tài)，cp上升沿到來上升沿到來后置數(shù)。后置數(shù)。第第2頁頁 16 15 14 13 12 11 10 9 74ls174 1 2 3 4 5 6 7 8 ucc q6 d6 d5 q5 d4 q4 cp cr q

32、1 d1 d2 q2 d3 q3 gnd 構(gòu)成寄存器的常用芯片有構(gòu)成寄存器的常用芯片有74ls77（四位雙穩(wěn)鎖存器）、（四位雙穩(wěn)鎖存器）、74ls100（八位雙穩(wěn)鎖存器）、（八位雙穩(wěn)鎖存器）、74ls174（六位寄存器）等。（六位寄存器）等。其中鎖存器屬于電平觸發(fā)，在送數(shù)狀態(tài)下，輸入端送入的數(shù)據(jù)其中鎖存器屬于電平觸發(fā)，在送數(shù)狀態(tài)下，輸入端送入的數(shù)據(jù)電位不能變化，否則將發(fā)生電位不能變化，否則將發(fā)生“空翻空翻”。下圖是。下圖是74ls174管腳引管腳引線功能圖，芯片內(nèi)六個(gè)觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘脈沖線功能圖，芯片內(nèi)六個(gè)觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘脈沖cp（上升邊（上升邊沿觸發(fā)）和一個(gè)異步清零脈沖沿觸發(fā)）和一個(gè)異步

33、清零脈沖(低電平清零低電平清零)。第第2頁頁 q3 q2 q1 q0 dr 1d c 1d c 1d c 1d c ff3 ff2 ff1 ff0 cp 移位移位脈沖脈沖 串行串行輸入輸入 q q q q d0 串行串行輸出輸出 在存數(shù)操作之前，先將各個(gè)觸發(fā)器清零。當(dāng)出現(xiàn)在存數(shù)操作之前，先將各個(gè)觸發(fā)器清零。當(dāng)出現(xiàn)時(shí)，待存數(shù)碼的最高位和時(shí)，待存數(shù)碼的最高位和4個(gè)觸發(fā)器個(gè)觸發(fā)器的數(shù)碼的數(shù)碼，即待存數(shù)碼的最高位存入，即待存數(shù)碼的最高位存入q3，而，而寄存器原來所存數(shù)碼的最高位從寄存器原來所存數(shù)碼的最高位從q0輸出；出現(xiàn)第輸出；出現(xiàn)第2個(gè)移個(gè)移位脈沖時(shí)，待存數(shù)碼的次高位和寄存器中的位脈沖時(shí)，待存數(shù)碼的

34、次高位和寄存器中的4位數(shù)碼又位數(shù)碼又同時(shí)右移同時(shí)右移1位。依此類推，在位。依此類推，在4個(gè)移位脈沖作用下，寄個(gè)移位脈沖作用下，寄存器中的存器中的4位數(shù)碼同時(shí)右移位數(shù)碼同時(shí)右移4次，待存的次，待存的4位數(shù)碼便可存位數(shù)碼便可存入寄存器。入寄存器。第第2頁頁 dr d0 d1 d2 d3 1d c 1d c 1d c 1d c q0 q1 q2 q3 ff0 ff1 ff2 ff3 cp 移位時(shí)鐘脈沖移位時(shí)鐘脈沖 右移右移 輸出輸出 右移右移 輸入輸入 q0 q1 q2 q3 第第2頁頁 q0 q1 q2 q3 1d c 1d c 1d c 1d c q0 q1 q2 q3 cp 移位時(shí)鐘脈沖移位時(shí)

35、鐘脈沖 左移輸出左移輸出 左移輸入左移輸入 di q0 q1 q2 q3 ff0 ff1 ff2 ff3 第第2頁頁 (a) 引引腳腳排排列列圖圖 16 15 14 13 12 11 10 9 74ls194 1 2 3 4 5 6 7 8 vcc qa qb qc qd cp s1 s0 cr dr a b c d dl gnd s1 s0 dl 74ls194 q0 q1 q2 q3 (b) 邏邏輯輯功功能能示示意意圖圖 a b c d cr cp dr 第第2頁頁1dff0q01dff1q11dff2q21dff3q3d0d1d2d3cpq0q1q2q31000010000100001第

36、第2頁頁 cp q0 q1 q2 q3 啟動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)信號(hào) cr dr s1 s0 dl 74ls194 qa qb qc qd a b c d 0 1 1 1 & & 1 1 cp g2 g1 第第2頁頁1dff0q01dff1q11dff2q21dff3q3d0d1d2d3cpq0q1q2q300001000110011100001001101111111 當(dāng)扭環(huán)環(huán)形計(jì)數(shù)器的初始狀態(tài)為當(dāng)扭環(huán)環(huán)形計(jì)數(shù)器的初始狀態(tài)為0000時(shí)，在移位脈沖的作用下，按時(shí)，在移位脈沖的作用下，按上圖形成狀態(tài)循環(huán)，一般稱為有效循環(huán)；若初始狀態(tài)為上圖形成狀態(tài)循環(huán)，一般稱為有效循環(huán)；若初始狀態(tài)為0100時(shí)

37、，將形成時(shí)，將形成另一狀態(tài)循環(huán)，稱為無效循環(huán)。所以，該計(jì)數(shù)器不能自啟動(dòng)。另一狀態(tài)循環(huán)，稱為無效循環(huán)。所以，該計(jì)數(shù)器不能自啟動(dòng)。 為了實(shí)現(xiàn)電路的自啟動(dòng)，根據(jù)無效循環(huán)的狀態(tài)特征為了實(shí)現(xiàn)電路的自啟動(dòng)，根據(jù)無效循環(huán)的狀態(tài)特征0101和和1101，首，首先保證當(dāng)先保證當(dāng)q30時(shí)，時(shí)，d01；然后當(dāng)；然后當(dāng)q2q101時(shí)，不論時(shí)，不論q3為何邏輯值，為何邏輯值，d01。據(jù)此添加反饋邏輯電路，。據(jù)此添加反饋邏輯電路，d0q3+q2q1=q3q2q1，得到能實(shí)現(xiàn)自啟，得到能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)的扭環(huán)環(huán)形計(jì)數(shù)器，如課本上圖動(dòng)的扭環(huán)環(huán)形計(jì)數(shù)器，如課本上圖10.32所示。所示。第第2頁頁 偽隨機(jī)序列發(fā)生器也屬于計(jì)數(shù)器的一種類

38、型，其輸出狀態(tài)組合除全偽隨機(jī)序列發(fā)生器也屬于計(jì)數(shù)器的一種類型，其輸出狀態(tài)組合除全0狀態(tài)外，其它狀態(tài)均在輸出中出現(xiàn)，因其輸出狀態(tài)出現(xiàn)的順序在統(tǒng)計(jì)狀態(tài)外，其它狀態(tài)均在輸出中出現(xiàn)，因其輸出狀態(tài)出現(xiàn)的順序在統(tǒng)計(jì)上十分近似于隨機(jī)白噪聲，故稱為偽隨機(jī)序列發(fā)生器。上十分近似于隨機(jī)白噪聲，故稱為偽隨機(jī)序列發(fā)生器。 電路的構(gòu)成主要是反饋邏輯電路的確定，通常采用異或門，反饋電電路的構(gòu)成主要是反饋邏輯電路的確定，通常采用異或門，反饋電路輸入信號(hào)的選擇根據(jù)移位寄存器的位數(shù)決定。輸出相同時(shí)偽隨機(jī)序路輸入信號(hào)的選擇根據(jù)移位寄存器的位數(shù)決定。輸出相同時(shí)偽隨機(jī)序列的反饋電路不是唯一的。下圖所示是一個(gè)四位偽隨機(jī)序列發(fā)生器。列的

39、反饋電路不是唯一的。下圖所示是一個(gè)四位偽隨機(jī)序列發(fā)生器。 當(dāng)偽隨機(jī)序列發(fā)生器的狀態(tài)為全當(dāng)偽隨機(jī)序列發(fā)生器的狀態(tài)為全0狀態(tài)時(shí)，輸出全狀態(tài)時(shí)，輸出全0序列，序列，所以無法實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。若要實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，可以將各觸發(fā)器的端所以無法實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。若要實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，可以將各觸發(fā)器的端的信號(hào)相的信號(hào)相“與與”后，再和原反饋信號(hào)相后，再和原反饋信號(hào)相“或或”送入串行輸入端。送入串行輸入端。1dff0q01dff1q11dff2q21dff3q3d0d1d2d3cp=1第第2頁頁對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容你掌握對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容你掌握多少？寄存器、計(jì)數(shù)器多少？寄存器、計(jì)數(shù)器的概念你掌握了嗎？你的概念你掌握了嗎？你能不能說出何謂計(jì)數(shù)器

40、能不能說出何謂計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)能力？的自啟動(dòng)能力？試用試用74ls161集成集成芯片構(gòu)成一個(gè)芯片構(gòu)成一個(gè)3位環(huán)位環(huán)形計(jì)數(shù)器和形計(jì)數(shù)器和3位扭環(huán)位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。形計(jì)數(shù)器。用用74ls174構(gòu)成一個(gè)六構(gòu)成一個(gè)六位左移移位寄存器。位左移移位寄存器?？磿鴱?fù)習(xí)做題看書復(fù)習(xí)做題試用試用jk觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。第第2頁頁 7 1 th co th +udd out 5k 5k 5k 1 2 5 6 8 4 3 r + + c1 + + c2 d q q r s uss 1 u+ u- u+ u- t q 電平觸發(fā)端電平觸發(fā)端電壓端復(fù)位端電平有效端4.516v緩沖器n溝道cmos觸發(fā)器電壓比較器第第2頁頁 7 1 th co th +udd out 5k 5k 5k 1 2 5 6 8 4 3 r + + c1 +