數(shù)字邏輯學(xué)課件：第六章時(shí)序邏輯電路

1、(6-1)第第六章六章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路(6-2) 組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別1. 組合電路：組合電路：電路的輸出電路的輸出只與電路的輸入有關(guān)，只與電路的輸入有關(guān)，與電路的與電路的前一時(shí)刻前一時(shí)刻的狀態(tài)無關(guān)。的狀態(tài)無關(guān)。2. 時(shí)序電路：時(shí)序電路：電路在某一給定時(shí)刻的輸出電路在某一給定時(shí)刻的輸出取決于該時(shí)刻電路的輸入取決于該時(shí)刻電路的輸入還取決于還取決于前一時(shí)刻電路的狀態(tài)前一時(shí)刻電路的狀態(tài)由觸發(fā)器保存由觸發(fā)器保存時(shí)序電路：時(shí)序電路：組合電路組合電路+觸發(fā)器觸發(fā)器電路的狀態(tài)與電路的狀態(tài)與時(shí)間時(shí)間順序有關(guān)順序有關(guān)(6-3) 時(shí)序電時(shí)序電路必然具有記路必然具有記憶功能，因

2、而憶功能，因而組成時(shí)序電路組成時(shí)序電路的基本單元是的基本單元是觸發(fā)器。觸發(fā)器。定義：定義： 在數(shù)字電路中，凡是任一時(shí)刻的穩(wěn)定在數(shù)字電路中，凡是任一時(shí)刻的穩(wěn)定輸出不僅決定于該時(shí)刻的輸入，而且輸出不僅決定于該時(shí)刻的輸入，而且還和還和電路原來的狀態(tài)有關(guān)電路原來的狀態(tài)有關(guān)者，都叫做時(shí)序邏輯者，都叫做時(shí)序邏輯電路，簡(jiǎn)稱電路，簡(jiǎn)稱時(shí)序電路時(shí)序電路。組合邏輯電路組合邏輯電路存儲(chǔ)功能存儲(chǔ)功能.XYZW(6-4) 時(shí)序電路的分類時(shí)序電路的分類1. 輸出輸出Z（tn）與現(xiàn)態(tài)）與現(xiàn)態(tài)Y（tn）及輸入）及輸入X（tn）的關(guān)系分：）的關(guān)系分：Z（tn） =FY（tn）穆爾型（穆爾型（Moore）電路）電路FX（tn），

3、），Y（tn）米里型（米里型（Mealy）2. 從控制時(shí)序狀態(tài)的脈沖源來分：從控制時(shí)序狀態(tài)的脈沖源來分：時(shí)序電路時(shí)序電路同步：同步：異步：異步：存儲(chǔ)電路里存儲(chǔ)電路里所有觸發(fā)器所有觸發(fā)器由一個(gè)由一個(gè)統(tǒng)一統(tǒng)一的時(shí)鐘的時(shí)鐘脈沖源控制脈沖源控制沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖(6-5)時(shí)序電路的邏輯功能可以用時(shí)序電路的邏輯功能可以用狀態(tài)方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖狀態(tài)圖狀態(tài)表狀態(tài)表時(shí)序圖時(shí)序圖四種方法來表示，這幾種表示方法是等價(jià)的，并且可以四種方法來表示，這幾種表示方法是等價(jià)的，并且可以相互轉(zhuǎn)換。相互轉(zhuǎn)換。時(shí)序電路的邏輯功能描述方法時(shí)序電路的邏輯功能描述方法(6-6)1.狀態(tài)方程狀態(tài)方程表明時(shí)序電路中觸發(fā)器

4、狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件的表明時(shí)序電路中觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件的代數(shù)表示方式代數(shù)表示方式 例如有兩個(gè)觸發(fā)器例如有兩個(gè)觸發(fā)器F1、F2，其中其中F2的狀態(tài)方程為的狀態(tài)方程為 Q2n+1=XQ1+XQ2Q1 則表明當(dāng)則表明當(dāng)X=1、Q1=0或或X=0、Q2Q1=11時(shí)，時(shí)，F(xiàn)2的次的次態(tài)態(tài)Q2n+1=1因此狀態(tài)方程是說明使次態(tài)為因此狀態(tài)方程是說明使次態(tài)為1時(shí)外輸入和內(nèi)部狀態(tài)的時(shí)外輸入和內(nèi)部狀態(tài)的條件。它在形式上與觸發(fā)器的特征方程相似，所不同的條件。它在形式上與觸發(fā)器的特征方程相似，所不同的是是根據(jù)外部輸入變量和電路中各觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值來確定根據(jù)外部輸入變量和電路中各觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值來確定次態(tài)條件次態(tài)條件時(shí)序電路的邏輯

5、功能描述方法時(shí)序電路的邏輯功能描述方法(6-7)2.狀態(tài)圖狀態(tài)圖-反映時(shí)序電路轉(zhuǎn)移規(guī)律以及相應(yīng)輸入、輸反映時(shí)序電路轉(zhuǎn)移規(guī)律以及相應(yīng)輸入、輸出情況的圖形稱為狀態(tài)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。出情況的圖形稱為狀態(tài)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 狀態(tài)圖中每個(gè)圓圈表示一個(gè)狀態(tài)，帶箭頭的弧線狀態(tài)圖中每個(gè)圓圈表示一個(gè)狀態(tài)，帶箭頭的弧線表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移方向、轉(zhuǎn)移線旁標(biāo)注出轉(zhuǎn)移的外輸入條表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移方向、轉(zhuǎn)移線旁標(biāo)注出轉(zhuǎn)移的外輸入條件和當(dāng)前的外輸出情況。件和當(dāng)前的外輸出情況。 000111101/00/00/01/10.1/01/00/0箭頭旁標(biāo)注的是外輸入X和外輸出ZX/Z(6-8)3.狀態(tài)表狀態(tài)表反映時(shí)序電路中外輸出及各個(gè)觸發(fā)器次態(tài)Qn

6、+1與外部輸入信號(hào)、現(xiàn)態(tài)Qi之間邏輯關(guān)系的表格，也稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。Q2*Q1*/zXQ2Q10 00 11 11 00101/010/000/011/011/100/010/001/0(6-9)Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1（c）cpQ2Q1Q0123450 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0（d）態(tài)序表圖(c)是沒有外輸入X和外輸出Z的狀態(tài)表。 圖(d)僅表示主循環(huán)的狀態(tài)變化。 (6-10)4.時(shí)序圖時(shí)序圖-是反

7、映時(shí)序電路的輸出Z和內(nèi)部狀態(tài)Q隨時(shí)鐘和輸入信號(hào)變化的工作波形。Q2n+1Q1n+1/zXQ2Q10 00 11 11 00101/010/000/011/011/100/010/001/0（a）狀態(tài)表(6-11)000110110/00/01/01/01/00/00/11/1狀態(tài)圖（A）CPXQ2Q1Z時(shí)序圖（B）X/Z 1) 波形圖中每個(gè)節(jié)拍的次態(tài)可根據(jù)狀態(tài)表的現(xiàn)態(tài)和X確定，例如現(xiàn)態(tài)Q2Q1=00，X=0時(shí)其次態(tài)Q2*Q1*=01; 2)外輸出Z=XQ2Q1+XQ2Q1 ,它是組合電路的輸出, 當(dāng)XQ2Q1=100或010時(shí)，Z立即為1。(6-12)寫各觸發(fā)器的寫各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程寫

8、電路的寫電路的輸出方程輸出方程寫觸發(fā)器的寫觸發(fā)器的狀態(tài)方程狀態(tài)方程作作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖作作時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖得到電路的邏輯功能得到電路的邏輯功能同同步步時(shí)時(shí)序序電電路路的的分分析析方方法法輸入端的表達(dá)式，輸入端的表達(dá)式，如如T、J、K、D。組合電路的輸出組合電路的輸出特性方程特性方程描述輸入與狀態(tài)描述輸入與狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系的表格轉(zhuǎn)換關(guān)系的表格畫出畫出時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖作用下作用下的輸入、輸出波形圖的輸入、輸出波形圖(6-13)例：例：已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，分析電路的邏輯功能。已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，分析電路的邏輯功能。解：解：1.寫出各觸發(fā)器的控制函數(shù)和電路的

9、輸出函數(shù)。寫出各觸發(fā)器的控制函數(shù)和電路的輸出函數(shù)。驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程：T1= XQ1XT2= XQ1輸出方程輸出方程:XQ1Q2Z = XQ2Q12.寫狀態(tài)方程寫狀態(tài)方程T觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：方程為： Q* TQ TQTQ將將T1、 T2代入則得到兩代入則得到兩個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程11 XQ XQ1 XQ22222Q *T Q T Q1212 XQ Q (XQ )Q11111Q * TQ TQ(6-14)3.作出電路的作出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述輸入與狀態(tài)描述輸入與狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系的表格轉(zhuǎn)換關(guān)系的表格現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2 Q1現(xiàn)控制入

10、現(xiàn)控制入T2 T1次次 態(tài)態(tài)Q2* Q1*現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出Z輸入：輸入信號(hào)、觸輸入：輸入信號(hào)、觸發(fā)器的輸入及現(xiàn)態(tài)量發(fā)器的輸入及現(xiàn)態(tài)量輸出：觸發(fā)器的次輸出：觸發(fā)器的次 態(tài)及組合輸出態(tài)及組合輸出Z填表方法：填表方法：0 00 100001 01 111110 00 11 01 10 000 0T1= XT2 = XQ1Z = XQ2Q1X, Q2 ,Q1 所有組合所有組合求求T1,T2,Z由狀態(tài)方程由狀態(tài)方程求求Q2*Q1*0 100 10 10 001 00 001 10 001 01 101 10 100 01 11Z = XQ2Q1T1 = XT2 = XQ1n(6-15)現(xiàn)現(xiàn) 入入X=現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)

11、態(tài)Q2 Q1現(xiàn)控制入現(xiàn)控制入T2 T1次次 態(tài)態(tài)Q2* Q1*現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出Z0 00 100001 01 111110 00 11 01 10 000 00 100 10 10 001 00 001 10 001 01 101 10 100 01 11由狀態(tài)表繪出狀態(tài)圖由狀態(tài)表繪出狀態(tài)圖電路狀態(tài)電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換方向轉(zhuǎn)換方向000110111/01/11/0X/Z1/00/00/00/00/0(6-16)由狀態(tài)圖得電路的邏輯功能：由狀態(tài)圖得電路的邏輯功能：電路是一個(gè)可控電路是一個(gè)可控4進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 X端是控制端，時(shí)鐘脈沖端是控制端，時(shí)鐘脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖輸入。作為計(jì)數(shù)脈沖輸

12、入。X=1 初態(tài)為初態(tài)為00時(shí)，時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)4進(jìn)制進(jìn)制加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù);X=0時(shí)時(shí) 保持原態(tài)。保持原態(tài)。 電路為可控電路為可控4進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。輸出不僅取決于電路本身的狀態(tài)，而且也與輸入變量輸出不僅取決于電路本身的狀態(tài)，而且也與輸入變量X有關(guān)。有關(guān)。000110111/01/11/0X/Z1/00/00/00/00/0(6-17)4.作時(shí)序波形圖作時(shí)序波形圖 初始狀態(tài)初始狀態(tài)Q2Q1為為00，輸入，輸入X 的序列為的序列為1111100111。X=1，4進(jìn)進(jìn)制加計(jì)數(shù)制加計(jì)數(shù)X=0保持原態(tài)保持原態(tài)010010111000010010001010X=1，4進(jìn)制進(jìn)制加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)(6-18)寫各觸

13、發(fā)器的寫各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程寫電路的寫電路的輸出方程輸出方程寫觸發(fā)器的寫觸發(fā)器的狀態(tài)方程狀態(tài)方程作作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖作作時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖得到電路的邏輯功能得到電路的邏輯功能同同步步時(shí)時(shí)序序電電路路的的分分析析方方法法簡(jiǎn)單的電路可直接簡(jiǎn)單的電路可直接繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖無要求可不畫無要求可不畫(6-19)寄存器是用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令的電路單元。寄存器是用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令的電路單元。一、一、 寄存器寄存器(6-20)1 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取數(shù)取數(shù)脈沖脈沖接收接收脈沖脈沖(

14、CP )四位數(shù)碼寄存器四位數(shù)碼寄存器(6-21)Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取數(shù)取數(shù)脈沖脈沖接收接收脈沖脈沖( CP )A0-A3：待存數(shù)據(jù)：待存數(shù)據(jù)Q0-Q3：輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)工作過程：工作過程：接收脈沖到達(dá)后，將待存數(shù)據(jù)送至接收脈沖到達(dá)后，將待存數(shù)據(jù)送至各各D觸發(fā)器觸發(fā)器 ， 取數(shù)脈沖加入后將所存數(shù)據(jù)送出。取數(shù)脈沖加入后將所存數(shù)據(jù)送出。 1 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器(6-22)2 移位寄存器移位寄存器 所謂所謂“移位移位”，就是將寄存器所存各位，就是將寄存器所存各位 數(shù)據(jù)，在每個(gè)數(shù)據(jù)，在每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或向右移動(dòng)一位。根據(jù)移位方向，移位脈沖

15、的作用下，向左或向右移動(dòng)一位。根據(jù)移位方向，常把它分成常把它分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 雙向移位寄存器雙向移位寄存器三種：三種：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器雙向雙向移位移位(c)(6-23)四種電路結(jié)構(gòu)四種電路結(jié)構(gòu)FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF串入串出串入串出串入并出串入并出并入串出并入串出并入并出并入并出(6-24) 假設(shè)假設(shè)4是低位寄存器，是低位寄存器，1是高位寄存器。是高位寄存器。由由D觸發(fā)器的特性方程可知：觸發(fā)器的特性方程可知：4Q *D34Q *Q23Q *Q12Q *Q 在在CLK脈沖的

16、作用下，低位觸發(fā)器脈沖的作用下，低位觸發(fā)器的狀態(tài)送給高位，作為高位的次態(tài)輸出。的狀態(tài)送給高位，作為高位的次態(tài)輸出。左移寄存器左移寄存器(6-25)欲存入數(shù)碼欲存入數(shù)碼1011：1011采用串行輸入采用串行輸入 只有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端只有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端？解決的辦法：解決的辦法： 在在 4個(gè)個(gè)CLK脈沖的作用下脈沖的作用下 ，依次送入數(shù)碼。，依次送入數(shù)碼。左移寄存器：左移寄存器： 先送高位，后送低位。先送高位，后送低位。右移寄存器：右移寄存器： 先送低位，后送高位。先送低位，后送高位。由于該電路為一左移寄存器，數(shù)碼輸入順序?yàn)椋河捎谠撾娐窞橐蛔笠萍拇嫫鳎瑪?shù)碼輸入順序?yàn)椋?011(6-26)CPQ4 Q3

17、 Q2 Q1欲存入數(shù)碼欲存入數(shù)碼1011，即即D1D2D3D4= 101111(D1) 0 0 020(D2) 1(D1) 0 031(D3) 0(D2) 1(D1) 041(D4) 1(D3) 0(D2) 1(D1) 1011(6-27)輸入輸入輸出輸出1 12 23 3 保保 持持 d d0 0 d d3 3 d0 d1 d2 d3Q QQ0n1n 2n 0 Q0n Q1n Q2nQQ Q1n 2n3n QQ Q1n 2n3n 0 CLR CP DIR D0 D D3 3 S1 S0 DIL保保持持7419474194功能表功能表注：注：0-最高位最高位 . 3-最低位最低位3 3、四位雙

18、向移位寄存器、四位雙向移位寄存器7419474194(6-28)（1 1） 當(dāng)當(dāng)CLR=0 時(shí)，異步清零。時(shí)，異步清零。（2 2）當(dāng)當(dāng)S1S0時(shí)，并行送數(shù)。時(shí)，并行送數(shù)。（3）當(dāng)）當(dāng)S1S0時(shí)，保持。時(shí)，保持。（4）當(dāng)）當(dāng)S1=0，S0=1時(shí)，時(shí)，右移右移 且數(shù)據(jù)從且數(shù)據(jù)從DIR 端串行輸入。端串行輸入。（5）當(dāng)）當(dāng)S1=1 ，S0=0時(shí)，時(shí)，左移左移 且數(shù)據(jù)從且數(shù)據(jù)從DIL 端串行輸入。端串行輸入。2. 2. 功能功能1. 1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)34567151413122191011ABCDS1CLKCLRQAQCQDSRSLS0QB3 3 四位雙向移位寄存器四位雙向移位寄存器741947

19、4194(6-29) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，是一種具在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，是一種具有記憶功能的電路，用以累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)、有記憶功能的電路，用以累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)、實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作功能，通常用觸發(fā)器構(gòu)成各種形實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作功能，通常用觸發(fā)器構(gòu)成各種形式的計(jì)數(shù)器。式的計(jì)數(shù)器。(6-30) （ 1 1 按進(jìn)位方式分按進(jìn)位方式分 （1 1）同步計(jì)數(shù)器）同步計(jì)數(shù)器：有一個(gè)公共時(shí)鐘脈沖，各：有一個(gè)公共時(shí)鐘脈沖，各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在該公共輸入計(jì)數(shù)脈沖個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在該公共輸入計(jì)數(shù)脈沖作用下同時(shí)發(fā)生的，即各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)作用下同時(shí)發(fā)生的，即各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)與輸入脈沖同步。與

20、輸入脈沖同步。 （2 2）異步計(jì)數(shù)器）異步計(jì)數(shù)器：沒有公共時(shí)鐘脈沖，輸入：沒有公共時(shí)鐘脈沖，輸入計(jì)數(shù)脈沖只作用于某些觸發(fā)器的計(jì)數(shù)脈沖只作用于某些觸發(fā)器的CLKCLK端，而其端，而其它觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是靠低位的進(jìn)位信號(hào)。因此，它觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是靠低位的進(jìn)位信號(hào)。因此，組成計(jì)數(shù)器的各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)變化不是同時(shí)組成計(jì)數(shù)器的各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)變化不是同時(shí)發(fā)生的。發(fā)生的。 (6-31) 2 2按進(jìn)位制分按進(jìn)位制分 （1 1）二進(jìn)制計(jì)數(shù)器）二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：按二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)律進(jìn)：按二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)的電路稱作二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。行計(jì)數(shù)的電路稱作二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 （2 2）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：按十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)律進(jìn)

21、：按十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)的電路稱作十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。行計(jì)數(shù)的電路稱作十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 （3 3）任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器）任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和十進(jìn)：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器之外的其它進(jìn)制計(jì)數(shù)器統(tǒng)稱為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器之外的其它進(jìn)制計(jì)數(shù)器統(tǒng)稱為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。制計(jì)數(shù)器。如三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。 (6-32) 3 3按邏輯功能分按邏輯功能分 （1 1）遞增計(jì)數(shù)器）遞增計(jì)數(shù)器：隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入，計(jì)：隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入，計(jì)數(shù)器的數(shù)是遞增的，則為遞增計(jì)數(shù)器。數(shù)器的數(shù)是遞增的，則為遞增計(jì)數(shù)器。 （2 2）遞減計(jì)數(shù)器）遞減計(jì)數(shù)器：隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入，計(jì)：隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸

22、入，計(jì)數(shù)器的數(shù)是遞減的，則為遞減計(jì)數(shù)器。數(shù)器的數(shù)是遞減的，則為遞減計(jì)數(shù)器。 （3 3）可逆計(jì)數(shù)器）可逆計(jì)數(shù)器：隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入，計(jì)：隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入，計(jì)數(shù)器的數(shù)是可增可減的則為可逆計(jì)數(shù)器。數(shù)器的數(shù)是可增可減的則為可逆計(jì)數(shù)器。 (6-33)2. 2. 十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74160741601. 1. 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74161741613. 74161/ 741603. 74161/ 74160功能擴(kuò)展功能擴(kuò)展（二）常用計(jì)數(shù)器（二）常用計(jì)數(shù)器(6-34)1. 1. 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS16174LS161 四個(gè)主從四個(gè)主從J-

23、K觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成(1) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)D A:高位高位低位（低位（預(yù)置數(shù)預(yù)置數(shù)）CLK: 時(shí)鐘時(shí)鐘輸入輸入CLR: 異步清零，低電平有效。異步清零，低電平有效。LOAD: 同步預(yù)置，低電平有效。同步預(yù)置，低電平有效。QD QA:高位高位低位低位ENP、ENT：使能端，多片級(jí)聯(lián)：使能端，多片級(jí)聯(lián)。QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U174LS161DRCO：進(jìn)位：進(jìn)位。(6-35) 輸輸 入入 輸輸 出出CP CLR LOAD ENP ENT A B C D QA QB QC QD0 0 0 0 0 10 A B C D

24、 A B C D110 保持（保持（RCO不變）不變）11 0 保持（保持（RCO=0）111 1 十六進(jìn)制計(jì)數(shù)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)74LS16174LS161功能表功能表(6-36)1)1)異步清除：當(dāng)異步清除：當(dāng)CLR=0CLR=0，輸出，輸出“00000000”狀態(tài)，狀態(tài)，與與CPCP無關(guān)。無關(guān)。2)2)同步預(yù)置：當(dāng)同步預(yù)置：當(dāng)CLR=1CLR=1，LOAD=0LOAD=0，在在CPCP上升沿時(shí)上升沿時(shí), ,輸出端反映輸出端反映輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。3)3)保持：當(dāng)保持：當(dāng)CLR=LOAD=1CLR=LOAD=1時(shí)，各觸發(fā)器均處于保持狀態(tài)。時(shí)，各觸發(fā)器均處于保持狀態(tài)。 4)4)計(jì)數(shù)：當(dāng)

25、計(jì)數(shù)：當(dāng)LOAD =CLR =EP=ET = 1LOAD =CLR =EP=ET = 1時(shí)，按時(shí)，按二進(jìn)制自然碼二進(jìn)制自然碼 計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)。 若初態(tài)為若初態(tài)為0000,150000,15個(gè)個(gè)CPCP后，輸出為后，輸出為 “11111111”，進(jìn)位，進(jìn)位RCORCO = TQ= TQA AQ QB BQ QC CQ QD D =1 =1。第。第1616個(gè)個(gè) CPCP作用后，輸出恢復(fù)到作用后，輸出恢復(fù)到00000000狀態(tài)，狀態(tài)，RCORCO = 0= 0。 (2) 功能功能1. 1. 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS16174LS161 (6-37) 輸輸 入入 輸輸 出出CP C

26、LR LOAD EP(S1) ET(S2) A B C DQA QB QC QD0 0 0 0 0 10 A B C D A B C D11 0 保持保持11 0 保持保持11 1 1 十進(jìn)制計(jì)數(shù)十進(jìn)制計(jì)數(shù)2. 2. 十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器7416074160 7416074160功能表功能表(6-38)(1)(1)外引線排列和外引線排列和CT74161CT74161相同。相同。(2)(2)置數(shù)，計(jì)數(shù)，保持，清零功能與置數(shù)，計(jì)數(shù)，保持，清零功能與7416174161相同。相同。(3)(3)計(jì)數(shù)進(jìn)制與計(jì)數(shù)進(jìn)制與7416174161不同。不同。特點(diǎn)：特點(diǎn)：2. 2. 十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器十進(jìn)

27、制同步計(jì)數(shù)器7416074160 計(jì)數(shù)：當(dāng)計(jì)數(shù)：當(dāng)LOAD=CLR=EP=ET = 1LOAD=CLR=EP=ET = 1時(shí)，按時(shí)，按十進(jìn)制十進(jìn)制計(jì)計(jì)數(shù)。若初態(tài)為數(shù)。若初態(tài)為0000,90000,9個(gè)個(gè)CPCP后，輸出為后，輸出為“10011001”，進(jìn)位進(jìn)位RCORCO = ETQ= ETQA AQ QD D =1 =1。第第1010個(gè)個(gè)CPCP作用后，輸出作用后，輸出恢復(fù)到恢復(fù)到00000000狀態(tài)，狀態(tài)，RCORCO = 0= 0。(6-39)比較比較同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器74160異步清零同步預(yù)置保持十六進(jìn)制計(jì)數(shù)74161異步清零同步預(yù)置保持十進(jìn)制計(jì)數(shù)(6-40)連接成任意進(jìn)制連接成任意

28、進(jìn)制M 的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器(1) 同步預(yù)置法同步預(yù)置法(2) 反饋清零法反饋清零法3. 74161/ 741603. 74161/ 74160功能擴(kuò)展功能擴(kuò)展 (6-41) 態(tài)序表態(tài)序表 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 輸輸 出出N QD QC QB QA0 0 1 1 01 0 1 1 12 1 0 0 03 1 0 0 14 1 0 1 05 1 0 1 16 1 1 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 1例例1:1:設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)M=10的計(jì)數(shù)器。的計(jì)數(shù)器。方法一方法一: : 采用后十種狀態(tài)采用后十種狀態(tài)RCO=1(1) (1) 同步預(yù)置法同步預(yù)置法QA14QB13QC12QD11RCO

29、15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U174LS161DU3A7404N2110111CP01(6-42) 態(tài)序表態(tài)序表 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 輸輸 出出N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1例例2:2:設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)M=10的計(jì)數(shù)器。的計(jì)數(shù)器。方法二方法二: :采用前十種狀采用前十種狀態(tài)態(tài)(1) (1) 同步預(yù)置法同步預(yù)置法(6-43)連接成任意模連接成任意模M 的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器(1) 同步預(yù)置法同步預(yù)置法(

30、2) 反饋清零法反饋清零法3. 74161/ 741603. 74161/ 74160功能擴(kuò)展功能擴(kuò)展 (6-44) 態(tài)序表態(tài)序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1采用采用7416174161例例1: 1: 模為模為9 9的計(jì)數(shù)器。的計(jì)數(shù)器。（2 2）反饋清零法）反饋清零法(6-45) 態(tài)序表態(tài)序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0

31、1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0采用采用7416174161（2 2）反饋清零法）反饋清零法例例3: 3: 設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)一M=12 計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。(6-46)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的簡(jiǎn)化狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的簡(jiǎn)化同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)舉例同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)舉例(6-47)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方法法給定邏輯功能給定邏輯功能寫原始狀態(tài)圖寫原始狀態(tài)圖原始狀態(tài)表原始狀態(tài)表狀態(tài)簡(jiǎn)化得最小化狀態(tài)表狀態(tài)簡(jiǎn)化得最小化狀態(tài)表狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼選觸發(fā)器類型，寫驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程選觸發(fā)器類型，寫驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程畫邏輯電路圖畫邏輯電

32、路圖畫出全狀態(tài)圖，畫出全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計(jì)，如不檢查設(shè)計(jì)，如不符合要求，重新設(shè)計(jì)符合要求，重新設(shè)計(jì)(6-48)例例1 1：設(shè)計(jì)一個(gè)模可變的同步遞增計(jì)數(shù)器。當(dāng)控制信號(hào)設(shè)計(jì)一個(gè)?？勺兊耐竭f增計(jì)數(shù)器。當(dāng)控制信號(hào) 0 0時(shí)為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；時(shí)為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；時(shí)為四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。時(shí)為四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：解： （1 1）作原始狀態(tài)圖）作原始狀態(tài)圖設(shè)設(shè)輸入控制端：輸入控制端：輸出端：輸出端：1 1（三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端）（三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端）2 2（四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端）（四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端）00011011X/Z1，Z20/00/00/11/01/11/01/0X(6-49)（2 2）確定觸

33、發(fā)器類型，求控制）確定觸發(fā)器類型，求控制 函數(shù)和輸出函數(shù)。函數(shù)和輸出函數(shù)。觸發(fā)器類型：觸發(fā)器類型： D個(gè)數(shù)：個(gè)數(shù)：2 根據(jù)觸發(fā)器的激勵(lì)表與原根據(jù)觸發(fā)器的激勵(lì)表與原始狀態(tài)圖，作狀態(tài)表。始狀態(tài)圖，作狀態(tài)表。(6-50)01 1現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1 Q0現(xiàn)控制入現(xiàn)控制入D1 D0次次 態(tài)態(tài) Q1 Q00000 00 11 011110 00 10 11 00 001100 1000000現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出Z1 Z2000001XQQQQD 01011XD 0010QQQ 從卡諾圖看出，約束項(xiàng)均未使用，按從卡諾圖看出，約束項(xiàng)均未使用，按“0”處理填入表中，得全狀態(tài)表。處理填入表中，得全狀態(tài)表。01 1

34、000000XQQ Z011XQQ Z012輸出：輸出：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表全全0010 11 0001 01 01 10011(6-51)（3）畫出邏輯圖）畫出邏輯圖XQQQQD 01011XQQQD 0010XQQ Z011XQQ Z012(6-52)4. 畫出全狀態(tài)圖畫出全狀態(tài)圖000110110/00/00/11/11/01/01/00/0電路是一個(gè)自啟動(dòng)電路，完成設(shè)計(jì)要求。電路是一個(gè)自啟動(dòng)電路，完成設(shè)計(jì)要求。自啟動(dòng)自啟動(dòng): :當(dāng)電路進(jìn)入任何無效狀態(tài)后當(dāng)電路進(jìn)入任何無效狀態(tài)后, ,都能在時(shí)鐘信號(hào)都能在時(shí)鐘信號(hào)作用下自動(dòng)返回有效循環(huán)中作用下自動(dòng)返回有效循環(huán)中. .(6-53)01 1現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1 Q0現(xiàn)控制入現(xiàn)控制入D1 D0次次 態(tài)態(tài) Q1 Q00000 00 11 011110 00 10 11 00 001100 1000000現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出Z1 Z200000101 1000000狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表全全0010 11 0001 01 01 10011(6-54)同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例試設(shè)計(jì)一個(gè)四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 解： 1 1根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定輸入、輸出及電路的狀態(tài)，進(jìn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定輸入、輸出及電路的狀態(tài)，進(jìn)而擬定原始狀態(tài)表和原始狀態(tài)圖。而擬定原始狀態(tài)表和原始狀態(tài)圖。 根據(jù)題意可知電路應(yīng)有四個(gè)同的狀態(tài)，分