第5時序邏輯電路

1、第五章第五章 時序邏輯電路時序邏輯電路5.1 概述概述5.2 時序邏輯電路的分析方法時序邏輯電路的分析方法5.3 時序邏輯電路的設(shè)計方法時序邏輯電路的設(shè)計方法5.4 若干常用的時序邏輯電路若干常用的時序邏輯電路5.1 概概 述述兩大類兩大類邏邏輯電路：輯電路： 組合電路組合電路： 時序電路：時序電路：由若干由若干邏輯邏輯門組成，沒有反饋；門組成，沒有反饋；電路的輸出僅僅與當(dāng)時的輸入有關(guān)，電路的輸出僅僅與當(dāng)時的輸入有關(guān)，不具記憶能力；不具記憶能力； 電路含有存儲電路，電路中有反饋；電路含有存儲電路，電路中有反饋；電路的輸出不僅與當(dāng)時的輸入有關(guān)，而且還與電電路的輸出不僅與當(dāng)時的輸入有關(guān)，而且還與電

2、路原來的狀態(tài)（即過去的輸入）有關(guān)，路原來的狀態(tài)（即過去的輸入）有關(guān)，具有記憶具有記憶能力。能力。 時序邏輯電路是數(shù)字邏輯電路的重要組成部分時序邏輯電路是數(shù)字邏輯電路的重要組成部分觸發(fā)器觸發(fā)器1 1 時序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)時序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)3 3 時序邏輯電路功能的描述方法時序邏輯電路功能的描述方法2 2 時序邏輯電路的分類時序邏輯電路的分類1 時序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)時序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)組合電路組合電路存儲電路存儲電路Y1YjZ1ZkQ1QlX1Xi輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號驅(qū)驅(qū)動動信信號號狀狀態(tài)態(tài)信信號號邏輯電路中存在反饋，時序電路的輸出由邏輯電路中存在反饋，時序電路的輸出由電路的

3、輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。2 時序邏輯電路的分類時序邏輯電路的分類 從控制時序狀態(tài)的脈沖源來分：從控制時序狀態(tài)的脈沖源來分：同步：同步：異步：異步：存儲電路里所有觸發(fā)器有一個統(tǒng)一的時鐘源存儲電路里所有觸發(fā)器有一個統(tǒng)一的時鐘源沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖 CP X 1J C1 1K 1J C1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 C1 1D C1 1D & Q2 Q2 Q1 & Y CP2 CP1 Q1 CP FF1 FF2 從輸出信號的特點分：從輸出信號的特點分：莫爾型：莫爾型：米里型：米里型

4、：Y = F1 X , Qn Y = F1 Qn C P X 1J C1 1K 1J C1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 & X CP C1 1D Q1 Z 1 Q1 & 1D Q2 Q2 & C1 FF1 FF2 2 時序邏輯電路的分類時序邏輯電路的分類1. 邏輯方程式：邏輯方程式： 組合邏輯電路組合邏輯電路 X1 Xi Y1 Yj 存儲電路存儲電路 Q1 Ql Z1 ZK X(X1，Xi)Q(Q1，Ql)Z(Z1，ZK)Y(Y1，Yj)YF1(X，Qn) 輸出方程輸出方程 ZF2(X，Qn) 驅(qū)動方程或激勵方程驅(qū)動方程或

5、激勵方程Qn+1F3(Z，Qn)= F4(X，Qn） 狀態(tài)轉(zhuǎn)換方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換方程各信號之間的邏輯關(guān)系方程組：各信號之間的邏輯關(guān)系方程組：3 時序電路時序電路功能的描述方法功能的描述方法四種描述方法：邏輯方程式、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表四種描述方法：邏輯方程式、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)圖、時序圖。狀態(tài)圖、時序圖。注：異步時序電路還要考慮時鐘方程注：異步時序電路還要考慮時鐘方程2 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)nn12QQ次次 態(tài)輸態(tài)輸 出出YQQ1112 nnX=0X=10 00 0 / 00 1 / 00 10 1 / 01 0 / 01 01 0 / 01 1 / 11 11 1 / 00 0 / 03. 3

6、. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)nn12QQ次次 態(tài)輸態(tài)輸 出出1121QQZnnX=0X=10 00 0 / 00 1 / 00 10 1 / 01 0 / 01 01 0 / 01 1 / 11 11 1 / 00 0 / 0000110111/11/01/0X/Y1/00/00/00/00/03 時序電路時序電路功能的描述方法功能的描述方法 各種描述方式是可以相互轉(zhuǎn)換的各種描述方式是可以相互轉(zhuǎn)換的 Q1 Y Q2 CP X 4.4.時序圖時序圖 0001000101110 0 0 01 1 1 1000111直觀描述電路輸入、輸出信號及電路狀態(tài)在時間上的對應(yīng)關(guān)系直觀描述電路輸入、輸出信號及電路

7、狀態(tài)在時間上的對應(yīng)關(guān)系 由狀態(tài)圖畫時序圖由狀態(tài)圖畫時序圖3 時序電路時序電路功能的描述方法功能的描述方法 X/Y 0/0 0/1 0/0 0/0 00 11 01 10 Q2Q1 1/0 1/0 1/1 00 11 01 10 1/0 5.2 時序邏輯電路的分析方法時序邏輯電路的分析方法5.2.1 分析時序邏輯電路的一般步驟分析時序邏輯電路的一般步驟5.2.2 同步時序邏輯電路的分析同步時序邏輯電路的分析*5.2.3 異步時序邏輯電路的分析異步時序邏輯電路的分析5.2.1 時序邏輯電路的分析步驟時序邏輯電路的分析步驟同步時序電路的分析步驟：同步時序電路的分析步驟： 1. 確定電路的組成：確定電

8、路的組成： 確定電路的輸入、輸出信號、觸發(fā)器的類型等。確定電路的輸入、輸出信號、觸發(fā)器的類型等。 2. 由邏輯圖求電路的時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程；由邏輯圖求電路的時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程； 3. 將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器的特性方程，求出電路的狀態(tài)方程；將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器的特性方程，求出電路的狀態(tài)方程； 4. 進行計算：由現(xiàn)態(tài)、輸入進行計算：由現(xiàn)態(tài)、輸入 次態(tài)、輸出；次態(tài)、輸出； 5. 列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖。列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖。 6. 確定電路的邏輯功能。確定電路的邏輯功能。 注意：注意： （1）初態(tài)的選??；）初態(tài)的選?。?（2）輸出是現(xiàn)態(tài)的函數(shù)；）輸

9、出是現(xiàn)態(tài)的函數(shù)； （3）注意觸發(fā)沿。）注意觸發(fā)沿。 電路圖電路圖時鐘方程、時鐘方程、驅(qū)動方程和驅(qū)動方程和輸出方程輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)圖、狀態(tài)表或狀態(tài)表或時序圖時序圖判斷電路判斷電路邏輯功能邏輯功能1235計算計算45.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例例例1 1 試分析如圖所示時序電路的邏輯功能。試分析如圖所示時序電路的邏輯功能。 CP X 1J C1 1K 1J C1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 Y Y與輸入與輸入X X無關(guān)，電路是莫爾型同步時序電路。無關(guān)，電路是莫爾型同步時序電路。 解：解：1.1.了

10、解電路組成了解電路組成。輸入信號輸入信號輸輸出出信信號號1JC11K1JC11KJ2=K2=X Q1 J1=K1=13.3.求出電路狀態(tài)方程求出電路狀態(tài)方程。 1QJQnnnKQY=Q2Q1 1nn21212XXQnnnQQQQ1n111111 QnnnQQQ 1212XnnnQQQ2.2.寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程和輸出方程寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程和輸出方程。4.4.列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。 nn12QQYnn/QQ1112 X=0X=10 00 1 / 01 1 / 00 11 0 / 00 0 / 01 01 1 / 00 1 / 0

11、1 10 0 / 11 0 / 1111nnQQ1212XnnnQQQY=Q2nQ1n 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例狀態(tài)圖狀態(tài)圖 nn12QQYnn/QQ1112 X=0X=10 00 1 / 01 1 / 00 11 0 / 00 0 / 01 01 1 / 00 1 / 01 10 0 / 11 0 / 1 X/Y 0/0 0/1 0/0 0/0 00 11 01 10 Q2Q1 1/0 1/0 1/1 00 11 01 10 1/0 4.4.列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。 5.2

12、.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例 Q1 Y Q2 CP X nn12QQYnn/QQ1112 X=0X=10 00 1 / 01 1 / 00 11 0 / 00 0 /01 01 1 / 00 1 / 01 10 0 / 11 0 / 1波形圖可以根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或方程畫出。波形圖可以根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或方程畫出。 Q1 Y Q2 CP X 4.4.列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。 5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例5. 確定邏輯功能確定邏輯功能 X/Y 0/0 0/

13、1 1/0 0/0 1/0 0/0 1/1 00 11 01 10 1/0 Q2Q1 X=0時時 00 01 10 11 00 11 10 01 電路功能：可逆計數(shù)器電路功能：可逆計數(shù)器 X=1時時Y可理解為進位或借位端?？衫斫鉃檫M位或借位端。電路進行加電路進行加1計數(shù)計數(shù)電路進行減電路進行減1計數(shù)計數(shù) 。5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例分析下圖所示同步時序邏輯電路，試畫出在分析下圖所示同步時序邏輯電路，試畫出在CPCP時鐘脈沖信號作用時鐘脈沖信號作用下，電路下，電路L L1 1LL4 4的波形圖，并確定電路邏輯功能。（設(shè)各觸發(fā)器初的波形圖，并確定電路邏輯功能。

14、（設(shè)各觸發(fā)器初態(tài)均為態(tài)均為0 0） CP 1K C1 1J & 1 L1 L2 L3 L4 74139 Y0 Y1 Y2 Y3 Q2 Q2 Q1 Q0 A1 A0 1K C1 1J 1K C1 1J FF0 FF1 FF2 1JC11K解：解：1.1.了解電路組成了解電路組成。輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號1JC11K1JC11K2. 2. 寫出各觸發(fā)器寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程。的驅(qū)動方程。輸出與輸入無關(guān)輸出與輸入無關(guān) 0n11JKQnnn22102JKQ QQ2n00JKQ例例2 2莫爾型同步時序電路。莫爾型同步時序電路。5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉

15、例3. 3. 求出電路狀態(tài)方程求出電路狀態(tài)方程 1QJQnnnKQ0n11JKQnnn22102JKQ QQ2n00JKQ110101nnnnnQQ QQ Q121021022QnnnnnnnnQQ QQ QQQ1210221022()QnnnnnnnnnQQ QQQ QQQ12102nnnnQQ QQ5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例nnnnnQQQQQ0202104. 4. 求輸出方程求輸出方程 CP 1K C1 1J & 1 L1 L2 L3 L4 74139 Y0 Y1 Y2 Y3 Q2 Q2 Q1 Q0 A1 A0 1K C1 1J 1K C1

16、1J FF0 FF1 FF2 5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例014013012011AALAALAALAAL014013012011QQLQQLQQLQQL5. 5. 列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖 現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次態(tài)次態(tài)/輸出信號輸出信號000 0 0 1 / 1 1 1 0001 0 1 0 / 1 1 0 1010 0 1 1 / 1 0 1 1011 1 0 0 / 0 1 1 1100 0 0 0 / 1 1 1 0101 0 1 1 / 1 1 0 1110 0 1 0 / 1 0 1 1111 0 0

17、 1 / 0 1 1 1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 110101nnnnnQQ QQ Q12102nnnnQQ QQn2Qn1Qn0Q1234LLLL1n01n11n2QQQ 5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例nnnnnnnQQQQQQQ02020210014013012011QQLQQLQQLQQL畫出狀態(tài)圖畫出狀態(tài)圖 現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次態(tài)次態(tài)/輸出信號輸出信號000 0 0 1 / 1 1 1 0001 0 1 0 / 1 1 0 1010 0 1 1 / 1 0 1 1011 1 0 0 / 0 1 1 1100 0 0 0 / 1 1 1 0101 0 1 1 / 1

18、 1 0 1110 0 1 0 / 1 0 1 1111 0 0 1 / 0 1 1 1n2Qn1Qn0Q1234LLLL1n01n11n2QQQ 000 100 001 011 010 111 110 101 Q2Q1 Q0 /L3L2L1L0 /1110 /1110 /1101 /0111 /1011 /1011 /1101 /0111 波形圖（略）波形圖（略）5. 5. 列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例6.6.電路自啟動能力的確定電路自啟動能力的確定 本電路具有自啟動能力。本電

19、路具有自啟動能力。 000 100 001 011 010 111 110 101 Q2Q1 Q0 /L3L2L1L0 /1110 /1110 /1101 /0111 /1011 /1011 /1101 /0111 5.2.2 同步時序邏輯電路的分析舉例同步時序邏輯電路的分析舉例*5.2.3 異步時序邏輯電路的分析舉例異步時序邏輯電路的分析舉例1. 1. 異步時序邏輯電路的分析方法異步時序邏輯電路的分析方法：與同步時序邏輯電路分析方法相似，但與同步時序邏輯電路分析方法相似，但要特別注意要特別注意各觸發(fā)器的時鐘信號狀態(tài)，注意狀態(tài)方程的有效條件。各觸發(fā)器的時鐘信號狀態(tài)，注意狀態(tài)方程的有效條件。 時

20、鐘方程時鐘方程 觸發(fā)器的驅(qū)動方程；觸發(fā)器的驅(qū)動方程； 電路輸出方程。電路輸出方程。 (1) (1) 列出電路方程列出電路方程 (2) (2) 求電路狀態(tài)方程求電路狀態(tài)方程(3) (3) 進行計算，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)圖進行計算，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)圖 和波形圖和波形圖. .將驅(qū)動方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，將驅(qū)動方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，求出電路狀態(tài)方程。求出電路狀態(tài)方程。 觸發(fā)器時鐘信號邏輯表達式觸發(fā)器時鐘信號邏輯表達式；分析步驟分析步驟: :例例1 1分析舉例分析舉例: : 1D Q0 FF0 FF1 Q1 Q1 Q0 & Z CP 1D 解解：(1) (1) 寫出電

21、路方程式寫出電路方程式 時鐘方程時鐘方程輸出方程輸出方程驅(qū)動方程驅(qū)動方程 CPCP0 0=CP, =CP, CPCP1 1=Q=Q0 0 ，n0n1QQZ n00QD n11QD (2) (2) 求電路狀態(tài)方程求電路狀態(tài)方程 n001+n0QDQ n111+n1QDQ (CP(CP由由0 01 1時此式有效時此式有效) ) ( (Q Q0 0由由0 01 1時此式有效時此式有效) ) 如有時鐘脈沖觸發(fā)信號時，觸發(fā)器狀態(tài)變化；如有時鐘脈沖觸發(fā)信號時，觸發(fā)器狀態(tài)變化； 如無時鐘脈沖觸發(fā)信號時，觸發(fā)器狀態(tài)不變；如無時鐘脈沖觸發(fā)信號時，觸發(fā)器狀態(tài)不變；5.2.3 異步時序邏輯電路的分析舉例異步時序邏輯

22、電路的分析舉例(3) (3) 列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖和時序圖列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖和時序圖 0 0 / 00100 1 / 0011 0 / 10111 1 / 000CP1 CP0 n1Qn0Q1+n1QZQ1+n0n+1n000QDQn+1n111QDQ 00 11 10 01 /0 /1 /0 /0 C P Q0 Q1 Z 例例15.2.3 異步時序邏輯電路的分析舉例異步時序邏輯電路的分析舉例(4) (4) 邏輯功能分析邏輯功能分析 由狀態(tài)圖和時序圖可知，此電路是一個異步四由狀態(tài)圖和時序圖可知，此電路是一個異步四進制減法計數(shù)器，進制減法計數(shù)器，Z Z 是借位信號。也可把該電路看是借位信號。也可把

23、該電路看作一個序列信號發(fā)生器。輸出序列脈沖信號作一個序列信號發(fā)生器。輸出序列脈沖信號Z Z的重復(fù)的重復(fù)周期為周期為 4T4TCPCP，脈寬為，脈寬為 1T1TCPCP。 5.2.3 異步時序邏輯電路的分析舉例異步時序邏輯電路的分析舉例設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：1 1）邏輯抽象：）邏輯抽象：求狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和（或）求狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和（或）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 a.a.分析給定的邏輯問題分析給定的邏輯問題, ,確定輸入變量、輸出變量以及電路的確定輸入變量、輸出變量以及電路的狀態(tài)數(shù)；狀態(tài)數(shù)； b.b.定義輸入、輸出變量和狀態(tài)的含義，并將狀態(tài)順序編號；定義輸入、輸出變量和狀態(tài)的含義，并將狀態(tài)順序編號； c.c.按照

24、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。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。2 2）狀態(tài)化簡：）狀態(tài)化簡：合并等價狀態(tài)合并等價狀態(tài) 若兩個電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換若兩個電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同樣一個次態(tài)。則稱這兩個狀態(tài)為等價狀態(tài)。顯然等價狀態(tài)到同樣一個次態(tài)。則稱這兩個狀態(tài)為等價狀態(tài)。顯然等價狀態(tài)是重復(fù)的，可以合并為一個。是重復(fù)的，可以合并為一個。5.3 時序邏輯電路的設(shè)計方法時序邏輯電路的設(shè)計方法5.3.1 同步時序邏輯電路的設(shè)計同步時序邏輯電路的設(shè)計3 3）狀態(tài)分配（狀態(tài)編碼）：）狀態(tài)分配（狀態(tài)編碼）： 用代碼表示電路的狀態(tài)

25、的過程。用代碼表示電路的狀態(tài)的過程。 首先，需要確定代碼的位數(shù)首先，需要確定代碼的位數(shù)n n。因為。因為n n位代碼共有位代碼共有2 2n種狀態(tài)種狀態(tài)組合，所以為獲得時序電路所需的組合，所以為獲得時序電路所需的M M個狀態(tài)，必須取個狀態(tài)，必須取 2n-1M2n 4 4）選定觸發(fā)器的類型，求出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)）選定觸發(fā)器的類型，求出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動方程和輸出方程；動方程和輸出方程；5 5）根據(jù)驅(qū)動方程和輸出方程畫出電路圖；）根據(jù)驅(qū)動方程和輸出方程畫出電路圖；6 6）檢查設(shè)計的電路能否自啟動。）檢查設(shè)計的電路能否自啟動。設(shè)計設(shè)計要求要求原始狀原始狀態(tài)圖態(tài)圖最簡狀最簡狀態(tài)圖態(tài)圖畫電畫電路圖路圖

26、檢查電檢查電路能否路能否自啟動自啟動1246同步時序邏輯電路的設(shè)計方法（續(xù)）同步時序邏輯電路的設(shè)計方法（續(xù)）選觸發(fā)器，求時選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程驅(qū)動方程5狀態(tài)狀態(tài)分配分配3化簡1建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖設(shè)計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進一，產(chǎn)生一個進位輸出。 000001010011 /0 110101100 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /Y nnnQQQ012/1狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡。已是二進制狀態(tài)。求方程式的方法求方程式的方法狀態(tài)圖狀態(tài)圖集成集成卡諾圖卡諾圖次態(tài)次態(tài)卡諾圖卡諾圖輸出輸出卡諾圖

27、卡諾圖狀態(tài)方程狀態(tài)方程輸出方程輸出方程驅(qū)動方程驅(qū)動方程4選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程因需用3位二進制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為：CPCPCPCP210輸出方程：nnQQY12 Y的卡諾圖 00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 0 0 1 nnQQ01 nQ2 (a) 10nQ的卡諾圖 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 1 0 0 nnQQ01 nQ2 (b) 11nQ的卡諾圖 00 01 11 10 0 0 1 0 1 1 0 1 0 nn

28、QQ01 nQ2 (c) 12nQ的卡諾圖 00 01 11 10 0 0 0 1 0 1 1 1 0 nnQQ01 nQ2 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ2120112102101100120102101不化簡，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。 nnQQJ120、10K nQJ01、nnQQK021 nnQQJ012、nQK12 Y FF0 FF1 FF2 CP Q1 Q1 Q2 Q2 1J C1 1K 1J C1 1K 1J C1 1K & Q0 Q0 & 1 & & 比較，得驅(qū)動方程：nnnn

29、nnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ212011210210110012101電電路路圖圖5nnnQKQJQ1檢查電路能否自啟動檢查電路能否自啟動6000121201121021011001210nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動。 設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，當(dāng)連續(xù)輸入3個或3個以上1時，電路的輸出為1，其它情況下輸出為0。例如：輸入X 101100111011110輸出Y 0000000010001101建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖S0S1S2S3設(shè)電路

30、開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；1/0X/Y若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；1/0如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；1/1此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。1/1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，以便重新計數(shù)。0/00/00/00/0 0/01/0 1/01/01/0 0/0(c) 二進制狀態(tài)圖 10 0/0 1/1 00 01 0/01/0 1/01/01/0 0/0(b) 簡化狀態(tài)圖 S2 0/0 1/1 S0 S1原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)

31、也相同的狀態(tài)，稱為等價狀態(tài)。狀態(tài)化簡就是將多個等價狀態(tài)合并成一個狀態(tài)，把多余的狀態(tài)都去掉，從而得到最簡的狀態(tài)圖。狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配狀態(tài)分配31/0 0/0 1/1 0/0 0/0 1/0 1/1(a) 原始狀態(tài)圖 S3 S2 0/0 S0 S1所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)S2和S3等價。因為它們在輸入為1時輸出都為1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S3；在輸入為0時輸出都為0，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S0。所以它們可以合并為一個狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用S2表示。S0=00S1=01S2=104選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選用2個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF

32、1表示。采用同步方案，即?。狠敵龇匠蘮XQY1狀態(tài)方程(a) 10nQ的卡諾圖X0001111000001100nnQQ01nnnQQXQ0110nnnnXQQXQQ11011(b) 11nQ的卡諾圖X0001111000001011nnQQ01Y的卡諾圖X0001111000001001nnQQ01nnnnnnnnXQQXQQQQQXQ11011001100nnnQKQJQ1比較，得驅(qū)動方程：電電路路圖圖5XKXQJKQXJnn101010 1 YFF0 FF11XQ1Q1 1J C11K 1J C11K&Q0Q0CP&1&檢查電路能否自啟動檢查電路能否自啟動6 00

33、1101 0/0 1/1將無效狀態(tài)11代入輸出方程和狀態(tài)方程計算：電路能夠自啟動。 CP Q1 Q2 Q0 Y 解：解：據(jù)題意可直接由波形圖畫出該電路狀態(tài)圖據(jù)題意可直接由波形圖畫出該電路狀態(tài)圖 000 /Y /0 011 /0 /1 /0 010 Q2Q1 Q0 /0 001 100 狀態(tài)已簡化、已分配狀態(tài)已簡化、已分配選擇選擇3 3個上升沿觸發(fā)的個上升沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器例例3：試按下圖所示的時序關(guān)系設(shè)計一個同步時序電路試按下圖所示的時序關(guān)系設(shè)計一個同步時序電路確定觸發(fā)器的類型和個數(shù)確定觸發(fā)器的類型和個數(shù)同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步時序邏輯電路設(shè)計舉例 寫出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動方程和

34、輸出方程寫出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動方程和輸出方程 000 /Y /0 011 /0 /1 /0 010 Q2Q1 Q0 /0 001 100 求狀態(tài)方程：求狀態(tài)方程： Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1 Y00000100010100010011001110001000001 00 01 11 10 0 0 0 1 0 1 0 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 0 0 1 0 1 1 0 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 0 Q1nQ0n Q2n Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 nnn0210QQQ nnnn20112QQQQ n

35、nnnn010111QQQQQ 例例3:同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步時序邏輯電路設(shè)計舉例1020QQQnnn110101QQ QQ Qnnnnn求驅(qū)動方程、輸出方程：求驅(qū)動方程、輸出方程： 1QJQKQnnnK0=1J1=Q0n畫出邏輯圖畫出邏輯圖 CP 1J C1 1K 1 Q0 Q0 Q2 1J C1 1K Q1 1J C1 1K Q1 FF0 FF1 FF2 & 1 Y 120122QQ Q Q0 Qnnnnn 201Q QnnJ K2 = 102QnJ 2QnY K1=Q0n例例3:3:同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步時序邏輯電路設(shè)計舉例（4 4）檢查自啟動能力）檢查自啟動能力Q2

36、nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1 Y00000100010100010011001110001000001無效狀態(tài)無效狀態(tài) 1010101110010111100011020QQQnnn110101QQ QQ Qnnnnn12012QQ Q Qnnnn修改輸出方程：修改輸出方程：210QQQnnnY 電路的輸出電路的輸出Y有錯！有錯！000例例3:3:同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步時序邏輯電路設(shè)計舉例2QnY （4 4）完整的狀態(tài)圖）完整的狀態(tài)圖 000 /0 100 011 /0 001 /1 /0 010 /0 101 111 110 /0 /0 /0 電路具備自啟動能力電路具備

37、自啟動能力 例例3:3:同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步時序邏輯電路設(shè)計舉例210QQQnnnY CP 1J C1 1K 1 Q0 Q0 Q2 1J C1 1K Q1 1J C1 1K Q1 FF0 FF1 FF2 & 1 Y CP 1J C1 1K 1 Q0 Q0 Q2 1J C1 1K Q1 1J C1 1K Q1 FF0 FF1 FF2 & 1 Y & 2QnY 修改后的邏輯圖修改后的邏輯圖例例3:3:同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步時序邏輯電路設(shè)計舉例5.3.2 異步時序電路的設(shè)計異步時序電路的設(shè)計n基本設(shè)計步驟與同步時序電路相同。n選取時鐘信號的方法：通過時序圖確定。

38、n選取時鐘信號的原則：在觸發(fā)器狀態(tài)需要變化時應(yīng)該有時鐘脈沖；在觸發(fā)器狀態(tài)需要變化時應(yīng)該有時鐘脈沖；在觸發(fā)器狀態(tài)不需要變化時時鐘脈沖的個數(shù)越在觸發(fā)器狀態(tài)不需要變化時時鐘脈沖的個數(shù)越少越好。少越好。設(shè)計一個異步時序電路，要求如右圖所示狀態(tài)圖。 000001010 101100011 /0 /0 /0 /0/1 /0排列順序： /Y nnnQQQ0124選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程選用3個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程 00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 0 1 nnQQ01 nQ2 Y 的卡諾圖 nn

39、QQY02次態(tài)卡諾圖 00 01 11 10 0 001 010 100 011 1 101 000 nQ2 nnQQ01 次態(tài)卡諾圖 CPQ0Q1Q2t1 t2 t3 t4 t5 t6時鐘方程：CPCP 001QCP 02QCP FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。FF1在t2、t4時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t6時刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。 (a) 10nQ的卡諾圖 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 1 0 nnQQ01 nQ2 00 01 11 10 0 1 0 1 0 nnQQ01 nQ2 (b) 11nQ的卡諾圖 (c) 12nQ的卡諾圖 00 01 11 10 0

40、 0 1 1 0 nnQQ01 nQ2 CPQ0Q1Q2t1 t2 t3 t4 t5 t6nnQQ010nnnQQQ1211nnQQ112 00 01 11 10 0 001 010 100 011 1 101 000 nQ2 nnQQ01 次態(tài)卡諾圖 nnnnQDQQDQD1212100Q2Q2 YQ0Q0FF0 FF1 FF2Q1Q11D C1&CP 1D C1&1D C1電電路路圖圖5檢查電路能否自啟動檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)110、111代入輸出方程和狀態(tài)方程計算：電路能夠自啟動。特性方程：110111100 /0 /1內(nèi)容回顧：內(nèi)容回顧： 移位寄存器型計數(shù)器移位

41、寄存器型計數(shù)器D01DFF0C11DFF0C11DFF0C11DFF0C1CPQ0Q1Q2Q31000010000010010000011111010010111000110100100111110011111011011反饋邏輯：反饋邏輯：D0=Q3此種環(huán)形計數(shù)器時不能自啟動的。為確保它能正常工作，必須首先此種環(huán)形計數(shù)器時不能自啟動的。為確保它能正常工作，必須首先通過串行輸入端或并行輸入端將電路置成有效循環(huán)中的某個狀態(tài)，通過串行輸入端或并行輸入端將電路置成有效循環(huán)中的某個狀態(tài)，然后再開始計數(shù)。然后再開始計數(shù)。環(huán)形計數(shù)器環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：D01DFF0C11DFF1C11DFF

42、2C11DFF3C1CPQ0Q1Q2Q311000010000010010000011111010010111000110100100111110011111011011能自啟動的環(huán)形計數(shù)器電路能自啟動的環(huán)形計數(shù)器電路狀態(tài)方程：狀態(tài)方程： Q0n+1=Q0+Q1+Q2 Q1n+1=Q0 Q2n+1=Q1 Q3n+1=Q2通過在輸出與輸通過在輸出與輸入之間接入適當(dāng)入之間接入適當(dāng)?shù)姆答佭壿嬰娐罚姆答佭壿嬰娐?，可以將不能自啟可以將不能自啟動的電路修改為動的電路修改為能夠自啟動的電能夠自啟動的電路。路?扭環(huán)形計數(shù)器扭環(huán)形計數(shù)器D01DFF0C11DFF0C11DFF0C11DFF0C1CPQ0Q1

43、Q2Q31000010000010010000011111010010111000110100100111110011111011011有效循環(huán)無效循環(huán)若將反饋邏輯函若將反饋邏輯函數(shù)取為：數(shù)取為：D0=Qn-1則得到扭環(huán)形計則得到扭環(huán)形計數(shù)器，也稱為約數(shù)器，也稱為約翰遜計數(shù)器。翰遜計數(shù)器。顯然，圖中所示顯然，圖中所示的扭環(huán)形計數(shù)器的扭環(huán)形計數(shù)器不能自啟動。不能自啟動。用用n位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)形計數(shù)器可以得到含位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)形計數(shù)器可以得到含2n個有效狀態(tài)的個有效狀態(tài)的循環(huán)，狀態(tài)利用率較環(huán)形計數(shù)器提高了一倍。從狀態(tài)循環(huán)圖中可看循環(huán)，狀態(tài)利用率較環(huán)形計數(shù)器提高了一倍。從狀態(tài)循環(huán)圖中可看

44、到由于電路在每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換時只有一位觸發(fā)器改變狀態(tài)，因而在將到由于電路在每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換時只有一位觸發(fā)器改變狀態(tài)，因而在將電路狀態(tài)譯碼時不會產(chǎn)生競爭冒險現(xiàn)象。電路狀態(tài)譯碼時不會產(chǎn)生競爭冒險現(xiàn)象。D01DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3C1CPQ0Q1Q2Q3&1000000100001111110000111110011110101011010001100010010110011101能自啟動的扭環(huán)形計數(shù)器電路能自啟動的扭環(huán)形計數(shù)器電路令D0=Q1Q2+Q35.3.3 時序邏輯電路的自啟動設(shè)計時序邏輯電路的自啟動設(shè)計基本原理：修改卡諾圖化簡方案的方法使電路具有自啟動功能?；?/p>

45、原理：修改卡諾圖化簡方案的方法使電路具有自啟動功能。例例5. 設(shè)計一個七進制計數(shù)器，要求它能夠自啟動。設(shè)計一個七進制計數(shù)器，要求它能夠自啟動。 已知該計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及狀態(tài)編碼如下圖：已知該計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及狀態(tài)編碼如下圖：按照卡諾圖化簡的最按照卡諾圖化簡的最簡要求可得到方程：簡要求可得到方程： Q1n+1 = Q2 Q3 Q2n+1 = Q1 Q3n+1 = Q2實際上，包括在圈里的任意項取為實際上，包括在圈里的任意項取為1，而在圈外的任意項取為，而在圈外的任意項取為0。即無效狀態(tài)的次態(tài)已被指定。若這個指定的次態(tài)屬于有效循環(huán)中即無效狀態(tài)的次態(tài)已被指定。若這個指定的次態(tài)屬于有效循環(huán)中的狀態(tài)

46、，電路可以自啟動；反之則不可以自啟動。后者可以通過的狀態(tài)，電路可以自啟動；反之則不可以自啟動。后者可以通過修改指定狀態(tài)（即改變方程的化簡方式）使其具備自啟動功能。修改指定狀態(tài)（即改變方程的化簡方式）使其具備自啟動功能。為使電路能夠自啟動，可將為使電路能夠自啟動，可將000的次態(tài)指定為一個有效狀態(tài)：的次態(tài)指定為一個有效狀態(tài)：010得到修改過的狀態(tài)方程為：得到修改過的狀態(tài)方程為： Q1n+1 = Q2 Q3 Q2n+1 = Q1 + Q2 Q3 Q3n+1 = Q2修改后的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：修改后的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：例例6. 設(shè)計一個能自啟動的設(shè)計一個能自啟動的3位環(huán)形計數(shù)器。要求它的有效循環(huán)

47、狀位環(huán)形計數(shù)器。要求它的有效循環(huán)狀態(tài)為態(tài)為100010 001 100電路的狀態(tài)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和次轉(zhuǎn)換圖和次態(tài)卡諾圖如態(tài)卡諾圖如右圖：右圖：按照常規(guī)化簡得：按照常規(guī)化簡得： Q1n+1 = Q3 Q2n+1 = Q1 Q3n+1 = Q2以上設(shè)計的電路不能自啟動以上設(shè)計的電路不能自啟動為保持移位寄存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變，只允許修改第一位觸發(fā)器的輸為保持移位寄存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變，只允許修改第一位觸發(fā)器的輸入。所以修改入。所以修改Q1, 得到修改后的次態(tài)卡諾圖如下：得到修改后的次態(tài)卡諾圖如下：修改后的狀態(tài)方程如下：修改后的狀態(tài)方程如下： Q1n+1 = Q1 Q2 Q2n+1 = Q1 Q3n+1 =

48、Q2若選用若選用D觸發(fā)器構(gòu)造此計數(shù)器，驅(qū)動方程為：觸發(fā)器構(gòu)造此計數(shù)器，驅(qū)動方程為： D1 = Q1n+1 = Q1 Q2 = Q1 + Q2 D2 = Q2n+1 = Q1 D3 = Q3n+1 = Q2邏輯圖如下：邏輯圖如下：本節(jié)小結(jié)： 時序電路的設(shè)計，在畫出狀態(tài)圖后，時序電路的設(shè)計，在畫出狀態(tài)圖后，其余就是由狀態(tài)圖到邏輯圖的轉(zhuǎn)換。其余就是由狀態(tài)圖到邏輯圖的轉(zhuǎn)換。5.4 若干常用時序邏輯電路及應(yīng)用 5.4.1 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 5.4.2 計數(shù)器計數(shù)器*5.4.3 順序脈沖發(fā)生器和序列信號發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器和序列信號發(fā)生器 在數(shù)字電路中，用來存放二進制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱

49、為寄存器。 寄存器是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。一個觸發(fā)器可以存儲1位二進制代碼，存放n位二進制代碼的寄存器，需用n個觸發(fā)器來構(gòu)成。 按照功能的不同，可將寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類。5.4.1 寄存器寄存器5.4.1.1 基本寄存器基本寄存器一、單拍工作方式基本寄存器一、單拍工作方式基本寄存器D11DC1Q0 Q0D0FF01DC1Q1 Q1FF11DC1Q2 Q2D2FF21DC1Q3 Q3D3FF3CP無論寄存器中原來的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時鐘脈沖CP上升沿到來，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0D3，就立即被送入進寄存器中，即有：012310111213DDDDQQQ

50、Qnnnn二、雙拍工作方式基本寄存器二、雙拍工作方式基本寄存器CPD11DC1Q0 Q0D0FF01DC1Q1 Q1FF11DC1Q2 Q2D2FF21DC1Q3 Q3D3FF3CRRDRDRDRD000010111213nnnnQQQQ（1）清零。CR=0，異步清零。即有：012310111213DDDDQQQQnnnn（2）送數(shù)。CR=1時，CP上升沿送數(shù)。即有：（3）保持。在CR=1、CP上升沿以外時間，寄存器內(nèi)容將保持不變。三、集成寄存器舉例：三、集成寄存器舉例：74LS175特點：特點： 四位數(shù)碼寄存器四位數(shù)碼寄存器 由維持阻塞由維持阻塞D D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 附加控制功能附加控

51、制功能異步清零異步清零注注: :有的有的寄存器還具有寄存器還具有三態(tài)控制、保持控制等功能。三態(tài)控制、保持控制等功能。 （如（如CC4076CC4076）其框圖和功能表分別見圖其框圖和功能表分別見圖5.23（P194）和表）和表5.5（P194） Q0 Q1 Q2 Q3CP 74LS175 Rd D0 D1 D2 D3寄存數(shù)據(jù)輸出端寄存數(shù)據(jù)輸出端并行數(shù)據(jù)輸入端并行數(shù)據(jù)輸入端 送數(shù)脈沖端送數(shù)脈沖端異步（直接）清零端異步（直接）清零端 并行送數(shù)1Q3Q2Q1Q0=0000直接清零0說 明功 能CPRdiniDQ174LS175功能表及說明功能表及說明四、鎖存器四、鎖存器n控制方式：電平控制；n舉例：

52、74116寄存數(shù)據(jù)輸出端寄存數(shù)據(jù)輸出端并行數(shù)據(jù)輸入端并行數(shù)據(jù)輸入端 送數(shù)電平端送數(shù)電平端異步（直接）清零端異步（直接）清零端 Q0 Q1 Q2 Q3 74LS116 Rd D0 D1 D2 D3BALELE保 持 11并行送數(shù) 01Qi=0直接清零 0說 明功 能RdBALELE iniDQ1niniQQ174LS116功能表及說明功能表及說明1. 移位寄存器的邏輯功能：移位寄存器的邏輯功能： 既能寄存數(shù)碼，又能在時鐘脈沖的作用下使數(shù)既能寄存數(shù)碼，又能在時鐘脈沖的作用下使數(shù)碼向高位或向低位移動碼向高位或向低位移動.按移動方式分按移動方式分單向單向移位寄存器移位寄存器雙向雙向移位寄存器移位寄存器

53、左左移位寄存器移位寄存器右右移位寄存器移位寄存器2. 移位寄存器的邏輯功能分類移位寄存器的邏輯功能分類可實現(xiàn)：并入并出、并入串出、串入并出、串入串出可實現(xiàn)：并入并出、并入串出、串入并出、串入串出5.4.1.2 移位寄存器移位寄存器一、單向移位寄存器一、單向移位寄存器Q0 Q1 Q2 Q3Di D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3CP移位時鐘脈沖右移輸出右移輸入Q0 Q1 Q2 Q3并行輸出4位右移移位寄存器CPCPCPCPCP3210nnniQDQDQDDD2312010、nnnnnninQQQQQQDQ213112

54、01110、時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：Q0 Q1 Q2 Q3Di D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3CP移位時鐘脈沖右移輸出右移輸入Q0 Q1 Q2 Q3輸入現(xiàn)態(tài)次態(tài)Di CPnnnnQQQQ3210 13121110 nnnnQQQQ說明1 1110 0 0 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1連續(xù)輸入4個 1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3

55、CP移位時鐘脈沖左移輸出左移輸入DiQ0 Q1 Q2 Q3并行輸出4位左移移位寄存器CPCPCPCPCP3210innnDDQDQDQD3322110、innnnnnnDQQQQQQ時鐘方程：驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CP移位時鐘脈沖左移輸出左移輸入DiQ0 Q1 Q2 Q3單向移位寄存器具有以下主要特點：單向移位寄存器具有以下主要特點：（1）單向移位寄存器中的數(shù)碼，在CP脈沖操作下，可以依次右移或左移。（2）可實現(xiàn)串并行轉(zhuǎn)換。二、雙向移

56、位寄存器二、雙向移位寄存器 D0 D1 D2 D3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CPDSL&1&1&1&11DSRMQ0 Q1 Q2 Q3SLnnnnnnnnnSRnMDQMQMQQMQMQQMQMQDMQ21331122011110nnnnnnSRnQQQQQQDQ21311201110SLnnnnnnnDQQQQQQ=0時右移M=1時左移 (a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS194 1 2 3 4 5 6 7 8

57、 VCC Q0 Q1 Q2 Q3 CP S1 S0 CR DIR D0 D1 D2 D3 DIL GND S1 S0 DIL 74LS194 Q0 Q1 Q2 Q3 (b) 邏輯功能示意圖 D0 D1 D2 D3 CR CP DIR 集成雙集成雙向移位向移位寄存器寄存器74LS19474LS194三、三、 移位寄存器的應(yīng)用移位寄存器的應(yīng)用1. 移位寄存器的功能擴展移位寄存器的功能擴展例例1 8位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器用兩片用兩片74LS194接成接成8位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器:DIRD0D1D2D3DIL74LS194Q0Q1Q2Q3S1S0CPRDDIRD0D1D2D3DIL

58、74LS194Q0Q1Q2Q3S1S0CPRDS1S0 右移右移串行輸入串行輸入 左移左移串行輸入串行輸入CPRD移位寄存器的應(yīng)用移位寄存器的應(yīng)用(續(xù)）續(xù)）2. 2. 環(huán)形計數(shù)器環(huán)形計數(shù)器Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3nnQD10即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。根據(jù)起始狀態(tài)設(shè)置的不同，在輸入計數(shù)脈沖CP的作用下，環(huán)形計數(shù)器的有效狀態(tài)可以循環(huán)移位一個1，也可以循環(huán)移位一個0。即當(dāng)連續(xù)輸入CP脈沖時，環(huán)形計數(shù)器中各個觸發(fā)器的Q端，將輪流地出現(xiàn)矩形

59、脈沖。但是基本環(huán)形計數(shù)器不能自啟動?；经h(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)圖基本環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)圖0Q31000Q0100Q2Q001010001110001100011100111100111101111011010000011110101FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3& 1111 0000100001001001 1110011100110001001001011011 110001101101排列順序： nnnnQQQQ3210能自啟動的能自啟動的4位環(huán)形計數(shù)器位環(huán)形計數(shù)器由由74LS1

60、9474LS194構(gòu)成的能自構(gòu)成的能自啟動的啟動的4位位環(huán)形計數(shù)器環(huán)形計數(shù)器啟動信號 CR DSR M1 M0 DSL 74LS194Q0 Q1 Q2 Q3D0 D1 D2 D3 0 1 1 1&11CPG2G1(a) 邏輯電路圖(b) 時序圖CPQ0Q1Q2Q33. 3. 扭環(huán)形計數(shù)器扭環(huán)形計數(shù)器Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3nnQD10即將FFn-1的輸出Qn-1接到FF0的輸入端D0。0100101011010110 無效循環(huán) 10010010010110110000100011001110 有效循環(huán) 0001001101111111排列順序： nnnnQQQQ3210能自啟動的能自啟動的4位扭環(huán)形計數(shù)器位扭環(huán)形計數(shù)器FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0