第8章時(shí)序邏輯電路16.3

1、1第第 8 章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路2 時(shí)序邏輯電路是非常重要的另一種數(shù)字邏輯電路。時(shí)序邏輯電路是非常重要的另一種數(shù)字邏輯電路。它是數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。它是數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。 本章講述時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)模型、特點(diǎn)，討論時(shí)本章講述時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)模型、特點(diǎn)，討論時(shí)序邏輯電路的分析設(shè)計(jì)方法；并介紹在計(jì)算機(jī)和其他序邏輯電路的分析設(shè)計(jì)方法；并介紹在計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的時(shí)序邏輯功能器件：數(shù)字系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的時(shí)序邏輯功能器件：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器和和寄存器寄存器。重點(diǎn)是。重點(diǎn)是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器的分析和設(shè)計(jì)的分析和設(shè)計(jì)。3一一 時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)模型及特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)模型

2、及特點(diǎn)CPQRD1D C1 FFC1 COSiCi-1AiBiCi 右圖所示的電路就是一個(gè)簡(jiǎn)單的右圖所示的電路就是一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 串行加法器串行加法器。 電路的一部分是由一位全加器構(gòu)電路的一部分是由一位全加器構(gòu)成的成的組合邏輯電路組合邏輯電路；而另一部分則；而另一部分則是由是由D 觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路，而，而且且D 觸發(fā)器的輸入和輸出構(gòu)成了時(shí)觸發(fā)器的輸入和輸出構(gòu)成了時(shí)序邏輯電路的序邏輯電路的反饋回路反饋回路。 因而，時(shí)序邏輯電路的構(gòu)成特點(diǎn)因而，時(shí)序邏輯電路的構(gòu)成特點(diǎn)就是有存儲(chǔ)電路，具有記憶功能。就是有存儲(chǔ)電路，具有記憶功能。下面觀察其工作過程，了解時(shí)序電

3、路的工作情況。下面觀察其工作過程，了解時(shí)序電路的工作情況。串行加法器串行加法器4CPQRD1D C1 FFC1 COSiCi-1AiBiCi圖圖5-15-1串行加法器串行加法器Ai：Bi：A0 A1 A2 A3 A4 B0 B1 B2 B3 B4 + +C-1S0C0C0C-1 = 0S1C1C1S2C2C2S3C3C3S4C4C4串行加法器的工作過程串行加法器的工作過程51. 結(jié)構(gòu)模型：結(jié)構(gòu)模型：它被反饋到組合電路的輸入端，作為組合邏輯電路的它被反饋到組合電路的輸入端，作為組合邏輯電路的內(nèi)部輸入信號(hào)與外部輸入信號(hào)共同決定時(shí)序邏輯電路內(nèi)部輸入信號(hào)與外部輸入信號(hào)共同決定時(shí)序邏輯電路的輸出狀態(tài)。的

4、輸出狀態(tài)。W(W1, W2, , Wk) 是組合邏輯電路的是組合邏輯電路的內(nèi)部輸出信號(hào)，也是存儲(chǔ)器的激勵(lì)內(nèi)部輸出信號(hào)，也是存儲(chǔ)器的激勵(lì)(驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng))輸入信號(hào)。輸入信號(hào)。 這些信號(hào)之間的邏輯關(guān)系可以表示為：這些信號(hào)之間的邏輯關(guān)系可以表示為： 這是一個(gè)多輸入、這是一個(gè)多輸入、多輸出結(jié)構(gòu)的時(shí)序多輸出結(jié)構(gòu)的時(shí)序邏輯電路。邏輯電路。 圖中圖中Q(Q1, Q2, , Qj) 是存儲(chǔ)器的輸出信號(hào)，是存儲(chǔ)器的輸出信號(hào)，6輸出方程：輸出方程： Y(tn) = FX(tn), Q(tn) 驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程： W(tn) = GX(tn), Q(tn) 狀態(tài)方程：狀態(tài)方程： Q(tn+1) = HW(tn), Q(

5、tn)即時(shí)序電路可以用三組方程式來描述。為了更直觀地即時(shí)序電路可以用三組方程式來描述。為了更直觀地描述時(shí)序電路的工作過程和邏輯功能，還需要列出狀描述時(shí)序電路的工作過程和邏輯功能，還需要列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和時(shí)序波形圖來說明。態(tài)轉(zhuǎn)移真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和時(shí)序波形圖來說明。7CPQRD1D C1 FFC1 COSiCi-1AiBiCi外部輸入信號(hào)外部輸入信號(hào)： Ai 和和 Bi狀態(tài)變量狀態(tài)變量： Q Ci - -1對(duì)外輸出信號(hào)對(duì)外輸出信號(hào)： Si激勵(lì)變量激勵(lì)變量： D Ci輸出方程輸出方程：1iiiiCBASniiQBA內(nèi)輸入內(nèi)輸入內(nèi)輸出內(nèi)輸出8CPQRD1D C1 FFC1 COSiCi

6、-1AiBiCi驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程 (激勵(lì)方程激勵(lì)方程)：狀態(tài)方程狀態(tài)方程：CPBAQBAiinii)( iiiiiiBACBACD1)(iiniiBAQBA)( 1CPDQn再次強(qiáng)調(diào)再次強(qiáng)調(diào)：輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程是組合電路方程，而狀態(tài)方程：輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程是組合電路方程，而狀態(tài)方程 是時(shí)序電路是時(shí)序電路觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。92、時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)、時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由由組合邏輯電路組合邏輯電路和和存儲(chǔ)存儲(chǔ)電路電路兩部分兩部分組組成；其中，存儲(chǔ)電路必不可少。存儲(chǔ)電路由成；其中，存儲(chǔ)電路必不可少。存儲(chǔ)電路由觸發(fā)器觸發(fā)器或或由具有由具有反饋回路的電路反饋回路

7、的電路構(gòu)成；構(gòu)成； 邏輯特點(diǎn)：邏輯特點(diǎn)：任何時(shí)刻電路的輸出不僅僅取決于該任何時(shí)刻電路的輸出不僅僅取決于該時(shí)刻的時(shí)刻的輸入信號(hào)，輸入信號(hào)，而且還與電路的而且還與電路的歷史狀態(tài)歷史狀態(tài)有關(guān)，即有關(guān)，即與以前的輸入信號(hào)和輸出有關(guān)。與以前的輸入信號(hào)和輸出有關(guān)。 (有有記憶功能記憶功能 ) 而組合邏輯電路僅由若干邏輯門組成，沒有存儲(chǔ)而組合邏輯電路僅由若干邏輯門組成，沒有存儲(chǔ)電路，因而無記憶功能，電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前電路，因而無記憶功能，電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。的輸入。101. 按邏輯功能來分類：按邏輯功能來分類： 有有計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器、寄存器寄存器、移位寄存器移位寄存器、讀、讀/ /寫存儲(chǔ)寫存儲(chǔ)

8、 器、器、順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器等比較典型、常用的電路。等比較典型、常用的電路。2. 按輸入信號(hào)的形式可分為：按輸入信號(hào)的形式可分為： 有有電位控制型時(shí)序邏輯電路電位控制型時(shí)序邏輯電路和和時(shí)鐘控制型時(shí)序時(shí)鐘控制型時(shí)序 邏輯電路邏輯電路。 電位型時(shí)序電路電位型時(shí)序電路 狀態(tài)變化直接受輸入電平的控制。狀態(tài)變化直接受輸入電平的控制。二二 時(shí)序邏輯電路的分類時(shí)序邏輯電路的分類 11 鐘控型時(shí)序電路鐘控型時(shí)序電路 狀態(tài)的轉(zhuǎn)換受時(shí)鐘控制，只有在時(shí)鐘狀態(tài)的轉(zhuǎn)換受時(shí)鐘控制，只有在時(shí)鐘上上 升沿升沿/下降沿下降沿才能改變狀態(tài)。才能改變狀態(tài)。鐘控型鐘控型電位型電位型123. 按時(shí)鐘控制方式分：按時(shí)鐘控制方式

9、分：同步時(shí)序電路同步時(shí)序電路： 同步時(shí)序電路中所有的觸發(fā)器由統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖同步時(shí)序電路中所有的觸發(fā)器由統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖信號(hào)控制。因而觸發(fā)器的狀態(tài)是同步翻轉(zhuǎn)的。信號(hào)控制。因而觸發(fā)器的狀態(tài)是同步翻轉(zhuǎn)的。異步時(shí)序電路異步時(shí)序電路： 異步時(shí)序電路中所有的觸發(fā)器不是由統(tǒng)一的時(shí)鐘異步時(shí)序電路中所有的觸發(fā)器不是由統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖信號(hào)控制。因而觸發(fā)器的狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)不是同步的脈沖信號(hào)控制。因而觸發(fā)器的狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)不是同步的,而是有先有后，即是異步的。而是有先有后，即是異步的。134. 按決定因素分：按決定因素分：146頁頁米里米里(Mealy)型時(shí)序電路型時(shí)序電路：莫爾莫爾(Moore)型時(shí)序電路型時(shí)序電路： 輸出不僅

10、與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還取決于電路的輸輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還取決于電路的輸入，入， Y(tn) = FX(tn), Q(tn)，多用于一般時(shí)序電路。多用于一般時(shí)序電路。 輸出僅是現(xiàn)態(tài)的函數(shù)。輸出僅是現(xiàn)態(tài)的函數(shù)。Y(tn) = FQ(tn)，即輸出即輸出僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài) ( 盡管存儲(chǔ)電路與外部輸盡管存儲(chǔ)電路與外部輸入有關(guān)入有關(guān))。多用于計(jì)數(shù)器多用于計(jì)數(shù)器，是米里型電路的一種特例。，是米里型電路的一種特例。FH614時(shí)序電路的分類和描述時(shí)序電路的分類和描述時(shí)序電路的分類可以歸納為：時(shí)序電路的分類可以歸納為：15 分析的目的分析的目的是是根據(jù)給定邏輯電路，確定電路的根據(jù)給定

11、邏輯電路，確定電路的類型，找出電路的類型，找出電路的邏輯功能邏輯功能。 時(shí)序邏輯電路分析建立在第六章組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路分析建立在第六章組合邏輯電路和第七章觸發(fā)器分析方法的基礎(chǔ)上，主要利用第七和第七章觸發(fā)器分析方法的基礎(chǔ)上，主要利用第七章學(xué)習(xí)的觸發(fā)器的章學(xué)習(xí)的觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)方程狀態(tài)方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖移圖、時(shí)序圖時(shí)序圖等工具進(jìn)行分析。等工具進(jìn)行分析。后面舉例說明后面舉例說明16一、時(shí)序邏輯電路的分析步驟一、時(shí)序邏輯電路的分析步驟 時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程時(shí)序邏輯電路的分析步驟的流程圖時(shí)序邏輯電路的分析步驟的流程圖17 時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程 根據(jù)時(shí)序邏輯電路圖，根據(jù)時(shí)序邏輯電路圖，

12、 寫三個(gè)邏輯方程式。寫三個(gè)邏輯方程式。先寫出異步時(shí)序邏輯電路先寫出異步時(shí)序邏輯電路的每個(gè)觸發(fā)器的的每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程，如果是同步時(shí)序邏輯電，如果是同步時(shí)序邏輯電路，則觸發(fā)器的路，則觸發(fā)器的時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程可以省略不寫?？梢允÷圆粚?。然后寫出每個(gè)觸發(fā)器的然后寫出每個(gè)觸發(fā)器的 驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程，也叫激勵(lì)方程，也叫激勵(lì)方程:W(tn) = GX(tn), Q(tn)LJ618 時(shí)鐘方程時(shí)鐘方程寫出時(shí)序電路的寫出時(shí)序電路的輸出輸出 方程方程:Y(tn) = FX(tn), Q(tn) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程，逐級(jí)寫根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程，逐級(jí)寫出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程，即程，即Q(tn+1)

13、= HW(tn), Q(tn) 根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫根據(jù)狀態(tài)方程和輸出方程列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或時(shí)序圖。出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或時(shí)序圖。19 電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或時(shí)序圖用不同的電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或時(shí)序圖用不同的表現(xiàn)形式反映了時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律。表現(xiàn)形式反映了時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律。 用文字概括電路的邏輯功能。用文字概括電路的邏輯功能。 例如，例如，時(shí)序圖時(shí)序圖是時(shí)序電路的工作波形圖。它直觀地是時(shí)序電路的工作波形圖。它直觀地描述了時(shí)序電路的輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、輸出信號(hào)及電描述了時(shí)序電路的輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、輸出信號(hào)及電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等

14、在時(shí)間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等在時(shí)間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。20例例1: 分析圖示時(shí)序邏輯電路分析圖示時(shí)序邏輯電路解解: 由圖可見，該電路由由圖可見，該電路由2個(gè)個(gè)JK觸發(fā)器和一些門電路構(gòu)觸發(fā)器和一些門電路構(gòu)成。各級(jí)觸發(fā)器受同一時(shí)鐘成。各級(jí)觸發(fā)器受同一時(shí)鐘CP控制，是同步時(shí)序控制，是同步時(shí)序邏輯電路。外部輸入信號(hào)邏輯電路。外部輸入信號(hào)A，輸出信號(hào)，輸出信號(hào)F。 具體分析過程如下。具體分析過程如下。21 寫出各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。寫出各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程:nQATKJ1211 1輸出方程輸出方程:nnnnnnnnQQAQAQQQAQAQF212

15、12121T觸發(fā)器觸發(fā)器注意：注意：電路圖中連線上的信號(hào)傳輸方向都是由各器件的某個(gè)輸出端流向多電路圖中連線上的信號(hào)傳輸方向都是由各器件的某個(gè)輸出端流向多個(gè)器件的輸入端；或者外輸入信號(hào)流向多個(gè)器件的輸入端。個(gè)器件的輸入端；或者外輸入信號(hào)流向多個(gè)器件的輸入端。22 將激勵(lì)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程求出各觸發(fā)器將激勵(lì)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程求出各觸發(fā)器 的狀態(tài)方程。的狀態(tài)方程。nnnnQQKQJQ1111111nnnnQQAQTQ212212 列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、畫狀態(tài)圖和時(shí)序圖。列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、畫狀態(tài)圖和時(shí)序圖。23狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表:nnQQ111nnnQQAQ2112nnnnQQAQA

16、QF2121輸出輸出次次 態(tài)態(tài)現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)輸入輸入00001111A當(dāng)當(dāng) A=0 時(shí)時(shí)nnnnnQQFQQQ21211210001011001101000110nQ1nQ212nQ11nQF當(dāng)當(dāng) A=1 時(shí)時(shí)nnnnnQQFQQQ2121121100001111100100010024狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表:10001011001101000110輸出輸出次次 態(tài)態(tài)現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)輸入輸入nQ1nQ212nQ11nQ00001111AF11000011111001000100FH2625 Q1 Q2 A F時(shí)時(shí) 序序 圖圖26A時(shí)時(shí) 序序 圖圖Q1Q2F0 0 0 00010

17、0111001 1 1 1 1110110001 0 0 0 1 01 0 0 0組合邏輯，組合邏輯，A 變則變則 F 變，不受變，不受時(shí)鐘控制。時(shí)鐘控制。5 6 7 81 2 3 4LJ20LJ24nnnnQQAQAQF212127 邏輯功能分析。邏輯功能分析。 此電路是一個(gè)此電路是一個(gè)同步模同步模4可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器。當(dāng)。當(dāng)A=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)模模4加法計(jì)數(shù)器的功能進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)加法計(jì)數(shù)器的功能進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)A=1時(shí)，電路時(shí)，電路進(jìn)行減進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)模計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)模4減法計(jì)數(shù)器的功能。減法計(jì)數(shù)器的功能。28例例2:分析分析圖示時(shí)序圖示時(shí)序邏輯電路邏輯電路 激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)信號(hào)(驅(qū)動(dòng)方

18、程驅(qū)動(dòng)方程)：nnnnnnQKQJQKQJQKQJ121201012020 輸出方程：輸出方程：nnnQQQF210 狀態(tài)狀態(tài) 方程：方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQ121211201010112020210niiniiniQKQJQ1注意：注意：本例與后面本例與后面 的設(shè)計(jì)舉例。的設(shè)計(jì)舉例。29 列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、 畫狀態(tài)圖和時(shí)序圖。畫狀態(tài)圖和時(shí)序圖。1010101001101110110010000010 0101100001000110011100110001輸出輸出ZN(t)S(t) Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 態(tài)態(tài)偏離偏

19、離態(tài)態(tài)狀狀效效有有序序號(hào)號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)方程：狀態(tài)方程：nnnnnnQQQQQQ210011112輸出方程：輸出方程：nnnQQQF012FH30產(chǎn)生移存碼產(chǎn)生移存碼的狀態(tài)方程。的狀態(tài)方程。30偏離狀態(tài)偏離狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖： 結(jié)論結(jié)論: 這是一個(gè)不具備這是一個(gè)不具備自啟動(dòng)特性自啟動(dòng)特性的同步的同步6進(jìn)制進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。LJ29LJ3531CPFQ0Q1Q21 2 3 4 5 6000100110111011001000n0n1n2QQQF 時(shí)序圖：時(shí)序圖：32我們?cè)倏偨Y(jié)我們?cè)倏偨Y(jié) 時(shí)序邏輯電路的分析步驟時(shí)序邏輯電路的分析步驟1.分析給定邏輯圖，確定是同步還是異步時(shí)序邏輯

20、電分析給定邏輯圖，確定是同步還是異步時(shí)序邏輯電路，如果是異步時(shí)序邏輯電路，需逐級(jí)確定每個(gè)觸路，如果是異步時(shí)序邏輯電路，需逐級(jí)確定每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘方程。發(fā)器的時(shí)鐘方程。2.根據(jù)邏輯圖，逐級(jí)寫出每個(gè)觸發(fā)器的激勵(lì)方程根據(jù)邏輯圖，逐級(jí)寫出每個(gè)觸發(fā)器的激勵(lì)方程, 即即 W(tn) G X(tn) , Q(tn) 333.根據(jù)激勵(lì)方程逐級(jí)寫出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程根據(jù)激勵(lì)方程逐級(jí)寫出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程, 即即 Q(tn1)H W(tn) , Q(tn) ； 寫出電路的輸出方程，即寫出電路的輸出方程，即 Y(tn)F X(tn) , Q(tn) 4.根據(jù)狀態(tài)方程、輸出方程列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，根據(jù)狀態(tài)方程、

21、輸出方程列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表， 畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。5.畫出時(shí)序圖。畫出時(shí)序圖。6.概括電路的邏輯功能。概括電路的邏輯功能。34例例8-1: 分析圖示電路的邏輯功能。分析圖示電路的邏輯功能。解題過程見書。CPYQ2C11J1KQ0Q0C11J1KQ1Q1Q2C11K1J&35nnnnnnnnnnQQQQQQQQQQ0121201111210nQY2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖/YQ2Q1Q0100000001111010011110101/0/0/0/0/1/1/1/1概括起來：概括起來： 該電路具有對(duì)時(shí)該電路具有對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)的功能，鐘計(jì)數(shù)的功能，Y 端輸出進(jìn)位端輸出進(jìn)位脈沖。因此，

22、這是一個(gè)具有自脈沖。因此，這是一個(gè)具有自啟動(dòng)特性的同步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。啟動(dòng)特性的同步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。FH30368.3.1 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 把二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼暫時(shí)存儲(chǔ)起來的操作稱為把二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼暫時(shí)存儲(chǔ)起來的操作稱為寄存寄存,具有寄存功能的電路稱為寄存器。寄存器廣泛地應(yīng)用于具有寄存功能的電路稱為寄存器。寄存器廣泛地應(yīng)用于數(shù)字計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中。數(shù)字計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中。 寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器構(gòu)成的。一個(gè)觸寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器存放一位二進(jìn)制代碼，因此，用發(fā)器存放一位二進(jìn)制代碼，因此，用 n 個(gè)觸發(fā)器組成的個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器能存儲(chǔ)寄存器能

23、存儲(chǔ) n 位二進(jìn)制代碼。位二進(jìn)制代碼。參見下圖參見下圖37圖圖8-6 n 位寄存器位寄存器 結(jié)構(gòu)示意框圖結(jié)構(gòu)示意框圖Q0 Q1 Qn-1D0 D1 Dn-1并行輸入并行輸入并行輸入并行輸入串行輸出串行輸出數(shù)據(jù)或代碼數(shù)據(jù)或代碼控制信號(hào)控制信號(hào)串行輸入串行輸入數(shù)據(jù)或代碼數(shù)據(jù)或代碼FF0 FF1 FFn-1并行輸出并行輸出 寄存器的主要任務(wù)是暫時(shí)儲(chǔ)存二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，一般情況寄存器的主要任務(wù)是暫時(shí)儲(chǔ)存二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，一般情況下不對(duì)存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行處理，邏輯功能比較單一。下面分別介紹寄下不對(duì)存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行處理，邏輯功能比較單一。下面分別介紹寄存器和移位寄存器。存器和移位寄存器。38一、寄存器（一、寄存器（

24、74LS175） 圖中，圖中，D0 D3 是并行數(shù)碼輸入端，是并行數(shù)碼輸入端，CR是清零端，是清零端，CP 是時(shí)鐘脈沖輸入端，是時(shí)鐘脈沖輸入端， Q0 Q3 是并行數(shù)碼輸出端。是并行數(shù)碼輸出端。CPD0Q0Q0C11DFFFF0 0RCRD1Q1Q1C11DFFFF1 1RD2Q2Q2C11DFFFF2 2RD3Q3Q3C11DFFFF3 3R1 當(dāng)當(dāng)CP脈沖的上升沿到達(dá)時(shí)，數(shù)據(jù)輸入端的二進(jìn)制數(shù)據(jù)脈沖的上升沿到達(dá)時(shí)，數(shù)據(jù)輸入端的二進(jìn)制數(shù)據(jù)Di 就會(huì)保存在數(shù)據(jù)寄存器中，而其余時(shí)間，寄存器保持原狀態(tài)就會(huì)保存在數(shù)據(jù)寄存器中，而其余時(shí)間，寄存器保持原狀態(tài)。這種工作方式是這種工作方式是并入并入/并出方式

25、并出方式。39輸輸 入入輸輸 出出(次態(tài)次態(tài))CRCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3000001d0d1d2d3d0d1d2d310,1或或保保 持持表表 8-2 74 LS 175的的 功功 能能 表表000013121110nnnnQQQQ313212111010,dQdQdQdQnnnn異步清零異步清零 當(dāng)當(dāng)CR = 0時(shí)時(shí)并行置數(shù)并行置數(shù) 當(dāng)當(dāng)CR = 1，在，在CP脈沖的上升沿時(shí)刻脈沖的上升沿時(shí)刻保持功能保持功能 當(dāng)當(dāng)CR = 1，在，在CP脈沖的其他時(shí)刻脈沖的其他時(shí)刻40二、移位寄存器二、移位寄存器在控制信號(hào)作用下，可在控制信號(hào)作用下，可實(shí)現(xiàn)右移也可實(shí)現(xiàn)左移。實(shí)現(xiàn)右移也可實(shí)現(xiàn)左移

26、。 雙向移位雙向移位寄存器寄存器單向移位單向移位寄存器寄存器左左 移移寄存器寄存器右右 移移寄存器寄存器每輸入一個(gè)移位脈沖，移位寄每輸入一個(gè)移位脈沖，移位寄存器中的數(shù)碼依次向右移動(dòng)存器中的數(shù)碼依次向右移動(dòng) 1 位。位。 每輸入一個(gè)移位脈沖，移位寄每輸入一個(gè)移位脈沖，移位寄存器中的數(shù)碼依次向左移動(dòng)存器中的數(shù)碼依次向左移動(dòng) 1 位。位。 移位寄存器除了具有存儲(chǔ)代碼的功能，還具有移位移位寄存器除了具有存儲(chǔ)代碼的功能，還具有移位的功能。的功能。41右移輸入右移輸入 Di右移輸出右移輸出Q11D1D1D1DQ3Q0Q2C1C1C1C1FF1FF0FF2FF3移位脈沖移位脈沖CPDiQ31. 單向移位寄存

27、器單向移位寄存器右右 移移 位位 寄寄 存存 器器 即：在即：在 CP 上升沿作用下，上升沿作用下，串行輸入數(shù)據(jù)串行輸入數(shù)據(jù) Di 逐步被逐步被移入移入 FF0 中；同時(shí)，數(shù)據(jù)逐步被中；同時(shí)，數(shù)據(jù)逐步被右右移。移。11110102132,nnnnnnniQDQQQQQQ 42設(shè)串行輸入數(shù)碼設(shè)串行輸入數(shù)碼DI= 1011，電路初態(tài)為，電路初態(tài)為 Q0Q1Q2Q3= 0000?？梢?，移位寄存器除了能寄存數(shù)碼外，可見，移位寄存器除了能寄存數(shù)碼外，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換串、并行轉(zhuǎn)換。10111401011300100200011100000Q3Q2Q1Q0移位寄存器中的數(shù)移位寄存器中

28、的數(shù)輸入輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)移位移位脈沖脈沖在在 4 個(gè)移位脈沖作個(gè)移位脈沖作用下，用下，串行輸入串行輸入的的 4 位位數(shù)碼數(shù)碼1011全部存入寄存全部存入寄存器，并由器，并由 Q0、Q1、Q2 和和 Q3 并行輸出并行輸出。舉例說明工作原理舉例說明工作原理4310111401011300100200011100000Q3Q2Q1Q0移位寄存器中的數(shù)移位寄存器中的數(shù)輸入輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)移位移位脈沖脈沖工作原理舉例說明工作原理舉例說明 再輸入再輸入 4 個(gè)移位脈沖個(gè)移位脈沖時(shí)，時(shí)，串行輸入串行輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 1011將從將從 Q3 端端串行輸出串行輸出。0110051100061000071011140000

29、0801011300100200011100000Q3Q2Q1Q0移位寄存器中的數(shù)移位寄存器中的數(shù)輸入輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)移位移位脈沖脈沖1 從從 Q3 端取出端取出0 從從 Q3 端取出端取出1 從從 Q3 端取出端取出1 從從 Q3 端取出端取出 就數(shù)據(jù)的傳送來就數(shù)據(jù)的傳送來說，這種工作方式說，這種工作方式是是串入串入/串出串出的。的。44左左 移移 位位 寄寄 存存 器器左移輸出左移輸出D0D1D3DiD2左移輸入左移輸入Q11D1D1D1DQ3Q0Q2C1C1C1C1FF1FF0FF2FF3CP移位脈沖移位脈沖移存規(guī)律：移存規(guī)律：nnnnnnnQQQQQQDQ110211312i13 ; ;

30、; 移位寄存器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：移位寄存器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 各觸發(fā)器均為各觸發(fā)器均為 D 功能功能且且串聯(lián)串聯(lián)使用。使用。可見，單向移位寄存器工作方式可以是可見，單向移位寄存器工作方式可以是串入串入/串出串出的的，還可以是，還可以是串入串入/并出并出的的。45CRCRDSLDSRCP74LS194Q0Q1Q2Q3M1M0D0D1D2D32. 集成雙向移位寄存器集成雙向移位寄存器 74LS194SR移位脈沖移位脈沖輸入端輸入端右移右移串行數(shù)碼串行數(shù)碼輸輸 入入 端端SL左移左移串行數(shù)碼輸入端串行數(shù)碼輸入端D3D2D1D0并行數(shù)碼輸入端并行數(shù)碼輸入端Q3Q2Q1Q0并行數(shù)據(jù)輸出端，從高并行數(shù)據(jù)輸出端，從高位到低

31、位依次為位到低位依次為 Q3 Q0。M1M0工作方式控制端工作方式控制端M1 M0 = 00 時(shí)時(shí), 保持功能。保持功能。M1 M0 = 01 時(shí)時(shí), 右移功能。右移功能。M1 M0 = 10 時(shí)時(shí), 左移功能。左移功能。M1 M0 = 11 時(shí)時(shí), 并行置數(shù)并行置數(shù) 功能。功能。異步置異步置 0 端端低電平有效低電平有效4674LS194的功能表的功能表Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCPCR74LS194D3D2D1D0CRd00保保 持持1左移左移輸入輸入00Q3Q2Q11左移左移輸入輸入11Q3Q2Q111右移右移輸入輸入0Q2Q1Q0001右移右移輸入輸入1Q2Q1Q0111并行

32、置數(shù)并行置數(shù)d3d2d1d0d3d2d10001011010111保保 持持0,1,1置零置零00000Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0DSRDSLCPM0M1CR說明說明輸輸 出出輸輸 入入異步清異步清0、數(shù)據(jù)保持、同步左移、數(shù)據(jù)保持、同步左移、同步右移、同步置數(shù)同步右移、同步置數(shù)五五種功能種功能47 Q0 Q1 Q2 Q3 CR S1 CP S0 SR D0 D1 D2 D3 SLCT74194CRCRDSLDSRCP74LS194Q0Q1Q2Q3M1M0D0D1D2D3其中，其中， D0 D1 D2 D3 都是并行數(shù)據(jù)輸入端；都是并行數(shù)據(jù)輸入端； Q0 Q1 Q2 Q3 都是并行數(shù)據(jù)輸出

33、端。都是并行數(shù)據(jù)輸出端。 值得注意的是，無論何種工作方式下，值得注意的是，無論何種工作方式下，Q0Q1Q2Q3都可以作為并行數(shù)據(jù)輸出端。都可以作為并行數(shù)據(jù)輸出端。483. 移位寄存器移位寄存器74LS194的工作方式及應(yīng)用的工作方式及應(yīng)用 移位寄存器輸入移位寄存器輸入/輸出數(shù)據(jù)的工作方式有輸出數(shù)據(jù)的工作方式有4 種：種： 串入串入/串出方式、并入串出方式、并入/并出方式、串入并出方式、串入/并出方式并出方式和并入和并入/串出方式。串出方式。 串入串入/串出方式通常用于信號(hào)延遲；并入串出方式通常用于信號(hào)延遲；并入/并出方并出方式通常用于保存數(shù)據(jù)；串入式通常用于保存數(shù)據(jù)；串入/并出和并入并出和并入

34、/串出方式通串出方式通常用于數(shù)據(jù)格式的串常用于數(shù)據(jù)格式的串/并和并并和并/串轉(zhuǎn)換，這是信息傳輸串轉(zhuǎn)換，這是信息傳輸和處理的需要。和處理的需要。 此外，移位寄存器還可以用來構(gòu)成移位型計(jì)數(shù)器此外，移位寄存器還可以用來構(gòu)成移位型計(jì)數(shù)器和序列檢測(cè)器。和序列檢測(cè)器。49 上圖是一個(gè)由上圖是一個(gè)由 74LS194 構(gòu)成的構(gòu)成的 4 位環(huán)形計(jì)數(shù)器，位環(huán)形計(jì)數(shù)器，也稱為也稱為順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器。D0D3D2D1Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCP74LS194CR11100 00注意：這是一個(gè)注意：這是一個(gè)左移左移電電路，而書路，而書 192 頁頁是右移電路。是右移電路。DSL = Q0 環(huán)形計(jì)

35、數(shù)環(huán)形計(jì)數(shù)器器 在數(shù)字系統(tǒng)中，常用來控制某些設(shè)備按照事先規(guī)在數(shù)字系統(tǒng)中，常用來控制某些設(shè)備按照事先規(guī)定的順序進(jìn)行計(jì)算或操作。其波形見下頁定的順序進(jìn)行計(jì)算或操作。其波形見下頁50順序脈沖順序脈沖指指在每個(gè)循環(huán)周期在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，在時(shí)間上按內(nèi)，在時(shí)間上按一定先后順序排一定先后順序排列的脈沖信號(hào)列的脈沖信號(hào)。CP12345678Q0Q1Q2Q34T4 4位環(huán)形計(jì)數(shù)器位環(huán)形計(jì)數(shù)器其工作原理見下頁其工作原理見下頁51D0D3D2D1Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCP74LS194CR11100 00CP12345678Q0Q1Q2Q3 利用并行置數(shù)功能將利用并行置數(shù)功能將電路初態(tài)置為電路初態(tài)置為

36、Q0Q1Q2Q3 = D0D1D2D3 = 0001電路執(zhí)行左移功能電路執(zhí)行左移功能來一個(gè)來一個(gè) CP 脈沖，各脈沖，各位左移一次，即位左移一次，即 Q3Q2 Q1 Q0。左移輸入信號(hào)。左移輸入信號(hào) DSL 由由 Q0 提供，因此能實(shí)提供，因此能實(shí)現(xiàn)循環(huán)左移。現(xiàn)循環(huán)左移。 從從 Q0 Q3 依次輸出依次輸出順序脈沖。順序脈沖寬順序脈沖。順序脈沖寬度為一個(gè)度為一個(gè) CP 周期。周期。00010010010010000001001001001000000152D0D3D2D1Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCP74LS194CR11100 00表表8-5 4位環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表位環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀

37、態(tài)表CP的的順序順序串行輸串行輸入入DSLQ0Q1Q2Q3000001初態(tài)初態(tài)100010工工作作狀狀態(tài)態(tài)2001003010004100011 1 1 01 1 0 11 0 1 10 1 1 1 Q0 Q1 Q2 Q3模模值值為為4 4負(fù)脈沖波形負(fù)脈沖波形53環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)如下：環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)如下： 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：首尾相連。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：首尾相連。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移特點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移滿足移存規(guī)律。狀態(tài)轉(zhuǎn)移特點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移滿足移存規(guī)律。 優(yōu)點(diǎn)：所有觸發(fā)器中只有一個(gè)是優(yōu)點(diǎn)：所有觸發(fā)器中只有一個(gè)是 0(或或1)，利用，利用Q端作狀端作狀態(tài)輸出不需加譯碼器。在態(tài)輸出不需加譯碼器。在CP脈沖的作用下，脈沖的作用下，Q

38、端輪流出現(xiàn)端輪流出現(xiàn)矩形脈沖，所以也可稱為順序（節(jié)拍）脈沖分配器。矩形脈沖，所以也可稱為順序（節(jié)拍）脈沖分配器。 缺點(diǎn)：有效狀態(tài)利用率低。缺點(diǎn)：有效狀態(tài)利用率低。n 級(jí)移位寄存器可以構(gòu)成模級(jí)移位寄存器可以構(gòu)成模n(n進(jìn)制進(jìn)制)環(huán)形計(jì)數(shù)器。無效狀態(tài)為環(huán)形計(jì)數(shù)器。無效狀態(tài)為2n- -n個(gè)。個(gè)。 另外，這種環(huán)形計(jì)數(shù)器需要設(shè)置初態(tài)，中必須有標(biāo)志另外，這種環(huán)形計(jì)數(shù)器需要設(shè)置初態(tài)，中必須有標(biāo)志位，即有位，即有 1 位與其他位與其他 3 位的狀態(tài)不同。位的狀態(tài)不同。5474LS194構(gòu)成的構(gòu)成的七七進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器CP Q0Q1Q2Q31100021100311104111150111600

39、1170001 扭環(huán)形計(jì)數(shù)器扭環(huán)形計(jì)數(shù)器nnSRQQD23移存碼移存碼55Q1Q2Q3Q00001001101111111100011001110101110101101010101000110000010010010CP12345678Q0Q1Q2Q3100011001110111101110011000110001100 也是一個(gè)也是一個(gè)7分頻器，分頻器，從任意從任意Q端輸出。端輸出。nnSRQQD23注意：與書注意：與書193頁電路的不同。五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。頁電路的不同。五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。56CPQ0Q1Q2Q3110002110031110401115001160001也是一個(gè)也是一個(gè)6分頻器

40、，從任意分頻器，從任意Q端輸出端輸出74LS194構(gòu)成的構(gòu)成的六六進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器nSRQD21 0 0 0書書194頁圖頁圖8-13的的左移左移的環(huán)形計(jì)數(shù)器，但其初態(tài)也不能是任意的。的環(huán)形計(jì)數(shù)器，但其初態(tài)也不能是任意的。57Q1Q2Q3Q0nSRQD20001001101111000110011100000100111111101011000101011010001011010 不具備自啟不具備自啟動(dòng)性。所以，動(dòng)性。所以，其初態(tài)也不能其初態(tài)也不能是任意的。是任意的。58扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是：扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是： 可以任意設(shè)置初態(tài)，電路每次狀態(tài)變化只有一個(gè)觸可以任意設(shè)置初態(tài)，

41、電路每次狀態(tài)變化只有一個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，與之配合工作的譯碼器不存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。發(fā)器翻轉(zhuǎn)，與之配合工作的譯碼器不存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。電路比較簡(jiǎn)單，具有自啟動(dòng)性。電路比較簡(jiǎn)單，具有自啟動(dòng)性。 但電路狀態(tài)利用率不高，一個(gè)但電路狀態(tài)利用率不高，一個(gè) n 位移位寄存器，最位移位寄存器，最多構(gòu)成多構(gòu)成 2n 進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，因此，有進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，因此，有 2n - - 2n 個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài)沒有利用。例如：沒有利用。例如： 第一例：第一例：第二例：第二例：書書193頁：頁：59 扭環(huán)形計(jì)數(shù)器扭環(huán)形計(jì)數(shù)器（Twisted Counter） CT74194CPCR1CP11SR D0 D1 D2 D3 SLQ0

42、 Q1 Q2 Q3 S1 S0 0 1 1 1Q0 Q1 Q2 Q30 1 1 10 0 1 10 0 0 10 0 0 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1 SR = Q3模模值值為為8 80111數(shù)據(jù)也數(shù)據(jù)也不是唯一的不是唯一的6013進(jìn)制扭環(huán)計(jì)數(shù)器電路進(jìn)制扭環(huán)計(jì)數(shù)器電路CT74LS194(1)O1XXXXXCRD0D1D2D3M0M1DSLDSRCT74LS194(2)O1XXXXCRD0D1D2D3M0M1DSLDSR&XCPCPCRCRQ0Q1Q2Q3Q0Q3Q2Q16113進(jìn)制扭環(huán)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)制扭環(huán)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 13個(gè)個(gè)CP，來一次上升沿

43、，因此，這也是一個(gè)，來一次上升沿，因此，這也是一個(gè)13分頻器分頻器從任意從任意Q端輸出都是端輸出都是13分頻分頻62應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例1 串并轉(zhuǎn)換串并轉(zhuǎn)換電路是通信系統(tǒng)中重要的組成部分，在電路是通信系統(tǒng)中重要的組成部分，在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)的收發(fā)端往往是并行信號(hào)，而傳遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)的收發(fā)端往往是并行信號(hào)，而傳輸時(shí)常用串行信號(hào)。輸入端為并行輸時(shí)常用串行信號(hào)。輸入端為并行-串行轉(zhuǎn)換，輸出端串行轉(zhuǎn)換，輸出端為串行為串行-并行轉(zhuǎn)換電路。并行轉(zhuǎn)換電路。 圖圖8-14 8-14 是用兩片是用兩片74LS19474LS194四位雙向移位寄存器組四位雙向移位寄存器組成的七位數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換電路。成的七位數(shù)據(jù)串并

44、轉(zhuǎn)換電路。其工作原理自己分析。其工作原理自己分析。63并行并行-串行轉(zhuǎn)換串行轉(zhuǎn)換串行串行-并行轉(zhuǎn)換并行轉(zhuǎn)換64 用移位寄存器實(shí)現(xiàn)用移位寄存器實(shí)現(xiàn)的交通燈狀態(tài)控制器的交通燈狀態(tài)控制器參考電路參考電路11YQ201YQ Q301YQ Q紅燈紅燈黃燈黃燈綠燈綠燈應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例265主要要求：主要要求： 理解計(jì)數(shù)器的分類，理解計(jì)數(shù)器的分類，理解計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)律。理解計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)律。理解理解常用集成二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器常用集成二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能及的功能及其應(yīng)用。其應(yīng)用。 掌握二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的組成和工作原理。掌握二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的組成和工作原理。 掌握掌握利用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成利用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成 N 進(jìn)

45、制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。的方法。 8.3.2 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 66計(jì)數(shù)器的作用與分類計(jì)數(shù)器的作用與分類 計(jì)數(shù)器累計(jì)輸入脈沖的最大數(shù)目被稱為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器累計(jì)輸入脈沖的最大數(shù)目被稱為計(jì)數(shù)器的“模?！?，用，用M表示。如表示。如 M=10，又稱為，又稱為10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它實(shí)際上就是計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)數(shù)，又稱它實(shí)際上就是計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)數(shù)，又稱計(jì)數(shù)容計(jì)數(shù)容量量或或計(jì)數(shù)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)。統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)。 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 能夠完成對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)操作的電路。能夠完成對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)操作的電路。 計(jì)數(shù)器正是數(shù)字系統(tǒng)中常見的、應(yīng)用廣泛的基本計(jì)數(shù)器正是數(shù)字系統(tǒng)中

46、常見的、應(yīng)用廣泛的基本時(shí)序邏輯部件，它的基本邏輯功能是用計(jì)數(shù)器中觸發(fā)時(shí)序邏輯部件，它的基本邏輯功能是用計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器輸出的器輸出的狀態(tài)組合狀態(tài)組合來記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)。來記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)。67計(jì)數(shù)器的用途計(jì)數(shù)器的用途 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)、分頻、定時(shí)、數(shù)字運(yùn)算等。、分頻、定時(shí)、數(shù)字運(yùn)算等。計(jì)數(shù)器分類計(jì)數(shù)器分類同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器加法（增量）計(jì)數(shù)器加法（增量）計(jì)數(shù)器減法（減量）計(jì)數(shù)器減法（減量）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)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可變模值計(jì)數(shù)器可變模值計(jì)數(shù)器按時(shí)鐘控制類型分：按時(shí)鐘控制類型分：按計(jì)數(shù)規(guī)律分：按計(jì)數(shù)規(guī)律分：按計(jì)數(shù)進(jìn)制按計(jì)數(shù)進(jìn)制(模

47、值模值)分：分：68 SSI 同步二進(jìn)同步二進(jìn) 制計(jì)數(shù)器制計(jì)數(shù)器 同步同步 4 位位二進(jìn)制二進(jìn)制 加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器一、同步計(jì)數(shù)器一、同步計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)規(guī)律是計(jì)數(shù)規(guī)律是遵循遵循8421碼碼00001611111501111410111300111211011101011010019000181110701106101050010411003010021000100000Q0Q1Q2Q3計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 狀狀 態(tài)態(tài)計(jì)數(shù)順序計(jì)數(shù)順序69CP12345678910111213141516Q0Q1Q2Q3COCO=Q3nQ2nQ1nQ0n，因此，因此，CO在計(jì)數(shù)至在計(jì)數(shù)至“15”時(shí)躍時(shí)躍變?yōu)楦唠娖?，?/p>

48、計(jì)至變?yōu)楦唠娖?，在?jì)至“16”時(shí)輸出進(jìn)位信號(hào)的時(shí)輸出進(jìn)位信號(hào)的下降下降沿沿。000001000010011000010101001101111000110010101110100111011011111100000000000000000001070同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的構(gòu)成同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的構(gòu)成FF01J1KRC1Q0Q1Q2Q3FF11J1KRC1FF21J1KRC1FF31J1KRC11 1CPRDCO與書與書199199頁圖頁圖8-168-16略有區(qū)別，但構(gòu)成原理一樣。略有區(qū)別，但構(gòu)成原理一樣。71同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器具體參見書同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器具體參見書200200頁圖頁圖8-

49、178-17計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)順序順序計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 狀狀 態(tài)態(tài)輸出輸出計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)順序順序計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 狀狀 態(tài)態(tài)輸出輸出Q3Q2Q1Q0COQ3Q2Q1Q0CO0000018100001111109011102111001001100311010110101041100012010005101101300110610100140010071001015000102. 同步同步 4 位位二進(jìn)制二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器723. 同步同步 3 位位二進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器（可逆計(jì)數(shù)器）二進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器（可逆計(jì)數(shù)器）當(dāng)當(dāng)M=1時(shí)，電路進(jìn)行加計(jì)數(shù)時(shí)，電路進(jìn)行加計(jì)數(shù)當(dāng)當(dāng)M=0時(shí)，電路進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，電路進(jìn)行減計(jì)數(shù)

50、與書與書201201頁圖頁圖8-188-18電路結(jié)構(gòu)完全一樣。電路結(jié)構(gòu)完全一樣。73 中規(guī)模中規(guī)模 MSI 集成同步計(jì)數(shù)器產(chǎn)品種類多、品集成同步計(jì)數(shù)器產(chǎn)品種類多、品種全、通用性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。種全、通用性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。 集成同步計(jì)數(shù)器（中規(guī)模）集成同步計(jì)數(shù)器（中規(guī)模） 這些計(jì)數(shù)器通常具有計(jì)數(shù)、保持、預(yù)置數(shù)、清這些計(jì)數(shù)器通常具有計(jì)數(shù)、保持、預(yù)置數(shù)、清零零(置置0)等多種功能。等多種功能。集成計(jì)數(shù)器也分同步和異步計(jì)數(shù)器兩大類。集成計(jì)數(shù)器也分同步和異步計(jì)數(shù)器兩大類。下面選取幾個(gè)典型器件進(jìn)行介紹：下面選取幾個(gè)典型器件進(jìn)行介紹：1、集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器7474LS161CPQ0Q1Q

51、2Q3COD074LS161 和和 74LS163 邏輯功能示意圖邏輯功能示意圖74LS163CTTCTPCRLDD1D2D3CR LD(1) 集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS161 和和 74LS163計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖輸入端，上輸入端，上升沿觸發(fā)。升沿觸發(fā)。CR 為清為清 0 控制端，控制端，低電平有效。低電平有效。LD 為同步為同步置數(shù)置數(shù)控控制端，低電平有效。制端，低電平有效。 置數(shù)數(shù)據(jù)輸入置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端，為并行數(shù)據(jù)端，為并行數(shù)據(jù)輸入。輸入。計(jì)數(shù)控制端，計(jì)數(shù)控制端，高電平有效。高電平有效。計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出端，從高位到低端，從高位到低位依次為位依次為 Q3 Q2

52、Q1 Q0。進(jìn)位輸出端進(jìn)位輸出端75該計(jì)數(shù)器具有：異步清零、同步置數(shù)、同步計(jì)數(shù)、保持四種功能該計(jì)數(shù)器具有：異步清零、同步置數(shù)、同步計(jì)數(shù)、保持四種功能CT74LS161的功能表的功能表 CO = CTTQ3Q2Q1Q0 CO = Q3 Q2 Q1 Q0 CO = CTTQ3Q2Q1Q0 異步置異步置 00保保 持持011保保 持持011計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)1111d0d1d2d3d0d1d2d301000000COQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3CPCTTCTPLDCR 說說 明明 輸輸 出出輸輸 入入00000 CR = 0 時(shí)，不論有無時(shí)，不論有無CP 和和其他信號(hào)輸入，計(jì)數(shù)器被其他信號(hào)輸入，計(jì)數(shù)器被

53、置置 0。d0d1d2d3d0d1d2d301 當(dāng)當(dāng) CR = 1、LD = 0 ，在，在 CP 上升沿上升沿到來時(shí)，并行輸入的數(shù)到來時(shí)，并行輸入的數(shù)據(jù)據(jù) d3 d0 被置入被置入計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。00 當(dāng)當(dāng) CR = LD = 1，且，且 CTT 和和CTP 中有中有 0 時(shí)，時(shí)，狀態(tài)保持狀態(tài)保持不變。不變。 當(dāng)當(dāng) CR = LD = CTT = CTP = 1 時(shí)，在計(jì)數(shù)脈沖的上升沿進(jìn)行時(shí)，在計(jì)數(shù)脈沖的上升沿進(jìn)行 4 位位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。CO 在在計(jì)數(shù)至計(jì)數(shù)至“1111”時(shí)出高電平，在產(chǎn)生時(shí)出高電平，在產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)輸出下降沿進(jìn)位時(shí)輸出下降沿。7674LS161 與與 74LS16

54、3 的功能比較的功能比較 CO = CTTQ3Q2Q1Q0 CO = Q3 Q2 Q1 Q0 CO = CTTQ3Q2Q1Q0 同同步清步清 00保保 持持011保保 持持011計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)1111d0d1d2d3d0d1d2d301000000COQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3CPCTTCTPLDCR 說說 明明 輸輸 出出輸輸 入入74LS163 CO = CTTQ3Q2Q1Q0 CO = Q3 Q2 Q1 Q0 CO = CTTQ3Q2Q1Q0 異異步清步清 00保保 持持011保保 持持011計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)1111d0d1d2d3d0d1d2d301000000COQ0Q1Q2Q3D0D1

55、D2D3CPCTTCTPLDCR 說說 明明 輸輸 出出輸輸 入入74LS16174LS161 與與 74LS163 的差別是：的差別是：“161”為為異步清異步清 0，“163”為為同步清同步清 0 。其他功能及管腳完全相同。其他功能及管腳完全相同。77CP12345678910111213141516Q0Q1Q2Q3CO0000010000100110000101010011011110001100101011101001110110111111000000000000000000010計(jì)數(shù)規(guī)律是遵循計(jì)數(shù)規(guī)律是遵循8421碼；碼；當(dāng)計(jì)數(shù)至最大值當(dāng)計(jì)數(shù)至最大值1111時(shí)，進(jìn)位輸出端時(shí)，進(jìn)位輸

56、出端 CO = 1 780000nQ3nQ2nQ1nQ0000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 10123456789101112131415狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖7974LS160CPQ0Q1Q2Q3COD074LS162CTTCTPCRLDD1

57、D2D3CR LD正如正如“161”與與“163”一樣，一樣，“160”與與“162”的差別是：的差別是：“160”為為異異步清步清 0，“162”為為同步同步清清 0 ；“160”與與“162”的管腳以及其他功能完的管腳以及其他功能完全相同。全相同。(2) 集成同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器集成同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160和和74LS162該計(jì)數(shù)器具有：清零、同步置數(shù)、同步計(jì)數(shù)、保持四種功能該計(jì)數(shù)器具有：清零、同步置數(shù)、同步計(jì)數(shù)、保持四種功能80 CO = CTTQ3Q0 CO = Q3 Q0 CO = CTTQ3Q0 異異步清步清 00保保 持持011保保 持持011計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)1111d0d1

58、d2d3d0d1d2d301000000COQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3CPCTTCTPLDCR輸輸 出出輸輸 入入 CO = CTTQ3Q0 CO = Q3Q0 CO = CTTQ3Q0 同同步清步清 00保保 持持011保保 持持011計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)1111d0d1d2d3d0d1d2d301000000COQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3CPCTTCTPLDCR輸輸 出出輸輸 入入74LS160 與與 74LS162 的功能表的功能表 CT74LS160 CT74LS162 進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出 CO 在輸入第在輸入第 9 個(gè)脈沖時(shí)為高個(gè)脈沖時(shí)為高電平，在輸入第電平，在輸入第 10 個(gè)脈沖時(shí)

59、輸出下降沿。個(gè)脈沖時(shí)輸出下降沿。810000nQ3nQ2nQ1nQ0000100100011010001010110011110001001 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1nQ3nQ2nQ1nQ0狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖CO = Q3Q0828421BCD碼，碼，當(dāng)計(jì)數(shù)至最大值當(dāng)計(jì)數(shù)至最大值1001時(shí)，進(jìn)位輸出端時(shí)，進(jìn)位輸出端 CO = 1Q0Q1Q2Q3COCP1234567891001000000001001

60、1000010101001101111000110000000000000001083十進(jìn)制十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 74LS160( (162) )與與二進(jìn)制二進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 74LS161( (163) ) 比較比較 74LS160CPQ0Q1Q2Q3COD074LS162CTTCTPCRLDD1D2D3CR LD74LS161CPQ0Q1Q2Q3COD074LS163CTTCTPCRLDD1D2D3CR LD 邏輯符號(hào)形式一樣。邏輯符號(hào)形式一樣。 輸入端用法一樣。輸入端用法一樣。 “160( (162) )”輸出輸出 1 位位 8421BCD 碼碼； “161( (163) )”輸出輸出 4 位位二進(jìn)制數(shù)二