福大數(shù)字電路第6章時序邏輯電路ppt課件

1、第第6章章 時序邏輯電路時序邏輯電路數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章第第6章章 時序邏輯電路時序邏輯電路6.1 概述概述6.2 時序邏輯電路的分析方法時序邏輯電路的分析方法6.3 假設(shè)干常見的時序邏輯電路假設(shè)干常見的時序邏輯電路6.4 時序邏輯電路的設(shè)計方法時序邏輯電路的設(shè)計方法6.5 時序邏輯電路中的競爭冒險景象時序邏輯電路中的競爭冒險景象數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.1 概述概述 一、時序邏輯電路的特點(diǎn)一、時序邏輯電路的特點(diǎn)1、功能特點(diǎn)：、功能特點(diǎn)：2、構(gòu)造特點(diǎn)：、構(gòu)造特點(diǎn)： 任一時辰的輸出不僅取決于該時任一時辰的輸出不僅取決于該時辰的輸入，還與電路原來的形狀有關(guān)。辰的輸入，還與電路原來的形

2、狀有關(guān)。存儲器形狀和輸入變量共同決存儲器形狀和輸入變量共同決議輸出議輸出包含存儲電路和組合電路包含存儲電路和組合電路串行加法器串行加法器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章二、構(gòu)造框圖和功能描畫二、構(gòu)造框圖和功能描畫XX輸入信號輸入信號YY輸出信號輸出信號ZZ存儲器存儲器輸入信號輸入信號QQ存儲器存儲器輸出輸出非必需非必需必需必需數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章功能描畫功能描畫 1、輸出方程、輸出方程 YFX，Q 2、驅(qū)動方程、驅(qū)動方程 ZGX，Q1112121212(,)(,)iljjilyfxxxqqqyfxxxqqq1112121212(,)(,)ilkkilzgxxxqqqzgxxxqqq1*11

3、212*1212(,)(,)lillilqhzzzqqqqhzzzqqq 3、形狀方程、形狀方程 Q*HZ，Q 這三個方程能全面描這三個方程能全面描述時序電路的功能述時序電路的功能數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章三、時序電路的分類三、時序電路的分類1、按觸發(fā)器的動作特點(diǎn)分、按觸發(fā)器的動作特點(diǎn)分2、按輸出信號的特點(diǎn)分、按輸出信號的特點(diǎn)分同步時序電路同步時序電路異步時序電路異步時序電路一切觸發(fā)器在同一一切觸發(fā)器在同一CLK操作下同時發(fā)生操作下同時發(fā)生觸發(fā)器變化不同時觸發(fā)器變化不同時Mealy型型Moore型型Y=FX，QY=FQ沒有輸入信號沒有輸入信號數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.2 時序邏輯電路的

4、分析方法時序邏輯電路的分析方法6.2.1 同步時序電路的分析方法同步時序電路的分析方法6.2.2 時序邏輯電路的形狀轉(zhuǎn)換表、形狀時序邏輯電路的形狀轉(zhuǎn)換表、形狀轉(zhuǎn)換圖、形狀機(jī)流程圖和時序圖轉(zhuǎn)換圖、形狀機(jī)流程圖和時序圖*6.2.3 異步時序電路的分析方法異步時序電路的分析方法數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.2.1 同步時序電路的分析方法同步時序電路的分析方法分析目的：分析目的： 時序電路時序電路 邏輯功能邏輯功能(Y,Q*) 三個方程三個方程分析步驟：分析步驟：形狀轉(zhuǎn)換表形狀轉(zhuǎn)換表形狀圖或時序圖形狀圖或時序圖驅(qū)動方程驅(qū)動方程 形狀方程形狀方程輸出方程輸出方程? 數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.

5、2.1=1=1同步、同步、Moore型型驅(qū)動方程驅(qū)動方程31231212131232() ,1;,();,;JQ QKJQ KQQJQQ KQ形狀方程形狀方程1333*1111231*222221212*33331223();QJ QKQQ Q QQJ QK QQQQQ QQJ QK QQQ QQ Q輸出方程輸出方程23YQ Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.2.2 時序邏輯電路的形狀轉(zhuǎn)換表、形狀時序邏輯電路的形狀轉(zhuǎn)換表、形狀轉(zhuǎn)換圖、形狀機(jī)流程圖和時序圖轉(zhuǎn)換圖、形狀機(jī)流程圖和時序圖一、形狀轉(zhuǎn)換表一、形狀轉(zhuǎn)換表Y,Q*與與X,Q的關(guān)系的關(guān)系1333*231*21212*1223();QQ Q Q

6、QQQQQ QQQQ QQ Q23YQ Q321000Q Q Q設(shè)初態(tài)：設(shè)初態(tài)：321*?Q Q Q 001，以以001為初態(tài)，計算次態(tài)：為初態(tài)，計算次態(tài)：321*Q Q Q010再以再以010為初態(tài)，計算次態(tài)：為初態(tài)，計算次態(tài)：321*Q Q Q011如此循環(huán)得到形狀轉(zhuǎn)換表如此循環(huán)得到形狀轉(zhuǎn)換表Y0Y0Y0數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章一、形狀轉(zhuǎn)換表一、形狀轉(zhuǎn)換表10001111000011001110101010010001110011001000101000100000YQ1Q2Q33*Q*2Q1*Q無效形狀無效形狀CLKQ3Q2Q1Y000001001020100301104100051

7、01067101000100111110000對對CLKCLK計數(shù)，七進(jìn)計數(shù)，七進(jìn)制計數(shù)器制計數(shù)器進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章二、形狀轉(zhuǎn)換圖二、形狀轉(zhuǎn)換圖斜線斜線形狀轉(zhuǎn)換的形狀轉(zhuǎn)換的X X、Y Y圓圈圓圈電路的形狀電路的形狀箭頭箭頭形狀轉(zhuǎn)換的方向形狀轉(zhuǎn)換的方向一定要標(biāo)出一定要標(biāo)出無關(guān)項(xiàng)無關(guān)項(xiàng)邏輯功能：邏輯功能：7 7進(jìn)制加法計數(shù)器進(jìn)制加法計數(shù)器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章三、形狀機(jī)流程圖三、形狀機(jī)流程圖SM圖圖自學(xué)自學(xué)數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章四、時序圖波形圖四、時序圖波形圖00000010010001101000101011010000進(jìn)位在進(jìn)位在下降沿下降沿1234 45

8、67數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.2.3驅(qū)動方程驅(qū)動方程形狀方程形狀方程輸出方程輸出方程11212;DQDAQQ1*11*2112;QDQQDAQQ 12121212Y() () )AQQAQQAQQAQQ數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀轉(zhuǎn)換表形狀轉(zhuǎn)換表1*11*2112;QDQQDAQQ1212YAQQAQQ A0000010111111010001/001/010/010/000/100/111/011/0111/111/100/000/010/010/001/001/01Q21Q Q2Q/Y形狀轉(zhuǎn)換圖形狀轉(zhuǎn)換圖邏輯功能：可控邏輯功能：可控4 4進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器A0，4進(jìn)制加法計

9、數(shù)器進(jìn)制加法計數(shù)器A1，4進(jìn)制減法計數(shù)器進(jìn)制減法計數(shù)器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章回想：回想： 同步時序電路的分析方法同步時序電路的分析方法分析目的：分析目的： 時序電路時序電路 邏輯功能邏輯功能(Y,Q*) 三個方程三個方程分析步驟：分析步驟：形狀轉(zhuǎn)換表形狀轉(zhuǎn)換表形狀圖或時序圖形狀圖或時序圖驅(qū)動方程驅(qū)動方程 形狀方程形狀方程輸出方程輸出方程數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章*6.2.3 異步時序電路的分析方法異步時序電路的分析方法自學(xué)，要求要看懂，與后面內(nèi)容有關(guān)。自學(xué)，要求要看懂，與后面內(nèi)容有關(guān)。數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.3 假設(shè)干常見的時序邏輯電路假設(shè)干常見的時序邏輯電路 6.3.1 存放

10、器和移位存放器存放器和移位存放器 6.3.2 計數(shù)器計數(shù)器* 6.3.3 順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器* 6.3.4 序列信號發(fā)生器序列信號發(fā)生器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.3.1 存放器和移位存放器存放器和移位存放器一、存放器一、存放器Register1、功能：、功能：用于存儲一組二值代碼的電路；用于存儲一組二值代碼的電路；n 一個觸發(fā)器存儲一位二值信號一個觸發(fā)器存儲一位二值信號;n N個觸發(fā)器組成的個觸發(fā)器組成的N位存放器，存儲位存放器，存儲N位二值信號。位二值信號。2、實(shí)現(xiàn)：、實(shí)現(xiàn)：只需求有置只需求有置1和置和置0功能的觸發(fā)器功能的觸發(fā)器電平觸發(fā)電平觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸

11、發(fā)D、RS、JK數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章3、74LS751電路：電路：2動作特點(diǎn)：動作特點(diǎn)：電平觸發(fā)器構(gòu)成的電平觸發(fā)器構(gòu)成的4位存放器位存放器CLK1，Q隨隨D的變而變，的變而變，CLK0，Q堅(jiān)持堅(jiān)持?jǐn)?shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章4、74HC1751電路：電路：2動作特點(diǎn)：動作特點(diǎn)：邊沿觸發(fā)器構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器構(gòu)成的4位存放器位存放器CLK ，Q隨隨D的變而變，的變而變，異步置異步置0 0功能功能3功能：功能：4構(gòu)造：構(gòu)造：存放、異步置存放、異步置0并行輸入、并行輸出并行輸入、并行輸出數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章二、移位存放器二、移位存放器Shift Register1、功能：、功能：2、用途

12、：、用途：n 存儲代碼存儲代碼n 移位功能移位功能存放器里存儲的代碼可以在移存放器里存儲的代碼可以在移位脈沖的作用下依次左移或右移。位脈沖的作用下依次左移或右移。n 存放代碼存放代碼n 數(shù)據(jù)的串行并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的串行并行轉(zhuǎn)換n 數(shù)值運(yùn)算數(shù)值運(yùn)算n 數(shù)據(jù)處置等數(shù)據(jù)處置等數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章3、電路構(gòu)造、電路構(gòu)造右移右移DI1011CLKDIQ0Q1Q2Q3000000112031411000010010101101串入并出串入并出Q3輸出，總需求輸出，總需求多少時鐘？多少時鐘？7數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章4、雙向移位存放器、雙向移位存放器74LS194A1圖形符號圖形符號并行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)

13、輸入端輸入端并行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)輸出端輸出端右移輸入端右移輸入端左移輸入左移輸入端端異步置異步置0 0端端任務(wù)形狀任務(wù)形狀控制端控制端數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章274LS194A的電路的電路數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章1S0S1S0S1D S1S0工作狀態(tài)工作狀態(tài)00011011Q11QQ02QQ2D1堅(jiān)持堅(jiān)持右移右移左移左移置數(shù)置數(shù)數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章374LS194A的邏輯功能的邏輯功能RDS1S0工作狀態(tài)工作狀態(tài)0置零置零100保持保持101右移右移110左移左移111并行輸入并行輸入數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章474LS194A的運(yùn)用的運(yùn)用功能擴(kuò)展功能擴(kuò)展右移輸入右移輸入端端左移

14、輸入端左移輸入端數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.3.1右移右移Y8M2N右移右移右移右移右移右移置數(shù)置數(shù)置數(shù)置數(shù)數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.3.2 計數(shù)器計數(shù)器1、功能：、功能：n 對時鐘對時鐘CLK進(jìn)展計數(shù)進(jìn)展計數(shù)n 分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和數(shù)值運(yùn)算分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和數(shù)值運(yùn)算數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2、分類：、分類：4按計數(shù)容量分：按計數(shù)容量分：3按編碼方式分：按編碼方式分：2按數(shù)字增減分：按數(shù)字增減分：1按觸發(fā)器能否同時翻轉(zhuǎn)分：按觸發(fā)器能否同時翻轉(zhuǎn)分：同步式同步式異步式異步式加法計數(shù)器加法計數(shù)器減法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器二進(jìn)制計數(shù)器二十進(jìn)制二

15、十進(jìn)制格雷碼計數(shù)器格雷碼計數(shù)器八進(jìn)制計數(shù)器八進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)器十進(jìn)制計數(shù)器六十進(jìn)制計數(shù)器等六十進(jìn)制計數(shù)器等數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.3.2 計數(shù)器計數(shù)器一、同步計數(shù)器一、同步計數(shù)器二、異步計數(shù)器二、異步計數(shù)器1、同步二進(jìn)制計數(shù)器、同步二進(jìn)制計數(shù)器2、同步十進(jìn)制計數(shù)器、同步十進(jìn)制計數(shù)器1、異步二進(jìn)制計數(shù)器、異步二進(jìn)制計數(shù)器2、異步十進(jìn)制計數(shù)器、異步十進(jìn)制計數(shù)器三、恣意進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法三、恣意進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法四、移位存放器型計數(shù)器四、移位存放器型計數(shù)器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章一、同步計數(shù)器一、同步計數(shù)器1、同步二進(jìn)制計數(shù)器、同步二進(jìn)制計數(shù)器14位加法計數(shù)器位加法計數(shù)器例如：例

16、如：1 0 1 1 + 1 1 1 0 0總結(jié)：二進(jìn)制數(shù)末位加總結(jié)：二進(jìn)制數(shù)末位加1，假設(shè)第，假設(shè)第i位的低位全位的低位全為為1時，那么第時，那么第i位和一切的低位都要變。位和一切的低位都要變。形狀翻轉(zhuǎn)形狀翻轉(zhuǎn)形狀堅(jiān)持形狀堅(jiān)持原理原理數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章電路電路觸發(fā)器的選擇觸發(fā)器的選擇T觸發(fā)器觸發(fā)器1210,1,2,1iiiTQ QQQ in01020130121TTQTQ QTQ QQ驅(qū)動方程驅(qū)動方程01*0*01*2012*30123QQQQQQQ QQQQ QQQ形狀方程形狀方程控制輸入端控制輸入端T型型*控制控制CLK型型數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章電路電路控制控制T型型010

17、20130121TTQTQ QTQ QQ0123CQ QQ Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章電路電路控制控制CLK型型1T 10iijjclkCLKQ圖見課本圖見課本P283，圖，圖6.3.14數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀表形狀表計數(shù)順序電路狀態(tài)等效十進(jìn)制數(shù)進(jìn)位輸出CQ3Q2Q1Q0000000010001102001020300113040100405010150601106070111708100080910019010101010011101111012110012013110113014111014015111115116000000數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀圖形狀圖一定要標(biāo)出

18、一定要標(biāo)出數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章時序圖時序圖十六進(jìn)制計數(shù)器十六進(jìn)制計數(shù)器計數(shù)器容量計數(shù)器容量2n-10CLKff0012Qff1014Qff2018Qff30116Qff也稱為也稱為分頻器分頻器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章 MSI74161置數(shù)、堅(jiān)持、計數(shù)、置置數(shù)、堅(jiān)持、計數(shù)、置0數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)輸出端同步置數(shù)同步置數(shù)端端異步置異步置0 0端端任務(wù)形狀任務(wù)形狀控制端控制端進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章74161電路電路EP、ET形狀控制端 異步置0端DR 同步置數(shù)端LD優(yōu)先權(quán)遞減優(yōu)先權(quán)遞減數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章74161功能功能計數(shù)1111堅(jiān)持(但C

19、=0)011堅(jiān)持1011同步置數(shù)01異步置00任務(wù)形狀ETEPLDRDCLK優(yōu)先權(quán)最高優(yōu)先權(quán)最高數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2同步二進(jìn)制減法器同步二進(jìn)制減法器4位減法位減法原理：原理：例如：例如：1 1 0 0 1 1 0 1 1總結(jié)：二進(jìn)制數(shù)末位減總結(jié)：二進(jìn)制數(shù)末位減1，假設(shè)第，假設(shè)第i位的低位全位的低位全為為0時，那么第時，那么第i位和一切的低位都要變。位和一切的低位都要變。形狀翻轉(zhuǎn)形狀翻轉(zhuǎn)形狀堅(jiān)持形狀堅(jiān)持1210,1,2,1iiiTQ QQ Q in見見P284圖圖6.3.15數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章3可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器單時鐘，同步單時鐘，同步74LS191雙時鐘，異步雙時鐘，異步

20、74LS19311000()()1iiijjjjUUTQQDDTDUijjDijjUiCLKCLKCLKQCLKQCLKCLK01010方法：方法：數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章3可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器74LS191減法計數(shù)110加法計數(shù)010預(yù)置數(shù)0 堅(jiān)持11任務(wù)形狀U/DLDSCLK異步置數(shù)異步置數(shù)優(yōu)先權(quán)最高優(yōu)先權(quán)最高數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2、同步十進(jìn)制計數(shù)器、同步十進(jìn)制計數(shù)器電路：在同步二進(jìn)制計電路：在同步二進(jìn)制計數(shù)器的根底上修正而得。數(shù)器的根底上修正而得。03Q Q1十進(jìn)制加法計數(shù)器十進(jìn)制加法計數(shù)器 1 0 0 1 + 1 0 0 0 03Q10TQ3012TQ QQ數(shù)字電路數(shù)字電路

21、 第第6章章能自啟動能自啟動形狀圖形狀圖數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章 MSI74160計數(shù)1111堅(jiān)持(但C=0)011堅(jiān)持1011置數(shù)01置00任務(wù)形狀ETEPLDRDCLK 74160與與74161功能一功能一樣，但樣，但74160是十進(jìn)制，是十進(jìn)制，逢十進(jìn)一，逢十進(jìn)一，CQ3Q0。數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2十進(jìn)制減法計數(shù)器十進(jìn)制減法計數(shù)器電路：在同步二進(jìn)制計電路：在同步二進(jìn)制計數(shù)器的根底上修正而得。數(shù)器的根底上修正而得。 0 0 0 0 1 1 0 0 1123QQ Q10TQ201TQ Q123QQ Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀圖形狀圖能自啟動能自啟動數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6

22、章章3十進(jìn)制可逆計數(shù)器十進(jìn)制可逆計數(shù)器74LS190功能與功能與74LS191一樣，但一樣，但74LS190是十進(jìn)制。是十進(jìn)制。單時鐘單時鐘74LS190，74LS168，CC4510雙時鐘雙時鐘74LS192，CC40192數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章二、異步計數(shù)器二、異步計數(shù)器異步：異步：1、異步二進(jìn)制計數(shù)器、異步二進(jìn)制計數(shù)器二進(jìn)制加法：采用從低位向高位逐位進(jìn)位的方二進(jìn)制加法：采用從低位向高位逐位進(jìn)位的方式任務(wù)。式任務(wù)。低位從低位從10，那么高位要翻，那么高位要翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)低位從低位從01，那么高位要翻，那么高位要翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)各個觸發(fā)器不是同步翻轉(zhuǎn)的。各個觸發(fā)器不是同步翻轉(zhuǎn)的。1原理：原理：加法：加法

23、：減法：減法：數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2二進(jìn)制加法計數(shù)器二進(jìn)制加法計數(shù)器問：假設(shè)用上升沿觸發(fā)器，該如何問：假設(shè)用上升沿觸發(fā)器，該如何接？接？Q接接CLK數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章3二進(jìn)制減法計數(shù)器二進(jìn)制減法計數(shù)器問：假設(shè)用上升沿觸發(fā)器，該如何接？問：假設(shè)用上升沿觸發(fā)器，該如何接？Q接接CLK數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章4常用常用MSI 4位：位：74LS293， 74LS393， 74HC393 7位：位：CC4024 12位：位：74HC4040 14位：位：74HC4020數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2、異步十進(jìn)制計數(shù)器、異步十進(jìn)制計數(shù)器12 34 5 6 789 10J=0J=1J

24、=0J=1J=01思緒：思緒：在異步二進(jìn)制計數(shù)在異步二進(jìn)制計數(shù)器根底上修正而得。器根底上修正而得。跳過跳過1010到到1111六個形狀六個形狀數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章274LS290異步置異步置9 9端端異步置異步置0 0端端雙雙時時鐘鐘任務(wù)頻率低任務(wù)頻率低存在競爭存在競爭-冒險冒險優(yōu)點(diǎn)：電路簡單優(yōu)點(diǎn)：電路簡單缺陷：缺陷：數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章274LS290CLK異步置異步置9端端異步置異步置0端端二進(jìn)制二進(jìn)制五進(jìn)五進(jìn)制制十進(jìn)十進(jìn)制制二五十異步計數(shù)器二五十異步計數(shù)器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章74LS290功能總結(jié)：功能總結(jié)：二進(jìn)制二進(jìn)制五進(jìn)制五進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制R0AR0BS9AS

25、9B控制端：控制端：功能：功能：CLK0輸入，輸入，Q0輸出輸出CLK1輸入，輸入，Q3Q2Q1輸出輸出CLK0輸入，輸入， Q0接接CLK1，Q3Q2Q1Q0輸出輸出R0AR0B1時，時，Q3Q2Q1Q00000S9AS9B1時，時，Q3Q2Q1Q01001數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章常用集成計數(shù)器常用集成計數(shù)器型號型號計數(shù)方式計數(shù)方式模及碼制模及碼制計數(shù)規(guī)律計數(shù)規(guī)律預(yù)置預(yù)置復(fù)位復(fù)位觸發(fā)方式觸發(fā)方式7490異步異步2*5加法加法異步異步異步異步下降沿下降沿7492異步異步2*6加法加法異步異步下降沿下降沿74160同步同步模模10,8421碼碼加法加法同步同步異步異步上升沿上升沿74161同

26、步同步模模16,二進(jìn)制二進(jìn)制加法加法同步同步異步異步上升沿上升沿74162同步同步模模10,8421碼碼加法加法同步同步同步同步上升沿上升沿74163同步同步模模16,二進(jìn)制二進(jìn)制加法加法同步同步同步同步上升沿上升沿74190同步同步模模10,8421碼碼單時鐘單時鐘,加加/減減異步異步上升沿上升沿74191同步同步模模16,二進(jìn)制二進(jìn)制單時鐘單時鐘,加加/減減異步異步上升沿上升沿74192同步同步模模10,8421碼碼雙時鐘雙時鐘,加加/減減異步異步異步異步上升沿上升沿74193同步同步模模16,二進(jìn)制二進(jìn)制雙時鐘雙時鐘,加加/減減異步異步異步異步上升沿上升沿CD4020異步異步模模214,

27、二進(jìn)制二進(jìn)制加法加法異步異步下降沿下降沿數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章三、恣意進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法三、恣意進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法方案：方案：問題：問題： 常見的只需：常見的只需：10進(jìn)制、進(jìn)制、16進(jìn)制、進(jìn)制、7進(jìn)進(jìn)制、制、12進(jìn)制、進(jìn)制、14進(jìn)制計數(shù)器。進(jìn)制計數(shù)器。恣意進(jìn)制計數(shù)器怎樣辦？恣意進(jìn)制計數(shù)器怎樣辦？將現(xiàn)有的計數(shù)器經(jīng)過外接線路來實(shí)現(xiàn)。將現(xiàn)有的計數(shù)器經(jīng)過外接線路來實(shí)現(xiàn)。設(shè)設(shè) N已有的已有的N進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器 M需求的需求的M進(jìn)制計數(shù)器，進(jìn)制計數(shù)器，將有兩種能夠：將有兩種能夠：M N數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章1、MN思緒：思緒：銜接方式銜接方式:按前面的方法接成按前面的方法接成N1和和

28、N2兩個計數(shù)器兩個計數(shù)器1MN1 N2并行進(jìn)位方式并行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式低位進(jìn)位控制高位的任務(wù)形狀控制信號低位進(jìn)位控制高位的任務(wù)形狀控制信號EP、ET低位進(jìn)位控制高位的低位進(jìn)位控制高位的CLK數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.3.3 用用74160構(gòu)成構(gòu)成100進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器并行進(jìn)位方式并行進(jìn)位方式控制控制ET、EP數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.3.3 用用74160構(gòu)成構(gòu)成100進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器串行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式控制控制CLK數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2M是素數(shù)是素數(shù)思緒：思緒：銜接方式銜接方式:先用先用2個個N計數(shù)器接成大于計數(shù)器接成大于M的的N2進(jìn)

29、制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器整體置整體置0方式方式整體置數(shù)方式整體置數(shù)方式同于同于MN的情的情況況數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.3.4 用用74160構(gòu)成構(gòu)成29進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器整體置整體置0方式方式S290010 1001530()DRQ Q Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.3.4 用用74160構(gòu)成構(gòu)成29進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器整體置數(shù)方式整體置數(shù)方式S280010 1000設(shè)置成設(shè)置成0000 000053()LDQ Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例 用用74161構(gòu)成構(gòu)成29進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器整體置整體置0方式方式整體置數(shù)方式整體置數(shù)方式S290001 1101S280001

30、1100432()LDQ Q Q4320()DRQ Q Q Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例 用用74LS290構(gòu)成構(gòu)成29進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器S290010 100100530ABR RQ Q QCLK數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章四、移位存放器型計數(shù)器四、移位存放器型計數(shù)器1、環(huán)形計數(shù)器、環(huán)形計數(shù)器 設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài)Q0Q1Q2Q31000，在，在CLK信號下，信號下，形狀按形狀按1000相當(dāng)于相當(dāng)于4進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)制計數(shù)器N4n;n表觸發(fā)器個數(shù)表觸發(fā)器個數(shù)01000010000103DQ數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章1、環(huán)形計數(shù)器、環(huán)形計數(shù)器特點(diǎn)：特點(diǎn)：形狀利用率低形狀利用率低電路簡單電路簡單不

31、能自啟動不能自啟動數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2、扭環(huán)形計數(shù)器、扭環(huán)形計數(shù)器03DQ數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章2、扭環(huán)形計數(shù)器、扭環(huán)形計數(shù)器特點(diǎn)：特點(diǎn)：不會產(chǎn)生競爭冒險景象不會產(chǎn)生競爭冒險景象N2n不能自啟動不能自啟動數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章能自啟動能自啟動Q0QQ0Q1 1Q2Q3Q2Q3000111100001111011111111110312123()DQQQQQQ見見P308圖圖6.3.49數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章用用74LS194A接成計數(shù)器接成計數(shù)器011011011環(huán)形環(huán)形Nn非門非門扭環(huán)形扭環(huán)形N2nn觸發(fā)器觸發(fā)器Q的個數(shù)的個數(shù)與非門與非門扭環(huán)形扭環(huán)形N2n1數(shù)字電

32、路數(shù)字電路 第第6章章*6.3.3 順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器計數(shù)器譯碼器計數(shù)器譯碼器數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章*6.3.4 序列信號發(fā)生器序列信號發(fā)生器發(fā)生的序列：發(fā)生的序列：00010111計數(shù)器計數(shù)器MUX數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.4 時序邏輯電路的設(shè)計方法時序邏輯電路的設(shè)計方法6.4.1 同步時序邏輯電路的設(shè)計方法同步時序邏輯電路的設(shè)計方法*6.4.2 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*6.4.3 異步時序邏輯電路的設(shè)計方法異步時序邏輯電路的設(shè)計方法*6.4.4 復(fù)雜時序邏輯電路的設(shè)計復(fù)雜時序邏輯電路的設(shè)計數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章6.4.1 同步時序邏輯電

33、路的設(shè)計方法同步時序邏輯電路的設(shè)計方法設(shè)計目的：設(shè)計目的： 時序電路時序電路 邏輯功能邏輯功能(Y,Q*) 設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：形狀方程形狀方程驅(qū)動方程驅(qū)動方程 輸出方程輸出方程? 形狀圖或時序圖形狀圖或時序圖形狀轉(zhuǎn)換表形狀轉(zhuǎn)換表三個方程三個方程數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：一、邏輯籠統(tǒng)一、邏輯籠統(tǒng)得到形狀圖或形狀表得到形狀圖或形狀表1、分析邏輯問題，確定輸入變量、分析邏輯問題，確定輸入變量X、輸出變量、輸出變量Y以及形狀數(shù)以及形狀數(shù)S ；緣由條件緣由條件輸入變量輸入變量結(jié)果結(jié)果輸出變量輸出變量2、定義輸入輸出變量及電路形狀的含意，并將、定義輸入輸出變量及電路形狀的含意，并將

34、電路形狀順序編號電路形狀順序編號Si ；3、按題意列出電路的形狀表或形狀圖。、按題意列出電路的形狀表或形狀圖。數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章二、形狀化簡二、形狀化簡1、等價形狀、等價形狀2、等價形狀的可以合并為一個，得到、等價形狀的可以合并為一個，得到M個形狀。個形狀。三、形狀分配形狀編碼三、形狀分配形狀編碼時序電路的形狀用觸發(fā)器形狀的不同組合表示的。時序電路的形狀用觸發(fā)器形狀的不同組合表示的。1、確定觸發(fā)器的數(shù)目、確定觸發(fā)器的數(shù)目n；122nnM2、給、給Si規(guī)定對應(yīng)的觸發(fā)器形狀組合規(guī)定對應(yīng)的觸發(fā)器形狀組合同輸入同輸出同次態(tài)同輸入同輸出同次態(tài)數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章四、確定觸發(fā)器類型四、確

35、定觸發(fā)器類型求出電路的形狀方程、驅(qū)動方程和輸出方程求出電路的形狀方程、驅(qū)動方程和輸出方程五、根據(jù)方程式畫出邏輯圖五、根據(jù)方程式畫出邏輯圖六、檢查電路能否自啟動六、檢查電路能否自啟動1、預(yù)置數(shù)、預(yù)置數(shù)預(yù)置一個有效形狀預(yù)置一個有效形狀2、修正邏輯設(shè)計、修正邏輯設(shè)計假設(shè)不能自啟動，采用：假設(shè)不能自啟動，采用：數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章要求：要求：SSIMSI設(shè)計步驟總結(jié)：設(shè)計步驟總結(jié)：形狀圖或形狀表形狀圖或形狀表方程式方程式邏輯圖邏輯圖觸發(fā)器和門電路的個數(shù)最少，輸入端最少；觸發(fā)器和門電路的個數(shù)最少，輸入端最少；MSI個數(shù)最少，種類最少，連線最少個數(shù)最少，種類最少，連線最少數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章

36、章例例6.4.1：設(shè)計一個帶有進(jìn)位輸出的：設(shè)計一個帶有進(jìn)位輸出的13進(jìn)制計數(shù)進(jìn)制計數(shù)器器邏輯籠統(tǒng)邏輯籠統(tǒng)A、無輸入信號；、無輸入信號；B、有進(jìn)位輸出信號；、有進(jìn)位輸出信號；C、13進(jìn)制有進(jìn)制有13個形狀。個形狀。C=1有進(jìn)位，有進(jìn)位，C0沒有進(jìn)位。沒有進(jìn)位。S0 、S1 、 、 S12表示表示13個形狀個形狀曾經(jīng)最簡曾經(jīng)最簡數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀分配形狀分配A、確定觸發(fā)器的數(shù)目、確定觸發(fā)器的數(shù)目n；12132nnn=4B、取、取0000到到1100表示表示S0、S12數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀表形狀表狀態(tài)變化狀態(tài)變化順序順序狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼進(jìn)位輸進(jìn)位輸出出C等效十等效十進(jìn)制數(shù)進(jìn)

37、制數(shù)Q3Q2Q1Q0S0000000S1000101S2001002S3001103S4010004S5010105S6011006S7011107S8100008S9100109S101010010S111011011S121100112S0000000數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章三個方程三個方程多余形狀多余形狀次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖*3210Q Q Q Q Y數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章A、形狀方程、形狀方程*323210QQ QQ QQ選擇選擇JK觸發(fā)器觸發(fā)器*3210323()QQ QQ QQ Q根據(jù)根據(jù)3*33QJQK Q總結(jié)：畫圈原那么必需包含初態(tài)的互反變量總結(jié)：畫圈原那么必需包含初

38、態(tài)的互反變量數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章A、形狀方程、形狀方程202*3210323*2103102*1011*030()()() )()QQ QQ QQ QQQQ QQ QQQQQ QQ QQQ QQB、驅(qū)動方程、驅(qū)動方程2321032 21023101010030,() ),() ,1JQ QQ KQJQQ KQ QQJQ KQJQ QKC、輸出方程、輸出方程32CQ Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章邏輯圖邏輯圖2321032 21023101010030,() ),() ,1JQ QQ KQJQQ KQ QQJQ KQJQ QK32CQ Q數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章檢查自啟動檢查自啟動能

39、自啟動能自啟動數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.4.2： 設(shè)計一個設(shè)計一個111序列檢測器。當(dāng)延續(xù)輸入序列檢測器。當(dāng)延續(xù)輸入3個或個或3個以上的個以上的1時輸出為時輸出為1，否那么為，否那么為0。邏輯籠統(tǒng)邏輯籠統(tǒng)A、輸入信號、輸入信號X；B、有輸出信號、有輸出信號Y；C、形狀：、形狀：S0表示沒有輸入表示沒有輸入1以前的形狀，以前的形狀，S1 表示輸入表示輸入1個個1以后的形狀，以后的形狀，S2 表示延續(xù)輸入表示延續(xù)輸入2個個1以后的形狀，以后的形狀，S3 表示延續(xù)輸入表示延續(xù)輸入3個或個或3個以上個以上1以后的形狀。以后的形狀。數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章邏輯籠統(tǒng)邏輯籠統(tǒng)形狀表形狀表 SX

40、S0S1S2 S3 0S0/0S0/0S0/0S0/01S1/0S2/0S3/1S3/1S/Y初態(tài)初態(tài)次態(tài)次態(tài)數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章邏輯籠統(tǒng)邏輯籠統(tǒng)形狀圖形狀圖形狀等價形狀等價同輸入同輸出同次態(tài)同輸入同輸出同次態(tài)S1S2S3 S0S1S2隱含表判別法隱含表判別法XXXXX數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀化簡形狀化簡數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章形狀分配形狀分配A、確定觸發(fā)器的數(shù)目、確定觸發(fā)器的數(shù)目n；1232nnn=2B、取、取00、01和和10表示表示S0、 S1 、S2*10Q Q Y數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章三個方程三個方程011XQXQQ*010QQXQ*1XQY 數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章A、形狀方程、形狀方程B、驅(qū)動方程、驅(qū)動方程C、輸出方程、輸出方程*1011*010QXQ QXQQXQQ101010,1JXQ KXJXQ K1CXQ數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章邏輯圖邏輯圖101010,1JXQ KXJXQ K1CXQ數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章檢查自啟動檢查自啟動能自啟動能自啟動數(shù)字電路數(shù)字電路 第第6章章例例6.4.3： 設(shè)計一個自動售