新編計算機基礎(chǔ)教程-周立功 410 時序邏輯電路20100909課件

4.10時序邏輯電路結(jié)構(gòu)模型時序邏輯電路一個邏輯電路，它在任一時刻的輸出狀態(tài)不但與當(dāng)時的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與電路之前的狀態(tài)有關(guān)。InputXOutputZ驅(qū)動信號W狀態(tài)信號Q存儲電路組合電路4.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸涙i存器74HC37374HC373：帶三態(tài)輸出的并入并出八D電平觸發(fā)鎖存器D[7:0] 輸入數(shù)據(jù)線Q[7:0]

輸出數(shù)據(jù)線LE

鎖存輸入信號OE

允許輸出信號鎖存器74HC37374HC373電路原理圖鎖存器74HC373三態(tài)門D鎖存器OE=1時，8位輸出Q0~Q7呈高阻狀態(tài)；OE=0時，鎖存器L1~L8的輸出出現(xiàn)在輸出Q0~Q7上。鎖存器74HC373特性表輸入內(nèi)部鎖存輸出Qn功能描述LEDn1×××高阻總線隔離0×00鎖存00×11鎖存1000透明傳輸1111透明傳輸鎖存器74HC373QLEDOE_高阻透明傳輸鎖存透明傳輸鎖存4.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸?.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸浖拇嫫骷拇嫫鳎簲?shù)字系統(tǒng)中用來存儲二進制數(shù)據(jù)的邏輯部件；寄存器基本組成單元為“觸發(fā)器”1個觸發(fā)器可存儲1位二進制數(shù)據(jù)寄存器74HC374集成電路74HC374為8通道上升沿觸發(fā)鎖存器帶三態(tài)輸出的并入并出八D觸發(fā)器(8位寄存器)。置1置0置1置1寄存器74HC374回顧維持阻塞D觸發(fā)器的時序圖：CPDQQ_74HC374的基本組成是維持阻塞D觸發(fā)器。寄存器74HC374三態(tài)門與74HC373相同CPDQCP為高或低時，不管輸入如何，觸發(fā)器輸出保持原狀態(tài)不變；CP上升沿到來時，觸發(fā)器輸出變?yōu)榕c輸入D該時刻同樣的狀態(tài)。寄存器74HC374特性表輸入內(nèi)部寄存輸出Qn功能描述CPDn1×××高阻總線隔離××00寄存0××11寄存↑000觸發(fā)↑111觸發(fā)關(guān)鍵知識點：74HC373與74HC374

從存儲數(shù)據(jù)的角度來看，74HC373八D鎖存器與74HC374八位寄存器具有類似的邏輯功能74HC373與74HC374

區(qū)別74HC373是電平觸發(fā)，74HC374是脈沖邊沿觸發(fā)應(yīng)用場合兩者有不同的應(yīng)用場合，主要取決于控制信號與輸入數(shù)據(jù)信號之間的時序關(guān)系，以及控制存儲數(shù)據(jù)的方式關(guān)鍵知識點：74HC373與74HC374

應(yīng)用場合如果輸入數(shù)據(jù)的刷新可能出現(xiàn)在控制信號開始有效之后，則只能使用鎖存器，它不能保證輸出同時更新狀態(tài)。如果能確保輸入數(shù)據(jù)的刷新在控制信號觸發(fā)邊沿出現(xiàn)之前穩(wěn)定，或要求輸出同時更新狀態(tài)，則可選擇寄存器。4.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸浺莆患拇嫫髟谟嬎銠C系統(tǒng)中為了高效的實現(xiàn)計算機系統(tǒng)之間的遠距離通信，且要使通信電路簡單、可靠，則采用串行輸入、輸出的方式，例如串行口、I2C和SPI通信等，甚至當(dāng)今廣泛應(yīng)用的互聯(lián)網(wǎng)通信，都采用了這種方式來實現(xiàn)。MCUSDAUARTI2CSPIMOSIMISOCSCLKSP232TXDRXDSCLVCC移位寄存器74HC164串入并出移位寄存器74HC164是一種常用的八位串入并出移位寄存器縱隊橫隊74HC164就是一個把8位“縱隊”數(shù)據(jù)變?yōu)?位“橫隊”數(shù)據(jù)的寄存器移位寄存器74HC164A/B 輸入數(shù)據(jù)線Q[7:0]

輸出數(shù)據(jù)線CP

時鐘脈沖信號MR 直接復(fù)位移位寄存器74HC164輸入移位順序CPD*輸出功能描述

Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0

00000000清零0

×××1234567移位移位移位移位移位移位移位移位8特性表11111111D7↑D7D7↑D6D6↑D5D5D6D7D1↑↑↑↑↑D3D0D4D2D4D4D4D4D4D3D3D2D3D2D1D3D2D1D0D7D7D7D6D6D5D5D6D6D5D7D7D5D5D6××××××××××××××××××××××××××××移位寄存器74HC164時序圖CP串行輸入：DQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7101010234567811110100111101011110101110101101110111狀態(tài)不定1最先輸入的經(jīng)過8次移位到達Q7串入并出帶鎖存的移位寄存器74HC595CPMRDQ0'Q1'Q2'Q3'Q4'Q5'Q6'Q7'01100001STR

八D鎖存器CPMRDQ0'Q1'Q2'Q3'Q4'Q5'Q6'Q7'

移位寄存器帶鎖存的移位寄存器74HC595移位寄存器74HC164將D觸發(fā)器直接輸出，移位過程的中間結(jié)果直接作用在目標(biāo)上，就有可能產(chǎn)生非正常效果，例如數(shù)碼管的動態(tài)掃描。帶鎖存的移位寄存器74HC595管腳功能串行數(shù)據(jù)輸入并行數(shù)據(jù)輸出時鐘脈沖輸入復(fù)位輸出使能鎖存使能帶鎖存的移位寄存器74HC595特性表鎖存器輸入輸出Qn功能描述STRCP移位寄存器器輸入MRD1××××高阻輸出禁止0××××QLn輸出使能×↑××××將移位寄存器的輸出Qn'鎖存到QLn××0×××將移位寄存器的輸出Qn'清零××1×↑×D→Q0'

，Q0'~Q6'→Q1'~Q7'

×↑1×↑×D→Q0'

，Q0'~Q6'→Q1'~Q7'移位寄存器移位前輸出Qn'鎖存到QLn4.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸泴嶒炘韺嶒炘?

無鍵按下時110000數(shù)據(jù)輸入端AB與時鐘脈沖信號輸入端CP都為0。實驗原理1

無鍵按下2S5（0鍵）按下010111111110實驗原理1

無鍵按下2S5（0鍵）按下01000011111111CP端得到一個高電平脈沖信號，AB端數(shù)據(jù)0傳送到輸出端，Q7~Q0全部左移一位。實驗原理1

無鍵按下2S5（0鍵）按下10000000003S6（1鍵）按下實驗原理1

無鍵按下2S5（0鍵）按下103S6（1鍵）按下01100000000實驗步驟123實驗步驟：動畫演示人工智能學(xué)科的誕生人工智能是研究理解和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科，其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進而設(shè)計可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。1956年麥卡錫聯(lián)合申龍（信息論創(chuàng)立者）、明斯基（人工智能大師、《心智社會》的作者）、羅徹斯特（IBM計算機設(shè)計者之一）發(fā)起了達特默斯人工智能會議，達特默斯會議標(biāo)志人工智能學(xué)科的誕生，它從一開始就是交叉學(xué)科的產(chǎn)物，與會者有數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、認知學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家和計算機科學(xué)家。在達特默斯會議上，明斯基的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬器、麥卡錫的搜索法以及西蒙和紐維爾的定理證明器是3個亮點。分別討論如何穿過迷宮，如何搜索推理和如何證明數(shù)學(xué)定理，會上首次使用了“人工智能”這一術(shù)語。

4.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸?1100計數(shù)器計數(shù)器是計算機系統(tǒng)最常用的時序電路之一，除了可以對時鐘脈沖計數(shù)外，還可以用于分頻、定時及產(chǎn)生各種時序信號。四位異步二進制加法計數(shù)器T觸發(fā)器計數(shù)器直接清零0001010001：加計數(shù)1次0010：加計數(shù)2次計數(shù)器時鐘輸入計數(shù)器加計數(shù)器時序圖12345678910111213141516時鐘輸入CP1010101010101010100110011001100100001111000011110000111100001111Q0Q1Q2Q3并行輸出二進制計數(shù)值觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)存在延時Tpd，因此各個觸發(fā)器不同時翻轉(zhuǎn)，在達到穩(wěn)定狀態(tài)前，輸出將會出現(xiàn)不可預(yù)估的亂碼。對于一個N位的異步計數(shù)器，從時鐘脈沖到來至所有觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到達穩(wěn)定狀態(tài)需要經(jīng)歷NTpd，這就要求:Tcp>>NTpd

各級觸發(fā)器不是同時翻轉(zhuǎn)，而是逐級脈動進位翻轉(zhuǎn)，故又叫做紋波計數(shù)器2分頻4分頻8分頻16分頻4.10.1鎖存器4.10.2鎖存器實驗4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位數(shù)據(jù)輸入與顯示實驗4.10.6計數(shù)器4.10.78位地址輸入與顯示實驗?zāi)夸泴嶒炿娐发佼a(chǎn)生步進計數(shù)脈沖②產(chǎn)生快速計數(shù)脈沖③8位計數(shù)功能④LED顯示計數(shù)輸出各部分實現(xiàn)功能實驗原理：產(chǎn)生步進計數(shù)脈沖

播放功能NEXT步進鍵S8用于產(chǎn)生計數(shù)脈沖。當(dāng)S8未按下時，輸出為0；每按一次按鍵，輸出則由0跳變?yōu)?。實驗原理：產(chǎn)生快速計數(shù)脈沖

短路JP23上的任何一組排針實驗原理：產(chǎn)生快速計數(shù)脈沖

功能按下FAST鍵不松開，將輸出快速計數(shù)脈沖