NO52同步時(shí)序電路 (2)課件

第五章同步時(shí)序電路§5.5集成化的同步時(shí)序電路一、寄存器寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令。觸發(fā)器：控制門：

構(gòu)成常用正邊沿D觸發(fā)器或電位觸發(fā)器。在同一接收命令的作用下控制所有觸發(fā)器同時(shí)接收信息。單一寄存器：寄存器堆：

分類一個(gè)封裝內(nèi)只裝一個(gè)寄存器。一個(gè)封裝內(nèi)裝有多個(gè)寄存器。常用的集成化同步時(shí)序電路主要有:寄存器、移位寄存器和計(jì)數(shù)器。74175型四D觸發(fā)器中，當(dāng)接收命令（即時(shí)鐘脈沖CP）到來時(shí)，數(shù)碼便送到寄存器保存起來。由于寄存器中觸發(fā)器的狀態(tài)改變是與時(shí)鐘脈沖CP同步的，故稱為同步送數(shù)方式。

利用觸發(fā)器的置（復(fù)）位端也可實(shí)現(xiàn)送數(shù)，達(dá)到寄存數(shù)碼的目的，這種工作方式稱為異步送數(shù)，寄存器狀態(tài)改變的時(shí)刻與時(shí)鐘脈沖CP無關(guān)。

在這兩個(gè)寄存器中，數(shù)碼的各位是并行輸入的，寄存器寄存的數(shù)碼也是并行輸出的。1.單一寄存器輸入輸出74175型四D觸發(fā)器的邏輯圖1DRdC1Q4D11DRdC1Q3D21DRdC1Q2D31DRdC1Q1D4CK置0F1F2F3F4Rd是異步清零控制端。D1～D4是并行數(shù)據(jù)輸入端，CK為時(shí)鐘脈沖端。Q1～Q4是并行數(shù)據(jù)輸出端。12345671098141312111516171819201Q1D2D2Q3Q3D4D4QGND輸出控制時(shí)鐘VCC5D6D7D8D5Q6Q7Q8Q74LS374低電平有效正邊沿觸發(fā)八D寄存器：三態(tài)輸出共輸出控制共時(shí)鐘2.寄存器堆二、移位寄存器所謂“移位”，就是將寄存器所存各位數(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，常把它分成三種：寄存器左移(a)寄存器右移(b)寄存器雙向移位(c)1.移位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)SDQQDQQDQQDQQD&&&&A0A1A2A3RDCLRLOAD移位脈沖CP0串行輸出數(shù)據(jù)預(yù)置3210存數(shù)脈沖清零脈沖四位并入-串出的左移寄存器初始狀態(tài)：設(shè)A3A2A1A0＝1011在存數(shù)脈沖作用下，Q3Q2Q1Q0＝1011。D0＝0D1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2下面將重點(diǎn)討論藍(lán)顏色電路—移位寄存器的工作原理。QQDQQDQQDQQD移位脈沖CP0串行輸出3210D0＝0D1＝Q0D2＝Q1D3＝Q2QQDQQDQQDQQD移位脈沖CP0串行輸出321010110110

0110110011001000100000000000000000000000Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0設(shè)初態(tài)

Q3Q2Q1Q0＝1011用波形圖表示如下：Q3Q2Q1Q0CP110100110011000000000001QA1DC1R&&&11DC1R&&&11DC1R&&&11DC1R&&&111111&1QBQCQDCLRCKDRDLS0S1ABCD2.集成化移位寄存器74LS194三、寄存器和移位寄存器的應(yīng)用1.組成寄存器堆使能數(shù)據(jù)輸入地址Q1Q2Q3Q4D1D2D3D4Q1Q2Q3Q4D1D2D3D4Q1Q2Q3Q4D1D2D3D40ABCD1897寄存命令譯碼器直接清零8×4寄存器堆2.串行-并行變換并行輸出清零串行輸入D6～D0轉(zhuǎn)換完成信號(hào)S0S1CK1QA1QB1QC1QD1S0S1CK2QA2QB2QC2QD2DRDRA1B1C1D1A2B2C2D274LS194(1)74LS194(2)Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q811CLRCLR1CK1S1S0=11并行輸入S1S0=01右移0清零1并行輸入(S1S0=11)2右移(S1S0=01)3右移(S1S0=01)4右移(S1S0=01)5右移(S1S0=01)6右移(S1S0=01)7右移(S1S0=01)8并行輸入(S1S0=11)CKCKQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8操作000000000清零1D60111111并行輸入(S1S0=11)2D5D6011111右移(S1S0=01)3D4D5D601111右移(S1S0=01)4D3D4D5D60111右移(S1S0=01)5D2D3D4D5D6011右移(S1S0=01)6D1D2D3D4D5D601右移(S1S0=01)7D0D1D2D3D4D5D60右移(S1S0=01)8D6'0111111并行輸入(S1S0=11)七位串入并出狀態(tài)表CLR寄存器各輸出端狀態(tài)QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2QD2寄存器工作方式0D0D1D2D3D4D5D6

10D0D1D2D3D4D5

110D0D1D2D3D4

1110D0D1D2D3

11110

D0D1D2

11111

0

D0D1

11111

10D0

CK并行輸入(S1S0=11)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)右移(S1S0=01)七位并入串出狀態(tài)表0D0D1D2D3D4D5D6并行輸入(S1S0=11)右移(S1S0=01)123456784.序列信號(hào)發(fā)生器74194CK∧RD10STARTCLRQAQBQCQDS1S0CKQAQBQCQD00001000110011101111011100110001序列順序循環(huán)由移位寄存器和組合反饋網(wǎng)絡(luò)組成，從移存器的某一輸出端可以得到周期性的序列碼。1設(shè)計(jì)步驟：①根據(jù)給定序列信號(hào)的循環(huán)長度M，確定移存器位數(shù)n，2n-1＜M≤2n。②確定移位寄存器的M個(gè)獨(dú)立狀態(tài)。將給定的序列碼按照移位規(guī)律每n位一組，劃分為M個(gè)狀態(tài)。若M個(gè)狀態(tài)中出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象，則應(yīng)增加移存器位數(shù)。用n+1位再重復(fù)上述過程，直到劃分為M個(gè)獨(dú)立狀態(tài)為止。③根據(jù)M個(gè)不同狀態(tài)列出移存器的狀態(tài)順序表和反饋函數(shù)表，求出反饋函數(shù)F的表達(dá)式。④檢查自啟動(dòng)性能。⑤畫邏輯圖。QAQBQC100001011111111110100QAQBQCQD1001001101111111111011001001劃分六個(gè)狀態(tài)為100、001、011、111、111、110。其中狀態(tài)111重復(fù)出現(xiàn)。重新劃分六個(gè)獨(dú)立狀態(tài)為1001、0011、0111、1111、1110、1100。無重復(fù)狀態(tài)。QAQBQCQDF10011001110111111110111001100110011③列狀態(tài)順序表和反饋激勵(lì)函數(shù)表，求反饋函數(shù)F的表達(dá)式。××1××××1110×××0×0001111000011110QAQBQCQDF(DL)10100100100100110010010111001110主01111111000000011000101101101101④檢查自啟動(dòng)性能。不能自啟動(dòng)⑤畫邏輯電路。移位寄存器用一片74LS194，組合反饋網(wǎng)絡(luò)可以用SSI門電路實(shí)現(xiàn)。電路中，采用了門電路實(shí)現(xiàn)反饋函數(shù)。74LS194QAQBQCQDS1S0DL10111CPFZCP四、同步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器——用以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖CP個(gè)數(shù)的電路。計(jì)數(shù)器的分類：（2）按數(shù)字的增減趨勢可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。（1）按計(jì)數(shù)進(jìn)制可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最典型的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3）按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是否與計(jì)數(shù)脈沖同步分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。1.二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（1）二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器由于該計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)規(guī)律性較強(qiáng)，只需用“觀察法”就可設(shè)計(jì)出電路：因?yàn)槭恰巴健狈绞剑詫⑺杏|發(fā)器的CP端連在一起，接計(jì)數(shù)脈沖。

然后分析狀態(tài)圖，選擇適當(dāng)?shù)腏K信號(hào)。計(jì)數(shù)脈沖序號(hào)電路狀態(tài)等效十進(jìn)制數(shù)Q3Q2Q1Q00000001000112001023001134010045010156011067011178100089100191010101011101111121100121311011314111014151111151600000（2）二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器分析4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表（略），很容易看出，只要將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程改為：將加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器合并起來，并引入一加/減控制信號(hào)X便構(gòu)成4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程為：就構(gòu)成了4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器。（3）二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器2.集成二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器舉例（1）4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74161①異步清零。74161具有以下功能：③計(jì)數(shù)。②同步并行預(yù)置數(shù)。RCO為進(jìn)位輸出端。④保持。（2）4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器741913.非二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱模N計(jì)數(shù)器。當(dāng)N=2n時(shí)，就是前面討論的n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；當(dāng)N≠2n時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例：

8421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器741608421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器74160五、集成同步計(jì)數(shù)器應(yīng)用例：用兩片4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74161采用同步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成的8位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，模為16×16=256。1．計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)2．組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1）異步清零法異步清零法適用于具有異步清零端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！痢?1×××1××11××11Q3Q2Q1Q00001111000011110（2）同步清零法同步清零法適用于具有同步清零端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74163和與非門組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！痢痢?×××1××01××11Q3Q2Q1Q00001111000011110（3）異步預(yù)置數(shù)法異步預(yù)置數(shù)法適用于具有異步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器74191和與非門組成的余3碼10進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1×1×1×11101