數(shù)字電子技術(shù)第六章時序

數(shù)字電子技術(shù)第六章時序課件第1頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六三、描述其邏輯功能的方程組輸出方程狀態(tài)方程驅(qū)動方程第2頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六四、時序電路的分類同步時序邏輯電路異步時序邏輯電路五、本章重點（同步）時序電路的分析方法；

（同步）時序電路的設(shè)計方法；常用電路的功能及其使用方法。按電路中觸發(fā)器的動作特點可分為：第3頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六6.2時序電路的分析方法步驟：邏輯圖→三組方程→通過計算→狀態(tài)轉(zhuǎn)換表→狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時序圖(可能的話，用文字描述功能)。例6.2.1分析七進制加法(遞增)計數(shù)器。6.2.1同步時序電路的分析方法第4頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第1步：三組方程輸出方程驅(qū)動方程狀態(tài)方程第5頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第2步：計算求狀態(tài)轉(zhuǎn)換表第6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第3步:求狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖111這個狀態(tài)只能被光顧一次第7頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第4步:求時序圖(波形圖)功能總結(jié)第8頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六例6.2.3說明異步時序邏輯電路，分析其邏輯功能，畫出狀態(tài)圖和時序圖。異步電路的分析過程和同步電路相同；不同的是觸發(fā)條件不是同時滿足，所以計算狀態(tài)方程的時候要格外注意！第9頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六6.3若干常用時序邏輯電路6.3.1寄存器和移位寄存器一、寄存器(Register)功能：寄存二進制代碼。747574175第10頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六二、移位寄存器(shiftregister)功能：存儲的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。應(yīng)用：數(shù)據(jù)的串行—并行轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算以及數(shù)據(jù)處理等。分類：右移、左移、雙向。1.右移寄存器11011234第11頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六2.集成移位寄存器74194右移輸出左移輸出第12頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六3.擴展與應(yīng)用例如:用兩片74LS194A連城8位雙向移位寄存器。第13頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六2.應(yīng)用舉例——數(shù)值運算Y=M*8+N*2第14頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六6.3.2計數(shù)器(Counter)一、同步計數(shù)器2.分類：同步、異步；加法（遞增）、減法（遞減）

、可逆（加/減）；二進制（編碼）、二—十進制、循環(huán)碼計數(shù)器等。模（容量）：一個計數(shù)循環(huán)包含的狀態(tài)數(shù)N，或者一個計數(shù)周期包含的脈沖個數(shù)N，也稱N進制(計數(shù)器)。1.四位二進制加法計數(shù)器1.功能：對輸入的時鐘脈沖進行計數(shù)。第15頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第1步：驅(qū)動方程，輸出方程和狀態(tài)方程C=Q3Q2Q1Q0第16頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第2步：根據(jù)計算得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換表第17頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第3步：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖次態(tài)=現(xiàn)態(tài)+1第18頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第4步：時序圖應(yīng)用：分頻器

Q0為2分頻;Q1為4分頻；Q2為8分頻；Q3和C為16分頻。電子表就是對32768Hz進行215分頻得到1Hz信號,進行計數(shù)實現(xiàn)計時的。123456789ABCDEF12345678第19頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六二進制加法計數(shù)器電路結(jié)構(gòu)(驅(qū)動方程)的規(guī)律：T4=Q0Q1Q2Q3現(xiàn)態(tài)次態(tài)驅(qū)動方程第20頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六同步4位二進制加法計數(shù)器74161工作狀態(tài)X0XXX清零（異步）10XX置數(shù)（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111計數(shù)清零端和置數(shù)端可以改變計數(shù)器狀態(tài)變化規(guī)律！第21頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六四位二進制減法計數(shù)器狀態(tài)圖次態(tài)=現(xiàn)態(tài)-1第22頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六4位二進制減法計數(shù)器及其結(jié)構(gòu)特點1011100-1----------------------1011011現(xiàn)態(tài)次態(tài)第23頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六加/減計數(shù)器加/減計數(shù)結(jié)果加/減計數(shù)器計數(shù)結(jié)果二進制加/減計數(shù)器（可逆計數(shù)器）兩種解決方案第24頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六a.單時鐘式（加/減控制端）74191工作狀態(tài)X11X保持XX0X置數(shù)(異步)010加計數(shù)011減計數(shù)74191功能表第25頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六工作狀態(tài)X11X保持XX0X置數(shù)(異步)010加計數(shù)011減計數(shù)74191時序圖例子74191功能表第26頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六b.雙時鐘式74193第27頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六2.十進制計數(shù)器第28頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六①十進制加法計數(shù)器74160工作狀態(tài)X0XXX清0（異步）10XX置數(shù)（同步）X1101保持(包括C)X11X0保持（C=0）1111計數(shù)74160功能表第29頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六CPQ0Q1Q2Q3C十進制計數(shù)器74160分頻特性T=10TCPTCPTQ2=10TCP123456789A4TCP6TCPQ0二分頻，Q1五分頻，Q2、Q3、C都是十分頻。第30頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六②十進制減法計數(shù)器③十進制可逆計數(shù)器基本原理一致，電路只用到0000--1001的十個狀態(tài)實例器件單時鐘：74190,74168雙時鐘：74192第31頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六二、異步計數(shù)器1.二進制計數(shù)器Q2Q1Q000000101001110010111011112345678異步時序電路延遲時間具有積累特性，限制了工作速度！第32頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六74161(1)Datasheet數(shù)據(jù)表第33頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六74161(2)第34頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六74161(3)第35頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六三、任意進制計數(shù)器1.已知已有計數(shù)器的模為N，要構(gòu)成的任意進制計數(shù)器的模為M，且M<N。原理：從原來電路的N個狀態(tài)中選擇出M個構(gòu)成新的有效循環(huán)。置數(shù)法復(fù)位法/清零法第36頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六例6.3.2：利用74160構(gòu)成六進制計數(shù)器。(M=6,N=10)步驟：1.清楚所用器件的時序邏輯特點2.根據(jù)控制端選擇編碼選擇方案/0/0/0/1/0/0/0/0/0/0/C進位信號方案一、異步清零R’D第37頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六進位信號可以從Q輸出端中選擇，也可以構(gòu)造進位信號。特點:周期為計數(shù)循環(huán)的周期；而且，一個計數(shù)周期內(nèi)只有一次變化。第38頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六構(gòu)造標準的進位信號條件：1.在時序邏輯的最后一個狀態(tài)(最大狀態(tài))為特殊電平(高/低電平)2.特殊電平只持續(xù)1個脈沖周期改進電路第39頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六復(fù)位信號作用時間短，清零不可靠仿真圖第40頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六延長清零信號長度到半個脈沖周期改進電路改進電路仿真圖第41頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六方案二、同步置零法LD’/0/0/0/1/0/0/0/0/0/0/C仿真圖第42頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六方案三、同步置數(shù)法LD’優(yōu)點：可以利用原來電路的進位輸出端/0/0/0/1/0/0/0/0/0/0/C第43頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六2.若M>N如何處理方法：用多片N進制計數(shù)器級聯(lián)成模大于M的計數(shù)器N′(1)并行進位法（同步工作）注意此處連接方式在此時刻發(fā)生進位第44頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六此行說明ET功能優(yōu)先EP，即同時有信號輸入ET起作用高低為進位都為標準進位信號第45頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六高位進位信號為非標準進位信號即特殊電平持續(xù)寬度不為一個脈沖周期第46頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六(2)串行進位法（異步工作）注意非門的使用第47頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六構(gòu)建M>N計數(shù)器原理和過程：1.級聯(lián)構(gòu)造計數(shù)器容量N′>M2.按照M<N的方法構(gòu)建第48頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六例6.3.4構(gòu)成29進制計數(shù)器（M<N′和M<N方法相同）(1)RD’端整體清零/復(fù)位法第49頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六(2)LD’端整體置數(shù)法第50頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六3.用M=M1*M2級聯(lián)的方法M1=10，M2=6,M=60。注意兩種進位方式。第51頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六四、移位寄存器型計數(shù)器1.環(huán)形計數(shù)器可自啟動的狀態(tài)圖第52頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六可自啟動的環(huán)形計數(shù)器環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)利用率低第53頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六2.扭環(huán)形計數(shù)器第54頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六五、自鎖：計數(shù)器一次計數(shù)動作后停止工作。如74LS160計數(shù)滿一次后就停止工作。工作狀態(tài)X0XXX置0（異步）10XX置數(shù)（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111計數(shù)第55頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六6.4同步時序邏輯電路的設(shè)計方法設(shè)計步驟:邏輯抽象:確定I/O變量,用字母表示,并進行邏輯賦值；確定邏輯過程狀態(tài)的數(shù)量和意義,用符號表示,建立原始狀態(tài)圖；2.狀態(tài)化簡:合并等價狀態(tài)(三同條件),盡量減少狀態(tài)數(shù)量；3.狀態(tài)分配/編碼:確定編碼位數(shù),2n-1<M≤2n； 用代碼代替符號表示狀態(tài),編碼方案不同,電路結(jié)構(gòu)不同；4.求出三組方程:根據(jù)狀態(tài)圖直接求輸出輸出和狀態(tài)方程,選定觸發(fā)器類型,并推導出驅(qū)動方程；5.畫出邏輯圖:通過輸出方程和驅(qū)動方程畫出時序邏輯電路圖；6.驗證能否自啟動:檢查無效狀態(tài)是否形成無效循環(huán)。分析:邏輯圖→三組方程→通過計算→狀態(tài)轉(zhuǎn)換表→狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時序圖第56頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六“111”序列檢測器XYCLK例6.4.2.設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。

要求：連續(xù)輸入三個或三個以上1時輸出為1,其他情況下輸出為0。第57頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六三、狀態(tài)分配取n=2，令Q1Q0的00、01、10為S0S1S2

第58頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六四、選用JK觸發(fā)器，求方程組五、畫邏輯圖第59頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六六、檢查電路能否自啟動將狀態(tài)“11”代入狀態(tài)方程和輸出方程，分別求X=0/1下的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)下的輸出，得到：經(jīng)檢驗此電路可以自啟動第60頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六如選擇DFF，求驅(qū)動方程更簡單！第61頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六第六章習題[題6.6]時序邏輯電路分析00011011A/Y1/01/01/01/10/00/00/00/1Q2Q1見注釋四進制加減計數(shù)器第62頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六[題6.11]譯9，置數(shù)3。為7進制。[題6.12]譯10，異步清零。為10進制。第63頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六步驟：分析74161的邏輯功能，以及特點決定采用同步端，還是異步端選取狀態(tài)，連接電路[題6.14]試用74161接成12進制計數(shù)器。第64頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六[題6.13]M=0,8進制；M=1,6進制。A=0,10進制A=1,12進制[題6.15]第65頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六(53)16=5*161+3*160=83[題6.20]第66頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六[題6.18][題6.19]7*9=6310*3=30第67頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六[題6.22]使用74160構(gòu)成365進制計數(shù)器進位這樣連接也可以第68頁，共74頁，2023年，2月20日，星期六[題6.24]時序電路的分析00001001100001110110010