現(xiàn)代電子線路時序邏輯電路

現(xiàn)代電子線路時序邏輯電路2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.1第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.2§9.1時序邏輯電路時序邏輯電路：電路在某個時刻的輸出狀態(tài)，不僅與該時刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，還與電路前一時刻的狀態(tài)有關(guān)。即時序邏輯電路具有記憶功能（存儲能力）。組合邏輯電路時序邏輯電路框圖…a1an…y1ym…存儲單元……z1zk……q1qj……qjn+1是qjn的次狀態(tài)（后一時刻的狀態(tài)）輸出方程驅(qū)動方程狀態(tài)方程第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.3§9.2集成單元觸發(fā)器（雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）一、SR觸發(fā)器1、基本SR觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)符號當(dāng)、時，，，置位；當(dāng)、時，，，復(fù)位；當(dāng)、時，、

保持不變；當(dāng)、時，，邏輯關(guān)系紊亂，為不定態(tài)，應(yīng)收到約束。置位端復(fù)位端&&G1G2第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.411001111010101111000101000010011、同時撤消（由0變1）后Q狀態(tài)不定特性表約束條件：&&G1G2第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.52、同步SR觸發(fā)器&&&&電路結(jié)構(gòu)符號CP（clockpulse）：時鐘信號，用于多個觸發(fā)器的同步控制。當(dāng)時，G3、G4被封鎖，，、

保持不變；當(dāng)時，G3、G4開門，，,當(dāng)、時，，，置位；當(dāng)、時，，，復(fù)位；當(dāng)、時，、

保持不變；當(dāng)、時，，為不定態(tài)。第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.6CPSRQnQn+10XX000XX111100111011101001011010000100111110111111特性表約束條件：Qn置1置0Qn不定當(dāng)CP＝1時，00X110X1SRQn0100011110化簡：約束條件：——狀態(tài)方程第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.7例：已知同步SR觸發(fā)器的輸入信號波形，求輸出信號波形，設(shè)Q的初始值為0。??空翻：在一個時鐘脈沖作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或多次的現(xiàn)象。不定態(tài)不定態(tài)第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.8二、主從觸發(fā)器1、主從SR觸發(fā)器&&&&&&&&1主觸發(fā)器從觸發(fā)器目的：解決空翻問題。原理：用兩個同樣的同步SR觸發(fā)器，在互反的時鐘脈沖作用下，保證每個時鐘周期內(nèi)輸出端的狀態(tài)最多改變一次。當(dāng)CP＝1時，G3、G4封鎖，從觸發(fā)器保持狀態(tài)，主觸發(fā)器的輸出由S、R的狀態(tài)決定（可以發(fā)生空翻）；當(dāng)CP由1變0時，G7、G8被封鎖，主觸發(fā)器的狀態(tài)由此時的S、R決定，G3、G4解除封鎖，從觸發(fā)器的狀態(tài)由主觸發(fā)器決定。電路結(jié)構(gòu)第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.9CPSRQnQn+1XXXXQn↓1001↓1011↓0100↓0110↓0000↓0011↓1101↓1111特性表置1置0Qn不定下降沿觸發(fā)符號約束條件：——狀態(tài)方程第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.102、主從JK觸發(fā)器&&&&&&&&1目的：去除約束條件。原理：將輸出端、通過反饋線交叉連接R、S，自然滿足約束條件SR＝0。引入反饋線后，S換成了J，R換成了K，成為主從JK觸發(fā)器。圖中為直接置位端，為直接復(fù)位端，低電平有效。電路結(jié)構(gòu)第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.11&&&&&&&&1電路結(jié)構(gòu)當(dāng)J＝1，K＝0時CP=1，從觸發(fā)器被封鎖，主觸發(fā)器工作：即Qm置1，則CP由1變0時，Q置1；當(dāng)J＝0，K＝1時即Qm置0，則CP由1變0時，Q置0；第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.12&&&&&&&&1電路結(jié)構(gòu)當(dāng)J＝0，K＝0時即Qm不變，則CP由1變0時，Q不變；當(dāng)J＝1，K＝1時若Q＝0，則G8被封鎖，輸出為1，G7輸出為0，，；若Q＝1，則G7被封鎖，輸出為1，G8輸出為0，，；這兩種情況可以合并為：，則CP由1變0時，。第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.13CPJKQnQn+1XXXXQn↓1001↓1011↓0100↓0110↓0000↓0011↓1101↓1110特性表置1置0下降沿觸發(fā)符號——狀態(tài)方程第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.14例：已知主從JK觸發(fā)器的輸入信號波形，求輸出信號波形，設(shè)Q的初始值為0。一次變化現(xiàn)象（K＝1時，主觸發(fā)器置0，K＝0時，主觸發(fā)器保持。）一次變化現(xiàn)象（Q＝0，G8被封鎖，輸出始終為1，J＝1時，主觸發(fā)器置1，J＝0時，主觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。）由于存在一次變化現(xiàn)象，主從JK觸發(fā)器要求在CP＝1期間輸入狀態(tài)保持不變。第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.15例：已知主從JK觸發(fā)器的輸入信號波形，求輸出信號波形。第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.16三、維持阻塞D觸發(fā)器&&&&&&電路結(jié)構(gòu)目的：解決主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象。原理：只在時鐘的前沿（或后沿）處才允許觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其余時間將輸入信號封鎖（阻塞）。圖中為直接置位端，為直接復(fù)位端，低電平有效。維持阻塞D觸發(fā)器屬于邊沿觸發(fā)器。第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.17&&&&&&CP＝0時，G3、G4輸出為1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變；G5、G6開門，則CP由0變1后，G3、G4開門，則若D＝0，Q4隨即將G6封鎖，若D＝1，Q3隨即將G4、G5封鎖，第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.18符號CPDQnQn+1XXXQn↑000↑010↑101↑111特性表上升沿觸發(fā)——狀態(tài)方程觸發(fā)器輸出狀態(tài)與輸入信號D相同。第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.19例：已知D觸發(fā)器的輸入信號波形，求輸出信號波形。第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.20四、不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換1、用JK觸發(fā)器構(gòu)成T觸發(fā)器方法：通過比較兩種觸發(fā)器的特征方程，在一種觸發(fā)器的輸入端添加適當(dāng)?shù)倪壿嬁刂齐娐?，即可?gòu)成另一邏輯功能的觸發(fā)器。比較用JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器T觸發(fā)器：計數(shù)觸發(fā)器，當(dāng)T=0時，狀態(tài)不變；當(dāng)T=1時，每來一個CP脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.212、用JK觸發(fā)器構(gòu)成D觸發(fā)器比較1用JK觸發(fā)器構(gòu)成的D觸發(fā)器第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.223、用D觸發(fā)器構(gòu)成JK觸發(fā)器比較用D觸發(fā)器構(gòu)成的JK觸發(fā)器1&&&第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.23§9.3寄存器一、數(shù)據(jù)寄存器1、用SR觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器（4位）&&&&&&&&寄存由SR觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)碼寄存器寄存脈沖有效時，D=0，復(fù)位；D=1，置位。即：第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.24由SR觸發(fā)器構(gòu)成的4位鎖存器7475*QuadLatches第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.25寄存由D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器寄存脈沖由0變1時，2、用D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器（4位）第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.26由D觸發(fā)器構(gòu)成的4位鎖存器74HC175*QuadD-TypeFlip-FlopWithClear第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.27第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.28二、移位寄存器1、由觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器串行輸入串行輸出并行輸出清零移位控制由D觸發(fā)器構(gòu)成的4位右移寄存器第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.29移位控制脈沖串行輸入Di（先高后低）Q0Q1Q2Q30（清零脈沖）X00001D3D30002D2D2D3003D1D1D2D304D0D0D1D2D3狀態(tài)方程在移位控制脈沖作用下的移位情況第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.302、4位雙向移位寄存器74HC194*4-BitBidirectionalUniversalShiftRegister功能： 并行輸入； 并行輸出； 串行輸入； 串行輸出。（左移：從QA輸出 右移：從QD輸出）第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.3174HC194功能表第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.32第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.3374HC19474HC194右移串行輸入左移串行輸入3、74HC194應(yīng)用舉例*⑴、74HC194的級聯(lián)用兩片74HC194級聯(lián)稱為8位雙向移動寄存器第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.34⑵、74HC194、74HC283構(gòu)成的移位加法器74HC19474HC28374HC28374HC19474HC19474HC194第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.35t1↑：s0＝s1＝1，并行輸入；t2↑：s0＝1，s1＝0，M、N右移一位；t3↑：s0＝1，s1＝0，M右移一位，N不變。此時，第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.36§9.4計數(shù)器一、計數(shù)器的分類按計數(shù)進(jìn)制分二進(jìn)制計數(shù)器二-十進(jìn)制計數(shù)器按觸發(fā)器的觸發(fā)方式分同步計數(shù)器異步計數(shù)器按計數(shù)增減趨勢分加法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器計數(shù)器功能：計數(shù)、分頻、定時、產(chǎn)生特定的脈沖序列等。第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.37二、二進(jìn)制計數(shù)器1清零計數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制加法計數(shù)器JK觸發(fā)器的J、K端都接高電平，觸發(fā)器處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)（計數(shù)狀態(tài)），每一個時鐘脈沖下降沿到來，觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次。1、異步二進(jìn)制加法計數(shù)器第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.381234561112131415167891017工作波形第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.392、異步二進(jìn)制減法計數(shù)器1置位計數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制減法計數(shù)器先置位，使Q3Q2Q1Q0＝1111，JK觸發(fā)器工作于計數(shù)狀態(tài)，F(xiàn)F1～FF3的時鐘信號由前級的控制，使Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)隨計數(shù)脈沖遞減。第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.401234561112131415167891017工作波形第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.41清零計數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制可逆計數(shù)器&&&&&&&&&加減控制M1M＝0，，減法計數(shù)；M＝1，，加法計數(shù)。3、異步二進(jìn)制可逆計數(shù)器置位第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.424、同步二進(jìn)制加法計數(shù)器清零計數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的同步二進(jìn)制加法計數(shù)器&&第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.431234561112131415167891017驅(qū)動方程：工作波形第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.44三、十進(jìn)制計數(shù)器清零計數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的8421碼異步十進(jìn)制加法計數(shù)器1、異步十進(jìn)制加法計數(shù)器&1CO進(jìn)位輸出第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.451234561178910驅(qū)動方程：第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.46清零計數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的8421碼同步十進(jìn)制加法計數(shù)器2、8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計數(shù)器&1CO進(jìn)位輸出第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.47驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.48四、扭環(huán)計數(shù)器用D觸發(fā)器構(gòu)成的扭環(huán)計數(shù)器驅(qū)動方程：狀態(tài)方程：第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.49有效循環(huán)無效循環(huán)扭環(huán)計數(shù)器的狀態(tài)圖第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.50用D觸發(fā)器構(gòu)成的能自啟動的扭環(huán)計數(shù)器≥1&自啟動：經(jīng)過幾個時鐘脈沖后，計數(shù)器能自動進(jìn)入有效循環(huán)第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.51附、簡單時序邏輯電路的設(shè)計*設(shè)計的一般步驟對要實(shí)現(xiàn)的邏輯功能進(jìn)行邏輯抽象，確定輸入變量、輸出變量、以及各狀態(tài)間的時序關(guān)系；列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；狀態(tài)化簡；確定觸發(fā)器的類型和數(shù)量；寫出狀態(tài)方程、驅(qū)動方程；檢查自啟動能力。第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.52例、用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制加法計數(shù)器Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010011011100100101101000110×××111×××狀態(tài)轉(zhuǎn)換表000001010011100101Q2Q1Q0狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期三2023/6/12SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.53Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010011011100100101101000110×××111×××001010XXQ2n0100011110Q1nQ0nQ2n+1卡諾圖010100XXQ2n0100011110Q1nQ0nQ1n+1卡諾圖100110XXQ2n0100011110Q