數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用（第3版） 課件 第3學(xué)習(xí)單元

“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材

經(jīng)全國(guó)職業(yè)教育教材審定委員會(huì)審定王蘋(píng)主編沈璐曾貴苓徐琬婷梁薇副主編數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用（第2版）（ISBN978-7-121-26517-4）學(xué)習(xí)單元3

計(jì)數(shù)分頻電路分析制作與調(diào)試實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

同步型觸發(fā)器邏輯功能的分析與測(cè)試

用74LS74、74LS112構(gòu)成T、T/觸發(fā)器

霓虹燈控制電路制作與調(diào)試0-59（0-23）加法計(jì)數(shù)顯示電路制作與調(diào)試完成項(xiàng)目任務(wù)所需知識(shí)點(diǎn)1、觸發(fā)器的邏輯功能及動(dòng)作特點(diǎn)；2、時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)、分析方法及功能描述方法；3、寄存器的邏輯功能、以及真值表的讀解，管腳功能；4、二進(jìn)制、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯功能、真值表的讀解，管腳功能；5、用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)建任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

知識(shí)重點(diǎn)時(shí)序電路的分析方法；觸發(fā)器的邏輯功能及動(dòng)作特點(diǎn)；計(jì)數(shù)器的邏輯功能;集成芯片構(gòu)建N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。知識(shí)難點(diǎn)時(shí)序電路的分析方法；集成芯片構(gòu)建N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法建議授課天數(shù)/學(xué)時(shí)數(shù)6天/36學(xué)時(shí)推薦學(xué)習(xí)方法從任務(wù)出發(fā)，通過(guò)課堂聽(tīng)講、教師引導(dǎo)、小組學(xué)習(xí)討論，實(shí)際芯片功能查找、實(shí)際電路焊接、功能調(diào)試，即“教、學(xué)、做”一體，掌握完成任務(wù)所需知識(shí)點(diǎn)和相應(yīng)的技能職業(yè)技能訓(xùn)練能分析時(shí)序邏輯電路的邏輯功能能分析由觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路的邏輯功能能分析由MSI組成的時(shí)序邏輯電路的邏輯功能能設(shè)計(jì)制作和調(diào)試簡(jiǎn)單的時(shí)序邏輯電路能用觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器和門(mén)電路設(shè)計(jì)功能電路能根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖選用IC芯片，并能列出材料清單并根據(jù)清單備齊所需元器件能根據(jù)電路制作與調(diào)試需要選用五金工具和焊接工具，制作短連線并能插接短連線能對(duì)電子元器件引線浸錫能根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖進(jìn)行合理的布線布局，使用焊接工具手工焊接實(shí)際電路（電路板）能正確焊接IC芯片管腳，電源和地線能發(fā)現(xiàn)電路制作過(guò)程中出現(xiàn)的工藝質(zhì)量問(wèn)題，能編寫(xiě)工作任務(wù)報(bào)告能團(tuán)結(jié)小組成員、開(kāi)展分工合作；具有成本意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)3-1集成觸發(fā)器3-2時(shí)序邏輯電路3-3寄存器和移位寄存器3-4計(jì)數(shù)器3.1集成觸發(fā)器知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)邏輯功能動(dòng)作特點(diǎn)D→JK、T、T/功能描述方式狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表激勵(lì)表時(shí)序圖特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器的邏輯功能及功能測(cè)試相互轉(zhuǎn)換同步型主從型邊沿型JK→D、T、T/基本型集成觸發(fā)器RS觸發(fā)器D觸發(fā)器JK觸發(fā)器T觸發(fā)器T/觸發(fā)器3.1集成觸發(fā)器觸發(fā)器：是時(shí)序邏輯電路的單元電路，具有記憶功能，能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。觸發(fā)器的性質(zhì)：

它有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；

在適當(dāng)觸發(fā)信號(hào)作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即觸發(fā)器可由一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)。

當(dāng)輸入觸發(fā)信號(hào)消失后，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)保持不變。（記憶功能）觸發(fā)器的分類：

按觸發(fā)方式不同分：電平觸發(fā)、主從觸發(fā)和邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器。

按電路的結(jié)構(gòu)分：基本觸發(fā)器和鐘控觸發(fā)器，鐘控觸發(fā)器又分為同步型觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器、邊沿型觸發(fā)器等。按邏輯功能分：RS、D、JK、T、T/觸發(fā)器3.1.1基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器是集成觸發(fā)器的單元電路。凡是具有非功能的門(mén)電路均可交叉耦合構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)復(fù)位端或置0端置位端或置1端

低電平有效輸出端，穩(wěn)定狀態(tài)下，兩者邏輯互補(bǔ)表示觸發(fā)器的狀態(tài)

表示低電平有效觸發(fā)器處于0狀態(tài)觸發(fā)器處于1狀態(tài)工作原理①R=0、S=1時(shí)：由于R=0，不論原來(lái)Q為0還是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來(lái)處于什么狀態(tài)都將變成0狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā)器的置0端或復(fù)位端。10013.1.1基本RS觸發(fā)器0110

SR

QQ&&②R=1、S=0時(shí)：由于S=0，不論原來(lái)Q為0還是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來(lái)處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。3.1.1基本RS觸發(fā)器工作原理③R=1、S=1（即輸入端均未加低電平觸發(fā)信號(hào)）時(shí)：根據(jù)與非門(mén)的邏輯功能得觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變，即原來(lái)的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲(chǔ)起來(lái)，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。111010工作原理3.1.1基本RS觸發(fā)器0011④R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門(mén)延遲時(shí)間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時(shí)撤除后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件，即輸入端不容許同時(shí)加有效觸發(fā)信號(hào)。不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系3.1.1基本RS觸發(fā)器工作原理觸發(fā)器功能描述方式特性表（狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表）現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)信號(hào)作用之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)：觸發(fā)信號(hào)作用后觸發(fā)器的新的穩(wěn)定狀態(tài)。觸發(fā)器邏輯功能的描述方法次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程特性方程特性方程：描述觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系的邏輯函數(shù)表達(dá)式觸發(fā)器邏輯功能的描述方法001110××其實(shí)就是狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖01×1/1×/10/01/RS①當(dāng)觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時(shí)，若輸入信號(hào)＝01或11，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RS②當(dāng)觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時(shí)，若輸入信號(hào)＝10或11，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；RSRS若＝10，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。若RS＝01，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)輸入條件觸發(fā)器邏輯功能的描述方法

觸發(fā)器邏輯功能的描述方法激勵(lì)表

由已知的觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)和次態(tài)的取值來(lái)確定輸入觸發(fā)信號(hào)取值的關(guān)系表，稱為觸發(fā)器的激勵(lì)表，也稱為驅(qū)動(dòng)表。00×101101001111×基本RS觸發(fā)器的激勵(lì)表表中“×”為任意0或1值反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為時(shí)序圖不允許不確定時(shí)序圖RSQQRSQQRSQQRSQQ置1置0置1置1置1保持觸發(fā)器邏輯功能的描述方法

基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)：（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變（記憶能力）。（3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。（4）觸發(fā)信號(hào)采用電平信號(hào)，屬于電平控制觸發(fā)。（5）輸入端不能同時(shí)加有效觸發(fā)信號(hào)。（約束條件）RS觸發(fā)器：凡是具有置0、置1和保持功能的觸發(fā)器就是

RS觸發(fā)器3.1.2鐘控觸發(fā)器鐘控觸發(fā)器有同步型觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器和邊沿型觸發(fā)器等。鐘控觸發(fā)器按一定的節(jié)拍動(dòng)作，即觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻要受一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)控制。鐘控觸發(fā)器除一些特殊的控制信號(hào)輸入端之外，一般有兩種輸入端：一種是觸發(fā)信號(hào)輸入端，它決定觸發(fā)器的狀態(tài)如何變化，另一種是時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端（用CP表示），它決定觸發(fā)器何時(shí)動(dòng)作，即決定觸發(fā)器的動(dòng)作時(shí)間。同步RS觸發(fā)器3.1.2鐘控觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器CP＝0時(shí)，R=S=1，觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變。CP＝1時(shí)，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)SR011狀態(tài)保持不變1狀態(tài)由R、S決定高電平有效觸發(fā)特性表特性方程CP=1期間有效功能描述同步RS觸發(fā)器波形圖不動(dòng)作不動(dòng)作不動(dòng)作不動(dòng)作不動(dòng)作不動(dòng)作置1置0置1置0保持01×1/1×/10/01/RS輸入條件狀態(tài)圖同步RS觸發(fā)器時(shí)鐘電平控制（電平觸發(fā)）。在CP信號(hào)的有效電平（CP＝1或CP=0）期間接收輸入信號(hào)，觸發(fā)器的狀態(tài)對(duì)輸入信號(hào)敏感；而在CP信號(hào)的非有效電平

（CP＝0或CP＝1）時(shí)不論輸入信號(hào)如何變化，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。動(dòng)作特點(diǎn)同步RS觸發(fā)器空翻問(wèn)題空翻現(xiàn)象是指在一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生兩次或多次的翻轉(zhuǎn)。同步RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)在CP信號(hào)的有效電平期間隨輸入信號(hào)發(fā)生的變化而發(fā)生翻轉(zhuǎn)，出現(xiàn)空翻問(wèn)題。

同步RS觸發(fā)器因RS觸發(fā)器輸入端不能同時(shí)加有效觸發(fā)信號(hào)由此引出鐘控D觸發(fā)器、JK、T、T/觸發(fā)器同步型D、JK、T、T/觸發(fā)器的邏輯功能以及動(dòng)作特點(diǎn)，同學(xué)們可通過(guò)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目5，由教師引導(dǎo)、小組學(xué)習(xí)討論和實(shí)際電路的測(cè)試來(lái)了解。小結(jié)同步型觸發(fā)器（電平觸發(fā)方式）的動(dòng)作特點(diǎn)在約定鐘控信號(hào)電平（CP=1或CP=0）期間，觸發(fā)器動(dòng)作，在非約定鐘控信號(hào)電平（CP=0或CP=1）期間，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。缺點(diǎn)：電平觸發(fā)方式容易出現(xiàn)空翻。即在一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)可能發(fā)生兩次或兩次以上的翻轉(zhuǎn)。為解決此空翻問(wèn)題，出現(xiàn)了其他結(jié)構(gòu)形式的電路如主從型、維持阻塞、邊沿觸發(fā)器等同步型觸發(fā)器都有空翻現(xiàn)象，抗干擾能力差。主從RS觸發(fā)器工作原理CP=1期間：主觸發(fā)器控制門(mén)G7、G8打開(kāi)，接收輸入信號(hào)R、S，有：

從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。10

電路結(jié)構(gòu)

主從RS觸發(fā)器（1）主觸發(fā)器接收輸入觸發(fā)信號(hào)、從觸發(fā)器狀態(tài)保持不變的過(guò)程01CP下降沿到來(lái)時(shí)，主觸發(fā)器控制門(mén)G7、G8封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲(chǔ)起來(lái)。同時(shí)，從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4被打開(kāi)，主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器，從觸發(fā)器按主觸發(fā)器的狀態(tài)變化。在CP=0期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。（克服了空翻問(wèn)題）CP下降沿到來(lái)時(shí)動(dòng)作特性方程工作原理主從RS觸發(fā)器（2）狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過(guò)程——從觸發(fā)器按主觸發(fā)器的狀態(tài)變化邏輯符號(hào)主從型觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)分兩步進(jìn)行：第一步當(dāng)CP上升沿和CP＝1期間主觸發(fā)器接收輸入信號(hào)，Q從保持不變；第二步當(dāng)CP下降沿到來(lái)時(shí)主觸發(fā)器被封鎖從觸發(fā)器按主觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。主從RS觸發(fā)器輸出延遲符號(hào)，它表示主從型觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化滯后于主觸發(fā)器。主觸發(fā)器在CP=1期間接收觸發(fā)信號(hào)【例3-1】在圖3-17所示主從JK觸發(fā)器中，已知CP、J、K的電壓波形如圖3-18所示，設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為0，試畫(huà)出Q端的電壓波形。CPJKQ主Q00000ttttt解：1111110000根據(jù)主從觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)，在第1個(gè)CP高電平期間，J=K=1，主觸發(fā)器的狀態(tài)由0翻轉(zhuǎn)為1，第1個(gè)CP下降沿，從觸發(fā)器狀態(tài)按CP下降沿時(shí)刻的主觸發(fā)器的狀態(tài)變化，由0變?yōu)?。在第2個(gè)CP高電平期間，J=0、K=1，主觸發(fā)器的狀態(tài)置0，第2個(gè)CP下降沿，從觸發(fā)器的狀態(tài)按主觸發(fā)器的狀態(tài)變化，由1變?yōu)?。在第3個(gè)CP高電平期間，J=1、K=0，主觸發(fā)器的狀態(tài)置1，第3個(gè)CP下降沿，從觸發(fā)器按主觸發(fā)器的狀態(tài)變化，由0變?yōu)?。在第4個(gè)CP高電平期間，J=K=0，主觸發(fā)器的狀態(tài)保持原狀態(tài)不變，即保持1狀態(tài)不變，第4個(gè)CP下降沿，從觸發(fā)器仍為1。在第5個(gè)CP高電平期間，J=1、K=1，主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，由1翻轉(zhuǎn)為0，第5個(gè)CP下降沿，從觸發(fā)器由1變?yōu)?。維持阻塞邊沿D觸發(fā)器邊沿型觸發(fā)器

維持阻塞邊沿D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)置0維持線阻塞置0線阻塞置1線置1維持線工作原理1、設(shè)D=0

維持阻塞邊沿D觸發(fā)器SR00111110CP=0,觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變00→11100置0維持線阻塞置1線CPCP=1通過(guò)1、4線，觸發(fā)器置01CP1→01觸發(fā)器狀態(tài)不變工作原理2、設(shè)D=1

維持阻塞邊沿D觸發(fā)器SR10011011CP=0,觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變10→11001置1維持線阻塞置0線CPCP=1通過(guò)3、2線，觸發(fā)器置11CP1→01觸發(fā)器狀態(tài)不變00特性方程Qn+1=D（CP上升沿動(dòng)作）動(dòng)作特點(diǎn)：觸發(fā)器的次態(tài)取決于CP上升沿到達(dá)之前瞬間的輸入信號(hào)D，而在上升沿到達(dá)后翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后的新?tīng)顟B(tài)Qn+1=D（CP上升沿動(dòng)作），是正邊沿觸發(fā)方式，無(wú)空翻。邏輯符號(hào)：

維持阻塞邊沿D觸發(fā)器C1端上動(dòng)態(tài)符號(hào)“∧”表示維持-阻塞D觸發(fā)器的觸發(fā)方式是邊沿觸發(fā)，

CP上升沿觸發(fā)

維持阻塞邊沿D觸發(fā)器【例3-2】對(duì)圖示符號(hào)所示D觸發(fā)器加時(shí)鐘信號(hào)CP和D信號(hào)如下圖所示，設(shè)初態(tài)為0，試畫(huà)出輸出端Q的波形。CPDQ解：由邏輯符號(hào)圖可知該觸發(fā)器是D觸發(fā)器，動(dòng)作特點(diǎn)是上升沿觸發(fā)，即輸出狀態(tài)取決于CP上升沿到來(lái)之前瞬間的D信號(hào)。根據(jù)每個(gè)CP上升沿到來(lái)之前瞬間的D的邏輯狀態(tài)，可確定在每個(gè)CP上升沿作用后的次態(tài)的波形。00001100利用傳輸延時(shí)的邊沿型JK觸發(fā)器

邊沿型觸發(fā)器利用傳輸延時(shí)的邊沿型JK觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)與或非門(mén)構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，G3、G4為輸入控制門(mén)特點(diǎn)條件G3、G4的傳輸延遲時(shí)間大于基本RS觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間。工作原理SD、RD：異步直接置“1”端、置“0”端，低電平有效

SD=0、RD=1時(shí)Q=1（跟輸入、CP脈沖無(wú)關(guān)）

SD=1、RD=0時(shí)Q=0（跟輸入、CP脈沖無(wú)關(guān)）利用門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間實(shí)現(xiàn)負(fù)邊沿觸發(fā)0111010110工作原理利用傳輸延時(shí)的邊沿型JK觸發(fā)器01100111、CP=0，與或非門(mén)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。2、CP3、CP=1,00CP4、1特性方程（CP下降沿動(dòng)作）動(dòng)作特點(diǎn)在穩(wěn)定的CP=0、CP=1及CP由01期間，觸發(fā)器的狀態(tài)均保持不變，只在CP下降沿時(shí)刻觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生變化，根據(jù)下降沿到來(lái)之前瞬間的J、K信號(hào)變化。邏輯符號(hào)CP下降沿動(dòng)作利用傳輸延時(shí)的邊沿型JK觸發(fā)器主從邊沿型D觸發(fā)器

邊沿型觸發(fā)器主從COMS邊沿D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或非門(mén)G1、G2和傳輸門(mén)TG2構(gòu)成主觸發(fā)器或非門(mén)G3、G4和傳輸門(mén)TG4構(gòu)成從觸發(fā)器TG1：輸入控制門(mén)TG3：主從觸發(fā)器之間的控制門(mén)TG1、TG2、TG3、TG4由互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào)控制SD、RD：異步直接置“1”端、置“0”端，高電平有效SD=1、RD=0時(shí)Q=1SD=0、RD=1時(shí)Q=0101100010010110010特性方程：Qn+1=D（CP上升沿動(dòng)作）動(dòng)作特點(diǎn)：觸發(fā)器接受CP上升沿到達(dá)之前瞬間的輸入信號(hào)D，并在上升沿到達(dá)后翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后的新?tīng)顟B(tài)Qn+1=D（CP上升沿動(dòng)作），無(wú)空翻。主從COMS邊沿D觸發(fā)器邏輯符號(hào)：邊沿型觸發(fā)器主從COMS邊沿D觸發(fā)器邊沿型觸發(fā)器【例3-4】在圖（a）所示主從COM邊沿D觸發(fā)器的CP脈沖端和D觸發(fā)信號(hào)端加如圖（b）所示信號(hào)，設(shè)SD=RD=0，觸發(fā)器的初態(tài)為0，試畫(huà)出觸發(fā)器的輸出波形。解：根據(jù)每一個(gè)CP上升沿到來(lái)之前瞬間的D信號(hào)，就可確定在每一個(gè)CP上升沿到來(lái)作用后的次態(tài)的波形，如圖（b）所示。（a）1100（b）10不同類型觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換

集成觸發(fā)器的主要產(chǎn)品是JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器，其他功能的觸發(fā)器可由JK、D觸發(fā)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，四種邏輯功能的觸發(fā)器相互之間都可相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方法：利用已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程（即邏輯功能）應(yīng)相同的原則，求出轉(zhuǎn)換邏輯。轉(zhuǎn)換步驟：（1）寫(xiě)出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。（2）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致。（3）比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個(gè)方程相同的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫(huà)出邏輯電路圖。D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他類型觸發(fā)器D觸發(fā)器→T觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換D觸發(fā)器→T/觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他類型觸發(fā)器3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換

D觸發(fā)器→JK觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換

D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他類型觸發(fā)器JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他類型觸發(fā)器JK觸發(fā)器→D觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換

變換JK觸發(fā)器→T觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他類型觸發(fā)器3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換

JK觸發(fā)器→T/觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他類型觸發(fā)器變換JK觸發(fā)器→RS觸發(fā)器比較轉(zhuǎn)換邏輯圖3.1.3不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換

3.2時(shí)序電路時(shí)序電路時(shí)序電路特點(diǎn)時(shí)序電路分析方法與步驟分析方法與步驟電路結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)實(shí)例解析邏輯功能上的特點(diǎn)知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)3.2.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)3.2.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)邏輯功能上：任一時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該時(shí)刻的輸入變量的取值有關(guān)，而且還和以前的輸入狀態(tài)有關(guān)。

結(jié)構(gòu)上：主要是由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器構(gòu)成）兩部分組成，且存儲(chǔ)電路必不可少，電路中存在反饋，存儲(chǔ)電路的輸出必須反饋到輸入端，與輸入信號(hào)一起共同決定組合電路的輸出。時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)示意框圖存儲(chǔ)電路的輸出狀態(tài)存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)內(nèi)部輸入內(nèi)部輸出3.2.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的功能描述輸出方程組：輸出方程描述時(shí)序邏輯電路輸出變量與輸入變量及存儲(chǔ)電路現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關(guān)系。

Y（tn）=F[X（tn），Q（tn）]驅(qū)動(dòng)方程組：驅(qū)動(dòng)方程描述的是存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸入變量及存儲(chǔ)電路現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關(guān)系。

W（tn）=G[X（tn），Q（tn）]狀態(tài)方程組：狀態(tài)方程描述的是存儲(chǔ)電路的次態(tài)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)及存儲(chǔ)電路現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關(guān)系。

Q（tn+1）=H[W（tn），Q（tn）]三個(gè)方程組3.2.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的功能描述狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表：將現(xiàn)態(tài)、輸入、輸出、次態(tài)的各種取值組合列成表格現(xiàn)態(tài)輸入狀態(tài)輸出方程狀態(tài)方程代入求出次態(tài)輸出狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸入/輸出現(xiàn)態(tài)、次態(tài)是相對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖而言。時(shí)鐘脈沖作用前：初態(tài)（現(xiàn)態(tài)）時(shí)鐘脈沖作用后：次態(tài)時(shí)序圖：把在時(shí)鐘序列脈沖作用下存儲(chǔ)電路的狀態(tài)和輸出狀態(tài)隨時(shí)間變化的波形畫(huà)出來(lái)。三個(gè)分析工具3.2.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的分類時(shí)序邏輯電路按存儲(chǔ)電路（即電路中的觸發(fā)器）狀態(tài)變化的特點(diǎn)可分為：同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路同步時(shí)序電路中所有的觸發(fā)器都受同一個(gè)時(shí)鐘脈沖的控制從而同時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化。異步時(shí)序電路中各個(gè)觸發(fā)器無(wú)統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖，從而狀態(tài)變化不同時(shí)發(fā)生，與單個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘控制信號(hào)有關(guān)

時(shí)序電路按電路輸出方程的不同分為：米利(Mealy)型和穆?tīng)?Moore)型米利型電路的輸出信號(hào)是該時(shí)刻存儲(chǔ)電路的狀態(tài)和輸入變量的函數(shù)。穆?tīng)栃碗娐份敵鲂盘?hào)僅是該時(shí)刻存儲(chǔ)電路狀態(tài)的函數(shù)，與該時(shí)刻的輸入無(wú)關(guān)。3.2.2時(shí)序電路的分析步驟3.2.2時(shí)序電路的分析步驟時(shí)序電路分析:根據(jù)邏輯電路圖分析該電路實(shí)現(xiàn)的邏輯功能給定電路特性方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖時(shí)序圖cp觸發(fā)沿時(shí)鐘方程輸出方程分析步驟3.2.2時(shí)序電路的分析步驟【例3-5】分析圖示時(shí)序電路的邏輯功能。3.2.2時(shí)序電路的分析步驟【例3-5】分析圖示時(shí)序電路的邏輯功能。解第一步：寫(xiě)方程式（1）時(shí)鐘方程CP2=CP1=CP0=CP

（2）驅(qū)動(dòng)方程（3）狀態(tài)方程（4）輸出方程3.2.2時(shí)序電路的分析步驟【例3-5】分析圖示時(shí)序電路的邏輯功能。解第二步：列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表依次設(shè)定電路現(xiàn)態(tài)（一般從=000開(kāi)始，一直到=111）代入狀態(tài)方程和輸出方程，即可求出相應(yīng)的次態(tài)和輸出，結(jié)果如表所列

現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Y000100100100000100010011010010001101010100110001011101003.2.2時(shí)序電路的分析步驟【例3-5】分析圖示時(shí)序電路的邏輯功能。解第三步：畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，進(jìn)行狀態(tài)整理，從初態(tài)000開(kāi)始，畫(huà)出其次態(tài)和輸出，而這個(gè)次態(tài)又作為下個(gè)CP脈沖到來(lái)前的現(xiàn)態(tài)，再畫(huà)出其次態(tài)和對(duì)應(yīng)輸出，依次類推，直至畫(huà)出所有的狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況

3.2.2時(shí)序電路的分析步驟【例3-5】分析圖示時(shí)序電路的邏輯功能。解第四步：邏輯功能的說(shuō)明根據(jù)以上分析可以得出，以上電路是一個(gè)能自啟動(dòng)的同步五進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。

時(shí)序圖3.3寄存器和移位寄存器知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)基本寄存器基本寄存器的結(jié)構(gòu)單向移位寄存器移位寄存器寄存器雙向移位寄存器寄存器的應(yīng)用3.3.1寄存器功能寄存器是用來(lái)暫時(shí)存放數(shù)據(jù)、指令等數(shù)字信號(hào)的時(shí)序邏輯器件。它由觸發(fā)器構(gòu)成，一個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二值信息，n個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器能存儲(chǔ)n位二進(jìn)制代碼。分類若按功能分：基本寄存器和移位寄存器；若按接收信息的方式來(lái)分：雙拍工作方式和單拍工作方式。單拍工作方式就是時(shí)鐘觸發(fā)脈沖一到達(dá)，就存入新信息；雙拍工作方式就是先將寄存器置0，然后再存入新的信息。由D觸發(fā)器構(gòu)成的四位數(shù)碼寄存器3.3.1寄存器

16

1514131211109Vcc4Q4Q4D3D3Q3Qclk12345678ClR1Q1Q1D2D2Q2QGND1

001

110

0ClRClKDQ集成四D觸發(fā)器74LS175引腳排列和功能表低電平有效，異步上升沿觸發(fā)3.3.2移位寄存器3.3.2移位寄存器移位寄存器不但具有存儲(chǔ)代碼的功能，而且還具有移位功能。移位功能就是使寄存器里存儲(chǔ)的代碼在移位指令脈沖的作用下逐位左移或右移。分類：?jiǎn)蜗蛞莆患拇嫫骱碗p向移位寄存器應(yīng)用：存儲(chǔ)代碼，數(shù)據(jù)的串行-并行轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)的處理

3.3.2移位寄存器單向移位寄存器由D觸發(fā)器組成的左移位寄存器電路電路特點(diǎn)由D觸發(fā)器構(gòu)成，寄存器前一級(jí)的輸出Q依次接到下一級(jí)的數(shù)據(jù)輸入端Q0n+1=D0=DI(Qn)n+1=Dn=(Qn-1)n左移如何右移？3.3.2移位寄存器單向移位寄存器由D觸發(fā)器組成的左移位寄存器電路時(shí)序圖設(shè)串行輸入數(shù)據(jù)DI=1011

在每次有效的移位脈沖CP到來(lái)后，寄存器中的數(shù)據(jù)向左移動(dòng)一位。經(jīng)過(guò)四個(gè)有效移位脈沖后，1011全部移入寄存器，Q3Q2Q1Q0輸出端得到并行數(shù)據(jù)1011，再經(jīng)過(guò)四個(gè)有效移位脈沖后，數(shù)據(jù)全部由Q3依次串行輸出。

串出并出串入11110000111111113.3.2移位寄存器雙向移位寄存器四位雙向移位寄存器74LS194邏輯符號(hào)圖雙向移位寄存器：即可左移又可右移的寄存器。它是在單向移位寄存器的基礎(chǔ)上加左、右移控制電路（門(mén)電路構(gòu)成），構(gòu)成既能右移、又能左移的雙向移位寄存器。工作方式控制端左移串行數(shù)據(jù)輸入端

并行數(shù)據(jù)輸入端

并行數(shù)據(jù)輸出端

右移串行數(shù)據(jù)輸入端

異步清零端低電平有效時(shí)鐘脈沖

輸入輸出

說(shuō)明M1M0CPDSLDSRD0D1D2D3Q0n+1

Q1n+1

Q2n+1

Q3n+1四位雙向移位寄存器74LS194功能表0××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××00000000000000011111111111111111↑↑↑↑↑d0d0d1d1d2d2d3d3Q0nQ1nQ2nQ2nQ1nQ0nQ1nQ2nQ2nQ1nQ3nQ3n保持清異步零并行置數(shù)右移輸入0右移輸入1左移輸入1左移輸入0保持3.3.2移位寄存器寄存器的應(yīng)用用雙向移位寄存器構(gòu)成的脈沖序列發(fā)生器序列脈沖是指在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，在時(shí)間上按一定順序排列的脈沖信號(hào)，也稱順序脈沖，實(shí)際應(yīng)用中常需要序列脈沖控制某些部件按照規(guī)定順序完成一系列操作和計(jì)算，如霓虹燈控制電路。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)輸入負(fù)脈沖時(shí)，使G2輸出為1，M1=M0=1，寄存器并行置數(shù)，Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+1=D0D1D2D3=1011。啟動(dòng)信號(hào)消除后，由于Q1=0，使G1=1，G2輸入全1，所以G2=0，M1M0=01，開(kāi)始執(zhí)行右移功能。由于在移位過(guò)程中，G1門(mén)輸入端總有一個(gè)為0，所以始終維持M1M0=01，不斷循環(huán)右移。

3.4計(jì)數(shù)器知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器由觸發(fā)器構(gòu)成由移位寄存器構(gòu)成由集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成3.4計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器就是記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路幾個(gè)概念計(jì)數(shù)器的模（循環(huán)長(zhǎng)度）：計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)總數(shù)N稱為計(jì)數(shù)器的模，也稱為計(jì)數(shù)器的循環(huán)長(zhǎng)度，在邏輯符號(hào)中以“CTRDIVm”標(biāo)注模的數(shù)值。如“CTRDIV10”表m=10，即模為10計(jì)數(shù)長(zhǎng)度（計(jì)數(shù)容量）：計(jì)數(shù)器最多能累計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)，為N–1。如4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器最多累計(jì)(24–1)個(gè)脈沖，1位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器最多累計(jì)10–1=9個(gè)脈沖3.4計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器就是記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路分類按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時(shí)序異同

：有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。按計(jì)數(shù)變化規(guī)律：有加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆（加、減法）計(jì)數(shù)器。按計(jì)數(shù)制

：有二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（模N為2n、n為觸發(fā)器的個(gè)數(shù)）、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（模N為10）和N進(jìn)制（任意進(jìn)制，模N≠2n又N≠10

）計(jì)數(shù)器

3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：輸出二進(jìn)制代碼來(lái)表示所累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)。一個(gè)觸發(fā)器可構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的模為2，最多能累計(jì)1個(gè)脈沖。n個(gè)觸發(fā)器可構(gòu)成n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，輸出n位二進(jìn)制代碼，計(jì)數(shù)器的模為2n，最多能累計(jì)2n-1個(gè)脈沖。

二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可分為異步二進(jìn)制和同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；有二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

所謂異步是指電路中的各觸發(fā)器不受同一時(shí)鐘信號(hào)控制,因而各觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)就不在同一時(shí)刻。加法計(jì)數(shù)器輸入脈沖數(shù)觸發(fā)器狀態(tài)CPQ2nQ1nQ0n000010012010301141005101611071118000

3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表

01110011110003.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

加法計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)每個(gè)觸發(fā)器都接成T/觸發(fā)器最低位觸發(fā)器的時(shí)鐘端接CP脈沖相鄰低位觸發(fā)器的輸出作為相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘觸發(fā)器是下降沿觸發(fā)，低位Q端輸出作為相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)。觸發(fā)器是上升沿觸發(fā)，低位端輸出作為相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)電路3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

減法計(jì)數(shù)器輸入脈沖數(shù)觸發(fā)器狀態(tài)CPQ2nQ1nQ0n000011112110310141005011601070018000

3位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表

0011011001103.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

減法計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)每個(gè)觸發(fā)器都接成T/觸發(fā)器最低位觸發(fā)器的時(shí)鐘端接CP脈沖相鄰低位觸發(fā)器的輸出作為相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘觸發(fā)器是上升沿觸發(fā)，低位Q端輸出作為相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)。觸發(fā)器是下降沿觸發(fā)，低位端輸出作為相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)電路同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

所謂同步是指電路中的各觸發(fā)器受同一時(shí)鐘信號(hào)控制,因而各觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)在同一時(shí)刻。工作速度比異步快，工作頻率可以較高。加法計(jì)數(shù)器輸入脈沖數(shù)觸發(fā)器狀態(tài)CPQ2nQ1nQ0n000010012010301141005101611071118000

3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表

與異步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器相同3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

加法計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各觸發(fā)器的時(shí)鐘端都接CP脈沖最低位觸發(fā)器接成T/觸發(fā)器，其余各級(jí)為T(mén)觸發(fā)器

電路以JK觸發(fā)器為例

進(jìn)位輸出3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

加法計(jì)數(shù)器時(shí)序圖如果CP脈沖的頻率為f0，那么Q0的頻率為，Q1的頻率為，Q2的頻率為。說(shuō)明計(jì)數(shù)器具有分頻作用，也叫分頻器。

n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器最高位輸出信號(hào)頻率為CP脈沖頻率的2n

之一，即2n分頻。

3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

減法計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各觸發(fā)器的時(shí)鐘端都接CP脈沖最低位觸發(fā)器接成T/觸發(fā)器，其余各級(jí)為T(mén)觸發(fā)器

以JK觸發(fā)器為例

同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)律與前面介紹的異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)律相同，只是結(jié)構(gòu)上有所不同3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS163

邏輯符號(hào)圖同步置0控制端低電平有效同步置數(shù)控端低電平有效并行數(shù)據(jù)輸入端輸出端進(jìn)位輸出端計(jì)數(shù)控端高電平有效時(shí)鐘輸入端3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS163

功能表輸入輸出清零置數(shù)使能時(shí)鐘并行輸入CTPCTTCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0功能說(shuō)明0×××↑××××0000同步清零10××↑D3D2D1D0D3D2D1D0同步置數(shù)1111↑××××加法計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)110××××××Q3Q2Q1Q0保持11×0×××××Q3Q2Q1Q0保持3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS163

功能分析①同步清0功能。當(dāng)=0且在CP上升沿時(shí)，不管其他控制端信號(hào)如何，計(jì)數(shù)器清0，即Q3Q2Q1Q0=0000，具有最高優(yōu)先級(jí)別。②同步并行置數(shù)功能。當(dāng)=1且=0時(shí)，不管其他控制端信號(hào)如何，在CP上升沿作用下，并行輸入的數(shù)據(jù)D3～D0被置入計(jì)數(shù)器，即Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。

③同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)功能。當(dāng)==1且CTT=CTP=1時(shí)，計(jì)數(shù)器在CP脈沖上升沿觸發(fā)下進(jìn)行二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。④保持功能。當(dāng)==1且CTT和CTP至少有一個(gè)為0時(shí)，計(jì)數(shù)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變。⑤實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)的位擴(kuò)展。進(jìn)位輸出信號(hào)CO=CTT·Q3n·Q2n·Q1n·Q0n。當(dāng)計(jì)數(shù)到Q3nQ2nQ1nQ0n=1111，且CTT=1時(shí)，CO=1，即CO產(chǎn)生一個(gè)高電平，當(dāng)再來(lái)一個(gè)脈沖上升沿（第16個(gè)脈沖），計(jì)數(shù)器的狀態(tài)返回到0000時(shí)，CO=0，即CO跳至低電平，故用CO的高電平作為向高4位級(jí)聯(lián)的進(jìn)位信號(hào)，以構(gòu)成8位以上二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3.4.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS163

級(jí)聯(lián)擴(kuò)展3片74LS163構(gòu)成的12位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器12位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)總數(shù)即模為212，可累計(jì)212-1個(gè)脈沖

異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出十進(jìn)制的編碼（BCD碼）以表示累計(jì)的脈沖數(shù)，所以十進(jìn)制計(jì)數(shù)器亦稱為二–十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。十進(jìn)制的編碼方式很多，最常用的是8421BCD碼。異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

典型電路分析異步計(jì)數(shù)器尤其要注意各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)！3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

典型電路時(shí)鐘方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

典型電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖有自啟動(dòng)能力CPQ3nQ2nQ1nQ0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+110000000120001001030010001140011010050100010160101011070110011180111100091000100110100100001101010112101101001110011012110101001111011112111100008421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表有自啟動(dòng)能力3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器時(shí)序圖十進(jìn)制計(jì)數(shù)器最高位輸出信號(hào)的頻率是輸入計(jì)數(shù)脈沖CP頻率f0的十分之一，所以十進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱為十分頻電路。3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯符號(hào)圖異步清零端低電平有效并行數(shù)據(jù)輸入端輸出端計(jì)數(shù)/置數(shù)控制端時(shí)鐘輸入端異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS1963.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196功能分析任意狀態(tài)0異步清零任意狀態(tài)任意狀態(tài)00003.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196功能分析任意狀態(tài)1異步置數(shù)0110001103.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能分析異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196一位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)任意狀態(tài)11任意狀態(tài)CP脈沖加入二分頻輸出3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196功能分析五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)任意狀態(tài)11任意狀態(tài)CP脈沖加入五分頻輸出高位3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196功能分析5421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)11任意狀態(tài)CP脈沖加入Q0Q3Q2Q15421BCD輸出高位3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196功能分析8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)11任意狀態(tài)CP脈沖加入Q3Q2Q1Q08421BCD碼輸出3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196輸入輸出說(shuō)明D0D1D2D3Q3Q2Q1Q00×××××××0000異步清零10××d0d1d2d3d3d2d1d0異步置數(shù)11↓××××××××二分頻輸出一位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)11×↓××××五分頻輸出×五進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器可預(yù)置的二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS196根據(jù)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)特點(diǎn)，當(dāng)?shù)臀恍酒?jì)到第10個(gè)脈沖時(shí)，Q3由1→0，產(chǎn)生下降沿，使高位片加1計(jì)數(shù)，符合“逢十進(jìn)一”規(guī)律。所以只要將低位片的Q3作為相鄰高位片的計(jì)數(shù)時(shí)鐘即可。

用兩片74196構(gòu)成的百進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)擴(kuò)展同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

具有自啟動(dòng)能力的同步8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程輸出方程現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出說(shuō)明Q3nQ2nQ1nQ0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1CO000000010計(jì)數(shù)有效循環(huán)000100100001000110001101000010001010010101100011001110011110000100010010100100001101010110無(wú)效狀態(tài)能自啟動(dòng)101101001110011010110101001111011110111100001同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯符號(hào)圖異步清零端高電平有效并行數(shù)據(jù)輸入端輸出端異步置數(shù)控制端低電平有效加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

集成同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端借位脈沖輸出端進(jìn)位脈沖輸出端3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

集成同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192功能表輸入輸出說(shuō)明CRCPUCPDD3D2D1D0Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+11×××××××0000異步清零00××d3d2d1d0d3d2d1d0異步置數(shù)01↑1××××加法計(jì)數(shù)011↑××××減法計(jì)數(shù)0111××××保持3.4.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192的級(jí)聯(lián)擴(kuò)展用兩片74LS192構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)循環(huán)總數(shù)為N，即模N≠2n，n為觸發(fā)器的個(gè)數(shù)，也稱為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法大致分三種第一種是利用觸發(fā)器直接構(gòu)成的，稱為反饋?zhàn)枞ǎ坏诙N是用移位寄存器構(gòu)成的，稱為串行反饋法；第三種是用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成，有反饋清零法和反饋置數(shù)法。3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器由觸發(fā)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器

n個(gè)觸發(fā)器可構(gòu)成最大模為2n的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，但如果改變其連接方法，舍去部分狀態(tài)，就可構(gòu)成任意N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，N<2n

同步三進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器用移位寄存器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器將移位寄存器的輸出以一定方式反饋到串行輸入端，就可構(gòu)成許多特殊編碼的移位寄存器型N進(jìn)制計(jì)數(shù)器——串行反饋法電路結(jié)構(gòu)：低位的Q輸出端與高位的D輸入端相連，最高位的Q端與最低位的D端相連。特點(diǎn)：n級(jí)觸發(fā)器可組成n位環(huán)形計(jì)數(shù)器，循環(huán)長(zhǎng)度為n。狀態(tài)利用率低，不能自啟動(dòng)。F0QDF1QDF2QDF3QDCP環(huán)形計(jì)數(shù)器3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)的4位環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖有效循環(huán)狀態(tài)3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器用移位寄存器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器F0QDF1QDF2QDF3QDCPQ扭環(huán)計(jì)數(shù)器電路結(jié)構(gòu)：低位的Q輸出端與高位的D輸入端相連，最高位的

端與最低位的D端相連。特點(diǎn)：每次狀態(tài)變化只有一個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。n級(jí)觸發(fā)器可組成2n進(jìn)制計(jì)數(shù)器，循環(huán)長(zhǎng)度為2n。狀態(tài)利用率低，有2n-2n個(gè)狀態(tài)沒(méi)有利用。不能自啟動(dòng)。3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器扭環(huán)計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)的4位扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖有效循環(huán)狀態(tài)用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器反饋清零法利用計(jì)數(shù)器清零端的清零作用，截取計(jì)數(shù)過(guò)程中的某一個(gè)中間狀態(tài)控制清零端，使計(jì)數(shù)器由此狀態(tài)返回到零重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。把模數(shù)大的計(jì)數(shù)器改成模數(shù)小的計(jì)數(shù)器。關(guān)鍵：控制清零信號(hào)的狀態(tài)選擇與芯片的清零方式有關(guān)清零識(shí)別碼Na：產(chǎn)生清零信號(hào)的輸出狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值如用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，則Na需轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼。如用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，則Na需轉(zhuǎn)化為BCD碼。注意如用1011這個(gè)狀態(tài)即Na=11=(1011)2作為產(chǎn)生清零信號(hào)的狀態(tài)，如果該芯片是同步清零，則1011出現(xiàn)，并不清零，等第12個(gè)脈沖到來(lái)完成清零作用回到零狀態(tài)0000000100100011010011001011101010011000111111100111011001011101反饋清零法例：用4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器芯片構(gòu)建12進(jìn)制計(jì)數(shù)器4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖N=12如用1011這個(gè)狀態(tài)即Na=(1011)2作為產(chǎn)生清零信號(hào)的狀態(tài)，如果該芯片是異步清零，只要1011一出現(xiàn)，立即清零，回到零狀態(tài)所以要用1100這個(gè)狀態(tài)即Na=12=(1100)2作為產(chǎn)生清零信號(hào)的狀態(tài)，由于該芯片是異步清零，只要1100一出現(xiàn)，立即清零，回到零狀態(tài)10111100同步清零Na=N-1=11=(1011)2異步清零Na=N=12=(1100)2異步清零方式第Na個(gè)狀態(tài)一出現(xiàn)，立即清零，清零識(shí)別碼所取狀態(tài)不再環(huán)內(nèi)。有效狀態(tài)從0～N-1，共計(jì)N個(gè)狀態(tài)。同步清零方式計(jì)數(shù)到Na狀態(tài)時(shí)，清零端有效，因同步清零，并不立即清零，直到下一時(shí)鐘脈沖到來(lái)。即清零識(shí)別碼所取狀態(tài)在計(jì)數(shù)循環(huán)內(nèi)。有效狀態(tài)從0～N-1，共計(jì)N個(gè)狀態(tài)將Na轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的狀態(tài)輸出值，將值為1的輸出端接入門(mén)電路，產(chǎn)生清零信號(hào)——低電平有效清零的用與非門(mén)，高電平有效清零的用與門(mén)。Na=NNa=N-1清零信號(hào)的產(chǎn)生用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器【例3-6】試用74196構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器解：74196為異步清零，所以Na=N=(8)10=(1000)8421BCD，低電平有效清零，所以用非門(mén)。

用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器【例3-7】用兩片74LS163構(gòu)成六十八進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

解：（1）首先將兩片74LS163連接成8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（2）因?yàn)?4LS163是同步清零，所以Na=N-1=(68-1)10=(67)10=(01000011)2，所以當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)值為01000011時(shí)，使清零信號(hào)有效，用計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)值中的“1”控制清零端，因?yàn)?4LS163是低電平清零，將Q6Q1Q0輸出端送入與非門(mén)，與非門(mén)的輸出接74LS163的清零端。3.4.3N進(jìn)制計(jì)數(shù)器用集成計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器反饋置數(shù)法利用具有置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器，截取從Nb到Na之間的N個(gè)有效狀態(tài)構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。關(guān)鍵：置數(shù)信號(hào)的選擇與芯片的置數(shù)方式有關(guān)Na為計(jì)數(shù)器置數(shù)端控制信號(hào)所取的狀態(tài)碼。

異步置數(shù)方式：Na