數(shù)字電路第章常見時(shí)序邏輯電路計(jì)數(shù)器

數(shù)字電路第章常見時(shí)序邏輯電路計(jì)數(shù)器本章主要內(nèi)容6、1概述

6、2時(shí)序邏輯電路得分析方法

6、3若干常用得時(shí)序邏輯電路

6、4時(shí)序邏輯電路得設(shè)計(jì)方法6、5時(shí)序邏輯電路中得競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象寄存器計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器(十六進(jìn)制、十進(jìn)制)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器得構(gòu)成方法移位寄存器型計(jì)數(shù)器§6、3若干常用得時(shí)序邏輯電路回顧:同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160CLK:時(shí)鐘信號(hào)Q0-Q3:計(jì)數(shù)狀態(tài)C:進(jìn)位輸出信號(hào)D0-D3:預(yù)置數(shù)輸入端LD':預(yù)置數(shù)控制端R'D:異步復(fù)位端EP/ET:工作狀態(tài)控制端CLKR'DLD'EPET工作狀態(tài)×0×××置0(異步)

10××預(yù)置數(shù)(同步)×1101保持(包括C)×11×0保持(C=0)

1111計(jì)數(shù)回顧:同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器得構(gòu)成方法

目前常見得計(jì)數(shù)器芯片有十進(jìn)制、十六進(jìn)制、七進(jìn)制等。

需要其她任意M進(jìn)制得計(jì)數(shù)器時(shí),只能用已有得N進(jìn)制芯片,經(jīng)過外電路得連接實(shí)現(xiàn)。分兩種情況進(jìn)行說明:N>MN<M例:十進(jìn)制

六進(jìn)制構(gòu)造思路:在N進(jìn)制計(jì)數(shù)器得順序計(jì)數(shù)過程中,設(shè)法跳過N－M個(gè)狀態(tài)。具體方法:置零法(復(fù)位法)置數(shù)法(置位法)1、N>M得情況(1)置零法1、N>M得情況適用于有置零端得計(jì)數(shù)器、

如:具有異步復(fù)位端得同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74160,十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161工作原理:設(shè)原有計(jì)數(shù)器狀態(tài)從S0

SN-1、當(dāng)電路進(jìn)入SM后,將SM狀態(tài)譯碼,產(chǎn)生一個(gè)置零信號(hào)加到計(jì)數(shù)器得異步置零端、由于就是異步置零,因此,SM狀態(tài)不穩(wěn)定。CLKR'DLD'EPET工作狀態(tài)×0×××置0(異步)

10××預(yù)置數(shù)(同步)×1101保持(包括C)×11×0保持(C=0)

1111計(jì)數(shù)例:采用置零法將74160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器解:74160得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表以及功能表如下圖:電路一旦進(jìn)入Q3Q2Q1Q0=0110后,設(shè)法產(chǎn)生一個(gè)置零信號(hào)加到計(jì)數(shù)器得異步置零端、R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0)’在0000-0110七個(gè)狀態(tài)中,只有0110滿足Q2Q1=11

,因此:R‘D=(Q2Q1)'R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0)'R‘D=(Q2Q1)'電路(1)

電路(2)

說明:

1、電路得EP=ET=LD‘=1

2、輸入D0-D3懸空即可;

3、電路狀態(tài)沒有1001,因此進(jìn)位輸出始終C=0。說明:

1、由于異步置零,因此狀態(tài)0110會(huì)在電路狀態(tài)中瞬間出現(xiàn),

不就是穩(wěn)定狀態(tài)。

2、置零信號(hào)R‘D隨計(jì)數(shù)器被置為0而立即消失;復(fù)位脈沖過

窄。如果4個(gè)觸發(fā)器復(fù)位速度不同,R’D=0已經(jīng)消失,導(dǎo)致

電路誤操作。電路(1)

對(duì)應(yīng)得狀態(tài)圖

74160的狀態(tài)圖

克服了復(fù)位脈沖過窄得缺點(diǎn)!

與非門G2與G3組成SR鎖存器,當(dāng)?shù)?個(gè)CLK

到時(shí),電路進(jìn)入

0110狀態(tài),與非門G1輸出低電平,S‘R’=01,將SR鎖存器置1。

低電平Q'立即將計(jì)數(shù)器置零。S'R'

此時(shí),G1輸出得低電平消失,S‘R’=11,鎖存器狀態(tài)保持(Q'=0)、

直到CLK=0以后,S‘R’=10,鎖存器狀態(tài)被置為0,Q'=1、

將鎖存器Q端作為進(jìn)位輸出,其寬度與CLK高電平寬度相同。改進(jìn)電路:大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜(2)置數(shù)法1、N>M得情況適用于有預(yù)置數(shù)端得計(jì)數(shù)器、

如:具有同步預(yù)置數(shù)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160,十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161、工作原理:通過給計(jì)數(shù)器重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值得方法跳越N-M個(gè)狀態(tài);預(yù)置數(shù)D0-D3=0000、當(dāng)電路進(jìn)入SM-1后,將SM-1譯碼,產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)加到計(jì)數(shù)器得預(yù)置位端LD‘,待下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來時(shí),才將置入得預(yù)置數(shù)0000置入計(jì)數(shù)器中。穩(wěn)定狀態(tài)中包含SM-1。(2)置數(shù)法1、N>M得情況需要說明得就是:置數(shù)操作可以在電路得任何一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行;對(duì)于M進(jìn)制計(jì)數(shù)器:只要就是M個(gè)狀態(tài)進(jìn)行循環(huán),就稱為M進(jìn)制計(jì)數(shù)器;因此與取哪M個(gè)狀態(tài)作為有效狀態(tài)無關(guān)。CLKR'DLD'EPET工作狀態(tài)×0×××置0(異步)

10××預(yù)置數(shù)(同步)×1101保持(包括C)×11×0保持(C=0)

1111計(jì)數(shù)例:采用置位法將74160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器解:74160得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表以及功能表如下圖:設(shè)定預(yù)置數(shù)D0-D3=0000;電路一旦進(jìn)入Q3Q2Q1Q0=0101后,設(shè)法產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)加到計(jì)數(shù)器得預(yù)置位端、LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0)’

在0000-0101中,只有0101滿足Q2Q0=11:LD‘=(Q2Q0)'LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0)'LD‘=(Q2Q0)'說明:

1、電路得EP=ET=LD‘=1

2、輸入D0-D3=0000;

3、電路狀態(tài)沒有1001,因此進(jìn)位輸出始終C=0。說明:

1、由于就是同步預(yù)置數(shù),因此狀態(tài)0101就是穩(wěn)定狀態(tài)。

2、避免“異步置零法”中復(fù)位脈沖過窄出現(xiàn)得可靠性不高缺陷。

3、進(jìn)位輸出信號(hào)C始終等于0;74160的狀態(tài)圖

電路(1)

對(duì)應(yīng)的狀態(tài)圖

為了避免進(jìn)位信號(hào)C取不到1問題:

改進(jìn)電路:在電路狀態(tài)中包含狀態(tài)1001。電路(3)

電路(3)

對(duì)應(yīng)得狀態(tài)圖

思路1:預(yù)置狀態(tài)10010010思路2:選用0100

1001作為6進(jìn)制得狀態(tài);

電路(4)

電路(4)

對(duì)應(yīng)得狀態(tài)圖

具體方法:將0100作為預(yù)置數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到最大值1001時(shí),進(jìn)位輸出信號(hào)C反相后接至LD'作為預(yù)置數(shù)得控制信號(hào);①M(fèi)=N1×N2先用前面得方法分別接成N1和N2兩個(gè)計(jì)數(shù)器。N1和N2間得連接有兩種方式:a、并行進(jìn)位方式:用同一個(gè)CLK,低位片得進(jìn)位輸出作為高位片得工作狀態(tài)控制信號(hào)(如74160得EP和ET)b、串行進(jìn)位方式:低位片得進(jìn)位輸出作為高位片得CLK,兩片始終同時(shí)處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。2、N<M得情況例:用兩片74160接成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器解:(1)采用并行進(jìn)位法低位片高位片說明:當(dāng)?shù)臀黄?1)始終處于計(jì)數(shù)工作狀態(tài);低位片(1)計(jì)數(shù)到1001時(shí),C1=1;下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)后高位片(2)為計(jì)數(shù)狀態(tài),計(jì)入0001,而片(1)計(jì)成0000,C1=0。C1例:用兩片74160接成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器解:(2)采用串行進(jìn)位法(異步工作)低位片高位片說明:當(dāng)兩片74160得EP=ET=1,始終處于計(jì)數(shù)工作狀態(tài);低位片(1)計(jì)數(shù)到1001時(shí),C1=1,經(jīng)反相后使得CLK2=0、下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)后,低位片(1)計(jì)成0000,C1=0,經(jīng)反相后CLK2

出現(xiàn)上升沿,高位片(2)計(jì)入0001。思考:對(duì)于M=N1×N2得情況,若M得分解方法不唯一,例如:M=36時(shí),N1=N2=6？N1=9,N2=4？N1=4,N2=9？……②

如果M不可以分解a、整體置零:首先將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器按照最簡(jiǎn)單方式接成一個(gè)大于M進(jìn)制得計(jì)數(shù)器,然后采用置零法,將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器同時(shí)置零。b、整體置數(shù):首先將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器按照最簡(jiǎn)單方式接成一個(gè)大于M進(jìn)制得計(jì)數(shù)器,然后采用置數(shù)法,將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器同時(shí)置入