電子技術(shù)及應(yīng)用第10章.ppt

1、,第10章 時(shí)序數(shù)字電路,各種觸發(fā)器電路、符號(hào)及邏輯關(guān)系,本章主要內(nèi)容：,返 回,前 進(jìn),寄存器、計(jì)數(shù)器等,10.1.1 基本RS觸發(fā)器,1電路,由兩只與非門構(gòu)成。電路及邏輯符號(hào)如圖,2邏輯功能（工作情況）,由表達(dá)式及電路均可看出，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，現(xiàn)在立即有:,保持原狀態(tài)不變。,禁止輸入！邏輯混亂。,3工作狀態(tài)表及簡單工作表,4工作波形舉例,5電路特點(diǎn),電路簡單，但狀態(tài)不易控制，變化無規(guī)律，還存在狀態(tài)不定情況。,10.1.2 同步RS觸發(fā)器,1電路,由兩只基本RS觸發(fā)器構(gòu)成。電路及邏輯符號(hào)如圖,觸發(fā)器狀態(tài)受時(shí)鐘脈沖信號(hào)CP控制，變化有規(guī)律。,2邏輯功能（工作情況）,（2）CP=1，

2、狀態(tài)可能變化。是否變化由R、S決定。,3特征方程,特征方程：Qn+1 = Sn + RnQn,約束條件：SnRn = 0,4工作波形舉例,5狀態(tài)空翻,空翻現(xiàn)象應(yīng)避免。,6電路特點(diǎn),電路較簡單，狀態(tài)易控制，變化有規(guī)律，但存在空翻現(xiàn)象及狀態(tài)不定情況。,10.1.3 主從RS觸發(fā)器,1電路,由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器(一個(gè)作為主觸發(fā)器，另一個(gè)作為從觸發(fā)器) 加一個(gè)非門組成。,CP=1期間，主觸發(fā)器可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，有確定的狀態(tài)。從觸發(fā)器保持狀態(tài)不變。從而觸發(fā)器狀態(tài)不變。不存在空翻問題。,2邏輯功能（工作情況）,（1）在CP由0到1時(shí)刻（CP后沿），從觸發(fā)器可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，狀態(tài)由此時(shí)主觸發(fā)器狀態(tài)（即此時(shí)的R、S）

3、決定,邏輯狀態(tài)與同步RS觸發(fā)器相同。,（2）CP=0期間，主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，從而觸發(fā)器也保持狀態(tài)不變。也不存在空翻問題。,3帶預(yù)置端主從RS觸發(fā)器,3帶預(yù)置端主從RS觸發(fā)器,初始態(tài)置好后，預(yù)置端均應(yīng)保持高電平，否則觸發(fā)器一直處于預(yù)置的1態(tài)或0態(tài)而不能觸發(fā)工作。,但仍存在狀態(tài)不定的問題。,10.1.4 主從JK觸發(fā)器,2邏輯功能（工作情況）,CP=0狀態(tài)不變，CP=1狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（由此時(shí)J、K決定）。電路屬后沿觸發(fā)。,解決了狀態(tài)不定現(xiàn)象。,也有前沿翻轉(zhuǎn)的JK觸發(fā)器。,3工作波形舉例,也有前沿翻轉(zhuǎn)的JK觸發(fā)器。,10.1.5 主從D觸發(fā)器,屬前沿觸發(fā)工作方式。,10.1.6 T觸發(fā)器,也稱計(jì)數(shù)觸發(fā)

4、器。 邏輯關(guān)系：T來一個(gè)脈沖，輸出翻 轉(zhuǎn)一次。 有前沿、后沿兩種觸發(fā)工作方式。,10.1.7 幾種觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換,1. JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)成D觸發(fā)器,1. JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)成T觸發(fā)器,10.2.1 寄存器（Register）,用來存放數(shù)據(jù)。是計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)中用來存放代碼或數(shù)據(jù)的部件。,觸發(fā)器可存放1位二進(jìn)制數(shù)，寄存器則是將多個(gè)觸發(fā)器聯(lián)接起來，以存放多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)等存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)的都是一系列二進(jìn)制數(shù)實(shí)為各種符號(hào)（如字母、數(shù)字、漢字等）的代碼。,1寄存器的分類,根據(jù)工作情況，分為數(shù)碼寄存器和移位寄存器兩大類。前者寫入數(shù)據(jù)時(shí)多位數(shù)據(jù)同時(shí)存入寄存器，而后者則可以一位一位存入，且數(shù)據(jù)可以左右移動(dòng)。

5、 寄存器工作時(shí)，數(shù)據(jù)可以串行寫入（輸入）/并行寫入，串行讀出（輸出）/并行讀出。因此，寄存器有并行輸入并行輸出、并行輸入串行輸出、串行輸入并行輸出、串行輸入串行輸出四種等工作方式。,2數(shù)碼寄存器,四位數(shù)碼寄存器由四個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成（也可由其他觸發(fā)器構(gòu)成）。,待存數(shù)據(jù)自A3 A2 A1 A0 端寫入，寄存控制端的高脈沖控制寄存器完成寄存工作單拍寄存。,新數(shù)據(jù)寄存時(shí)。無論原寄存器中是否存有數(shù)據(jù)，新數(shù)據(jù)均將其沖走。A3 A2 A1 A0撤去后，數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在寄存器中，可由Q3Q2Q1Q0端讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。,這種工作方式屬于并行輸入并行輸出方式。,4位集成寄存器 74LS175如圖所示：,3移位寄存器,

6、數(shù)據(jù)采用串行輸入，用4拍來寄存。,（1）左移寄存器,首先清零。 4位待存數(shù)據(jù)由“串行輸入”端分別做4次單數(shù)據(jù)輸入，每次輸入進(jìn)行一次寄存（共來4個(gè)高脈沖），則該數(shù)據(jù)向左移動(dòng)。共進(jìn)行4次移位寄存（數(shù)據(jù)向左移動(dòng)4次），完成4位數(shù)據(jù)的寄存。,工作波形圖：,讀數(shù)時(shí)可采取并行輸出及串行輸出兩種方式。,（2）右移寄存器,將左移寄存器反過來聯(lián)接即可。,讀數(shù)時(shí)同樣可采取并行輸出及串行輸出兩種方式。,（3）雙向移位寄存器（可逆移位寄存器 ）,可方便地進(jìn)行左移、右移及數(shù)碼寄存（不移）工作。,S=0，為左移寄存方式，S=1，為右移寄存方式 。,（4）循環(huán)寄存器,有時(shí)要求在移位過程中數(shù)據(jù)不要丟失，仍然保持在寄存器中，這

7、只需將移位寄存器最高位的輸出與最低位的輸入連起來即可，由此構(gòu)成循環(huán)寄存器。,利用4位寄存器構(gòu)成8位、16為、32位寄存器。,（4）寄存器有關(guān)問題,利用移位寄存器還可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的乘除法運(yùn)算：左移一次就對(duì)所存儲(chǔ)數(shù)進(jìn)行了一次乘2運(yùn)算；右移一次就對(duì)所存儲(chǔ)數(shù)進(jìn)行了一次除2運(yùn)算；,計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元,英文字母等256個(gè)常用字符，每個(gè)字符占用1B （1個(gè)存儲(chǔ)單元8位寄存器），1個(gè)漢字占用2B。 8位寄存器是各種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元的一個(gè)基本單 位字節(jié)byte，也叫1個(gè)基本存儲(chǔ)單元。還有較 大存儲(chǔ)單 1byte=8bit 1K(Kilo)=1024byte 1M(Million)=1024K 1G(Giga)=102

8、4M 注： 1024=210,計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)算,計(jì)算機(jī)中的加、減、乘、除等運(yùn)算都是利用寄存器、加法器等進(jìn)行的。如示意圖。其中，減法實(shí)際上是補(bǔ)碼相加，而乘法則是多次相加，除法則是多次相減。,10.3 計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器是可以記錄輸入時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)的電路。,計(jì)數(shù)器不僅可以計(jì)數(shù)，還可以計(jì)時(shí)、分頻等。幾乎在所有數(shù)字電路中都要用到。 計(jì)數(shù)器由若干個(gè)觸發(fā)器（多為JK觸發(fā)器）構(gòu)成。,1計(jì)數(shù)器分類,（1）按工作方式來分,同步計(jì)數(shù)器：所有觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖作用下同時(shí) （同步）工作。 異步計(jì)數(shù)器：所有觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖作用下不同 時(shí)（異步）工作。,（2）按計(jì)數(shù)增減來分,加（法）計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)逐漸遞增。 減（法）計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)逐

9、漸遞減。,（3）按計(jì)數(shù)進(jìn)制來分,二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,2異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（模2 n ）,（1）異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,工作情況：,J0=K0=1、CP0=N，J1=K1=1、CP1=Q0，J2=K2=1、CP2=Q1,工作時(shí)首先必須清零。,由于Ji=Ki=1，F(xiàn)Fi的狀態(tài)在CPi的每一個(gè)后沿均翻轉(zhuǎn)。首先FF0工作，之后FF0引起FF1工作，再之后FF1引起FF2工作，最后FF2引起FF3工作。屬異步工作方式。,工作波形圖及工作狀態(tài)表,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 1 1 0,7 1 1 1,8 0 0

10、0,9 0 0 1,該計(jì)數(shù)器只能計(jì)8 （2 3）個(gè)數(shù)（07）， 且計(jì)數(shù)按加法進(jìn)行。 屬模2n計(jì)數(shù)器（模8）。,（2）異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,工作情況(工作時(shí)首先必須清零),工作波形圖及工作狀態(tài)表,0 0 0 0,1 1 1 1,2 1 1 0,3 1 0 1,4 1 0 0,5 0 1 1,6 0 1 0,7 0 0 1,8 0 0 0,9 1 1 1,該計(jì)數(shù)器只能計(jì)8 個(gè)數(shù)（模2n ），且計(jì)數(shù) 按減法進(jìn)行。,（3）異步加減可逆計(jì)數(shù)器,控制端X=0為減法計(jì)數(shù)、X=1為加法計(jì)數(shù)。,3同步模2 n計(jì)數(shù)器,（1）同步模8加法計(jì)數(shù)器,J0=K0=1，CP0=N，J1=K1=Q0 ，CP1=N ，J2=K

11、2=Q0Q1，CP2=N， 由于CP0=CP1=CP2 =CP3=N，則在計(jì)數(shù)脈沖N后沿，所有觸發(fā)器狀態(tài)均可能翻轉(zhuǎn)，但FF0每次都要翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F1、FF2翻轉(zhuǎn)的條件是其所有低位觸發(fā)器的狀態(tài)均位1態(tài)（Q=1），使得J i =K i =1。,（1）同步模8加法計(jì)數(shù)器,工作波形圖及計(jì)數(shù)狀態(tài)表,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 1 1 0,7 1 1 1,8 0 0 0,9 0 0 1,（3）同步加減可逆計(jì)數(shù)器,0 0 0 0,1 1 1 1,2 1 1 0,3 1 0 1,4 1 0 0,5 0 1 1,6 0 1 0,7 0 0 1,

12、8 0 0 0,9 1 1 1,（2）同步模8減法計(jì)數(shù)器,X=1，為加法計(jì)數(shù)器，X=0，為減法計(jì)數(shù)器。,4模非2 n計(jì)數(shù)器,該計(jì)數(shù)器為同步模非2n （模5）加法計(jì)數(shù)器。,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 0 0 0,5十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,也屬于模非2n 計(jì)數(shù)器,不過所計(jì)數(shù)是10個(gè)8421BCD碼故稱為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,（1）同步十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器,工作波形圖及計(jì)數(shù)狀態(tài)表,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,9 1 0 0 1,10 0 0 0 0,11 0 0 0 1,FF0在N后沿每次都翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F1在Q0的后沿Q3=0時(shí)翻轉(zhuǎn)、Q3=1時(shí)狀態(tài)為0，F(xiàn)F2在Q1的后沿每次都翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F3在Q0的后沿Q1Q2=1時(shí)翻轉(zhuǎn)、Q1Q2=0時(shí)狀態(tài)為0。工作波形圖及計(jì)數(shù)狀態(tài)表與同步計(jì)數(shù)器相同。,（2）異步十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器,6集成計(jì)數(shù)器,如圖所示T42