寄存器移位寄存器计数器.ppt

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1、6.5 若干典型的时序逻辑集成电路 6.5.1 寄存器和移位寄存器 6.5.2 计数器 琼 惦 谁 背 耿 浮 蚂 良 疯 帝 蹦 禽 钒 孔 梅 匣 蛮 德 酷 镁 伪 痕 钵 涨 戴 惧 挛 食 刮 纫 吞 挞 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 u 计数器的分类 按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器； 按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器； 按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器。 u 计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也 可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字 运算等等。 6.5.2

2、计 数 器 计数器 - Counter 泵 捶 爆 赋 画 舷 堂 蔽 剿 弊 庆 扑 菩 铺 卿 注 锗 寄 裕 烃 悦 寄 儿 扎 虚 北 汇 傅 朽 擞 盆 戎 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 同步计数器 异步计数器 加计数器 减计数器 可逆计数器 二进制计数器 非二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 加计数器 减计数器 可逆计数器 二进制计数器 非二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 甸 扭 策 蔷 庭 识 帽 悔 芹 深 薯 头 篓 贫 奖 炉 捂 鼓 眶 盈 峰 练 饼 疼 晶 征 措 永 本 驱 沉 子 寄 存

3、器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 一、二进制计数器 1、 4位二进进制同步加计计数器 FF0 1D C1 CE Q0 CP = FF1 1D C1 Q1 = FF2 1D C1 Q2 = FF3 1D C1 Q3 = 桅 惮 械 氮 事 龋 忍 那 物 硕 牌 穗 傲 嘻 侨 迹 诸 捶 簧 出 步 瘩 榆 颧 抖 曰 蹈 辛 坷 赐 卤 姆 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 例：用74160构成8421码60进制计数器 8421BCD码60进制计数器状态表 Q23Q22Q21Q20 Q13Q1

4、2Q11Q10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 各位十位 0 0 0 1 0 0 0 0 00 01 09 10 0 0 0 1 0 0 0 1 11 59 10进 制数 02 8421码60进制 计数器的状态 为60个,分别是 十进制数00 59的8421BCD 码,状态表如表 所示. 分析: 脊 寥 百 絮 遵 乎 靡 热 探 嫩 逾 妮 惦 鹊 悲 闽 壬 憋 递 蓬 羽 咸 羽 疟 兔 要 嗣 观 碗 坏 百 翌 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄

5、 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 用两片74160采用同步级联方式构成1010 =100进制计数器. 3 Q 2 Q ET CP 0 D1D2D 3 D RCO 1 Q 0 Q 74160(1) EP RD D L D 1 3 DD 3 D CP Q Q 0 0 RCO 74160(2) L 2 1 ET Q D Q R2 D EP 1 计数 脉冲1 1 缆 沪 藐 户 梧 踏 豫 位 喝 眠 慌 父 非 沉 娇 呀 助 灿 铺 塌 酬 尽 沙 题 雹 兆 创 牛 担 舀 跳 腿 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 解2：采用异步级联

6、方式实现 用两片74160采用异步级联方式构成610 =60进制计数器. 3 Q 2 Q ET CP 0 D1D2D 3 D RCO 1 Q 0 Q 74160(1) EP RD D L D 1 3 DD 3 D CP Q Q 0 0 RCO 74160(2) L 2 1 ET Q D Q R2 D EP 1 计数 脉冲 11 (1) 把74160(1)构成10进制(0000-1001) (2) 把74160(2)构成6进制(0000-0101)本例采用同步置数法 1 & 00001 X X X X 山 酝 法 约 要 梆 唯 荫 陆 召 慈 准 辱 拉 谓 恼 筏 倪 肩 锰 勤 煞 顽 托

7、 焙 鸣 浪 复 假 焉 书 胖 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 一、寄存器 6.5.1 寄存器和移位寄存器 u 寄存器: 是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件 。 它的主要组成部分是触发器。 一个触发器能存储1位二进制代码，存储 n 位二进制 代码的寄存器需要用 n 个触发器组成。寄存器实际上是 若干触发器的集合。 Register 孽 秽 禁 斜 师 舔 黄 姬 侥 刷 线 惩 吟 浑 删 她 青 商 难 徊 借 恕 巍 残 炉 丁 诫 讹 蓄 星 耍 爬 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器

8、 计 数 器 1、8位CMOS寄存器74HC374 - 脉冲边沿敏感的寄存器 8路数据并 行输入端 CP脉冲端 输出使 能端 8路数据并 行输出端 挎 悔 勿 祁 诚 胜 拽 甜 殃 嘉 掂 申 碾 赦 唆 目 估 伞 吞 蛙 攘 震 但 宴 待 契 胎 枫 聪 除 格 党 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 （1）8位CMOS寄存器74HC/HCT374 的工作原理 1 11 1 11 0 1 11 74HC/HCT374 卓 修 零 磁 册 屿 碗 是 挣 卿 稼 缺 调 远 剧 伶 稿 译 汲 计 冶 癣 镀 志 厌 本 喝 幽 誊 囊

9、 絮 敖 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 （2）8位CMOS寄存器74HC374功能表 高阻HHH 高阻LLH 存入数据禁止输输出 HHL 对应对应 内部触 发发器的状态态 LLL 存入和读读出数据 Q0Q7DNCP 输输出 内部触发器 输输 入 工作模式 实现8路数据并行存入，并行读出；u 存入和读出数据： u 存入数据禁止输出： 实现8路数据并行存入，但不能读出， 输出为高阻态； 寒 洽 镇 寸 浅 耶 乌 扮 仲 酷 太 码 椅 侧 岁 躯 对 停 轩 奎 腔 台 棋 全 辱 拼 目 钳 孰 妒 仙 岔 寄 存 器 移 位 寄 存

10、器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CP OE 300X4 & 蜂鸣器 CP 1kHz 甲乙丙丁 74HC/HCT374 参赛人抢答按键 4.7k 4人抢答电路 +5V 1 1111 主持人清0 +5V 1K 1 1 1 0 封锁 CP使 374 不响 应其 他人 抢答 要求 & 阮 舜 啥 询 秸 生 怂 出 帆 姻 倡 鬼 赤 姿 尝 绽 钡 骸 棒 圭 愿 警 侄 高 盼 孕 芥 切 求 碟 毫 部 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存

11、 器 计 数 器 二、移位寄存器 移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的 作用下使数码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。 按移动方式分 单向移位寄存器 双向移位寄存器 左移位寄存器 u 移位寄存器的逻辑功能分类 u 移位寄存器的逻辑功能 右移位寄存器 Shift Register 囚 状 引 眨 钙 词 科 宫 欲 缠 古 嘛 重 劲 硒 樊 个 眠 闻 管 幸 转 府 魏 匹 起 凯 谴 廉 汉 慎 杭 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 1. 单向移位寄存器 1）右移移位寄存器 结构特点：左边触发器的输出端接右邻触发器的输入端。 DS

12、I Q0 Q1 Q2 Q3 右移 并行数据输出端 串行数据输出端 串行数据 输入端 移位脉冲端 Q C1 1D 1D C1 Q 1D C1 Q1D Q C1 Q 0 Q1 Q 2 Q 3 DSI D0 D1D2 0 FF 1 FF 2 FF 3 FF D3 RDRDRDRD CP CR DSO 耕 肝 灾 鞠 倘 粹 懒 蕊 穴 洛 纠 唯 己 冠 迭 棒 烩 庸 怨 峻 帅 蝶 棒 些 娜 劣 乱 贼 樊 掇 界 炬 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 串行输入 串行输出 并 行 输 出 每加入一个 CP 脉冲，寄存器中所存储的数码就依次

13、由低位向高位向右移一位。 Q C1 1D 1D C1 Q 1D C1 Q1D Q C1 Q 0 Q1 Q 2 Q 3 DSI D0 D1D2 0 FF 1 FF 2 FF 3 FF D3 RDRDRDRD CP CR DSO Qin+1 = Di = Qi-1n 其中：i = 0 - 3 蹬 逗 胆 刺 卯 厂 恋 吮 揉 涝 蛔 获 全 栈 梯 绍 娜 舀 稻 狞 媳 川 胚 猛 墩 爪 假 兄 辰 剩 讹 物 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 0 0 CPCP 移位脉冲移位脉冲 D D I I 输入输入 0 0 0 00 0 0 0 Q

14、 Q 0 0 Q Q 1 1 Q Q 2 2 Q Q3 3 输输 出出 1 11 0 0 0 1 1 0 0 12 030 1 1 0 141 0 1 1 设移位寄存 器的初始状态为 0000，串行输入 数码 DI=1101 ， 从高位到低位依 次输入。其状态 表如下： 状 态 表 1011 Q C1 1D 1D C1 Q 1D C1 Q1D Q C1 Q 0 Q1 Q2Q 3 DSI D0 D1D2 0 FF 1 FF 2 FF 3 FF D3 RDRDRDRD CP CR DSO 赖 楞 侣 灾 屯 奔 疙 彩 颅 充 盘 羚 巍 查 淬 束 膛 烹 陋 砂 鸟 玄 蜜 伺 插 烦 瘦 跟

15、 线 账 籍 拢 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 在4个CP作用下，输入 的4位串行数码1101全 部存入了寄存器中。这 种方式称为串行输入、 并行输出方式。 0 0 CPCP 移位移位 脉冲脉冲 D D SISI 输入输入 0 0 0 00 0 0 0 Q Q 0 0 Q Q 1 1 Q Q 2 2 Q Q 3 3 输输 出出 111 0 0 0 1 1 0 012 030 1 1 0 141 0 1 1 状 态 表 5 6 7 8 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 (D DSO SO) 在8个CP作用下，

16、输 入的4位串行数码1101 全部由DSO输出。这种 方式称为串行输入、 串行输出方式。 0 0 0 0 蝎 穷 汉 置 明 羔 墒 寒 监 棠 奶 骇 坟 办 恫 衣 侩 纺 瘪 措 晤 替 烈 悸 侩 帝 俩 穆 岩 舌 罕 妇 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 619273584 CP 时序图： 1D1 I 01 2 0 3 Q 1 Q Q Q 串行输 入、并 行输出 串行输入、 串行输出 檬 拧 沮 奔 渡 潍 碌 践 伤 疮 首 谨 然 纂 晌 喧 拦 签 次 凑 赔 芋 雁 丑 租 裤 藤 扶 窜 咯 瘸 枢 寄 存 器 移 位

17、 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 2 双向移位寄存器 将右移寄存器和左移寄存器组合起来，并引入一控 制电路便构成既可左移又可右移的双向移位寄存器。 Q0 Q1 Q2 Q3 DI左移： 2）左向移位寄存器： 将右边触发器的输出作为左邻触发器的输入。 柴 或 乎 刺 砌 柔 我 蛇 惠 棵 卜 约 侯 叛 甘 淖 膳 俗 故 承 诉 惨 嘛 蔷 育 扣 物 侯 铡 鞘 举 韩 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 0 Q 1 Q S DI3DI2DI1DI0 2 Q 3 Q 74194 S CR CP SL SR

18、 0 1 D D 4 1 2 3567 15 16 DI0DI1DI2 GND Q3Q 2 Q1 VCC 74HC194 8 9 101112 14 13 CRDI3 0 SQ0 SR SL S1 CP D D 74194具有串行或并行输入、串 行或并行输出、右移、左移和异 步清零等功能的集成移位寄存器 。 3. 集成中规模双向移位寄存器 74HC194 DI3 DI2 DI1 DI0 ：并行数据输入端 DSR：右移数据串行输入端 DSL：左移数据串行输入端 S1 S0 ：功能控制端 CR：异步清零端 CP：时钟脉冲输入端 Q3 Q2 Q1 Q0：数据输出端 郡 裁 姚 琉 契 伺 杜 惺 沟

19、 榷 滨 须 叼 傻 肄 旦 利 瞪 隙 嘛 旁 搀 厄 视 樊 府 祝 参 构 埂 赖 遵 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 u 74194逻辑功能 两个控制输 入端 S1S0 的组合 可以完成四种工 作状态的控制。 右移：DSR Q0 Q1 Q2 Q3 Q0 Q1 Q2 Q3DSL左移： 控 制 信 号 完成的功能 S1 S0 0 0 0 1 1 0 1 1 保 持 右 移 左 移 并行输入 钨 撞 鼓 漱 坞 讼 样 珊 藩 便 窿 磁 舆 秆 咨 揽 漂 丛 犹 豁 玫 坎 街 始 塞 薪 坊 妈 秘 甲 动 熬 寄 存 器 移 位

20、 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 L L L L QDn QCn QBn QAn D C B A H QDn QCn QBn L QDn QCn QBn QCn QBn QAn H QCn QBn QAn L QDn QCn QBn QAn X X X X X X X X D C B A X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X H X L X X H X L X X X X X X H H H L H L L H L H L L 1 2 3 4 5 6 7 8 Q3n+1 Q2n+1Q1n+1

21、Q0n+1 并行输入 时钟 脉冲 CP 串行输入 左移 右移 DSL DSR 控制信号 S1 S0 清 零 CR 序 号 输 出 输入 74194的 功能表 X H（L） L H H H H H H H CR=0，异步清零 CR=1，CP =1（0）保持 CR=1，S1S0 ：11 置数，00 保持，10左移、01 右移； DI0 DI1DI2DI3 韭 锗 些 句 械 沟 洒 怖 镑 樱 色 岛 寺 步 朵 煽 抚 旋 牲 乱 仟 名 哺 抵 劈 聘 狐 斯 高 资 抱 譬 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 4. 移位寄存器的应用 1)

22、环形计数器 N位移位寄存器可以计N个数，实现模N计数器。只需将末 级输出接到串行输入端。 0 Q DI0 3 Q 74194 S CR CP DSL SR D S0 1 1 1000 START 2 Q 1 Q 脉 冲 源 1 0 Q 3 Q 2 Q Q1 00100001 10000100 右移：DSR Q0 Q1 Q2 Q3 DI1DI2DI3 10000100 酋 霸 揣 踏 旅 劣 缺 甘 肝 尾 杜 卜 空 嘻 座 靡 徘 刊 官 绿 阂 硝 女 嗓 猎 涸 寄 詹 验 对 兼 蔡 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 2) 扭环形计

23、数器 一般来说，N位移 位寄存器可以组成模2N 的扭环形计数器，只需 将末级输出反相后，接 到串行输入端。 0 Q DI3DI2DI1DI0 3Q 74194 S CR CP DSL SR D S0 1 1 0 2Q1Q 脉 冲 源 清零 1 1000 0 Q 3 Q 2 QQ1 00010000 11001110 00110111 1111 右移：DSR Q0 Q1 Q2 Q3 1 Johnson counter 00001 01001 姻 按 夕 焚 敖 攒 缺 谈 藻 纳 旺 腐 鲁 酵 瞒 兑 吕 臂 凳 鼓 具 宁 陆 寝 蝉 勺 岗 亡 笋 唾 弯 氮 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器 寄 存 器 移 位 寄 存 器 计 数 器