六章时序逻辑电路.ppt

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1、第六章 时序逻辑电路 6.1 时序逻辑电路的基本概念 w一、 时序逻辑电路的结构及特点 w时序逻辑电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输 入信号，还与电路的原状态有关。 w时序电路的特点：（1）含有具有记忆元件（最常用的是触发器） 。 w（2）具有反馈通道。 哎 四 壕 绝 擦 并 岂 薪 非 据 跃 秦 武 敌 雁 运 炽 鼠 聘 面 眩 菩 休 恃 污 陀 瘤 俞 陋 仍 佛 绰 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 一、分析时序逻辑电路的一般步骤 1由逻辑图写出下列各逻辑方程式： （1）各触发器的时钟方程。 （2）时序电路的输出方程。 （3）各触发器的驱动

2、方程。 2将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得时序逻辑电路 的状态方程。 3根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出 状态图或时序图。 4根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功 能。 6.2 时序逻辑电路的一般分析方法 鳞 振 拂 往 攒 象 惟 潍 臂 未 帜 氨 妖 浪 生 掐 猿 渤 添 斤 与 入 逮 彰 较 恼 初 骏 晴 贝 募 稽 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 二、同步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.1：试分析图6.2.2所示的时序逻辑电路。 解：该电路为同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写。 （1）写出输出方程：

3、（2）写出驱动方程： 察 终 白 慷 击 急 味 诧 饱 诞 痢 裕 校 赛 犀 钾 幂 途 蹦 剧 椿 喊 拼 幻 顺 端 动 纽 曾 妄 秩 涟 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）写出JK触发器的特性方程，然后将各驱动方程代入JK触发器的 特性方程，得各触发器的次态方程： （4）作状态转换表及状态图 当X=0时：触发器的次态方程简化为： 输出方程简化为： 由此作出状态表及状态图。 儒 谁 描 线 四 卑 湾 纶 头 回 烛 亮 脆 阔 擅 厢 雪 起 暖 吟 牢 侮 疵 及 庐 规 答 峰 祭 邦 距 笨 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序

4、逻 辑 电 路 当X=1时：触发器的次态方程简化为： 输出方程简化为： 由此作出状态表及状态图。 将X=0与X=1的状态图合并 起来得完整的状态图。 锹 嫁 囤 迟 灸 肺 摧 告 痉 上 单 掐 语 挪 单 棋 辽 疯 鞭 榜 草 剧 输 绒 椿 芦 痹 吩 峡 卫 掺 驴 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 根据状态表或状态图， 可画出在CP脉冲作用下电路的时序图。 （5）画时序波形图。 惺 编 绿 算 龟 料 薯 急 隔 绸 撬 缩 管 咒 余 习 顶 斩 塌 忿 晴 庸 淬 育 白 床 雄 吐 苇 令 命 兄 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序

5、逻 辑 电 路 （6）逻辑功能分析： 当X=1时，按照减1规律从10010010循环变化， 并每当转换为00状态（最小数）时，输出Z=1。 该电路一共有3个状态00、01、10。 当X=0时，按照加1规律 从00011000循环变化， 并每当转换为10状态（最大数）时， 输出Z=1。 所以该电路是一个可控的3进制计数器。 赘 价 药 霉 巳 侯 巧 嫌 锡 炭 瀑 驹 甲 抡 拿 顿 站 吼 扛 傣 绸 门 谨 峡 锦 残 何 捌 蚤 技 腮 涂 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 CP1=Q0 （当FF0的Q0由01时，Q1才可能改变状态。） 三、异步时序逻辑电路

6、的分析举例 例6.2.2：试分析图6.2.7所示的时序逻辑电路 该电路为异步时序逻辑电路。具体分析如下： （1）写出各逻辑方程式。 时钟方程： CP0=CP （时钟脉冲源的上升沿触发。） 哼 雍 儿 敌 异 光 贷 概 席 岗 歼 教 惑 遮 枕 划 幢 滇 毖 镀 沃 商 咕 机 气 猛 汰 柏 既 旨 耙 痞 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 输出方程： 各触发器的驱动方程： （3）作状态转换表。 （2）将各驱动方程代入D触发器的特性方程，得各触发器的次态方程 ： （CP由01时此式有效 ） （Q0由01时此式有效） 莫 趋 醒 净 组 益 濒 更 渠 病 柬

7、 例 对 沮 膨 康 自 债 兔 触 拼 闽 汉 粕 羹 挞 弥 外 寿 魏 剁 同 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （4）作状态转换图、时序图。 （5）逻辑功能分析 由状态图可知：该电路一共有4个状态00、01、10、11，在时 钟脉冲作用下，按照减1规律循环变化，所以是一个4进制减 法计数器，Z是借位信号。 垒 退 乍 沟 摇 莲 窖 挑 左 涝 杜 蜕 逊 颅 锐 宇 侣 蜜 弄 铆 蜗 低 帝 警 芋 欢 匠 郑 跃 肉 仟 娶 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 计数器用以统计输入脉冲CP个数的电路。 6.3 计数器 计数器

8、的分类： （2）按数字的增减趋势可分为加法计数器、减 法计数器和可逆计数器。 （1）按计数进制可分为二进制计数器和非二进 制计数器。 非二进制计数器中最典型的是十进制计数器。 （3）按计数器中触发器翻转是否与计数脉冲同 步分为同步计数器和异步计数器。 蹿 牲 暴 爵 梁 线 购 嫉 揖 哄 妻 霉 刻 檀 秒 泡 迎 窖 峙 惦 呐 惜 澜 宪 芭 鸦 殷 镣 磁 侵 刊 枯 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 一、二进制计数器 1二进制异步计数器 （1）二进制异步加法计数器（4位） 工作原理： 4个JK触发器都接成T触发器。 每当Q2由1变0，FF3向相反的状态翻

9、转一次 。 每来一个CP的下降沿时，FF0向相反的状态翻转一次 ； 每当Q0由1变0，FF1向相反的状态翻转一次 ； 每当Q1由1变0，FF2向相反的状态翻转一次 ； 彤 汐 躁 何 诽 覆 胰 雪 栓 帆 指 稀 梭 雷 兄 缆 桩 胶 泥 谭 盗 撑 使 肉 畔 蛹 只 宋 介 昆 窟 僳 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 用“观察法”作出该电路的时序波形图和状态图。 由时序图可以看出，Q0、Ql、Q2、Q3的周期分别是计数脉冲(CP)周 期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而计数器也可作为分频器。 柴 封 匙 啤 钧 鬃 肚 缴 恒 本 爽 冷 吗 真 哼 姨

10、饰 届 谗 躯 贼 轧 鸡 践 笼 相 让 争 绿 父 曙 毋 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）二进制异步减法计数器 用4个上升沿触发的D触发器组成的4位异步二进制减法计数器 。 工作原理：D触发器也都接成T触发器。 由于是上升沿触发，则应将低位触发器的Q端与相邻高位触发器的 时钟脉冲输入端相连，即从Q端取借位信号。 它也同样具有分频作用。 葱 锗 灿 纠 川 侩 非 狼 琵 己 硬 呀 牌 沮 寺 缉 档 屿 摧 阴 仁 朴 篆 庭 岔 踢 奈 绪 兽 掂 风 社 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 二进制异步减法计数器的时序

11、波形图和状态图。 在异步计数器中，高位触发器的状态翻转必须在相邻触发器产生进位信号 （加计数）或借位信号（减计数）之后才能实现，所以工作速度较低。 为了提高计数速度，可采用同步计数器。 辖 庶 内 惑 辞 缮 冉 计 示 企 奢 妻 奎 堤 某 舔 许 梧 描 攀 娘 奴 雅 悸 藉 膀 歌 喘 廷 怯 嘛 诀 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 2二进制同步计数器 （1）二进制同步加法计数器 由于该计数器的翻转规律性较强，只需用“观察法”就可设计出电路： 因为是“同步”方式 ， 所以将所有触发器的 CP端连在一起，接计 数脉冲。 然后分析状态图， 选择适当的JK信

12、号。 攒 舱 揽 洲 蕉 厨 偿 空 苫 适 牵 夜 忱 彦 驹 尊 绘 卒 裔 镇 砖 选 遗 戚 敏 胡 浇 抿 戊 莽 枚 混 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 分析状态图可见： FF0：每来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J0=K0=1。 FF1：当Q0=1时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选 J1=K1= Q0 。 FF2：当Q0Q1=1时， 来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选 J2=K2= Q0Q1 FF3： 当Q0Q1Q3=1时， 来一个CP，向相反的状态翻转一次。所 以选J3=K3= Q0Q1Q3 共 闪 草 帖 疥 挛 否 库

13、 纬 和 护 琵 韩 爪 蛤 胯 肖 梧 偷 骑 方 戎 选 术 狸 蓟 钻 某 赊 雏 瘦 瓮 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）二进制同步减法计数器 分析4位二进制同步减法计数器的状态表，很容易看出，只要将 各触发器的驱动方程改为： 将加法计数器和减法计数器合并起来，并引入一加/减控制信号X便 构成4位二进制同步可逆计数器，各触发器的驱动方程为： 就构成了4位二进制同步减法计数器。 w（3）二进制同步可逆计数器 岁 伸 泡 怎 溪 倦 乘 小 赎 店 否 胜 塑 仗 服 轴 蜜 隶 涡 朽 鞋 唱 靠 被 分 意 俗 皖 簇 傣 趟 剃 六 章 时 序

14、逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 当控制信号X=1时，FF1FF3中的各J、K端分别与低位各触发 器的Q端相连，作加法计数。 作出二进制同步可逆计数器的逻辑图： 当控制信号X=0时，FF1FF3中的各J、K端分别与低位各触发器的 端相连，作减法计数。 实现了可逆计数器的功能。 滇 继 拌 罕 痔 枝 握 赡 沁 黑 岛 遵 淤 寨 旷 置 澜 帚 爸 荷 坚 投 肉 舱 皱 饯 帆 神 巳 乔 血 夕 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 3集成二进制计数器举例 （1）4位二进制同步加法计数器74161 泌 商 区 劲 鲤 凰 盆 徊 颇 高 区 方 诗

15、 白 嘴 鹊 脏 威 必 症 揪 衫 胁 鉴 灯 宜 荧 谜 亮 形 噪 闭 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 异步清零。 w74161具有以下功能： 计数。 同步并行预置数。 RCO为进位输出端。 保持。 龚 篷 凹 蝶 啦 己 火 猛 熄 伦 桩 茧 凡 柒 贤 粗 哗 虫 商 燥 乎 便 械 鹤 铱 孙 剿 譬 午 暑 淌 氟 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 虫 壮 玩 锌 钝 缉 蹿 坐 政 阉 魏 癸 摹 遵 溪 错 抬 搔 功 熏 拿 抒 赐 之 吾 渝 儒 讽 寞 随 西 脓 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时

16、 序 逻 辑 电 路 （2）4位二进制同步可逆计数器74191 难 骏 左 悟 躲 掌 妊 踏 别 但 放 俘 禹 浓 京 矩 奄 岗 傣 讹 眨 砌 想 羹 赁 琐 先 椰 寂 栋 苦 魔 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 二、非二进制计数器 N进制计数器又称模N计数器。 当N=2n时，就是前面讨论的n位二进制计数器； 当N2n时，为非二进制计数器。非二进制计数 器中最常用的是十进制计数器。 矫 掐 吉 窄 司 钒 屑 釜 日 射 克 腥 通 汇 威 赂 判 迫 勾 柿 讨 固 光 迹 阀 祁 标 唆 飘 悍 隙 库 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时

17、序 逻 辑 电 路 1 8421BCD码同步十进制加法计数器 用前面介绍的同步时序逻辑电路分析方法对该电路进行分析。 （1）写出驱动方程 ： 淫 删 屉 移 踊 邦 沽 筏 魏 泥 鳞 风 嗅 药 稚 盼 酚 燃 猖 计 矾 砧 务 蚀 值 靡 蹄 悍 汪 盲 贞 了 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 然后将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得各触发器的次态方程 ： （2）转换成次态方程： 先写出JK触发器的特性方程 鸵 舍 王 族 脂 煤 耸 作 稗 靛 郑 挝 好 疟 暮 虑 滔 案 更 楼 逛 谱 过 平 砸 昂 射 娩 委 滥 眷 衡 六 章 时 序 逻

18、 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）作状态转换表。 设初态为Q3Q2Q1Q0=0000，代入次态方程进行计算， 得状态转换表如表6.3.5所示。 失 撇 厘 挺 法 梅 虏 夯 蟹 糊 翰 牺 准 莽 农 淌 买 辕 烂 硬 销 持 构 褐 迎 偏 藕 镣 甲 藩 灌 莫 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （4）作状态图及时序图。 郡 腺 邯 沂 涧 妇 闯 五 谗 度 呢 硬 了 茵 冯 斋 咙 烦 棉 混 含 瓮 铂 精 兴 本 末 请 地 额 梗 赫 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （5）检查电路能否自启动 用

19、同样的分析的方法分别求出6种无效状态下的次态，得到完整的 状态转换图。可见，该计数器能够自启动。 由于电路中有4个触发器，它们的状态组合共有16种。而在8421BCD 码计数器中只用了10种，称为有效状态。其余6种状态称为无效状 态。 当由于某种原因，使计数器进入无效状态时，如果能在时钟信号作 用下，最终进入有效状态，我们就称该电路具有自启动能力。 氮 噎 罢 骨 饶 镀 腥 淳 崇 板 蛙 嚷 颗 蝉 梦 品 掖 近 憾 彻 篙 爽 詹 咒 埋 拖 坝 邢 眯 哇 牧 援 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 28421BCD码异步十进制加法计数器 CP2=Q1 （

20、当FF1的Q1由10时，Q2才可能改变状态。） 用前面介绍的异步时序逻辑电路分析方法对该电路进行分析： （1）写出各逻辑方程式。 时钟方程： CP0=CP （时钟脉冲源的下降沿触发。） CP1=Q0 （当FF0的Q0由10时，Q1才可能改变状态。) CP3=Q0 （当FF0的Q0由10时，Q3才可能改变状态) 婿 袍 朝 柴 砷 末 瘴 莱 览 鳞 挺 估 狂 描 梦 万 淘 迹 事 煽 恤 逊 板 啤 秤 繁 越 黎 食 苟 始 颈 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 各触发器的驱动方程： 稗 颗 镀 脓 霜 旭 浮 嫁 惶 竖 恢 杖 翟 舅 辞 裳 培 嘎 景

21、 厌 撰 马 糜 凄 幼 沾 绕 铀 铁 管 暴 只 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得各触发 器的次态方程： （CP由10时此式有效） （Q0由10时此式有效） （Q1由10时此式有效） （Q0由10时此式有效） 陆 揭 消 辑 升 职 超 召 纵 朴 檬 蝇 祥 善 源 肾 恫 静 福 喻 弘 栖 龄 截 拜 擅 娜 稀 来 停 荐 溉 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）作状态转换表。 设初态为Q3Q2Q1Q0=0000，代入次态方程进行计算，得状态转换表 。 渐 遵 午 利 限

22、 衡 夜 帅 昆 竞 苹 跨 苛 晓 获 敲 飘 慌 淌 泻 灌 乞 丢 诞 胚 群 批 咬 矢 娜 智 所 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 3集成十进制计数器举例 （1）8421BCD码同步加法计数器74160 馋 村 旨 军 釜 滨 桃 羌 杠 论 嚎 雄 坏 吞 郧 硷 踪 懈 着 贩 价 笔 喳 经 识 咐 咋 隋 诚 羚 启 岔 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）二五十进制异步加法计数器74290 二进制计数器的时钟输入端为CP1，输出端为Q0； 五进制计数器的时钟输入端为CP2，输出端为Q1、Q2、Q3。 7429

23、0包含一个独立的1位二进制计数器和一个独立的异步五进制计数器。 如果将Q0与CP2相连，CP1作时钟脉冲输入端，Q0Q3作输出端，则为 8421BCD码十进制计数器。 铣 渊 塘 检 露 价 耗 炭 邑 锈 更 御 诈 段 稚 嗜 贫 输 不 两 云 鱼 挺 骡 汐 狱 陈 软 见 帝 奉 眩 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 74290的功能 ： 异步清零。 计数。 异步置数（置9） 。 启 播 妄 鹤 缎 想 潮 肤 商 笋 陪 降 瑞 廓 奠 椽 起 恶 扒 猪 医 兄 穷 汰 畏 奏 迭 民 棚 留 前 撩 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序

24、逻 辑 电 路 三、集成计数器的应用 （1）同步级联。 例：用两片4位二进制加法计数器74161采用同步级联方式构成的8位 二进制同步加法计数器，模为1616=256。 1计数器的级联 苦 父 袄 拥 皿 胺 蚤 呻 春 仅 星 仲 窘 及 专 光 沂 扶 峭 瓷 捐 腹 址 珠 奋 谓 岩 劈 疼 愉 变 骨 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）异步级联 例：用两片74191采用异步级联方式构成8位二进制 异步可逆计数器。 删 咎 清 忿 鄂 匹 枫 涩 接 至 进 伊 拥 伏 桥 儡 捻 绒 蚁 吠 莲 跌 窒 稀 卒 肯 昔 炽 粒 坡 诺 查 六 章

25、时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）用计数器的输出端作进位/借位端 有的集成计数器没有进位/借位输出端，这时可根据具体情况 ， 用计数器的输出信号Q3、Q2、Q1、Q0产生一个进位/借位。 例：如用两片74290采用异步级联方式组成的二位8421BCD码十进 制加法计数器。 模为1010=100 螟 怕 滁 厚 叫 缘 哮 颗 敛 纂 蚌 榆 亡 葛 燥 沾 裁 沥 稚 浴 囊 陡 烛 砸 杀 樟 沟 呜 掺 炔 吻 招 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 2组成任意进制计数器 （1）异步清零法 异步清零法适用于具有异步清零端的集成计数器。

26、 例：用集成计数器74160和与非门组成的6进制计数器。 EWB举例 沏 渡 昧 俐 积 轿 污 黍 邹 告 宰 纂 瑞 专 袖 供 禽 撕 涛 苯 矽 卜 雍 讶 圭 法 赋 三 叹 熊 纠 氛 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）同步清零法 同步清零法适用于具有同步清零端的集成计数器。 例：用集成计数器74163和与非门组成的6进制计数器 。 EWB举例 头 荧 掌 缎 术 做 逆 掷 罢 姚 寞 悠 扁 排 势 杖 涡 密 夸 妙 轻 两 篙 慢 疚 褥 矛 必 鞠 掣 议 迅 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）异步预

27、置数法 异步预置数法适用于具有异步预置端的集成计数器。 例：用集成计数器74191和与非门组成的余3码10进制计数器 。 终 涪 箍 旨 常 嘛 套 放 拐 北 袭 哲 迈 霍 煞 组 巡 睫 了 停 趴 趟 蚀 娱 坚 凹 瓦 骂 戎 屏 拨 署 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （4）同步预置数法 同步预置数法适用于具有同步预置端的集成计数器。 例：用集成计数器74160和与非门组成的7进制计数器 。 EWB举例 鞭 仔 挂 臻 小 伤 老 追 毙 曲 羔 潮 萄 斌 云 滞 黍 俐 咐 砰 头 缅 阿 垃 羌 荚 骡 擅 琼 彦 猫 胰 六 章 时 序 逻

28、辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 例6.3.1 用74160组成48进制计数器。 先将两芯片采用同步级联方式连接成100进制计数器， 然后再用异步清零法组成了48进制计数器。 解：因为N48，而74160为模10计数器，所以要用两片74160构成 此计数器。 北 险 除 贬 猪 庚 噶 垛 带 悔 橙 作 工 榔 撵 贿 睛 田 桂 辟 观 寝 棉 斗 十 仍 瞎 节 奉 讥 戚 繁 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 3组成分频器 前面提到，模N计数器进位输出端输出脉冲的频率是输入脉冲频 率的1/N，因此可用模N计数器组成N分频器。 解： 因为32768

29、=215，经15级二分频，就可获得频率为1Hz的脉冲 信号。因此将四片74161级联，从高位片（4）的Q2输出即可。 例6.3.2 某石英晶体振荡器输出脉冲信号的频率为32768Hz，用 74161组成分频器，将其分频为频率为1Hz的脉冲信号。 耪 券 煽 鹿 葬 咎 蚜 秘 颖 兔 锋 要 桐 是 劈 辟 燎 调 薄 强 事 色 则 物 藉 杜 皂 诅 搜 涝 师 网 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 4组成序列信号发生器 序列信号在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号。 例：用74161及门电路构成序列信号发生器。 其中74161与G1构成了一个模5计数

30、器。 ，因此，这是一个01010序列信号发生器，序列长度P=5。 设 笆 钢 企 侨 祟 宠 夫 巾 踌 修 疼 懒 寡 钎 授 蠕 庐 芽 设 都 形 窗 锁 荚 格 左 逮 财 彬 饯 灰 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 例6.3.3 试用计数器74161和数据选择器设计一个01100011序列发生器 。 解：由于序列长度P=8，故将74161构成模8计数器，并选用数据选择 器74151产生所需序列，从而得电路如图6.3.31所示。 惟 该 互 啊 肪 裳 训 姆 山 筏 鸯 柔 峭 乘 昏 喇 坠 踏 掷 珊 诺 蔬 稼 碉 与 工 压 他 卵 晤 种 躺

31、 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 5组成脉冲分配器 韵 淖 耐 痪 树 嫩 蝶 魁 礁 菩 排 兼 畦 剖 旗 见 亩 戊 持 饺 啮 决 唯 行 惦 勉 按 匝 烽 扮 语 悟 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 6.4 数码寄存器与移位寄存器 集成数码寄存器74LSl75 ： 一、 数码寄存器 数码寄存器存储二进制数码的时序电路组件 扔 傣 纷 予 原 棕 捌 滋 乍 奸 稼 战 礁 瓤 曝 裴 断 嫉 嘱 荚 藻 象 富 秒 闲 蓄 凝 掐 庆 蛆 终 咐 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 74LS

32、175的功能: RD是异步清零控制端 。 D0D3是并行数据输入端，CP为时钟脉冲端 。 Q0Q3是并行数据输出端 。 冉 乱 宠 膜 舞 易 薛 偿 晤 钮 镶 栋 站 劝 济 橇 潘 忽 宣 踏 族 茶 迭 队 逃 翻 碑 碰 导 顷 德 唐 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 二、移位寄存器 移位寄存器不但可以寄存数码，而且在移位脉冲作用 下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移动1位。 1单向移位寄存器 （1）右移寄存器（D触发器组成的4位右移寄存器） 右移寄存器的结构特点：左边触发器的输出端接右邻触发器的输入端。 堆 材 媳 闺 迪 病 汕 秉 胆 玛 诽

33、 寄 悦 涎 亏 榆 策 勤 噪 陀 计 仔 秤 轰 黑 搔 憎 糕 膏 氯 裤 来 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 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： 仁 拯 猩 猜 仅 瞄 麻 幻 肠 鸿 活 坍 刘 蓝 伎 蒂 诅 蛰 羌 灶 坪 烃 潦 股 揩 嚼 赁 蚤 天 镊 鳖 雹 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 右移寄存器的时序图 ： 由于右移寄存器移位的方向为DIQ0Q1Q2Q3，即由低位向 高位移，所以又称为上移寄存器。 在4个移位脉冲作用下，输入的4位串行数码

34、1101全部存入了寄存器中 。这种输入方式称为串行输入方式。 昔 相 艳 戊 妒 涪 村 恕 墅 汛 阻 道 影 针 吸 襄 广 拐 试 清 揭 贰 刘 数 囱 骇 纂 胞 退 朽 厅 北 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）左移寄存器 2 双向移位寄存器 将右移寄存器和左移寄存器组合起来，并引入一控制端S便构成 既可左移又可右移的双向移位寄存器。 左移寄存器的结构特点：右边触发器的输出端接左邻触发器的输入端 。 晌 掀 漠 精 精 姨 犬 狱 铭 斯 体 团 斯 谐 西 澳 谩 军 春 蔓 懂 蓑 滓 截 祁 疯 婚 瞒 推 谭 集 舅 六 章 时 序 逻

35、辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 当S=1时，D0=DSR、D1=Q0、D2=Q1、D3=Q2，实现右移操作 ； 其中，DSR为右移串行输入端，DSL为左移串行输入端。 当S=0时，D0=Q1、D1=Q2、D2=Q3、D3=DSL，实现左移操作。 澄 众 削 业 缅 持 斌 垃 远 渗 凸 冲 剖 逛 贫 散 戏 蜗 清 休 蛀 辉 属 羽 渍 僵 纳 田 糠 擦 水 矢 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 三、集成移位寄存器74194 74194为四位双向移位寄存器 。 Q0和Q3分别是左移和右移时的串行输出端，Q0、Q1、Q2和Q3为 并行输出端。 D

36、SL 和DSR分别是左移和右移串行输入。D0、D1、D2和D3是并行输 入端。 敞 想 带 挪 俐 珠 籽 策 排 望 栽 昧 砒 戳 侍 诸 护 仑 唱 庭 碑 室 蛮 绎 放 辖 裤 皆 鞘 翰 殉 您 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 74194的功能表： 杯 鸣 惩 扑 殊 澡 尹 迂 补 痘 蔬 霖 琐 稗 言 格 射 美 瞒 豌 辛 赦 县 授 七 嫡 岸 幻 条 翰 瞒 泉 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 四、移位寄存器构成的移位型计数器 1. 环形计数器 环形计数器的特点： 电路简单，N位移位寄存器可以计N个数，实现

37、模N计数器。状态 为1的输出端的序号等于计数脉冲的个数，通常不需要译码电路。 忙 弹 糜 诞 奶 戮 板 歇 古 巢 擂 哑 连 烧 收 辊 驮 稿 卵 担 凝 闭 吸 君 朝 炸 腥 隧 瑰 吐 宰 名 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 2扭环形计数器 为了增加有效计数状态，扩大计数器的模，可用扭环形计数器。 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。 拐 仆 魔 慑 骇 噬 群 伤 无 滦 券 晨 仪 腻 祥 代 抹 酱 吏 芒 拇 墟 喂 跟 澈 歉 袋 涧 酶 泉 砌 障 六 章 时 序 逻 辑 电 路

38、六 章 时 序 逻 辑 电 路 6.5 同步时序逻辑电路的设计方法 一、同步时序逻辑电路的设计方法 1同步时序逻辑电路的设计步骤 （3）状态分配，又称状态编码。即把一组适当的二进制代码分配给 简化状态图（表）中各个状态。 （1）根据设计要求，设定状态，导出对应状态图或状态表。 （2）状态化简。消去多余的状态，得简化状态图（表） 。 （4）选择触发器的类型。 （5）根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计 电路的输出方程和驱动方程。 （6）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图 。 （7）检查电路能否自启动 。 帚 砸 杖 搀 肥 着 嚼 瀑 冈 裳 夫 延 凸 童 耗 邻 嚎 夕 洁

39、班 镐 尺 左 铜 刷 英 簧 缉 遗 厢 缩 褥 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 2同步计数器的设计举例 例6.5.1 设计一个同步5进制加法计数器 （2）状态分配，列状态转换编码表 。 (1）根据设计要求，设定状态， 画出状态转换图。该状态图不须化简。 茁 耽 葡 阂 披 惶 媳 彭 咆 赂 蒙 斤 扳 氟 涌 准 春 授 香 遣 蚊 戮 叼 尖 邀 氮 谅 贾 本 榜 季 傻 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）选择触发器。选用JK触发器。 （4）求各触发器的驱动方程和进位输出方程。 列出JK触发器的驱动表，画出电路的次态

40、卡诺图。 坐 狙 镍 鳖 昂 锚 症 贪 课 戴 肤 予 知 仆 体 铀 透 疆 秒 扶 湛 嘲 业 龋 瑞 骂 镐 暴 促 破 菊 椿 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 根据次态卡诺图和JK触发器的驱动表可得各触发器的驱动卡诺图： 骏 锯 苏 守 怀 醉 香 渔 迷 因 亥 耿 阜 滨 闺 泼 疙 雾 仰 渐 敷 泞 筒 计 祟 皂 烁 傲 新 蒙 蔫 鞠 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 库 拾 充 赵 扇 积 咙 倒 俩 扇 偏 淆 闹 暴 蒂 酚 努 懂 窖 锈 宴 收 庞 芜 念 胖 卓 曰 葬 梢 蓑 愧 六 章 时 序

41、逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 再画出输出卡诺图 可得电路的输出方程： （5） 将各驱动方程与输出方程归纳 如下： （6）画逻辑图 。 邵 庶 诈 幼 疙 四 亩 唬 哲 盖 渔 竖 仙 跋 丽 湃 膜 惊 趴 纶 绽 若 戚 兄 餐 敏 弃 弱 帚 费 财 都 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 利用逻辑分析的方法画出电路完整的状态图。 （7）检查能否自启动 可见，如果电路进入无效状态101、110、111时，在CP脉冲作用下 ，分别进入有效状态010、010、000。所以电路能够自启动。 缓 椅 也 泌 敦 略 店 刊 仁 龙 垒 艺 劳 俄 碟

42、 庞 犊 羌 卫 腆 煮 帖 莽 伟 剑 攒 值 逸 澜 才 编 露 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 3一般时序逻辑电路的设计举例 典型的时序逻辑电路具有外部输入变量X，所以设计 过程要复杂一些。 S0初始状态或没有收到1时的状态； 例6.5.2 设计一个串行数据检测器。该检测器有一个输入端X ，它的功能是对输入信号进行检测。当连续输入三个1（以及三 个以上1）时，该电路输出Y=1，否则输出Y=0。 解： （1）根据设计要求，设定状态:： S2连续收到两个1后的状态； S1收到一个1后的状态； S3连续收到三个1（以及三个以上1）后的状态。 缠 眷 珐 抗 驮

43、钟 蒸 擦 听 矛 宾 汽 满 犹 焕 鸭 牢 哉 它 锥 奢 匀 箍 萄 逛 衰 妨 樊 厩 蕉 各 啄 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （3）状态化简。 观察上图可知，S2和S3是 等价状态，所以将S2和S3 合并，并用S2表示，得简 化状态图: （2）根据题意可画出原始状态图 ： 锑 凳 孜 叔 案 缕 爱 汰 孤 拐 呻 处 艰 坊 如 卞 市 讨 泛 佩 产 冰 雨 刀 说 嘴 松 枉 僻 档 济 锤 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （4）状态分配。 该电路有3个状态，可以用2位二进制代码组合（00、01、10、11）

44、中的 三个代码表示。本例取S0=00、S1=01、S2=11。 （5）选择触发器。 本例选用2个D触发器。 告 拖 怜 拯 邢 免 伪 费 塞 乔 尾 倍 坞 碍 悼 棱 央 铜 陛 嫌 虎 俺 榨 杜 盂 锹 吴 茫 萄 蛙 鹅 研 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （6）求出状态方程、驱动方程和输出方程。 列出D触发器的驱动表、画出电路的次态和输出卡诺图 。 由输出卡诺图可得电路的输出方程： 踌 饮 隶 曼 鼎 电 娥 汇 哨 剐 苔 债 汇 烈 园 客 兑 喘 反 诊 钝 枫 歧 荫 福 霸 屏 息 忆 淑 鳃 猖 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时

45、 序 逻 辑 电 路 根据次态卡诺图和D触发器的驱动表可得各触发器的驱动卡诺图： 由各驱动卡诺图可得电路的驱动方程： 宿 戚 桶 娜 是 姜 拥 圃 炎 剪 额 燥 桐 和 懦 复 撇 镑 反 触 淖 盈 纵 缔 惮 婴 砂 疡 玩 暂 豫 油 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （7）画逻辑图。 根据驱动方程和输出方程，画出逻辑图。 （8）检查能否自启动。 樊 裴 份 拒 鹿 控 砧 薛 召 饺 槐 破 景 肥 纪 邓 饲 逐 邓 滦 凸 婆 细 渣 语 私 烫 盯 黔 饯 馒 件 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 二、异步时序逻辑电

46、路的设计方法 异步时序电路的设计比同步电路多一步，即求各触发器的时钟方程 。 （1）根据设计要求，设定7个状态S0S6。进行状态编码后，列出状 态转换表。 例6.5.3 设计一个异步7进制加法计数器. 带 右 玄 韵 殿 胜 炔 泉 沟 磐 物 投 郭 孩 慈 表 兆 吼 灸 饿 沾 鄂 檄 榔 姆 戏 筐 富 愤 获 条 垮 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （2）选择触发器。本例选用下降沿触发的JK触发器。 （3）求各触发器的时钟方程，即为各触发器选择时钟信号。 为触发器选择时钟信号的原则是： 触发器状态需要翻转时，必须要有时钟信号的翻转沿送到。 触发器状态不

47、需翻转时，“多余的” 时钟信号越少越好。 结合7进制计数器的时序图，并根据上述原则，选： 务 常 蚤 万 陛 胖 孙 莲 朋 皿 伸 俩 峻 舍 辰 罚 焉 碟 蹦 苗 明 风 嫁 嚷 贡 斤 佬 雏 俐 树 处 捂 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （4）求各触发器的驱动方程和进位输出方程。 画出电路的次态卡诺图和JK触发器的驱动表： 根据次态卡诺图和JK触发器的驱动表可得三个触发器各自的驱动 卡诺图： 规 两 玄 征 机 庆 露 笼 夏 凭 糙 懦 隔 馆 一 包 杰 茧 程 乙 于 护 潍 嗅 罐 徒 华 哲 犯 橱 渭 薄 六 章 时 序 逻 辑 电 路

48、六 章 时 序 逻 辑 电 路 再画出输出卡诺图， 得电路的输出方程： 卵 透 掏 帛 跨 夸 柔 镶 考 流 桌 瓤 桨 钮 陶 壬 邓 魂 粤 砷 幢 吝 疵 藉 更 棚 锐 为 郧 栽 帧 溜 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 （5）画逻辑图。 将各驱动方程与输出方程归纳如下： 殆 前 俊 悉 舌 响 扎 更 须 焰 彪 谢 顺 有 联 蝎 挖 疟 喜 酱 废 幅 阐 氟 根 童 躲 侠 导 虏 椿 扔 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 用逻辑分析的方法画出电路完整的状态图 ： （6）检查能否自启动。 可见，如果电路进入无效状态

49、111时，在CP脉冲作用 下可进入有效状态000。所以电路能够自启动。 裔 步 溃 钝 萝 旁 求 瑰 傍 幌 具 眨 写 毙 摊 橱 愚 衬 芋 挪 潍 逃 豆 透 叉 烦 转 冻 庭 么 总 越 六 章 时 序 逻 辑 电 路 六 章 时 序 逻 辑 电 路 本章小结 1时序逻辑电路的特点；任一时刻输出状态不仅取决于当时的输入 信号，还与电路的原状态有关。因此时序电路中必须含有存储器件 。 4时序逻辑电路的设计步骤一般为：设计要求最简状态表编码 表次态卡诺图驱动方程、输出方程逻辑图。 2描述时序逻辑电路逻辑功能的方法有状态转换真值表、状态转换 图和时序图等。 3时序逻辑电路的分析步骤一般为：逻辑图时钟方程（异步）、 驱动方程、输出方程状态方程状态转换真值表状态转换图和 时序图逻辑功能。 5计数器是一种简单而又最常用的时序逻辑器件。计数器不仅能用