第七章時(shí)序邏輯電路綜述

1、第第6 6章章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路6.1 觸發(fā)器觸發(fā)器所以，觸發(fā)器可以記憶1位二值信號(hào)。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T和T觸發(fā)器；按照結(jié)構(gòu)形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。6.1.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器電電路路組組成成和和邏邏輯輯符符號(hào)號(hào) SR QQ S R Q Q(a) 邏輯圖(b) 邏輯符號(hào)& SR信號(hào)輸入端，低電平有效。信號(hào)輸入端，低電平有效。信號(hào)輸出端，信號(hào)輸出端，Q=0、Q=1的狀態(tài)稱的狀態(tài)稱0狀態(tài)，狀態(tài)，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱的狀態(tài)稱1狀態(tài)，狀態(tài)， SR QQ&工作原理工作原理R SQ1001

2、1 00R=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Q0。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。 SR QQ&0110R SQ1 00R=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Q0。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。0 11 SR QQ&1110R=1、S=1時(shí)：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，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

3、。R SQ1 000 111 1不變10 SR QQ&0011R SQ1 000 111 1不變0 0不定R=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。R SnQ1nQ功 能0 0 00 0 1不 用不 用不 允 許0 1 00 1 10001nQ置01 0 01 0 11111nQ置11 1 01 1 101nnQQ 1保 持特性表（真值表）特性表（真值表）現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。

4、次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。 Qn0001111000011011RS次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖約束條件 1)(1SRQRSQRSQnnn特性方程特性方程觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式狀態(tài)圖狀態(tài)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)圖011/1/10/01/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)；RS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)。RS若 01，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。波形圖波形圖反映觸發(fā)器輸

5、入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許基本基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)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。（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）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。集成基本集成基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器(a) 74LS279 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS

6、279 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q1R 1SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND(b) CC4044 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 9CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4S 4R 1Q 2R 2S 3Q 2Q4Q NC 1S 1R EN 1R 1S VSSEN1時(shí)工作EN0時(shí)禁止1S2S6.1.2 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器1 1、同步、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器G1 G2G3 G4S CP RS CP R&Q QS CP RS CP RQ QQ Q(a) 邏輯電路(b) 曾用符號(hào)1S C1 1RQ Q(

7、c) 國(guó)標(biāo)符號(hào)&RSCP0時(shí)，R=S=1，觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變。CP1時(shí)，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。CP R S QnQn+1功能0 QnnnQQ1 保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1 保持1 0 1 01 0 1 11111nQ 置 11 1 0 01 1 0 10001nQ 置 01 1 1 01 1 1 1不用不用不允許特特性性表表特性特性方程方程 01RSQRSQnnCP=1期間有效期間有效主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)波波形形圖圖（1）時(shí)鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號(hào)，CP0時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。（2）R、S之間有約束。不能

8、允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。C PRSQQ不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變2 2、同步、同步JK觸發(fā)器觸發(fā)器G3 G4G1 G2J CP KJ CP KJ CP KQ QJ CP KQ QQ Q(a) 邏輯電路(b) 曾用符號(hào)1J C1 1KQ Q(c) 國(guó)標(biāo)符號(hào)&nnnnnnnQKQJQKQQJQRSQ1CP=1期間有效期間有效將S=JQn、R=KQn代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步JK觸發(fā)器的特性方程：CP J K QnQn+1功能0 QnnnQQ1保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1保持1 0 1 01 0 1 10001nQ

9、置 01 1 0 01 1 0 11111nQ 置 11 1 1 01 1 1 110nnQQ1翻轉(zhuǎn)特性表特性表JK=00時(shí)不變時(shí)不變JK=01時(shí)置時(shí)置0JK=10時(shí)置時(shí)置1JK=11時(shí)翻轉(zhuǎn)時(shí)翻轉(zhuǎn)01JK=1/1/0/0/狀狀態(tài)態(tài)圖圖CPJKQQ波波形形圖圖在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)J、K情況的不同，具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為JK觸發(fā)器。3 3、同步、同步D觸發(fā)器（觸發(fā)器（D鎖存器）鎖存器）G3 G4G1 G2 S RDG1 G2CPQ Q(a) D 觸發(fā)器的構(gòu)成1D D CP 1D C1Q Q(c) 邏輯符號(hào)CPG3 G4&Q Q(b) D 觸發(fā)器的

10、簡(jiǎn)化電路SR&DQDDQRSQnnn1CP=1期間有效期間有效將S=D、R=D代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步D觸發(fā)器的特性方程：01D=1/0/0/1/狀狀態(tài)態(tài)圖圖波波形形圖圖在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。CPDQQ(a) 74LS375 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS375 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4D 4Q 4Q 2G 3Q 3Q 3D1D 1Q 1Q 1G 2Q 2Q 2D GND(b) CC404 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 9CC40

11、42 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4Q 4D 3D 3Q 3Q 2Q 2Q4Q 1Q 1Q 1D CP POL 2D VSS集成同步集成同步D觸發(fā)器觸發(fā)器CP1、2CP3、4POL1時(shí)，CP1有效，鎖存的內(nèi)容是CP下降沿時(shí)刻D的值；POL0時(shí)，CP0有效，鎖存的內(nèi)容是CP上升沿時(shí)刻D的值。6.1.3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器1 1、主從、主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器G5 G6G1 G2G7 主觸發(fā)器 G8Qm QmG3 從觸發(fā)器 G4&Q Q&1S R CPCPG9(a) 邏輯電路&工作原理工作原理（1）接收輸入信號(hào)過(guò)程CP=1期間：主觸發(fā)器控制門G7、G8打開，接收輸入信號(hào)R、S，有： 從觸發(fā)

12、器控制門G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。01RSQRSQnmnmG5 G6G1 G2G7 主觸發(fā)器 G8Qm QmG3 從觸發(fā)器 G4&Q Q&1S R CPCPG9&（2）輸出信號(hào)過(guò)程CP下降沿到來(lái)時(shí)，主觸發(fā)器控制門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G3、G4被打開，主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器，輸出端隨之改變狀態(tài)。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)也即Q、Q的值當(dāng)然不可能改變。01RSQRSQnnCP下降沿到來(lái)時(shí)有效特性特性方程方程 Q Q S RS CP RQ Q(b) 曾用符號(hào) 1S 1RS CP RQ Q

13、(c) 國(guó)標(biāo)符號(hào)CPC1邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)主從RS觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。但其仍然存在著約束問(wèn)題，即在CP1期間，輸入信號(hào)R和S不能同時(shí)為1。G1 G2J K CP G7 主 G8G5 G6 G3 從 G4Q Q1G9Qm Qm&2 2、主從、主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器nnKQRQJS 下降沿到來(lái)時(shí)有效CPQKQJQKQQJQRSQnnnnnnn 1代入主從RS觸發(fā)器的特性方程，即可得到主從JK觸發(fā)器的特性方程：將主從JK觸發(fā)器沒(méi)有約束。J K QnQn+1功能0 0 00 0 101nn

14、QQ1 保持0 1 00 1 10001nQ 置 01 0 01 0 11111nQ 置 11 1 01 1 110nnQQ1 翻轉(zhuǎn)特特性性表表CPJKQ時(shí)時(shí)序序圖圖 Q Q J KJ CP KQ Q曾用符號(hào) 1J 1KJ CP KQ Q國(guó)標(biāo)符號(hào)CPC1電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)主從JK觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。存在一次變化問(wèn)題。G1 G2J K CP G7 G8G5 G6 G3 G4Q Q1G9RDSD&帶清零端和預(yù)置端的帶清零端和預(yù)置端的主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器

15、RD=0，直接置001111001SD=0，直接置1G1 G2J K CP G7 G8G5 G6 G3 G4Q Q1G9RDSD&10001111 SDJ CP K RD Q QSD RD J KJ CP KQ Q曾用符號(hào)國(guó)標(biāo)符號(hào)CPRDSD S 1J 1K R Q QC1帶清零端和預(yù)置端的主從帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯符號(hào)集成主從集成主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器 14 13 12 11 10 9 87472 1 2 3 4 5 6 7VCC SD RD K3 K2 K1 Q(b) 7472 的引腳圖(a) 74LS76 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10

16、974LS76 1 2 3 4 5 6 7 81K 1Q 1Q GND 2K 2Q 2Q 2J1CP 1SD 1RD 1J VCC2CP 2SD 2RDNC CP J1 J2 J3 Q GND321KKKK 321JJJJ 低電平有效低電平有效CP下降沿觸發(fā) 1J 2K S RSD J1 J2 J3 CP K1 K2 K3 RDQ QCP&與輸入主從與輸入主從JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯符號(hào)主從JK觸發(fā)器功能完善，并且輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。但主從JK觸發(fā)器還存在著一次變化問(wèn)題，即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP1期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這種變化可以是J、K變化引起，也可以是干擾

17、脈沖引起，因此其抗干擾能力尚需進(jìn)一步提高。6.1.4 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器1 1、邊沿、邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器工作原理工作原理G5 G6G1 G2CPG3 從 G4&Q Q1G7 主 G8&1D1QmQm&（1）CP0時(shí)，門G7、G8被封鎖，門G3、G4打開，從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器Q=Qm、Q=Qm，輸入信號(hào)D不起作用。（2）CP1時(shí)，門G7、G8打開，門G3、G4被封鎖，從觸發(fā)器狀態(tài)不變，主觸發(fā)器的狀態(tài)跟隨輸入信號(hào)D的變化而變化，即在CP1期間始終都有Qm=D。G5 G6G1 G2CPG3 從 G4&Q Q1G7 主 G8&1D1QmQm&DQn1下降沿時(shí)刻有效（3）CP下降沿到來(lái)時(shí)，封鎖

18、門G7、G8，打開門G3、G4，主觸發(fā)器鎖存CP下降時(shí)刻D的值，即Qm=D，隨后將該值送入從觸發(fā)器，使Q=D、Q=D。（4）CP下降沿過(guò)后，主觸發(fā)器鎖存的CP下降沿時(shí)刻D的值被保存下來(lái)，而從觸發(fā)器的狀態(tài)也將保持不變。綜上所述，邊沿D觸發(fā)器的特性方程為： D CP Q Q DQ Q曾用符號(hào) D CP 1DQ Q國(guó)標(biāo)符號(hào) CP C1邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 14 13 12 11 10 9 874LS74 1 2 3 4 5 6 7VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q1RD 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND 14 13 12 11 10 9 8CC4013 1 2 3 4 5 6 7V

19、CC 2Q 2Q 2CP 2RD 2D 2SD1Q 1Q 1CP 1RD 1D 1SD VSS (a) 74LS74引腳排列圖 (b) CC4013引腳排列圖集成邊沿集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器：CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。CP上升沿觸發(fā)2 2、邊沿、邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器DCP&Q Q1&1111JK&nnnnnnnnnnQKQJKJQKQJQKQJKQQJKQQJD)()(nnnQKQJDQ1CP下降沿時(shí)刻有效 J CP K Q Q J KQ Q曾用符號(hào) J CP K 1J 1KQ Q國(guó)標(biāo)符號(hào) CP C1邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯符號(hào)的邏輯符號(hào)邊沿邊沿JK觸發(fā)觸發(fā)器的特點(diǎn)器

20、的特點(diǎn)邊沿觸發(fā)，無(wú)一次變化問(wèn)題。功能齊全，使用方便靈活。抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。集成邊沿集成邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器(a) 74LS112 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS112 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 1RD 2RD 2CP 2K 2J 2SD 2Q1CP 1K 1J 1SD 1Q 1Q 2Q GND(b) CC4027 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 9CC4027 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 2Q 2Q 2CP 2RD 2K 2J 2SD1Q 1Q 1CP 1RD 1K 1J 1SD VSS74LS112為CP下

21、降沿觸發(fā)。CC4027為CP上升沿觸發(fā)，且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。6.1.5 不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換（1）寫出已有觸發(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)方程相等的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫出邏輯電路圖。利用令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等的原則，求出轉(zhuǎn)換邏輯。1 1、將、將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS、D、T和和T觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器RS觸發(fā)器觸發(fā)器01RSQRSQnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQRQSRSQSQR

22、QRQSRRSQQRQSQRSQQSQRQQSQRSQ)()(1RS觸發(fā)器特性方程變換RS觸發(fā)器的特性方程，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：RKSJnnnQKQJQ1nnnQRQSQ1比較，得：1J C11KSCPRQQ電路圖電路圖JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器1J C11KDQQ1CP寫出D觸發(fā)器的特性方程，并進(jìn)行變換，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：nnnnnDQQDQQDDQ)(1與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：DKDJ電電路路圖圖JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)T取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當(dāng)T0時(shí)能保持狀態(tài)不變，T1

23、時(shí)一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為T觸發(fā)器。T QnQn +1功 能0 00 101nnQQ1 保 持1 01 110nnQQ1翻 轉(zhuǎn)特性表特性表邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) T CP 1TQ Q C1T觸發(fā)器特性方程：nnnnQTQTQTQ1與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11KTQQCP01T=1/1/0/0/CPTQQ狀狀態(tài)態(tài)圖圖時(shí)時(shí)序序圖圖JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱為T觸發(fā)器。特性表特性表邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) CP Q Q C1QnQn +1功 能0110nnQQ1翻 轉(zhuǎn)T 觸發(fā)器特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：TK

24、TJ電電路路圖圖1J C11K1QQCPnnQQ1變換T觸發(fā)器的特性方程：nnnnQQQQ111CPQQ01狀狀態(tài)態(tài)圖圖時(shí)時(shí)序序圖圖2 2、將、將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、T和和T觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器nnQKQJDJ1D C1QQCP1&1KD觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQTDT1D C1QQCP=1D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQD CP1D C1QQ本節(jié)小結(jié)：觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)；無(wú)外界信號(hào)作用時(shí)狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進(jìn)制存儲(chǔ)單元使用。觸發(fā)器的邏輯功能可以用真值

25、表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖等5種方式來(lái)描述。觸發(fā)器的特性方程是表示其邏輯功能的重要邏輯函數(shù)，在分析和設(shè)計(jì)時(shí)序電路時(shí)常用來(lái)作為判斷電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依據(jù)。各種不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為：RS觸發(fā)器：Qn+1=S+RQn，其約束條件為：RS0JK觸發(fā)器： Qn+1=JQn+KQnD觸發(fā)器： Qn+1=DT觸發(fā)器： Qn+1=TQn+TQnT觸發(fā)器： Qn+1=Qn同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)；反過(guò)來(lái)，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。6.2 時(shí)序邏輯電路的時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法分析與設(shè)計(jì)方法6.2.1 時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路概述

26、1 1、時(shí)序電路的特點(diǎn)、時(shí)序電路的特點(diǎn)組合電路存儲(chǔ)電路X1XpY1YmQ1QtW1Wr輸入輸出時(shí)序電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時(shí)刻的輸入信號(hào)有關(guān)，而且還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)。2 2、時(shí)序電路邏輯功能的表示方法、時(shí)序電路邏輯功能的表示方法時(shí)序電路的邏輯功能可用邏輯表達(dá)式、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖、時(shí)序圖和邏輯圖6種方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相同的，可以互相轉(zhuǎn)換。邏輯表達(dá)式有：tkQQQWWWHQrjQQQXXXGWmiQQQXXXFYnqnnrknknqnnpjjnqnnpii, 2 , 1 ),;,(, 2 , 1 ),;,(, 2 , 1 ),;,(2121121212121輸出方

27、程狀態(tài)方程激勵(lì)方程3 3、時(shí)序電路的分類、時(shí)序電路的分類（1） 根據(jù)時(shí)鐘分類同步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖相同，即電路中有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，電路的狀態(tài)只改變一次。異步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖不同，即電路中沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖來(lái)控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進(jìn)行的。 （2）根據(jù)輸出分類米利型時(shí)序電路的輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路當(dāng)前的輸入。穆爾型時(shí)序電路的其輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)，與電路當(dāng)前的輸入無(wú)關(guān)；或者根本就不存在獨(dú)立設(shè)置的輸出，而以電路的狀態(tài)直接作為輸出。電路圖電路圖時(shí)鐘方程、時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和驅(qū)

28、動(dòng)方程和輸出方程輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)圖、狀態(tài)表或狀態(tài)表或時(shí)序圖時(shí)序圖判斷電路判斷電路邏輯功能邏輯功能12356.2.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法時(shí)序邏輯電路的分析方法計(jì)算計(jì)算4 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CPCPCPCPCP012nnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 時(shí)鐘方程：輸出方程：輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆爾型時(shí)序電路。同步時(shí)序電路的時(shí)鐘方程可省去不寫。驅(qū)動(dòng)方程：1寫寫方方程程式式2求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：nnnQKQJQ1將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得

29、電路的狀態(tài)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ202020000100101011111112121222212現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)輸 出nnnQQQ012 101112 nnnQQQY3計(jì)算、列狀態(tài)表計(jì)算、列狀態(tài)表nnnnnnnnQQYQQQQQQ212100111120 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 0000011000001000101112YQQQnnn0001010101112YQQQnnn0

30、001001101112YQQQnnn0001011101112YQQQnnn1100100101112YQQQnnn1100110101112YQQQnnn0000101101112YQQQnnn0000111101112YQQQnnn4畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖 000001011/1/0100110111/0 /0/0 /0(a) 有效循環(huán)010 101(b) 無(wú)效循環(huán)/0/1排列順序： /Y nnnQQQ012狀態(tài)圖狀態(tài)圖CPQ0Q1Q2Y5電電路路功功能能時(shí)時(shí)序序圖圖有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)分別是05這6個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的格雷碼，并且在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這6個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，

31、即：000001011111110100000所以這是一個(gè)用格雷碼表示的六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)對(duì)第6個(gè)脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器又重新從000開始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y1。Q0Q0FF0 FF1CP YQ1Q11T C11T C1&=1 X“1”輸出方程：輸出與輸入有關(guān)，為米利型時(shí)序電路。同步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程省去。驅(qū)動(dòng)方程：1寫寫方方程程式式nnQXQXY111001TQXTnnnnnnnnnQQQTQQQXQTQ0000010111112求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程T觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：nnQTQ13計(jì)算、列狀態(tài)表計(jì)算、列狀態(tài)表輸入現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)輸出XnnQQ01

32、1011nnQQY000011110 00 11 01 10 00 11 01 10 11 01 10 01 10 00 11 011110011nnnnnnQXYQQQQXQ1001011100100000011YQQnn100011100011YQQnn110101010011YQQnn110010110011YQQnn001101001011YQQnn001010101011YQQnn111100011011YQQnn111011111011YQQnn4 00 01 11 10 0/1 1/0 1/1 0/10/1 0/01/1 0/1CPXQ0Q1Y(a) 狀態(tài)圖(b) 時(shí)序圖5電電路

33、路功功能能由狀態(tài)圖可以看出，當(dāng)輸入X 0時(shí)，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的4個(gè)狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即：0001101100當(dāng)X1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的4個(gè)狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：0011100100可見(jiàn)，該電路既具有遞增計(jì)數(shù)功能，又具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)2位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器。畫狀態(tài)圖畫狀態(tài)圖時(shí)序圖時(shí)序圖CPQ2Q21D C11D C1Q1Q1FF0 FF1 FF21D C1Q0Q0電路沒(méi)有單獨(dú)的輸出，為穆爾型時(shí)序電路。異步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程：驅(qū)動(dòng)方程：1寫寫方方程程式式CPCPQCPQCP00112，nnnQDQDQD001122，上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)

34、刻有效CP Q Q 00100111112212nnnnnnQDQQDQQDQDQn12求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程D觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：3計(jì)算、列狀態(tài)表計(jì)算、列狀態(tài)表現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)注nnnQQQ012 101112nnnQQQ時(shí)鐘條件0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0CP0 CP1 CP2CP0CP0 CP1CP0CP0 CP1 CP2CP0CP0 CP1CP0CP Q Q 01001111212nnnnnnQQQQQQCP, 10Q

35、, 10Q , 1010011112nnnQQQCP, 0100101112nnnQQQ不變不變CP, 10Q, 0101001112nnnQQQ不變CP, 0110101112nnnQQQ不變不變CP, 10Q, 10Q , 0110011112nnnQQQCP, 010 , 1101112nnnQQQ不變不變CP, 10Q, 0111001112nnnQQQ不變CP, 0111101112nnnQQQ不變不變 000001010011 111110101100(a) 狀態(tài)圖(b) 時(shí)序圖CPQ0Q1Q2排列順序：nnnQQQ01245電路功能電路功能由狀態(tài)圖可以看出，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下

36、，電路的8個(gè)狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：000111110101100011010001000電路具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)3位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器。畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖畫狀態(tài)圖、時(shí)序圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求要求原始狀原始狀態(tài)圖態(tài)圖最簡(jiǎn)狀最簡(jiǎn)狀態(tài)圖態(tài)圖畫電畫電路圖路圖檢查電檢查電路能否路能否自啟動(dòng)自啟動(dòng)12466.2.3 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法選觸發(fā)器，求時(shí)選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程5狀態(tài)狀態(tài)分配分配3化簡(jiǎn)1建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)益，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。 000001010011 /0

37、110101100 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /Y nnnQQQ012/1狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)2狀態(tài)分配狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡(jiǎn)。已是二進(jìn)制狀態(tài)。4選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：CPCPCPCP210輸出方程：nnQQY21Y的卡諾圖00011110000101000nnQQ12nQ0(a) 10nQ的卡諾圖00011110011011000nnQQ12nQ0(b) 11nQ的卡諾圖00011110001001101n

38、nQQ12nQ0(c) 12nQ的卡諾圖00011110000011011nnQQ12nQ0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ2120112102101100120102101不化簡(jiǎn)，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。 nnQQJ120、10K nQJ01、nnQQK021 nnQQJ012、nQK12 YFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K 1J C11K&Q0Q0&1&比較，得驅(qū)動(dòng)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ212011210210110012101

39、電電路路圖圖5nnnQKQJQ1檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6000121201121021011001210nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ將無(wú)效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見(jiàn)111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。 設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路，當(dāng)連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上1時(shí)，電路的輸出為1，其它情況下輸出為0。例如：輸入X 101100111011110輸入Y 0000000010001101建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖S0S1S2S3設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時(shí)，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；1/0X/Y若繼續(xù)輸入1，由

40、狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；1/0如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；1/1此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。1/1電路無(wú)論處在什么狀態(tài)，只要輸入0，都應(yīng)回到初始狀態(tài)，并輸出0，以便重新計(jì)數(shù)。0/00/00/00/0 0/01/0 1/01/01/0 0/0(c) 二進(jìn)制狀態(tài)圖 10 0/0 1/1 00 01 0/01/0 1/01/01/0 0/0(b) 簡(jiǎn)化狀態(tài)圖 S2 0/0 1/1 S0 S1原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時(shí)，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài)，稱為等價(jià)狀態(tài)。狀態(tài)化簡(jiǎn)就是將多個(gè)等價(jià)狀態(tài)合并成一個(gè)狀態(tài)，把多余的狀態(tài)都去掉，從而得到最簡(jiǎn)

41、的狀態(tài)圖。狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)2狀態(tài)分配狀態(tài)分配31/0 0/0 1/1 0/0 0/0 1/0 1/1(a) 原始狀態(tài)圖 S3 S2 0/0 S0 S1所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)S2和S3等價(jià)。因?yàn)樗鼈冊(cè)谳斎霝?時(shí)輸出都為1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S3；在輸入為0時(shí)輸出都為0，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S0。所以它們可以合并為一個(gè)狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用S2表示。S0=00S1=01S2=104選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選用2個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1表示。采用同步方案，即取：輸出方程nXQY1狀態(tài)方程(a) 10nQ的卡諾圖X00011110000

42、01100nnQQ01nnnQQXQ0110nnnnXQQXQQ11011(b) 11nQ的卡諾圖X0001111000001011nnQQ01Y的卡諾圖X0001111000001001nnQQ01nnnnnnnnXQQXQQQQQXQ11011001100nnnQKQJQ1比較，得驅(qū)動(dòng)方程：電電路路圖圖5XKXQJKQXJnn101010 1 YFF0 FF11XQ1Q1 1J C11K 1J C11K&Q0Q0CP&1&檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6 00 11 01 0/0 1/1將無(wú)效狀態(tài)11代入輸出方程和狀態(tài)方程計(jì)算：電路能夠自啟動(dòng)。設(shè)計(jì)一個(gè)異步時(shí)序電路，要求如右圖所示狀態(tài)

43、圖。 000001010 101100011 /0 /0 /0 /0/1 /0排列順序： /Y nnnQQQ0124選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選用3個(gè)CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程0001111000001001nnQQ12nQ0Y 的卡諾圖nnQQY02次態(tài)卡諾圖0001111000010111011010100000nQ0nnQQ12次態(tài)卡諾圖CPQ0Q1Q2t1 t2 t3 t4 t5 t6時(shí)鐘方程：CPCP 001QCP 02QCP FF0每輸入一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。FF1在t2、t4時(shí)刻翻

44、轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t6時(shí)刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。CPQ0Q1Q2t1 t2 t3 t4 t5 t6(a) 10nQ的卡諾圖0001111001111000nnQQ12nQ0nnQQ010nnnQQQ1211nnQQ1120001111001100nnQQ12nQ0(b) 11nQ的卡諾圖(c) 12nQ的卡諾圖0001111001010nnQQ12nQ00001111000010111011010100000nQ0nnQQ12次態(tài)卡諾圖nnnnQDQQDQD1212100Q2Q2 YQ0Q0FF0 FF1 FF2Q1Q11D C1&CP 1D C1&1D C1電電路路圖圖5檢查電路能否自啟

45、動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6將無(wú)效狀態(tài)110、111代入輸出方程和狀態(tài)方程計(jì)算：電路能夠自啟動(dòng)。特性方程：110111100 /0 /1本節(jié)小結(jié)：時(shí)序電路的特點(diǎn)是：在任何時(shí)刻的輸出不僅和時(shí)序電路的特點(diǎn)是：在任何時(shí)刻的輸出不僅和輸入有關(guān)，而且還決定于電路原來(lái)的狀態(tài)。為了記憶輸入有關(guān)，而且還決定于電路原來(lái)的狀態(tài)。為了記憶電路的狀態(tài)，時(shí)序電路必須包含有存儲(chǔ)電路。存儲(chǔ)電電路的狀態(tài)，時(shí)序電路必須包含有存儲(chǔ)電路。存儲(chǔ)電路通常以觸發(fā)器為基本單元電路構(gòu)成。路通常以觸發(fā)器為基本單元電路構(gòu)成。時(shí)序電路可分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路時(shí)序電路可分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路兩類。它們的主要區(qū)別是，前者的所有觸發(fā)器受同一兩

46、類。它們的主要區(qū)別是，前者的所有觸發(fā)器受同一時(shí)鐘脈沖控制，而后者的各觸發(fā)器則受不同的脈沖源時(shí)鐘脈沖控制，而后者的各觸發(fā)器則受不同的脈沖源控制?？刂?。時(shí)序電路的邏輯功能可用邏輯圖、狀態(tài)方程、時(shí)序電路的邏輯功能可用邏輯圖、狀態(tài)方程、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖和時(shí)序圖等狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖和時(shí)序圖等6 6種方法來(lái)描述，種方法來(lái)描述，它們?cè)诒举|(zhì)上是相通的，可以互相轉(zhuǎn)換。它們?cè)诒举|(zhì)上是相通的，可以互相轉(zhuǎn)換。時(shí)序電路的分析，就是由邏輯圖到狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換；時(shí)序電路的分析，就是由邏輯圖到狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換；而時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，在畫出狀態(tài)圖后，其余就是由狀而時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，在畫出狀態(tài)圖后，其余就是由狀態(tài)圖到邏輯圖的轉(zhuǎn)換。態(tài)

47、圖到邏輯圖的轉(zhuǎn)換。6.3 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器6.3.1 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1 1、二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器、二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /C nnnQQQ012選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖nnnQQQC0

48、12輸出方程：CPCPCPCP210時(shí)鐘方程：C PQ0Q1Q2C時(shí)序圖FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=1時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=1時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。100 KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 CFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&電路圖由于沒(méi)有無(wú)效狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推廣到n位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程輸出方程nnnnnnQQQQC01213位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步減法

49、計(jì)數(shù)器選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖輸出方程： 000001010011/1 /0111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /B nnnQQQ012CPCPCPCP210時(shí)鐘方程：nnnQQQB012CPQ0Q1Q2B時(shí)序圖FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=0時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=0時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。100 KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&電路圖由于沒(méi)

50、有無(wú)效狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推廣到n位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程輸出方程nnnnnnQQQQB01213位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器設(shè)用U/D表示加減控制信號(hào)，且U/D0時(shí)作加計(jì)數(shù)，U/D 1時(shí)作減計(jì)數(shù)，則把二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和U/D相與，把減法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和U/D相與，再把二者相加，便可得到二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程。nnnnnnQQDUQQDUKJQDUQDUKJKJ010122001100/1輸出方程nnnnnnQQQDUQQQDUBC210210/Q0Q0 C/B1F

51、F0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K1&1&1&1U/D電路圖 74LS161 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS161 1 2 3 4 5 6 7 8VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LDCR CP D0 D1 D2 D3 CTP GND CR D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP CO LD4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/163CR=0時(shí)異步清零。CR=1、LD=0時(shí)同步置數(shù)。CR=LD=1且CPT=CPP

52、=1時(shí)，按照4位自然二進(jìn)制碼進(jìn)行同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)。CR=LD=1且CPTCPP=0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。 CC4520 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 9CC4520 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 2CR 2Q3 2Q2 2Q1 2Q0 2EN 2CP1CP 1EN 1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 1CR VSS EN CP CR雙雙4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器CC4520CR=1時(shí)，異步清零。CR=0、EN=1時(shí)，在CP脈沖上升沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。CR=0、CP=0時(shí)，在EN脈沖下降

53、沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。CR=0、EN=0或CR=0、CP=1時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 GND RC CO/BO LD 74LS191 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS191 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D3 D0 D1 D2 D3 CT U/D CP4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS191U/D是加減計(jì)數(shù)控制端；CT是使能端；LD是異步置數(shù)控制端；D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0Q3是計(jì)數(shù)器狀

54、態(tài)輸出端；CO/BO是進(jìn)位借位信號(hào)輸出端；RC是多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)時(shí)級(jí)間串行計(jì)數(shù)使能端，CT0，CO/BO1時(shí)，RCCP，由RC端產(chǎn)生的輸出進(jìn)位脈沖的波形與輸入計(jì)數(shù)脈沖的波形相同。4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS193 BO CO LD 74LS193 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS193 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CR CO BO LD D2 D3D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 GND D0 D1 D2 D3 CR CPU CPDCR是異步清零端，高電

55、平有效；LD是異步置數(shù)端，低電平有效；CPU是加法計(jì)數(shù)脈沖輸入端；CPD是減法計(jì)數(shù)脈沖輸入端； D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0Q3是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端； CO是進(jìn)位脈沖輸出端；BO是借位脈沖輸出端；多個(gè)74LS193級(jí)聯(lián)時(shí)，只要把低位的CO端、BO端分別與高位的CPU、CPD連接起來(lái)，各個(gè)芯片的CR端連接在一起，LD端連接在一起，就可以了。2 2、二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器、二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器3位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /C nnnQQQ012狀態(tài)圖選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸

56、發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程：nnnQQQC012時(shí)鐘方程：C PQ0Q1Q2C時(shí)序圖FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q0由1變0時(shí)翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2在Q1由1變0時(shí)翻轉(zhuǎn)。CPCP 001QCP 12QCP 3個(gè)JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有下降沿，所以3個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成T型。111221100KJKJKJ CQ0 Q1 Q2Q0 Q1 Q21FF0 FF1 FF2CP1J C11K1J C11K1J C11K&驅(qū)動(dòng)方程：電路圖3位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /

57、0 /0 /0 /0 /0排列順序： /B nnnQQQ012狀態(tài)圖選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程：nnnQQQB012CPQ0Q1Q2時(shí)鐘方程：時(shí)序圖FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次，F(xiàn)F1在Q0由0變1時(shí)翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2在Q1由0變1時(shí)翻轉(zhuǎn)。CPCP 001QCP 12QCP 3個(gè)JK觸發(fā)器都是在需要翻轉(zhuǎn)時(shí)就有下降沿，不需要翻轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有下降沿，所以3個(gè)觸發(fā)器都應(yīng)接成T型。111221100KJKJKJ驅(qū)動(dòng)方程：電路圖CPQ0 Q1 Q2Q0 Q1 Q2 BFF0 FF1 FF2 C1 C1 C1&T觸發(fā)器的觸發(fā)沿連 接 規(guī) 律上 升 沿下 降 沿加

58、 法 計(jì) 數(shù)1iiQCP1iiQCP減 法 計(jì) 數(shù)1iiQCP1iiQCP二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器級(jí)間連接規(guī)律級(jí)間連接規(guī)律4位集成二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS197 CP1 CP0 74LS197 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 874LS197 1 2 3 4 5 6 7VCC CR Q3 D3 D1 Q1 CP0CT/LD Q2 D2 D0 Q0 CP1 GND D0 D1 D2 D3 CT/ LD CRCR=0時(shí)異步清零。CR=1、CT/LD=0時(shí)異步置數(shù)。CR=CT/LD=1時(shí)，異步加法

59、計(jì)數(shù)。若將輸入時(shí)鐘脈沖CP加在CP0端、把Q0與CP1連接起來(lái)，則構(gòu)成4位二進(jìn)制即16進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器。若將CP加在CP1端，則構(gòu)成3位二進(jìn)制即8進(jìn)制計(jì)數(shù)器，F(xiàn)F0不工作。如果只將CP加在CP0端，CP1接0或1，則形成1位二進(jìn)制即二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。選用4個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。 00000001001000110100 /1 /0 10011000011101100101 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /C nnnnQQQQ01236.3.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器1 1、十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖輸

60、出方程：時(shí)鐘方程：nnQQC03CPCPCPCPCP3210C 的卡諾圖00011110000000100111001000nnQQ23nnQQ01十進(jìn)制同步十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器(a) 10nQ的卡諾圖00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ01nnQQ0100011110000001010110010100100110000011010010001000110111nnQQ23次態(tài)卡諾圖nnnnQQQQ0001011(b) 11nQ的卡諾圖00011110000000111011001011nnQQ23nnQQ01nnnnnnQQQQQQ101031