數(shù)字電子技術(shù)原版視頻教程講義彭老師chd

1、若干典型的時(shí)序邏輯集成電路6.5寄存器和移位寄存器6.5.1一、寄存器寄存器:是數(shù)字系統(tǒng)中用來代碼或數(shù)據(jù)的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發(fā)器。一個觸發(fā)器能1位二進(jìn)制代碼，n 位二進(jìn)制代碼的寄存器需要用 n 個觸發(fā)器組成。寄存器實(shí)際上是若干觸發(fā)器的集合。2.脈沖邊沿敏感的寄存器1. 電平敏感的寄存器D0D1D71111DC11DC11DC11CP1OEEEE Q0Q1Q7 8位CMOS寄存器74LV374FF 3RD 3SQ3FF 2RD 2SQ 2數(shù)碼FF數(shù)碼 1輸入 R 輸出 D 1S Q 1FF 0RD 0SQ0LDCr 置數(shù)輸入置 0 輸入 &8位CMOS寄存器74LV374工作模式輸

2、入內(nèi)部觸發(fā)器Q n + 1N輸出OECPDNQ0Q7存入和讀出數(shù)據(jù)LLLHLH對應(yīng)內(nèi)部觸發(fā)器的狀態(tài)存入數(shù)據(jù)，輸出HHLHLH高阻高阻二、移位寄存器 移位寄存器的邏輯功能移位寄存器是既能寄存數(shù)碼，又能在時(shí)鐘脈沖的作用下使數(shù)碼向或向低位移動的邏輯功能部件。 移位寄存器的邏輯功能分類左移位寄存器單向移位寄存器右移位寄存器按移動雙向移位寄存器1、基本移位寄存器（1）電路并行數(shù)據(jù)輸出端串行數(shù)據(jù)輸入端Q0Q1Q2Q3DSDS1D1D1D1DQ0Q1Q3Q0C串行數(shù)據(jù)輸出端時(shí)鐘信號輸入端工作原理(電路分析)(2).D1=Q0nD3=Qn2激勵方程：D0=DSD2=Qn1Qn+1=DD觸發(fā)器的特性方程狀態(tài)方程

3、：Q0n+1=DSQ2n+1 =Qn1Q1n+1 = Q0nQ3n+1 =Qn2Q0Q1Q2Q3DSDS1D1D1D1DQ0Q1Q3Q0CQ0Q1Q2Q3CP經(jīng)過4個CP脈沖作用后，從DS 端串行輸入的數(shù)碼串入并出就可以從Q0 Q1 Q2 Q3并行輸出。11000101148912345671101DS10Q0 Q1Q12Q13經(jīng)過2 7個CP脈1 沖作用1后，從DI0端串行0輸入的數(shù)碼就可3以從DO 端0串行輸出1 。1串0 入串出DS=1100FF0FF1FF2FF3CR=0Q1n+1 = Q0nQ0n+1=DI11CP 后Q2n+1 =QnQn+1 =Qn13212CP 后3CP 后04

4、CP 后110110110110010000000（2）典型集成電路CMOS 4位雙向移位寄存器74HCT194D0D1D2D3DSL111111S111S011DSR&四選一數(shù)據(jù)選擇器FF1FF2FF3FF01111Q0Q1Q31DC1 1R R1DC1 1R RQ21DC1 1R R1DC1 1R RD2D3D0D1D3D0D1D21CP1MR1111Q0Q1Q2Q374194的功能表異步清零同步置數(shù)保持向低位移動低位向移動序號清零RD輸 入輸 出信號串行輸入時(shí)鐘脈沖CP并行輸入QDQCQBQAS1S0左移DSL右移DSRDCBA LLLL1L2HH(L) Q nQnQnQn DCBA3H

5、HHDCBADCBA45HHLHLHHL HQ nQnQnDCBLQ nQnQnDCB67HHHLHLHL QnQnQnHCBAQnQnQnLCBA8HLL Q nQnQnQn DCBA例3。畫出 QA-QD波形，分時(shí)序脈沖產(chǎn)生器。電路功能。邏析輯解：啟動信號為0:S1=1 S0=1,同步置數(shù)QAQD=0111啟動信號為1后:DSRS1=0 S0=1,移向的低位狀態(tài), QD =&因?yàn)镼A-QD總有一個為0，S1S0=01，則74194始終工作0 1 1 1&QQ QS 1ABC在向低位移動循環(huán)移位啟動QD741911的狀態(tài)。CPA4B CSDSD0RC R01112341C PQA00111Q

6、0QB11011Q1QQ2C11101QQ3D11110Dm03 210S0 S11MUXMUXmFFm+1FFm1FFmDmDm1Dm+11D1D1DCC1C1CPQm1QmQm+2.多功能雙向移位寄存器并行輸出Q 0。Q 1Q 2Q 3右移串行輸入左移串行輸出右移串行輸出左移串行輸入FF0FF1FF2FF3D 0D 1D 2D 3并行輸入計(jì)述數(shù)器7.1概1、計(jì)數(shù)器的邏輯功能計(jì)數(shù)器的基本功能是對輸入時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。它也可用于分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等等。2、計(jì)數(shù)器的分類 按脈沖輸入為同步和異步計(jì)數(shù)器 按進(jìn)位體制，分為二進(jìn)制、十進(jìn)制和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 按邏輯功能，分為加

7、法、減法和可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 同步計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)器 異步計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1.三位二進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器(分析）21、電路分:析：1. )根據(jù)給定的時(shí)序電路圖寫出下列各邏輯方程式CP2= Q1CP1= Q0，CP0=CP, 時(shí)鐘方程CPCRRR1D1DR1DC1C1C1FF0FF1FF2Q2Q1Q0D = Qn驅(qū)動方程:狀態(tài)方程:D = Qn= QnD220011Qn+1Qn+1= D= Qn= D= QnQn+1= D= Qn111222000(CP由01

8、時(shí)，狀態(tài)方程有效)3)列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)圖Qn(CP由01時(shí)，此式有效)CP1=QCP =QCP0=CP0021Qn(Q 由10時(shí)，此式有效)10狀態(tài)轉(zhuǎn)換表Qn(Q 由10時(shí)，此式有效)21狀態(tài)圖Q Q Q012000111001110010101011100現(xiàn) 態(tài)次態(tài)Q n2Q n1Qn0Q n + 12Q n + 11Qn+1 000000100101001001101 1100100101101110110111111000時(shí)序圖如考慮每個觸發(fā)器都有1tpd的，電路會出現(xiàn)什么問題？CP1= Q0CP2= Q1CP0=CPCP00001111tpd001Q02tpd110010Q11

9、01Q2011100121418=ffffffQ 1CPQ 2CPQ0CP 計(jì)數(shù)器的功能：不僅可以計(jì)數(shù)也可作為分頻器。異步計(jì)數(shù)脈沖的最小周期 Tmin=ntpd。（n為位數(shù)）結(jié)論:3tpd2、3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（2）電路分析：（1）電路:&C1FFFFFF1J1J1JQ0Q1Q2C1C1C11K1K1KCPQQQ012驅(qū)動方程:J0 = K0 = 1狀態(tài)方程:輸出方程:Q nC=Q2 Q1 Q0nnn0J = K= QnQ n Q n11010J= Kn0 220Qn+1 =JQn +KQnQ n0狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Q n Q n10Q2Q1 Q0n0/0/0/0CnQ nQ n00100001

10、0011210狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/0/1C=QnQ/0nQ n計(jì)數(shù)順序電路狀態(tài)/0/0進(jìn)位C211100100111101QQQ2100000000000010波形圖1000110CP 2tQ 00113t1004Q 1t1015Q 21106tC7111t800012345678001001000=Q小結(jié)1、電路的邏輯功能：電路為8進(jìn)制計(jì)數(shù)器。也可作為分頻器2、電路的工作特點(diǎn)：電路是同步計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器在CP地作用下同時(shí)翻轉(zhuǎn)，它們的翻轉(zhuǎn)僅比CP滯后一個tpd時(shí)間。同步計(jì)數(shù) 器計(jì)數(shù)速度比異步計(jì)數(shù)器高。C P71234568tQ0tQ1tQ21 t pd tCt1. 集成計(jì)數(shù)器7416174161邏輯功

11、能表（1）74161的邏輯功能預(yù)置數(shù)據(jù)輸出清零預(yù)置使能時(shí)鐘輸入QA QBQCQDCPRDLDEPETA B C DLLLLL HLAB CDABCDHHLXXXX保保持持LHHXXXXXRCO=ETQAQBQCQDHHHHXXXX計(jì)數(shù) 異步清零 同步并行預(yù)置數(shù)據(jù) 保持原有狀態(tài)不變QDQCQBQA0000 QDQCQBQADCBAQDQCQBQA QDQCQBQA 計(jì)數(shù)CP每來一個上升沿，計(jì)數(shù)器的數(shù)值增1。CPABCDETLDEP74161RDQA QB QC QDRCO(2)時(shí)序圖RDLDA B CD CPEP ET QA QBQCQDRCO計(jì)數(shù)保持異步清零同步預(yù)置RCO=ETQAQBQCQD

12、RD的作用？1設(shè)置初始狀態(tài)為00002、在計(jì)數(shù)課程中置0，去除若干狀態(tài)九進(jìn)制加計(jì)數(shù)器。（3）應(yīng)用例2用74161(a) 反饋清零法：利用異步置零輸入端，在M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程中，跳過M-N個狀態(tài)，得到N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。11 ETCRDABDRCO74161EPLDCP1QAQBQCQD&設(shè)法跳過16-9=7個狀態(tài)CPQDQCQBQA000001 CP 1000120010.8100091001RD =D = 0151111工作波形CPRD ABCDQ01ETEPRCO1 74161Q1LD1CP CPQA QBQCQDQ2&Q3狀態(tài)圖00000001001000111001Q3Q2 Q1Q

13、010000111011001010100利用同步置數(shù)端九進(jìn)制計(jì)數(shù)器(b) 反饋置數(shù)法:利用同LD的步作置用數(shù)？端，在M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程中，跳過M-N 1設(shè)置初始狀態(tài) N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。個狀態(tài)，得到2、在計(jì)數(shù)課程中置數(shù)，去除若干狀態(tài)1CPQQCQQAABCDET RDEPD0B011000RCO7416110001LDCPCPQAQBQCQ20010D.181000QD QC QB QA9 1LD =0QD01100000000001001015111101110101010000110110采用后九種狀態(tài)作為有效狀態(tài)，用反饋置數(shù)法九進(jìn)制加計(jì)數(shù)器。1 111CPQQCQQAQDQQB Q

14、ET RDEPABCDRCO110D0C0B0 A07416101121 1171801000000010010011100101110LDCPCPQQQQABCD0 .1RCO = ET = 1CA1 1 11 0 119110 0 001QD QC QB QA111511111101100000000001001011011101010100001101101波形圖：2345618710CP Q 01111Q 111Q 200Q 3該計(jì)數(shù)器的模為9。分析下圖所示的時(shí)序邏輯電路，試畫出其狀態(tài)圖和在CP脈沖作用下Q3、Q2、Q1、Q0的波形，并指出計(jì)數(shù)器的模是多少？LD = QD = 0ACP

15、M=12Q3Q2 Q1Q0ABCDLDCP ETEP RD100000001001000110100010174161QB QC1111QAQD1110101110101001100001110110&11011100例3用74HCT161組成256進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：設(shè)計(jì)思想 1片74161是16進(jìn)制計(jì)數(shù)器 256= 1616 所以256進(jìn)制計(jì)數(shù)器需用兩片74161 片與片之間的連接通常有兩種方式：并行進(jìn)位(低位片的進(jìn)位信號作為片的使能信號)串行進(jìn)位(低位片的進(jìn)位信號作為即異步計(jì)數(shù)方式)片的時(shí)鐘脈沖，1. 集成計(jì)數(shù)器74161并行進(jìn)位：低位片的進(jìn)位作為片的使能11 ABCD RCOABCDRD ETRD11ETEPRCOEP74161(A)74161(B)LDQLDQ11CPCPQQQQQQABCDABCDCP+ 00 0 100001111計(jì)數(shù)狀態(tài) : 0000 0000 1111 1111N = 1616=256串行進(jìn)位：低位片的進(jìn)位作為片的時(shí)鐘11 RDABCDABCDRD11CP11ETETEPRCORCO1EP74161(A)74161(B) LD QA QB QCQDLD11CPCPQAQB QC QD+ 0 0 0 100001111計(jì)數(shù)狀態(tài) : 0000 0000 1111 1111采用串行進(jìn)位時(shí)