第三章 時(shí)序電路(鎖存器與寄存器)

1、3.3.1 3.3.1 寄存器寄存器（1 1）寄存器的概念）寄存器的概念 若干個(gè)鐘控D觸發(fā)器或正沿D觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲(chǔ)多位二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路，叫寄存器寄存器。（2 2）鐘控D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器的工作過程 當(dāng)當(dāng)G=1G=1時(shí)，時(shí)，Q Q = =D D，電路接收輸入數(shù)據(jù)；，電路接收輸入數(shù)據(jù)； 即當(dāng)使能信號(hào)到來（不鎖存數(shù)據(jù)）時(shí)，輸出即當(dāng)使能信號(hào)到來（不鎖存數(shù)據(jù)）時(shí)，輸出 端的信號(hào)隨輸入信號(hào)變化；端的信號(hào)隨輸入信號(hào)變化；（3 3）邏輯結(jié)構(gòu)與功能表）邏輯結(jié)構(gòu)與功能表（74LS37374LS373） 當(dāng)當(dāng)G=0G=0時(shí)，時(shí)，D D數(shù)據(jù)輸入不影響電路的狀態(tài)，電數(shù)據(jù)輸入不影響電路的狀態(tài)，電 路鎖定原

2、來的數(shù)據(jù)。路鎖定原來的數(shù)據(jù)。（電位）（3 3）正沿）正沿DD觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)與功能表觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)與功能表 （74LS374）（脈沖）3.3.3 3.3.3 移位寄存器移位寄存器 向右移位的叫向右移位的叫右移位寄存器右移位寄存器，向左移位的叫，向左移位的叫左移位寄存器左移位寄存器。具有右移、左移并行置數(shù)功能的。具有右移、左移并行置數(shù)功能的寄存器叫做寄存器叫做通用移位寄存器通用移位寄存器。（1 1）移位寄存器的概念）移位寄存器的概念 在時(shí)鐘信號(hào)控制下，將所寄存的數(shù)據(jù)能夠向在時(shí)鐘信號(hào)控制下，將所寄存的數(shù)據(jù)能夠向左或向右進(jìn)行移位的寄存器叫做左或向右進(jìn)行移位的寄存器叫做移位寄

3、存器移位寄存器。（2 2）右移位寄存器）右移位寄存器 右移位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖右移位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖 右移位寄存器的功能描述右移位寄存器的功能描述 把左邊一位觸發(fā)器的輸出端接到右邊一把左邊一位觸發(fā)器的輸出端接到右邊一位觸發(fā)器的輸入端，進(jìn)行串行連接，其連接位觸發(fā)器的輸入端，進(jìn)行串行連接，其連接關(guān)系滿足如下表達(dá)式：關(guān)系滿足如下表達(dá)式： 所有時(shí)鐘端連在一起，接在一個(gè)所有時(shí)鐘端連在一起，接在一個(gè)CP同步同步脈沖信號(hào)源上。脈沖信號(hào)源上。 右移位寄存器的工作波形圖右移位寄存器的工作波形圖RD完成觸發(fā)器完成觸發(fā)器“清零清零”的的功能，低電平有效。功能，低電平有效。（3 3）左移位寄存器）左移位寄存器 左移

4、位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖左移位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖 左移位寄存器的功能描述左移位寄存器的功能描述 把右邊一位觸發(fā)器的輸出端接到左邊一把右邊一位觸發(fā)器的輸出端接到左邊一位觸發(fā)器的輸入端，進(jìn)行串行連接，其連接位觸發(fā)器的輸入端，進(jìn)行串行連接，其連接關(guān)系滿足如下表達(dá)式：關(guān)系滿足如下表達(dá)式：所有時(shí)鐘端接在同一個(gè)所有時(shí)鐘端接在同一個(gè)CP同步脈沖信號(hào)源上。同步脈沖信號(hào)源上。 左移位寄存器的工作波形圖左移位寄存器的工作波形圖（4 4）通用移位寄存器）通用移位寄存器 通用移位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖通用移位寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖（74LS299）多路開關(guān)MUX功能選擇輸入端輸出控制端 通用移位寄存器的邏輯功能表通用移位寄存器的

5、邏輯功能表具有清零、并行置數(shù)、保持、左移、右移等功能。具有清零、并行置數(shù)、保持、左移、右移等功能。 通用移位寄存器的功能描述通用移位寄存器的功能描述（74LS194）VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCPS1S0RDLDCBARABCDDSR CRGND74LS194并行輸入并行輸入DSL右移右移串行串行輸入輸入左移左移串行串行輸入輸入工作方工作方式控制式控制011110 00 11 01 1直接清零直接清零保保 持持右移右移(從從QA向右移動(dòng)向右移動(dòng))左移左移(從從QD向左移動(dòng)向左移動(dòng))并行置數(shù)并行置數(shù) CRCPS1 S0功功 能

6、能 74LS194功能表功能表 通用移位寄存器的四種工作方式通用移位寄存器的四種工作方式并行輸入并行輸出并行輸入并行輸出串行輸入串行輸出串行輸入串行輸出串行輸入并行輸出串行輸入并行輸出并行輸入串行輸出并行輸入串行輸出3.3.4 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用計(jì)數(shù)器的應(yīng)用3.3.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器3.3.2 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器3.3.3 中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器3.3.0 計(jì)數(shù)器的概念與分類計(jì)數(shù)器的概念與分類（1 1）計(jì)數(shù)器的概念）計(jì)數(shù)器的概念記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)。用于定時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)。用于定時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等等。拍脈沖及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等等。（2 2）計(jì)數(shù)器的分

7、類）計(jì)數(shù)器的分類構(gòu)成計(jì)數(shù)器的核心元件是構(gòu)成計(jì)數(shù)器的核心元件是觸發(fā)器。觸發(fā)器。 按功能分按功能分按進(jìn)位基數(shù)分按進(jìn)位基數(shù)分按進(jìn)位方式分按進(jìn)位方式分加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（模為（模為2r的計(jì)數(shù)器，的計(jì)數(shù)器，r為整數(shù)）為整數(shù)）十進(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)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器（又稱為并行計(jì)數(shù)器）（又稱為并行計(jì)數(shù)器）異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器（又稱為串行計(jì)數(shù)器）（又稱為串行計(jì)數(shù)器）3.3.1 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器電路中所有觸發(fā)器的時(shí)鐘都來自同一個(gè)時(shí)鐘脈沖源，電路中所有觸發(fā)器的時(shí)鐘都來自同一個(gè)時(shí)鐘脈沖源，即所有觸發(fā)器的狀態(tài)變化都

8、與時(shí)鐘脈沖同步。即所有觸發(fā)器的狀態(tài)變化都與時(shí)鐘脈沖同步。1）根據(jù)已知的邏輯電路圖，寫出激勵(lì)方程和輸）根據(jù)已知的邏輯電路圖，寫出激勵(lì)方程和輸 出方程；出方程；2）由激勵(lì)方程和觸發(fā)器特征方程寫出觸發(fā)器的）由激勵(lì)方程和觸發(fā)器特征方程寫出觸發(fā)器的 狀態(tài)方程；狀態(tài)方程；3）作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)圖；）作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)圖；4）進(jìn)一步分析其邏輯功能。）進(jìn)一步分析其邏輯功能。（1 1）同步計(jì)數(shù)器：）同步計(jì)數(shù)器：（2 2）同步計(jì)數(shù)器的一般分析步驟如下：）同步計(jì)數(shù)器的一般分析步驟如下：【例【例1 1】 分析下圖所示的同步計(jì)數(shù)器。分析下圖所示的同步計(jì)數(shù)器?！窘狻窘狻?（1）寫出輸出方程和激勵(lì)方程：寫出輸出方程和激

9、勵(lì)方程：nnnQQQZ321nnQQJ213nnQQK213nQJ12nQK1211J11K 輸出方程：輸出方程：激勵(lì)方程：激勵(lì)方程：（2 2）寫出狀態(tài)方程）寫出狀態(tài)方程nnnnnnnnnnQQQQQQQQKQJQ3231321333313nnnnnnnQQQQQKQJQ2121222212nnnnQQKQJQ1111111（3 3）作狀態(tài)）作狀態(tài) 轉(zhuǎn)移表轉(zhuǎn)移表PS（現(xiàn)態(tài)）（現(xiàn)態(tài)）NS（次態(tài)）（次態(tài)）輸出輸出Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Z00000100010100010011001110001001010101110011011101110001（4 4）作狀態(tài)圖）作狀態(tài)

10、圖111JK121nnniiiJKQ QQ111JK121nnniiiJKQ QQ 若是若是同步二進(jìn)制減法器同步二進(jìn)制減法器，則連接關(guān)系為：，則連接關(guān)系為：（5 5）分析說明）分析說明 根據(jù)狀態(tài)圖，這個(gè)計(jì)數(shù)器是模根據(jù)狀態(tài)圖，這個(gè)計(jì)數(shù)器是模M=8的二進(jìn)制的二進(jìn)制加法加法器器，計(jì)數(shù)循環(huán)從，計(jì)數(shù)循環(huán)從000-111，共，共8個(gè)狀態(tài)。當(dāng)計(jì)滿個(gè)狀態(tài)。當(dāng)計(jì)滿8個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)時(shí)時(shí)(狀態(tài)狀態(tài)7)，輸出等于，輸出等于1，相當(dāng)于逢，相當(dāng)于逢8進(jìn)進(jìn)1的進(jìn)位輸出。的進(jìn)位輸出。 同步二進(jìn)制加法器同步二進(jìn)制加法器的組成很有規(guī)律，若的組成很有規(guī)律，若JK觸發(fā)器觸發(fā)器的數(shù)目為的數(shù)目為k,模數(shù)為模數(shù)為M=2k，各級(jí)之間的連接關(guān)系為：

11、，各級(jí)之間的連接關(guān)系為：【例【例2 2】 分析下圖所示的同步計(jì)數(shù)器。分析下圖所示的同步計(jì)數(shù)器。【解【解】 （1 1）寫出激勵(lì)函數(shù)：）寫出激勵(lì)函數(shù)：即，該計(jì)數(shù)器由即，該計(jì)數(shù)器由右移寄存器右移寄存器構(gòu)成。構(gòu)成。 若計(jì)數(shù)器中由若計(jì)數(shù)器中由 端引入反饋，稱為端引入反饋，稱為扭環(huán)計(jì)數(shù)器扭環(huán)計(jì)數(shù)器。 2Q若計(jì)數(shù)器中由若計(jì)數(shù)器中由 端引入反饋，稱為端引入反饋，稱為循環(huán)計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)器。 2Q故本例為由故本例為由3 3位右移寄存器構(gòu)成的位右移寄存器構(gòu)成的扭扭環(huán)計(jì)數(shù)器環(huán)計(jì)數(shù)器。 1iiDQ01kDQ, ,連接方式為：連接方式為：（2 2）通常）通常K位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)計(jì)數(shù)器，可以位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)計(jì)數(shù)器

12、，可以 計(jì)計(jì)2K個(gè)數(shù)，即個(gè)數(shù)，即M=2K。故本例為模。故本例為模6 6計(jì)算器。計(jì)算器。 （3 3）扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表）扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 CPPSNS輸出/輸入Q2Q1Q0Q2Q1Q0=D0000000111001011120111111311111004110100051000000600000112Q（4 4）扭環(huán)計(jì)數(shù)器波形圖）扭環(huán)計(jì)數(shù)器波形圖 （5 5）扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖）扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖 3.3.2 異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器電路中各觸發(fā)器的時(shí)鐘不是來自同一個(gè)時(shí)鐘脈沖源。電路中各觸發(fā)器的時(shí)鐘不是來自同一個(gè)時(shí)鐘脈沖源。1）將時(shí)鐘信號(hào)引入觸發(fā)器的狀態(tài)方程）將時(shí)鐘信號(hào)引入觸發(fā)器的狀態(tài)方程 ；（1

13、 1）異步計(jì)數(shù)器：）異步計(jì)數(shù)器：（2 2）異步計(jì)數(shù)器的一般分析步驟：）異步計(jì)數(shù)器的一般分析步驟：分析方法與同步計(jì)數(shù)器類似，但要把時(shí)鐘信號(hào)作分析方法與同步計(jì)數(shù)器類似，但要把時(shí)鐘信號(hào)作為輸入信號(hào)來處理。但應(yīng)注意以下三點(diǎn)：為輸入信號(hào)來處理。但應(yīng)注意以下三點(diǎn)：若是若是JK觸發(fā)器，狀態(tài)方程修改為：觸發(fā)器，狀態(tài)方程修改為：若是若是D觸發(fā)器，狀態(tài)方程修改為：觸發(fā)器，狀態(tài)方程修改為： 第一項(xiàng)表示：第一項(xiàng)表示：CP有效（有效（CP=1）時(shí)觸發(fā)）時(shí)觸發(fā)器按器按JK或或D觸發(fā)器規(guī)律變化；觸發(fā)器規(guī)律變化； 第二項(xiàng)表示：第二項(xiàng)表示：CP無效（無效（CP=0）時(shí)觸發(fā)）時(shí)觸發(fā)器維持原狀態(tài)。器維持原狀態(tài)。3）從第一級(jí)開始寫時(shí)

14、鐘表達(dá)式和觸發(fā)器狀態(tài)）從第一級(jí)開始寫時(shí)鐘表達(dá)式和觸發(fā)器狀態(tài) 方程，直到最后一級(jí)。方程，直到最后一級(jí)。 在全部狀態(tài)方程寫在全部狀態(tài)方程寫 完后，再作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)圖。完后，再作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)圖。2）確定各級(jí)觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)的表達(dá)式）確定各級(jí)觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)的表達(dá)式 ；若時(shí)鐘取自觸發(fā)器若時(shí)鐘取自觸發(fā)器 端，則：端，則：Q若時(shí)鐘取自觸發(fā)器若時(shí)鐘取自觸發(fā)器 端，則端，則Q)(ijCPQCPiij)(ijCPQCPiij 【例【例3 3】 分析下圖所示的異步計(jì)數(shù)器。分析下圖所示的異步計(jì)數(shù)器。【解【解】 （1）依次寫出依次寫出Q0Q3的時(shí)鐘表達(dá)式、激勵(lì)方程的時(shí)鐘表達(dá)式、激勵(lì)方程 和次態(tài)方程：和次態(tài)方程

15、：CPQCPQKQJQnnnn)(1)(ijCPQCPiij依次寫出依次寫出Q0 - Q3的時(shí)鐘表達(dá)式、激勵(lì)方程和次態(tài)方程：的時(shí)鐘表達(dá)式、激勵(lì)方程和次態(tài)方程：根據(jù)根據(jù)JK觸發(fā)器修改后的狀態(tài)方程：觸發(fā)器修改后的狀態(tài)方程：以及時(shí)鐘信號(hào)表達(dá)式：以及時(shí)鐘信號(hào)表達(dá)式：10CP10J10KnnnnnQCPQCPQKQJQ000000010)(nnQCPQCP0001nQJ3111KnnnnnnnnnQQQQQCPQCPQKQJQ01013111111111)(21110nnnCPQCPQ Q12J12KnnnnnnnnnnnQQQQQQQCPQCPQKQJQ0212012222222212)(nQCPCP

16、013nnQQJ12313KnnnnnnnnnnQQQQQQCPQCPQKQJQ030123333333313)(觸發(fā)器觸發(fā)器Q0 ： 觸發(fā)器觸發(fā)器Q1 ：觸發(fā)器觸發(fā)器Q2 ：觸發(fā)器觸發(fā)器Q3 ：（2 2）根據(jù)次態(tài)方程，作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表）根據(jù)次態(tài)方程，作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 PS（現(xiàn)態(tài)）（現(xiàn)態(tài)）NS（次態(tài)）（次態(tài)）0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 1

17、0 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 01 0 1 10 1 0 01 1 0 10 1 0 0 1 1 1 10 0 0 0nQ3nQ2nQ1nQ013nQ12nQ11nQ10nQ（3 3）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，作出狀態(tài)圖）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，作出狀態(tài)圖 從狀態(tài)圖可以看出，這是一個(gè)從狀態(tài)圖可以看出，這是一個(gè)8421碼十進(jìn)碼十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。制異步計(jì)數(shù)器。6個(gè)多余狀態(tài)也可以進(jìn)入個(gè)多余狀態(tài)也可以進(jìn)入計(jì)數(shù)循環(huán)，可以自啟動(dòng)。計(jì)數(shù)循環(huán)，可以自啟動(dòng)。3.3.3 中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器（3 3）中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器）中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器（1 1）幾種常見的中規(guī)模計(jì)數(shù)器）幾種常見的中規(guī)

18、模計(jì)數(shù)器（2 2）中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器）中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器（4 4）中規(guī)模計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)）中規(guī)模計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)（5 5）用中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器）用中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器型號(hào)型號(hào)模式模式預(yù)置預(yù)置清零清零工作頻率工作頻率74LS162A十進(jìn)十進(jìn)同步同步同步（低）同步（低）25 MHz74LS160A十進(jìn)十進(jìn)同步同步異步（低）異步（低）25 MHz74LS168十進(jìn)可逆十進(jìn)可逆同步同步無無40 MHz74LS190十進(jìn)可逆十進(jìn)可逆異步異步無無20 MHz74ALS568十進(jìn)可逆十進(jìn)可逆同步同步同步（低）同步（低）20 MHz74LS163A4位二進(jìn)位二進(jìn)同步同步同步（低）同步（低）25 MH

19、z74LS161A4位二進(jìn)位二進(jìn)同步同步異步（低）異步（低）25 MHz74ALS5614位二進(jìn)位二進(jìn)同步同步同步（低）同步（低）異步（低）異步（低）30 MHz74LS1934位二進(jìn)可逆位二進(jìn)可逆異步異步異步（高）異步（高）25 MHz74LS1914位二進(jìn)可逆位二進(jìn)可逆異步異步無無20 MHz74ALS5694位二進(jìn)可逆位二進(jìn)可逆同步同步異步（低）異步（低）20 MHz74ALS8678位二進(jìn)位二進(jìn)同步同步同步同步115 MHz74ALS8698位二進(jìn)位二進(jìn)異步異步異步異步115 MHz（1 1）幾種常見的中規(guī)模計(jì)數(shù)器）幾種常見的中規(guī)模計(jì)數(shù)器（2 2）中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器）中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器1

20、1）同步計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：）同步計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：工作速度快，譯碼后輸出波形好。工作速度快，譯碼后輸出波形好。2 2）同步計(jì)數(shù)器主要功能：）同步計(jì)數(shù)器主要功能： 可逆計(jì)數(shù)可逆計(jì)數(shù)1/DU0/DU 加減控制方式：控制信號(hào)加減控制方式：控制信號(hào) ，時(shí)加計(jì)數(shù)，時(shí)加計(jì)數(shù)，時(shí)減計(jì)數(shù)。，時(shí)減計(jì)數(shù)。CP_CP端輸入時(shí)加計(jì)數(shù)，端輸入時(shí)加計(jì)數(shù)，端輸入時(shí)減計(jì)數(shù)。端輸入時(shí)減計(jì)數(shù)。 雙時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘從雙時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘從從從 可逆計(jì)數(shù)又稱加減計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)數(shù)有以可逆計(jì)數(shù)又稱加減計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)數(shù)有以下兩種方式：下兩種方式： 預(yù)置功能預(yù)置功能0LD0LD0LD所謂預(yù)置，就是控制端所謂預(yù)置，就是控制端時(shí)，使計(jì)數(shù)器時(shí)，使計(jì)數(shù)器

21、同步預(yù)置方式：同步預(yù)置方式：即，即，QDQCQBQA=DCBA（輸入數(shù)據(jù)）。（輸入數(shù)據(jù)）。的狀態(tài)變成設(shè)定的外部輸入常數(shù)，的狀態(tài)變成設(shè)定的外部輸入常數(shù)，且下一個(gè)時(shí)鐘有效邊沿到來時(shí)完成預(yù)置。，且下一個(gè)時(shí)鐘有效邊沿到來時(shí)完成預(yù)置。異步預(yù)置方式：異步預(yù)置方式：時(shí)，立即預(yù)置數(shù)據(jù)送入各觸發(fā)器，與時(shí)，立即預(yù)置數(shù)據(jù)送入各觸發(fā)器，與CP無關(guān)。無關(guān)。 復(fù)位功能復(fù)位功能 所謂所謂復(fù)位復(fù)位，就是從復(fù)位端輸入有效信號(hào)后，計(jì)數(shù)，就是從復(fù)位端輸入有效信號(hào)后，計(jì)數(shù)器恢復(fù)成初始狀態(tài)（全器恢復(fù)成初始狀態(tài)（全0或某個(gè)常數(shù)）?；蚰硞€(gè)常數(shù)）。同步復(fù)位方式：同步復(fù)位方式：用復(fù)位信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)用復(fù)位信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)CP配合完成。配合完成。異

22、步復(fù)位方式：異步復(fù)位方式：用復(fù)位信號(hào)直接完成，與用復(fù)位信號(hào)直接完成，與CP無關(guān)。無關(guān)。 時(shí)鐘邊沿選擇時(shí)鐘邊沿選擇 同步計(jì)數(shù)器一般用上升沿觸發(fā)，異步計(jì)數(shù)器一同步計(jì)數(shù)器一般用上升沿觸發(fā)，異步計(jì)數(shù)器一般用下降沿觸發(fā)。有的同步計(jì)數(shù)器有兩個(gè)時(shí)鐘輸入般用下降沿觸發(fā)。有的同步計(jì)數(shù)器有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端，既可用上升沿觸發(fā)，也可用下降沿觸發(fā)。端，既可用上升沿觸發(fā)，也可用下降沿觸發(fā)。 其它功能其它功能 計(jì)數(shù)器滿模值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出計(jì)數(shù)器滿模值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出CO信號(hào)或借信號(hào)或借位輸出位輸出BO信號(hào)，作為標(biāo)志信號(hào)或進(jìn)位功能擴(kuò)展。信號(hào)，作為標(biāo)志信號(hào)或進(jìn)位功能擴(kuò)展。 計(jì)數(shù)控制輸入端（計(jì)數(shù)控制輸入端（P、T），用來控

23、制計(jì)數(shù)器是），用來控制計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)。多片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)時(shí)，可控制各級(jí)計(jì)數(shù)器的否計(jì)數(shù)。多片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)時(shí)，可控制各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作。工作?！纠纠?】分析】分析74LS163同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 圖圖(a)是它的邏輯電路圖，圖是它的邏輯電路圖，圖(b)是邏輯波形圖，是邏輯波形圖， 表是功能表。表是功能表。 74LS16374LS163功能表功能表 清除PTCPD C B AQD QC QB QA0111001101 d c b a 0 0 0 0保持原狀態(tài)d c b a 計(jì)數(shù)LD【解【解】根據(jù)邏輯圖、波形圖、功能表分析，根據(jù)邏輯圖、波形圖、功能表分析，74LS163具有具有如下功能：如

24、下功能： 是同步是同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，M=16，CP上升沿觸發(fā)。上升沿觸發(fā)。 既可同步清除，也可異步清除。同步清除時(shí)，清除信號(hào)既可同步清除，也可異步清除。同步清除時(shí)，清除信號(hào) 的低電平將在下一個(gè)的低電平將在下一個(gè)CP上升沿配合下把四個(gè)觸發(fā)器的上升沿配合下把四個(gè)觸發(fā)器的 輸出置為低電平。異步清除時(shí)，直接用清除信號(hào)的低電輸出置為低電平。異步清除時(shí)，直接用清除信號(hào)的低電 平把四個(gè)觸發(fā)器的輸出置為低電平。平把四個(gè)觸發(fā)器的輸出置為低電平。 CO為進(jìn)位輸出，可用來級(jí)聯(lián)成為進(jìn)位輸出，可用來級(jí)聯(lián)成n位同步計(jì)數(shù)器。位同步計(jì)數(shù)器。 同步預(yù)置方式：當(dāng)同步預(yù)置方式：當(dāng)LD = 0時(shí)，在時(shí)，在

25、CP作用下，計(jì)數(shù)器作用下，計(jì)數(shù)器 可并行打入預(yù)置數(shù)據(jù)可并行打入預(yù)置數(shù)據(jù). 當(dāng)當(dāng)LD = 1時(shí)，使能輸入時(shí)，使能輸入PT同時(shí)為高電平，在同時(shí)為高電平，在CP作用作用 下，進(jìn)行正常計(jì)數(shù)。下，進(jìn)行正常計(jì)數(shù)。 PT任一為低時(shí)，計(jì)數(shù)器處于保任一為低時(shí)，計(jì)數(shù)器處于保 持狀態(tài)。持狀態(tài)。（3 3）中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器）中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器 下圖是異步計(jì)數(shù)器下圖是異步計(jì)數(shù)器74LS90的邏輯電路圖，它包含的邏輯電路圖，它包含M=2和和M=5兩個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器。其中兩個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器。其中CP1、CP2為時(shí)鐘輸入為時(shí)鐘輸入端，端，R01、R02和和R91、R92是兩組復(fù)位輸入端，但是沒有是兩組復(fù)位輸入端，但是沒有預(yù)置端。預(yù)置端。

26、 74LS90的結(jié)構(gòu)框架圖的結(jié)構(gòu)框架圖 CP2輸入時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘，QD輸出接輸出接CP1，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)5421碼十進(jìn)碼十進(jìn) 制計(jì)數(shù)器，即當(dāng)模制計(jì)數(shù)器，即當(dāng)模5計(jì)數(shù)器由計(jì)數(shù)器由100-000時(shí)，時(shí)，QD產(chǎn)產(chǎn) 生一個(gè)時(shí)鐘，使生一個(gè)時(shí)鐘，使QA改變狀態(tài)。改變狀態(tài)。 CP1=0，CP2輸入時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘，QDQCQB輸入，實(shí)現(xiàn)模輸入，實(shí)現(xiàn)模5 計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 CP1輸入時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘，QA輸出接輸出接CP2，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)8421碼十進(jìn)制碼十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器?！窘狻窘狻繌倪壿媹D看出，計(jì)數(shù)器具有如下功能：從邏輯圖看出，計(jì)數(shù)器具有如下功能： R91R92=0，R01R02=1時(shí)，計(jì)數(shù)器置全時(shí)，計(jì)數(shù)器置全0

27、。 R01R02=0，R91R92=1時(shí)，計(jì)數(shù)器置為時(shí)，計(jì)數(shù)器置為9， 即即QDQCQBQA=1001。 CP2=0，CP1輸入時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘，QA輸出，實(shí)現(xiàn)模輸出，實(shí)現(xiàn)模2計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 74LS90異步計(jì)數(shù)器功能表異步計(jì)數(shù)器功能表R01 R02R91 R91CP1 CP2QD QC QB QA說明說明 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0異步置0異步置0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1異步置9異步置9 0 0 0二進(jìn)計(jì)數(shù)由QA輸出 0 0 0 五進(jìn)計(jì)數(shù)由QDQCQB輸出 0 0 QA8421碼十進(jìn)計(jì)數(shù)QDQCQBQA輸出 0 0 QD 5421碼

28、十進(jìn)計(jì)數(shù)QDQCQBQA輸出（4 4）中規(guī)模計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)）中規(guī)模計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián) 同步級(jí)聯(lián)同步級(jí)聯(lián) 同步級(jí)聯(lián)方式的要點(diǎn)如下：同步級(jí)聯(lián)方式的要點(diǎn)如下： 外加時(shí)鐘外加時(shí)鐘CP同時(shí)接各片計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入同時(shí)接各片計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入 端。使各片同時(shí)工作。端。使各片同時(shí)工作。 進(jìn)位信號(hào)采用串行傳送時(shí)用前級(jí)計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)采用串行傳送時(shí)用前級(jí)計(jì)數(shù)器的 進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出CO來控制后級(jí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制來控制后級(jí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制 輸入端（輸入端（CTP+CTT）。只有）。只有CTP+CTT=0時(shí)時(shí) 才能計(jì)數(shù)。才能計(jì)數(shù)。 CTP和和CTT都用來控制計(jì)數(shù)，但都用來控制計(jì)數(shù)，但CTT還能控還能控 制進(jìn)位的產(chǎn)生，因此在進(jìn)位采

29、用并行傳送制進(jìn)位的產(chǎn)生，因此在進(jìn)位采用并行傳送 時(shí)，要求其單獨(dú)接地。時(shí)，要求其單獨(dú)接地。 為了實(shí)現(xiàn)高速，要求進(jìn)位信號(hào)必須并行傳送，為了實(shí)現(xiàn)高速，要求進(jìn)位信號(hào)必須并行傳送，為此需要外加或門，另外為此需要外加或門，另外CTT端單獨(dú)接地。見圖端單獨(dú)接地。見圖所示。所示。 【例【例3】請(qǐng)采用】請(qǐng)采用74LS169設(shè)計(jì)一個(gè)以設(shè)計(jì)一個(gè)以 216為模的高速計(jì)數(shù)器。為模的高速計(jì)數(shù)器?！窘狻窘狻?74LS169是模是模16的同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要實(shí)現(xiàn)的同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要實(shí)現(xiàn)216為模的計(jì)數(shù)器，需要為模的計(jì)數(shù)器，需要4片片74LS169。 異步級(jí)聯(lián)異步級(jí)聯(lián) 異步級(jí)聯(lián)方式的特點(diǎn)是：用前級(jí)計(jì)數(shù)器的輸異步級(jí)聯(lián)方式的特點(diǎn)

30、是：用前級(jí)計(jì)數(shù)器的輸出作為后級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。如圖所示，用出作為后級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。如圖所示，用兩片兩片74LS192構(gòu)成構(gòu)成M=100的計(jì)數(shù)器。的計(jì)數(shù)器。 74LS192是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。 CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)為減計(jì)數(shù)時(shí) 鐘輸入端。鐘輸入端。 LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。 CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。 CO為進(jìn)位輸出：為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后，負(fù)脈沖輸出。狀態(tài)后，負(fù)脈沖輸出。 BO為借位輸出：為借位輸出：0000狀態(tài)后，

31、負(fù)脈沖輸出。狀態(tài)后，負(fù)脈沖輸出。要點(diǎn)說明：要點(diǎn)說明：（5 5）用中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器）用中規(guī)模計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器方法：方法：狀態(tài)跳越法狀態(tài)跳越法復(fù)位法和預(yù)置法復(fù)位法和預(yù)置法 S0 S1 S2 S3SM-1 SMSN-2SN-1復(fù)位法復(fù)位法 S0 S1 Si Sm Sk預(yù)置法預(yù)置法Sk-1基本思想基本思想：計(jì)數(shù)器從某個(gè)預(yù)置狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，：計(jì)數(shù)器從某個(gè)預(yù)置狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，到達(dá)滿足到達(dá)滿足M的終止?fàn)顟B(tài)時(shí)，產(chǎn)生預(yù)置控制信號(hào)，的終止?fàn)顟B(tài)時(shí)，產(chǎn)生預(yù)置控制信號(hào)，加載到預(yù)置端加載到預(yù)置端LD，將外部輸入的預(yù)置信號(hào)值打，將外部輸入的預(yù)置信號(hào)值打入計(jì)數(shù)器。然后重復(fù)進(jìn)行。入計(jì)數(shù)器。然后重復(fù)進(jìn)行。 預(yù)置

32、法預(yù)置法 同步預(yù)置方式同步預(yù)置方式 加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù) 預(yù)置值預(yù)置值=N-M 減計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù) 預(yù)置值預(yù)置值=M-1 其中其中N為原來計(jì)數(shù)器的模值，為原來計(jì)數(shù)器的模值，M為現(xiàn)在要求為現(xiàn)在要求 實(shí)現(xiàn)的模值。實(shí)現(xiàn)的模值。 異步預(yù)置方式異步預(yù)置方式 加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù) 預(yù)置值預(yù)置值=N-M-1 減計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù) 預(yù)置值預(yù)置值=M 74LS192原來的模值為原來的模值為N=10，預(yù)置控制為異步，預(yù)置控制為異步方式，現(xiàn)用加計(jì)數(shù)預(yù)置值方式，現(xiàn)用加計(jì)數(shù)預(yù)置值=N-M-1=3?！纠纠?】將】將74LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器改造成十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器改造成M=6 的計(jì)數(shù)器。的計(jì)數(shù)器。 【解【解】基本思想：基本思想：計(jì)數(shù)器從某個(gè)狀態(tài)開

33、始計(jì)數(shù)，到達(dá)計(jì)數(shù)器從某個(gè)狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，到達(dá)滿足滿足M的終止?fàn)顟B(tài)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，加載的終止?fàn)顟B(tài)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，加載到計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入端，使計(jì)數(shù)器恢復(fù)到初始狀到計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入端，使計(jì)數(shù)器恢復(fù)到初始狀態(tài)。然后重復(fù)進(jìn)行。復(fù)位法的先決條件是計(jì)數(shù)器態(tài)。然后重復(fù)進(jìn)行。復(fù)位法的先決條件是計(jì)數(shù)器必須有復(fù)位輸入端。必須有復(fù)位輸入端。 復(fù)位法復(fù)位法 使用中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器使用中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器 以以74LS163為例，它是模為例，它是模16的計(jì)數(shù)器，采的計(jì)數(shù)器，采用同步清除，且只有一個(gè)復(fù)位端?，F(xiàn)要求構(gòu)造一用同步清除，且只有一個(gè)復(fù)位端?，F(xiàn)要求構(gòu)造一個(gè)個(gè)M=12的計(jì)數(shù)器，因此必須外加門電路來檢測(cè)終的計(jì)數(shù)器，因

34、此必須外加門電路來檢測(cè)終止?fàn)顟B(tài)。我們采用復(fù)止?fàn)顟B(tài)。我們采用復(fù)0法，由于是同步清除，計(jì)數(shù)法，由于是同步清除，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)見圖所示。外加的門電路一旦檢測(cè)出計(jì)器的狀態(tài)見圖所示。外加的門電路一旦檢測(cè)出計(jì)數(shù)器狀態(tài)數(shù)器狀態(tài)QDQCQBQA=1011時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電位，時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電位，并在并在CP上升沿到來時(shí)將計(jì)數(shù)器清上升沿到來時(shí)將計(jì)數(shù)器清0。 使用中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器使用中規(guī)模異步計(jì)數(shù)器 以以74LS90異步計(jì)數(shù)器為例，它由模異步計(jì)數(shù)器為例，它由模2和模和模5計(jì)數(shù)器組成，有計(jì)數(shù)器組成，有R01R02和和R91R92兩組復(fù)位輸入端，兩組復(fù)位輸入端，采用異步復(fù)位方式。采用異步復(fù)位方式。 現(xiàn)要求用現(xiàn)要求用74LS90構(gòu)成構(gòu)成M=6的計(jì)數(shù)器，我們的計(jì)數(shù)器，我們采用復(fù)采用復(fù)0法，不需要外加門邏輯，其邏輯連接和法，不需要外加門邏輯，其邏輯連接和狀態(tài)轉(zhuǎn)換見圖所示。狀態(tài)轉(zhuǎn)換見圖所示。3.3.4 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 將輸入時(shí)鐘經(jīng)過一定的分頻后送到各路輸出將輸入時(shí)鐘經(jīng)過一定的分頻后送到各路輸出的邏輯電路，稱為的邏輯電路，稱為脈沖分配器脈沖分配器。它常用來產(chǎn)生。它常用來產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)，因此又叫各種定時(shí)信號(hào)，因此又叫時(shí)序脈沖發(fā)生器時(shí)序脈沖發(fā)生器。 （1 1）脈沖分配器）脈沖分配器圖（圖（a