第五章 時(shí)序邏輯電路

1、第五章第五章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路一、一、 概述概述二、二、 時(shí)序電路的分析方法時(shí)序電路的分析方法三、三、 寄存器寄存器五、五、 時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法四、四、 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1. 邏輯電路邏輯電路 分類分類組合邏輯電路：組合邏輯電路：時(shí)序邏輯電路：時(shí)序邏輯電路：現(xiàn)輸出僅取決于現(xiàn)輸入現(xiàn)輸出僅取決于現(xiàn)輸入現(xiàn)輸出除與現(xiàn)輸入有關(guān)外，現(xiàn)輸出除與現(xiàn)輸入有關(guān)外，還與原狀態(tài)還與原狀態(tài) 有關(guān)有關(guān)2. 時(shí)序電路構(gòu)成及描述時(shí)序電路構(gòu)成及描述組合邏組合邏輯電路輯電路 存儲(chǔ)存儲(chǔ) 電路電路XQYZ輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)觸發(fā)器輸入信號(hào)觸發(fā)器輸入信號(hào)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)可有可無可有可無

2、必有必有時(shí)鐘信號(hào)未注明時(shí)鐘信號(hào)未注明設(shè)設(shè)tn、tn+1表示相鄰的兩個(gè)離散時(shí)間表示相鄰的兩個(gè)離散時(shí)間（組合電路）輸出方程：（組合電路）輸出方程：（存儲(chǔ)器輸出）狀態(tài)方程：（存儲(chǔ)器輸出）狀態(tài)方程：（存儲(chǔ)器輸入）驅(qū)動(dòng)方程（存儲(chǔ)器輸入）驅(qū)動(dòng)方程:Y（tn）= YX（tn）,Q（tn）Z（tn ）= ZX（tn）, Q（tn）Q（tn+1）= QZ（tn）,Q（tn）次態(tài)次態(tài)初態(tài)初態(tài)或或 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)或或 新狀態(tài)新狀態(tài)3. 時(shí)序電路分類時(shí)序電路分類同步：各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)間一致同步：各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)間一致異步：各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)間不一致異步：各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)間不一致二、二、 同步時(shí)序電路分析同步時(shí)序電路分析XCP C11

3、22FF1FF21J輸入輸入組合電組合電路輸出路輸出觸發(fā)器輸出觸發(fā)器輸出J1J2例：例：已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能的邏輯功能解：解： 1. 電路方程電路方程驅(qū)動(dòng)（觸發(fā)器輸入）方程驅(qū)動(dòng)（觸發(fā)器輸入）方程J1= X Q2 ,K1= XK2= XJ2= X Q1 ,CP公用公用同步同步將驅(qū)動(dòng)方程代入將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器特性方程得狀態(tài)方程：觸發(fā)器特性方程得狀態(tài)方程：初態(tài)或現(xiàn)態(tài)，上標(biāo)初態(tài)或現(xiàn)態(tài)，上標(biāo)n可省去可省去例：例：已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能的邏輯功能解：解： 1. 電路方程電

4、路方程驅(qū)動(dòng)（觸發(fā)器輸入）方程驅(qū)動(dòng)（觸發(fā)器輸入）方程J1= X Q2 ,K1= XK2= XJ2= X Q1 ,將驅(qū)動(dòng)方程代入將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器特性方程得狀態(tài)方程：觸發(fā)器特性方程得狀態(tài)方程：J1 Q1n +Q1n+1=K1 Q1nX Q2n Q1n +Q1n+1=X Q1nJ2Q2n +Q2n+1=K2 Q2n X Q1n Q2n +Q2n+1=X Q2n輸出方程輸出方程CX Q2初態(tài)或現(xiàn)態(tài)初態(tài)或現(xiàn)態(tài)X=0:Q1n+1=Q1n，狀態(tài)保持狀態(tài)保持X=1:Q1n+1= Q2n Q1nQ2n+1= Q2n Q1nX Q2n Q1n +Q1n+1=X Q1nX Q1n Q2n +Q2n+1=X Q

5、2n狀態(tài)方程狀態(tài)方程Q2n+1= Q2n輸出方程：輸出方程：CX Q2X=0:Q1n+1=Q1n狀態(tài)保持狀態(tài)保持X=1:Q1n+1= Q2n Q1n初態(tài)或現(xiàn)態(tài)初態(tài)或現(xiàn)態(tài)Q2n+1= Q2nQ2n+1= Q2n Q1n現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出C 0 110 0 1 12. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表0110按狀態(tài)走向順序算按狀態(tài)走向順序算0 1 0000設(shè)置某個(gè)現(xiàn)態(tài)設(shè)置某個(gè)現(xiàn)態(tài)由狀態(tài)方程預(yù)測次態(tài)由狀態(tài)方程預(yù)測次態(tài)下一時(shí)刻，將次態(tài)作現(xiàn)下一時(shí)刻，將次態(tài)作現(xiàn)態(tài)，再次預(yù)測下下次態(tài)態(tài)，再次預(yù)測下下次態(tài)輸出方程：輸出方程：CX Q2X=0:Q1n+1=Q1n

6、狀態(tài)保持狀態(tài)保持X=1:Q1n+1= Q2n Q1n初態(tài)或現(xiàn)態(tài)初態(tài)或現(xiàn)態(tài)Q2n+1= Q2nQ2n+1= Q2n Q1n現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出C10 11 00 0 0 0 0 1 1 00 0 1 1由輸出方程求由輸出方程求C設(shè)置某個(gè)現(xiàn)態(tài)設(shè)置某個(gè)現(xiàn)態(tài)由狀態(tài)方程預(yù)測次態(tài)由狀態(tài)方程預(yù)測次態(tài)00110 00 11 01 1列出輸入所有組合列出輸入所有組合00 0000 00 11 01 1 10 121 030 001010 00 CCP Q2 Q10 00初初態(tài)態(tài)1 11初初態(tài)態(tài)現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q

7、1n+1現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出C10 11 00 0 0 0 0 1 1 00 0 1 100110 00 11 01 10 0000 00 11 01 1 0循環(huán)狀態(tài)轉(zhuǎn)換循環(huán)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的另種表示的另種表示0001101 / 1 /1 /3. 3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Q2 Q1X / C0/00/00/00/0010111 / 1現(xiàn)現(xiàn) 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出C10 11 00 0 0 0 0 1 1 00 0 1 100110 00 11 01 10 0000 00 11 01 1 0電路邏輯功能電路邏輯功能X=1：從：從00計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)3 3

8、進(jìn)制加計(jì)數(shù)進(jìn)制加計(jì)數(shù): :X=0：狀態(tài)保持：狀態(tài)保持XCP C1122FF1FF21JCP為計(jì)數(shù)脈沖輸入為計(jì)數(shù)脈沖輸入Q2 、Q1為計(jì)數(shù)值輸出為計(jì)數(shù)值輸出C為進(jìn)位輸出，在為進(jìn)位輸出，在時(shí)刻發(fā)生進(jìn)位輸出時(shí)刻發(fā)生進(jìn)位輸出可控式可控式3 3進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器: :3進(jìn)制數(shù)（模）進(jìn)制數(shù)（模）計(jì)數(shù)容量（即計(jì)滿值）計(jì)數(shù)容量（即計(jì)滿值）2Q2 Q1X / C0001101 / 1 /1 /0/00/00/00/0010111 / 1自啟動(dòng)分析自啟動(dòng)分析自啟動(dòng)自啟動(dòng)任何初態(tài)下，任何初態(tài)下，電路都能自動(dòng)進(jìn)入有效電路都能自動(dòng)進(jìn)入有效循環(huán)狀態(tài)中。循環(huán)狀態(tài)中。非自啟動(dòng)非自啟動(dòng)只要有一個(gè)只要有一個(gè)初態(tài)下，電路

9、不能自動(dòng)進(jìn)初態(tài)下，電路不能自動(dòng)進(jìn)入有效循環(huán)狀態(tài)中。入有效循環(huán)狀態(tài)中。有效循環(huán)有效循環(huán)X=1時(shí)，時(shí)，1 1個(gè)個(gè)CP過后，即進(jìn)入過后，即進(jìn)入有效循環(huán)中，故能自啟動(dòng)有效循環(huán)中，故能自啟動(dòng)無效狀態(tài)無效狀態(tài)Q2 Q1X / C0001101 / 1 /1 /0/00/00/00/0010111 / 1X=1：00011000 循環(huán)計(jì)數(shù)循環(huán)計(jì)數(shù)X=0：狀態(tài)保持：狀態(tài)保持XCP C1122FF1FF21J計(jì)到計(jì)到2時(shí)時(shí)C1, 準(zhǔn)備進(jìn)位準(zhǔn)備進(jìn)位計(jì)到計(jì)到3時(shí)時(shí)C0, 進(jìn)位發(fā)生時(shí)刻進(jìn)位發(fā)生時(shí)刻001010Q1Q2100010014. . 時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖CP設(shè)從設(shè)從0000初態(tài)開始計(jì)數(shù)初態(tài)開始計(jì)數(shù) X CX

10、Qn2逢逢3回回0寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 計(jì)算機(jī)的主要部件之一，用來暫計(jì)算機(jī)的主要部件之一，用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令（二值代碼）。時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令（二值代碼）。1. 寄存器寄存器1個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ) 1位代碼位代碼n個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ) n位代碼位代碼 175的邏輯圖的邏輯圖RDQn+1CP功能功能1DQn清零清零存數(shù)存數(shù)保持保持00實(shí)例實(shí)例 ： 74LS175 74HC17574LS75邏輯圖邏輯圖 74LS175邏輯圖邏輯圖在在CP高電平時(shí)輸出隨高電平時(shí)輸出隨D改變改變，并在，并在CP跳低后，保存跳低后，保存同步型同步型觸發(fā)器觸發(fā)器：電平：電平觸發(fā)觸發(fā)在在CP跳高瞬間

11、，輸出跳高瞬間，輸出隨隨D改變，并保存改變，并保存CP2. 移位寄存器移位寄存器 除能存儲(chǔ)代碼外，并能在移位脈沖的作除能存儲(chǔ)代碼外，并能在移位脈沖的作用下對(duì)代碼依次左右移位。用下對(duì)代碼依次左右移位。單向移位寄存器單向移位寄存器寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器雙向雙向移位移位(c) 根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸入輸出方式，有四種電根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸入輸出方式，有四種電路結(jié)構(gòu)：路結(jié)構(gòu)：FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF串入串出串入串出串入并出串入并出并入串出并入串出并入并出并入并出串入串入串出串出串入串入并出并出串出串出并入并入實(shí)例：邊沿實(shí)例：邊沿D

12、觸發(fā)器觸發(fā)器4 4位右移位寄存器位右移位寄存器移位脈沖移位脈沖串行串行輸入輸入串行串行輸出輸出并出并出 欲存入數(shù)碼欲存入數(shù)碼1011Q0 Q1 Q2 Q3CP的順序的順序DI1 1 20314101 101 11101（一）概述（一）概述1. 計(jì)數(shù)器的功能計(jì)數(shù)器的功能v 對(duì)對(duì)CP脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)、保存；脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)、保存；四、四、 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器v 分頻；分頻； v 定時(shí)定時(shí) Q2分頻分頻 CP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的T觸發(fā)器觸發(fā)器 CP CPTC進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出C作時(shí)間到信作時(shí)間到信號(hào)號(hào) 4進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器Q1Q00001101100逢逢4 4回回0 0CQ1Q0時(shí)間到時(shí)間到T=4TC異步計(jì)數(shù)

13、器異步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器加法計(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)器二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)容量計(jì)數(shù)容量 ： 如如10進(jìn)制、進(jìn)制、60進(jìn)制等進(jìn)制等2. 計(jì)數(shù)器的分類計(jì)數(shù)器的分類各觸發(fā)器狀態(tài)變化的時(shí)間各觸發(fā)器狀態(tài)變化的時(shí)間計(jì)數(shù)值增減計(jì)數(shù)值增減計(jì)數(shù)值編碼計(jì)數(shù)值編碼（一）概述（一）概述（二）（二）異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器1 0 1 1+ 1最高位最高位 最低位最低位CP下必翻下必翻44個(gè)觸發(fā)器的初態(tài)個(gè)觸發(fā)器的初態(tài)最低位觸發(fā)器來一個(gè)最低位觸發(fā)器來一個(gè)CP44個(gè)觸發(fā)器的次態(tài)個(gè)觸發(fā)器的次態(tài)1001其它位翻轉(zhuǎn)條件：其它位翻轉(zhuǎn)條件：只在相鄰低只在相鄰低位發(fā)生

14、進(jìn)位位發(fā)生進(jìn)位（下跳）時(shí)（下跳）時(shí)翻翻1. 二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器4版：版：P2565版：版：P294實(shí)例實(shí)例1：三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器（由：三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器（由T 構(gòu)成）構(gòu)成）Q0J0K0T0T1T2Q0Q1Q21Q1J1K11Q2J2K21CP始終有效始終有效 CP低位發(fā)生進(jìn)位后（低位發(fā)生進(jìn)位后（ ），產(chǎn)生高位產(chǎn)生高位CP，使其翻轉(zhuǎn)使其翻轉(zhuǎn)進(jìn)位輸出信號(hào)進(jìn)位輸出信號(hào)Q實(shí)例實(shí)例2：三位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器（由：三位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器（由T 構(gòu)成）構(gòu)成）Q0J0K0T0T1T2Q0Q1Q21Q1J1K11Q2J2K21低位發(fā)生借位后（低位發(fā)生借位后（ ），產(chǎn)生高位產(chǎn)生高位C

15、P，使其翻轉(zhuǎn)使其翻轉(zhuǎn)借位輸出信號(hào)借位輸出信號(hào)借位信號(hào)借位信號(hào)Q CP下降沿動(dòng)作的下降沿動(dòng)作的異步二進(jìn)制異步二進(jìn)制減減法計(jì)數(shù)器法計(jì)數(shù)器CPQ0Q1Q2借位信號(hào)借位信號(hào) 借位發(fā)生借位發(fā)生延遲性延遲性優(yōu)點(diǎn)：電路簡單、可靠優(yōu)點(diǎn)：電路簡單、可靠缺點(diǎn)：速度慢缺點(diǎn)：速度慢借位輸出信號(hào)借位輸出信號(hào)(三三) 同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器1. 同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CP下必翻下必翻其它位翻轉(zhuǎn)條件：其它位翻轉(zhuǎn)條件：只在相鄰低只在相鄰低位發(fā)生進(jìn)位時(shí)位發(fā)生進(jìn)位時(shí)翻翻同步同步進(jìn)位進(jìn)位預(yù)測預(yù)測第第i i位前各位只有位前各位只有全為全為1 1，該位才作好翻轉(zhuǎn)，該位才作好翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)備準(zhǔn)備。并在并在下一下一CP到來時(shí)具備翻

16、轉(zhuǎn)條件的各位同時(shí)到來時(shí)具備翻轉(zhuǎn)條件的各位同時(shí)翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)1 0 1 1+ 110最高位最高位 最低位最低位014版：版：P2415版：版：P278實(shí)例實(shí)例1：三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（由：三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（由T構(gòu)成）構(gòu)成）計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖CPQ0Q1Q2Q2J2K2Q0J0K0T0Q1J1K1T1T21&CP下下必翻必翻Q01時(shí)，準(zhǔn)備翻時(shí)，準(zhǔn)備翻轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)（T1 Q0 1 ）下一下一CP必翻必翻Q1 Q011時(shí)，準(zhǔn)備時(shí)，準(zhǔn)備翻轉(zhuǎn)（翻轉(zhuǎn)（T2 Q1 Q0）下一下一CP必翻必翻&Q2 Q1Q0C進(jìn)位進(jìn)位輸出輸出 Q2 Q1 Q0CP C012345678 0 0 010101010

17、0101000111101010100000000邏輯功能邏輯功能v3 3位二進(jìn)制輸出位二進(jìn)制輸出8 8進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器v 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)2、4、8分頻分頻2分頻：分頻：fcp /2計(jì)計(jì)CP脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)8分頻：分頻：fcp /8計(jì)數(shù)容量計(jì)數(shù)容量（即計(jì)滿值）（即計(jì)滿值）7 7= 2= 23 31 1進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)（模）容量（模）容量1= 1= 8 8 = 2 = 23 34分頻：分頻：fcp /4CPQ0Q1Q2C邏輯功能邏輯功能v3 3位二進(jìn)制輸出位二進(jìn)制輸出8 8進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器v 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)2、4、8分頻分頻計(jì)數(shù)容量計(jì)數(shù)容量（即計(jì)滿值）（即計(jì)滿值）7 7= 2= 23 31 1進(jìn)制數(shù)進(jìn)制

18、數(shù)（模）容量（模）容量1= 1= 8 8 = 2 = 23 3n n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：進(jìn)制數(shù)（模）進(jìn)制數(shù)（模）N N 2 2n n計(jì)數(shù)容量（即計(jì)滿值）計(jì)數(shù)容量（即計(jì)滿值） N N 1 1實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)2、4、8.2n 分頻分頻N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器最高實(shí)現(xiàn)進(jìn)制計(jì)數(shù)器最高實(shí)現(xiàn)N N分頻分頻實(shí)例實(shí)例2：三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（由：三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（由T 構(gòu)成）構(gòu)成）Q0J0K0T0T1T2Q0Q1Q21Q1J1K11Q2J2K21CP1 = CP Q0&CP始終有效始終有效 CPCP0 = CP低位全為低位全為1時(shí)時(shí)，CP才才有效有效CP2 = CP Q1Q0&預(yù)預(yù)測測

19、翻翻資資格格控控制制同同步步翻翻時(shí)時(shí)間間預(yù)置數(shù)據(jù)入口預(yù)置數(shù)據(jù)入口計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)/保持保持控制端控制端計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖置數(shù)控制端（同步）置數(shù)控制端（同步）計(jì)數(shù)值輸出：計(jì)數(shù)值輸出： 00001111進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出復(fù)位端復(fù)位端CLR（異步）（異步）16進(jìn)制進(jìn)制實(shí)例實(shí)例3：集成同步計(jì)數(shù)器芯片集成同步計(jì)數(shù)器芯片74LS161 1 1 狀態(tài)與進(jìn)位保持狀態(tài)與進(jìn)位保持 0 0 1 1 1 狀態(tài)保持狀態(tài)保持, C=0 1 1 CP LD CLR EP ET 功功 能能 74LS161功能表功能表清清 零零并并 行行 置數(shù)置數(shù)計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù)0 1 01 1預(yù)置數(shù)據(jù)入口預(yù)置數(shù)據(jù)入口計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)/保持保持控制端控制端計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)

20、脈沖置數(shù)控制端（同步）置數(shù)控制端（同步）進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出復(fù)位端復(fù)位端CLR（異步）（異步）四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器4LS161ET0： C0，無進(jìn)位輸出，無進(jìn)位輸出 C Q3Q2Q1Q0 從從0000開始計(jì)，第開始計(jì)，第15個(gè)個(gè)CP時(shí)計(jì)滿值，時(shí)計(jì)滿值，C 1，準(zhǔn)備，準(zhǔn)備進(jìn)位。進(jìn)位。 第第16個(gè)個(gè)CP后，后，C 進(jìn)位發(fā)生。進(jìn)位發(fā)生。 ET1：ET2. 十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS160 與與4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74LS161（16進(jìn)進(jìn)制）管腳、功能同，差別只在于進(jìn)制數(shù)不同。制）管腳、功能同，差別只在于進(jìn)制數(shù)不同。預(yù)置數(shù)據(jù)入口預(yù)

21、置數(shù)據(jù)入口計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)/保持保持控制端控制端計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖置數(shù)控制端（同步）置數(shù)控制端（同步）進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出復(fù)位端復(fù)位端CLR（異步）（異步）計(jì)數(shù)值輸出：計(jì)數(shù)值輸出：0 000001001 （四）任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器（四）任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M個(gè)狀態(tài)循環(huán)個(gè)狀態(tài)循環(huán)已有已有N進(jìn)制的進(jìn)制的N個(gè)狀態(tài)循環(huán)個(gè)狀態(tài)循環(huán)1. M N欲得：任意進(jìn)制數(shù)欲得：任意進(jìn)制數(shù)M已知：集成芯片為已知：集成芯片為N進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù),1. M N 清零清零 0 0 1 置置 數(shù)數(shù) 1 1 1 1 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) CP LD RD EP ET 功能功能 從全從全0開始，計(jì)到開始，計(jì)到SM1狀態(tài)，對(duì)該狀態(tài)譯碼產(chǎn)生狀態(tài)，對(duì)該狀態(tài)譯碼產(chǎn)生 ，.LD=0

22、電路由計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)為置數(shù)，電路由計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)為置數(shù)，等下一個(gè)等下一個(gè)CP 到后，置到后，置0數(shù)回?cái)?shù)回0.方法方法1回回0法法清清零零異異步步DR置置數(shù)數(shù)同同步步LD1. M N方法方法1回回0法法清清零零異異步步DR置置數(shù)數(shù)同同步步LD 清零清零 0 0 1 置置 數(shù)數(shù) 1 1 1 1 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) CP LD RD EP ET 功能功能 從全從全0開始，計(jì)到開始，計(jì)到SM1狀態(tài)，對(duì)該狀態(tài)譯碼產(chǎn)生狀態(tài)，對(duì)該狀態(tài)譯碼產(chǎn)生 ，.RD=0電路由計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)為清零，電路由計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)為清零，立即立即 回回0.SM1. M N 多片多片N進(jìn)制芯片構(gòu)成進(jìn)制芯片構(gòu)成(1) M = N1 N2 ， N1 、N2 NCP111同步型同步

23、型低片低片始終始終計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)低片計(jì)到低片計(jì)到9時(shí)時(shí)C1，使高片做好計(jì)數(shù)準(zhǔn)備。下一，使高片做好計(jì)數(shù)準(zhǔn)備。下一CP到，高片計(jì)數(shù)到，高片計(jì)數(shù)計(jì)到計(jì)到99時(shí)，百時(shí)，百進(jìn)位輸進(jìn)位輸出出C1例例1： 用用74LS160 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)100進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。M = 10 10并行進(jìn)位方式并行進(jìn)位方式CP11111串行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式異步型異步型低片計(jì)到低片計(jì)到10時(shí)，時(shí)，C下跳，使高片下跳，使高片CP上跳計(jì)數(shù)上跳計(jì)數(shù)例例2： 用用74LS161設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)80進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器M = 5 165進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出串行進(jìn)位方式串行進(jìn)位方式于計(jì)數(shù)狀態(tài)。于計(jì)數(shù)狀態(tài)。低片進(jìn)位發(fā)生，低片進(jìn)位發(fā)生，高片

24、高片CP到來。到來。11 0 1000&1 CP1180進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出16進(jìn)進(jìn)5進(jìn)進(jìn)S4準(zhǔn)備準(zhǔn)備S0S3S5發(fā)發(fā)生生時(shí)時(shí)刻刻2片計(jì)數(shù)滿值片計(jì)數(shù)滿值=155+4=79(2) M = N1 N2SN N -1SN N -2SN N -3首先用首先用2個(gè)個(gè)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成N N進(jìn)制，然后再進(jìn)制，然后再整體回整體回0或整體置非或整體置非0數(shù)方法。數(shù)方法。例：例： 用用74LS160 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)31進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1CP11解：欲使工作速度快，可設(shè)計(jì)成同步型解：欲使工作速度快，可設(shè)計(jì)成同步型 用用2片片74LS160 構(gòu)成同步構(gòu)成同步100進(jìn)制進(jìn)制1CP110 0 0

25、0 0 0 0 0&整體整體 置入置入0數(shù)數(shù)LDS99S30S31S30 0 0 0 0 1 1 0 031進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出S30進(jìn)位準(zhǔn)備進(jìn)位準(zhǔn)備進(jìn)位發(fā)生進(jìn)位發(fā)生例：例： 用用74LS160 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)31進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器也可設(shè)計(jì)成異步型也可設(shè)計(jì)成異步型 用用2片片74LS160 構(gòu)成異步構(gòu)成異步100進(jìn)制進(jìn)制11 CP1111111 CP11111S31 1 0 0 0 1 1 0 0&0&CS99S30S31整體整體 置入置入0數(shù)數(shù)DRS30進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出C1. 環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器（五）移位寄存器型計(jì)數(shù)器（五）移位寄存器型計(jì)數(shù)器不能自啟動(dòng)不能自啟動(dòng)4進(jìn)

26、計(jì)數(shù)器進(jìn)計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器Q1n+1=Q0Q0n+1=Q0+ Q1+ Q2Q2n+1=Q1Q3n+1=Q2右右移移環(huán)形計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：環(huán)形計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：v 電路結(jié)構(gòu)簡單電路結(jié)構(gòu)簡單v 有效循環(huán)狀態(tài)可直接輸出，不需譯碼。有效循環(huán)狀態(tài)可直接輸出，不需譯碼。環(huán)形計(jì)數(shù)器缺點(diǎn)：環(huán)形計(jì)數(shù)器缺點(diǎn)：狀態(tài)利用率低：狀態(tài)利用率低：N位計(jì)數(shù)器只有位計(jì)數(shù)器只有N個(gè)個(gè)狀態(tài)，而電路共有狀態(tài)，而電路共有2N可狀態(tài)?？蔂顟B(tài)。2. 2. 扭環(huán)型計(jì)數(shù)器電路扭環(huán)型計(jì)數(shù)器電路Q3自啟動(dòng)型扭環(huán)型計(jì)數(shù)器電路自啟動(dòng)型扭環(huán)型計(jì)數(shù)器電路Q0n+1=3Q213QQQ 21QQ扭扭環(huán)形計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：環(huán)形計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：v N位計(jì)數(shù)

27、器有位計(jì)數(shù)器有2N個(gè)狀態(tài)。個(gè)狀態(tài)。v 相鄰有效狀態(tài)只有一位改變，故對(duì)狀態(tài)譯碼時(shí)相鄰有效狀態(tài)只有一位改變，故對(duì)狀態(tài)譯碼時(shí)不會(huì)出現(xiàn)競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象。不會(huì)出現(xiàn)競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象。 S1S0狀態(tài)狀態(tài)次序次序編碼編碼 CQ1Q0S2000110100 狀態(tài)數(shù)：狀態(tài)數(shù)：記記 S0、S1 、S23個(gè)，個(gè)，輸出：輸出：10無進(jìn)位無進(jìn)位準(zhǔn)備進(jìn)位準(zhǔn)備進(jìn)位進(jìn)位輸出，記進(jìn)位輸出，記C C解：邏輯抽象解：邏輯抽象輸入：輸入：計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)10保持保持計(jì)數(shù)控制計(jì)數(shù)控制X例：設(shè)計(jì)一帶進(jìn)位輸出的可控式例：設(shè)計(jì)一帶進(jìn)位輸出的可控式3進(jìn)制同步計(jì)數(shù)進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器：器：X1, 計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)；X0, 計(jì)數(shù)值與進(jìn)位保持。計(jì)數(shù)值與進(jìn)位保持。例：設(shè)計(jì)一帶進(jìn)位

28、輸出的可控式例：設(shè)計(jì)一帶進(jìn)位輸出的可控式3進(jìn)制同步計(jì)數(shù)進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器：器：X1, 計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)；X0, 計(jì)數(shù)值與進(jìn)位保持。計(jì)數(shù)值與進(jìn)位保持。 0001101 / 1 /1 /0010 /00 /00 /1Q1 Q0X / C S1S0狀態(tài)狀態(tài)次序次序編碼編碼 CQ1Q0S200011010000 01 11 1001Q1n Q0nXQ1n +1Q0n+1 / C 卡諾圖卡諾圖因因果果00 / 001 / 010 / 101 / 010 / 000 / 1 / / 0001101 / 1 /1 /0010 /00 /00 /1Q1 Q0X / C Q1n +1Q0n+1 / C 卡諾圖卡諾圖00 01 11 1001Q1n Q0nX00 / 001