現(xiàn)代電子線路時(shí)序邏輯電路

現(xiàn)代電子線路時(shí)序邏輯電路2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.1第1頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.2§9.1時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路：電路在某個(gè)時(shí)刻的輸出狀態(tài)，不僅與該時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，還與電路前一時(shí)刻的狀態(tài)有關(guān)。即時(shí)序邏輯電路具有記憶功能（存儲(chǔ)能力）。組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路框圖…a1an…y1ym…存儲(chǔ)單元……z1zk……q1qj……qjn+1是qjn的次狀態(tài)（后一時(shí)刻的狀態(tài)）輸出方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程第2頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.3§9.2集成單元觸發(fā)器（雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）一、SR觸發(fā)器1、基本SR觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)符號(hào)當(dāng)、時(shí)，，，置位；當(dāng)、時(shí)，，，復(fù)位；當(dāng)、時(shí)，、

保持不變；當(dāng)、時(shí)，，邏輯關(guān)系紊亂，為不定態(tài)，應(yīng)收到約束。置位端復(fù)位端&&G1G2第3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.411001111010101111000101000010011、同時(shí)撤消（由0變1）后Q狀態(tài)不定特性表約束條件：&&G1G2第4頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.52、同步SR觸發(fā)器&&&&電路結(jié)構(gòu)符號(hào)CP（clockpulse）：時(shí)鐘信號(hào)，用于多個(gè)觸發(fā)器的同步控制。當(dāng)時(shí)，G3、G4被封鎖，，、

保持不變；當(dāng)時(shí)，G3、G4開門，，,當(dāng)、時(shí)，，，置位；當(dāng)、時(shí)，，，復(fù)位；當(dāng)、時(shí)，、

保持不變；當(dāng)、時(shí)，，為不定態(tài)。第5頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.6CPSRQnQn+10XX000XX111100111011101001011010000100111110111111特性表約束條件：Qn置1置0Qn不定當(dāng)CP＝1時(shí)，00X110X1SRQn0100011110化簡(jiǎn)：約束條件：——狀態(tài)方程第6頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.7例：已知同步SR觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形，求輸出信號(hào)波形，設(shè)Q的初始值為0。??空翻：在一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或多次的現(xiàn)象。不定態(tài)不定態(tài)第7頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.8二、主從觸發(fā)器1、主從SR觸發(fā)器&&&&&&&&1主觸發(fā)器從觸發(fā)器目的：解決空翻問題。原理：用兩個(gè)同樣的同步SR觸發(fā)器，在互反的時(shí)鐘脈沖作用下，保證每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)輸出端的狀態(tài)最多改變一次。當(dāng)CP＝1時(shí)，G3、G4封鎖，從觸發(fā)器保持狀態(tài)，主觸發(fā)器的輸出由S、R的狀態(tài)決定（可以發(fā)生空翻）；當(dāng)CP由1變0時(shí)，G7、G8被封鎖，主觸發(fā)器的狀態(tài)由此時(shí)的S、R決定，G3、G4解除封鎖，從觸發(fā)器的狀態(tài)由主觸發(fā)器決定。電路結(jié)構(gòu)第8頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.9CPSRQnQn+1XXXXQn↓1001↓1011↓0100↓0110↓0000↓0011↓1101↓1111特性表置1置0Qn不定下降沿觸發(fā)符號(hào)約束條件：——狀態(tài)方程第9頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.102、主從JK觸發(fā)器&&&&&&&&1目的：去除約束條件。原理：將輸出端、通過反饋線交叉連接R、S，自然滿足約束條件SR＝0。引入反饋線后，S換成了J，R換成了K，成為主從JK觸發(fā)器。圖中為直接置位端，為直接復(fù)位端，低電平有效。電路結(jié)構(gòu)第10頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.11&&&&&&&&1電路結(jié)構(gòu)當(dāng)J＝1，K＝0時(shí)CP=1，從觸發(fā)器被封鎖，主觸發(fā)器工作：即Qm置1，則CP由1變0時(shí)，Q置1；當(dāng)J＝0，K＝1時(shí)即Qm置0，則CP由1變0時(shí)，Q置0；第11頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.12&&&&&&&&1電路結(jié)構(gòu)當(dāng)J＝0，K＝0時(shí)即Qm不變，則CP由1變0時(shí)，Q不變；當(dāng)J＝1，K＝1時(shí)若Q＝0，則G8被封鎖，輸出為1，G7輸出為0，，；若Q＝1，則G7被封鎖，輸出為1，G8輸出為0，，；這兩種情況可以合并為：，則CP由1變0時(shí)，。第12頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.13CPJKQnQn+1XXXXQn↓1001↓1011↓0100↓0110↓0000↓0011↓1101↓1110特性表置1置0下降沿觸發(fā)符號(hào)——狀態(tài)方程第13頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.14例：已知主從JK觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形，求輸出信號(hào)波形，設(shè)Q的初始值為0。一次變化現(xiàn)象（K＝1時(shí)，主觸發(fā)器置0，K＝0時(shí)，主觸發(fā)器保持。）一次變化現(xiàn)象（Q＝0，G8被封鎖，輸出始終為1，J＝1時(shí)，主觸發(fā)器置1，J＝0時(shí)，主觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。）由于存在一次變化現(xiàn)象，主從JK觸發(fā)器要求在CP＝1期間輸入狀態(tài)保持不變。第14頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.15例：已知主從JK觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形，求輸出信號(hào)波形。第15頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.16三、維持阻塞D觸發(fā)器&&&&&&電路結(jié)構(gòu)目的：解決主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象。原理：只在時(shí)鐘的前沿（或后沿）處才允許觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其余時(shí)間將輸入信號(hào)封鎖（阻塞）。圖中為直接置位端，為直接復(fù)位端，低電平有效。維持阻塞D觸發(fā)器屬于邊沿觸發(fā)器。第16頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.17&&&&&&CP＝0時(shí)，G3、G4輸出為1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變；G5、G6開門，則CP由0變1后，G3、G4開門，則若D＝0，Q4隨即將G6封鎖，若D＝1，Q3隨即將G4、G5封鎖，第17頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.18符號(hào)CPDQnQn+1XXXQn↑000↑010↑101↑111特性表上升沿觸發(fā)——狀態(tài)方程觸發(fā)器輸出狀態(tài)與輸入信號(hào)D相同。第18頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.19例：已知D觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形，求輸出信號(hào)波形。第19頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.20四、不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換1、用JK觸發(fā)器構(gòu)成T觸發(fā)器方法：通過比較兩種觸發(fā)器的特征方程，在一種觸發(fā)器的輸入端添加適當(dāng)?shù)倪壿嬁刂齐娐罚纯蓸?gòu)成另一邏輯功能的觸發(fā)器。比較用JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器T觸發(fā)器：計(jì)數(shù)觸發(fā)器，當(dāng)T=0時(shí)，狀態(tài)不變；當(dāng)T=1時(shí)，每來一個(gè)CP脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。第20頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.212、用JK觸發(fā)器構(gòu)成D觸發(fā)器比較1用JK觸發(fā)器構(gòu)成的D觸發(fā)器第21頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.223、用D觸發(fā)器構(gòu)成JK觸發(fā)器比較用D觸發(fā)器構(gòu)成的JK觸發(fā)器1&&&第22頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.23§9.3寄存器一、數(shù)據(jù)寄存器1、用SR觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器（4位）&&&&&&&&寄存由SR觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)碼寄存器寄存脈沖有效時(shí)，D=0，復(fù)位；D=1，置位。即：第23頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.24由SR觸發(fā)器構(gòu)成的4位鎖存器7475*QuadLatches第24頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.25寄存由D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器寄存脈沖由0變1時(shí)，2、用D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器（4位）第25頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.26由D觸發(fā)器構(gòu)成的4位鎖存器74HC175*QuadD-TypeFlip-FlopWithClear第26頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.27第27頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.28二、移位寄存器1、由觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器串行輸入串行輸出并行輸出清零移位控制由D觸發(fā)器構(gòu)成的4位右移寄存器第28頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.29移位控制脈沖串行輸入Di（先高后低）Q0Q1Q2Q30（清零脈沖）X00001D3D30002D2D2D3003D1D1D2D304D0D0D1D2D3狀態(tài)方程在移位控制脈沖作用下的移位情況第29頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.302、4位雙向移位寄存器74HC194*4-BitBidirectionalUniversalShiftRegister功能： 并行輸入； 并行輸出； 串行輸入； 串行輸出。（左移：從QA輸出 右移：從QD輸出）第30頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.3174HC194功能表第31頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.32第32頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.3374HC19474HC194右移串行輸入左移串行輸入3、74HC194應(yīng)用舉例*⑴、74HC194的級(jí)聯(lián)用兩片74HC194級(jí)聯(lián)稱為8位雙向移動(dòng)寄存器第33頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.34⑵、74HC194、74HC283構(gòu)成的移位加法器74HC19474HC28374HC28374HC19474HC19474HC194第34頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.35t1↑：s0＝s1＝1，并行輸入；t2↑：s0＝1，s1＝0，M、N右移一位；t3↑：s0＝1，s1＝0，M右移一位，N不變。此時(shí)，第35頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.36§9.4計(jì)數(shù)器一、計(jì)數(shù)器的分類按計(jì)數(shù)進(jìn)制分二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器按觸發(fā)器的觸發(fā)方式分同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)增減趨勢(shì)分加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器功能：計(jì)數(shù)、分頻、定時(shí)、產(chǎn)生特定的脈沖序列等。第36頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.37二、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1清零計(jì)數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器JK觸發(fā)器的J、K端都接高電平，觸發(fā)器處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)（計(jì)數(shù)狀態(tài)），每一個(gè)時(shí)鐘脈沖下降沿到來，觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次。1、異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器第37頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.381234561112131415167891017工作波形第38頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.392、異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器1置位計(jì)數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器先置位，使Q3Q2Q1Q0＝1111，JK觸發(fā)器工作于計(jì)數(shù)狀態(tài)，F(xiàn)F1～FF3的時(shí)鐘信號(hào)由前級(jí)的控制，使Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)隨計(jì)數(shù)脈沖遞減。第39頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.401234561112131415167891017工作波形第40頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.41清零計(jì)數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器&&&&&&&&&加減控制M1M＝0，，減法計(jì)數(shù)；M＝1，，加法計(jì)數(shù)。3、異步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器置位第41頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.424、同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器清零計(jì)數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器&&第42頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.431234561112131415167891017驅(qū)動(dòng)方程：工作波形第43頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.44三、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器清零計(jì)數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的8421碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1、異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器&1CO進(jìn)位輸出第44頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.451234561178910驅(qū)動(dòng)方程：第45頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.46清零計(jì)數(shù)脈沖N用JK觸發(fā)器構(gòu)成的8421碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2、8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器&1CO進(jìn)位輸出第46頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.47驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：第47頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.48四、扭環(huán)計(jì)數(shù)器用D觸發(fā)器構(gòu)成的扭環(huán)計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：第48頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.49有效循環(huán)無效循環(huán)扭環(huán)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)圖第49頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.50用D觸發(fā)器構(gòu)成的能自啟動(dòng)的扭環(huán)計(jì)數(shù)器≥1&自啟動(dòng)：經(jīng)過幾個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器能自動(dòng)進(jìn)入有效循環(huán)第50頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.51附、簡(jiǎn)單時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)*設(shè)計(jì)的一般步驟對(duì)要實(shí)現(xiàn)的邏輯功能進(jìn)行邏輯抽象，確定輸入變量、輸出變量、以及各狀態(tài)間的時(shí)序關(guān)系；列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；狀態(tài)化簡(jiǎn)；確定觸發(fā)器的類型和數(shù)量；寫出狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程；檢查自啟動(dòng)能力。第51頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.52例、用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010011011100100101101000110×××111×××狀態(tài)轉(zhuǎn)換表000001010011100101Q2Q1Q0狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第52頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25SchoolofPhysics,PekingUniversity第九章No.53Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010011011100100101101000110×××111×××001010XXQ2n0100011110Q1nQ0nQ2n+1卡諾圖010100XXQ2n0100011110Q1nQ0nQ1n+1卡諾圖100110XXQ2n010001111