第5章-常用時序模塊

第五章常用時序模塊§5-2MSI計數(shù)器及應用§5-3MSI移位寄存器及應用§5-4半導體存儲器本章小結(jié)§5-1時序邏輯電路概述

定義：時序邏輯電路在任何時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，而且還取決于電路的原來狀態(tài)。

電路構(gòu)成：存儲電路（主要是觸發(fā)器，必不可少）組合邏輯電路（可選）。時序邏輯電路的狀態(tài)是由存儲電路來記憶和表示的。時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖§5-1時序邏輯電路概述

按各觸發(fā)器接受時鐘信號的不同分類：

同步時序電路：各觸發(fā)器狀態(tài)的變化都在同一時鐘信號作用下同時發(fā)生。

異步時序電路：各觸發(fā)器狀態(tài)的變化不是同步發(fā)生的，可能有一部分電路有公共的時鐘信號，也可能完全沒有公共的時鐘信號。

本章內(nèi)容提要：

時序邏輯電路基本概念、時序邏輯電路的一般分析方法；異步計數(shù)器、同步計數(shù)器、寄存器與移位寄存器的基本工作原理；重點介紹幾種中規(guī)模集成器件及其應用、介紹基于功能塊分析中規(guī)模時序邏輯電路的方法?！?-2MSI計數(shù)器及應用部分常用MSI計數(shù)器異步計數(shù)器74LS290/74LS90同步計數(shù)器74LS161/74LS163同步十進制可逆計數(shù)器74LS192計數(shù)器的應用部分常用集成計數(shù)器1.74LS290的外引腳圖、邏輯符號及邏輯功能74LS2902－5－10進制計數(shù)器(a)外引腳圖(b)邏輯符號輸出CP輸入異步置數(shù)異步2—5—10進制計數(shù)器74LS290/74LS90

74LS290功能表CP1-Q3Q2Q1

5進制CP0-Q02進制

CP下降沿有效

2．基本工作方式（1）二進制計數(shù)：將計數(shù)脈沖由CP0輸入，由Q0輸出二進制計數(shù)器計數(shù)順序計數(shù)器狀態(tài)CP0Q00011202．基本工作方式（2）五進制計數(shù)：將計數(shù)脈沖由CP1輸入，由Q3、Q2、Q1輸出五進制計數(shù)器計數(shù)順序計數(shù)器狀態(tài)CP1Q3Q2Q1

0000100120103011410050002．基本工作方式（3）8421BCD碼十進制計數(shù)：將Q0與CP1相連,計數(shù)脈沖CP由CP0輸入8421BCD碼十進制計數(shù)器計數(shù)計

數(shù)

器

狀

態(tài)順序Q3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001100000二進制五進制2．基本工作方式

（4）5421BCD碼十進制計數(shù)：把CP0和Q3相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入5421BCD碼十進制計數(shù)器計數(shù)計

數(shù)

器

狀

態(tài)順序Q0Q3Q2Q100000100012001030011401005100061001710108101191100100000五進制二進制（1）利用脈沖反饋法獲得N進制計數(shù)器3．應用舉例

①構(gòu)成七進制計數(shù)器先構(gòu)成8421BCD碼的10進制計數(shù)器；再用脈沖反饋法，令R0B＝Q2Q1Q0實現(xiàn)。當計數(shù)器出現(xiàn)0111狀態(tài)時，計數(shù)器迅速復位到0000狀態(tài)，然后又開始從0000狀態(tài)計數(shù)，從而實現(xiàn)0000～0110七進制計數(shù)。②構(gòu)成六進制計數(shù)器六進制計數(shù)器先構(gòu)成8421BCD碼的10進制計數(shù)器；再用脈沖反饋法，令R0A＝Q2、R0B＝Q1。當計數(shù)器出現(xiàn)0110狀態(tài)時，計數(shù)器迅速復位到0000狀態(tài)，然后又開始從0000狀態(tài)計數(shù)，從而實現(xiàn)0000～0101六進制計數(shù)。

計數(shù)器的級聯(lián)是將多個集成計數(shù)器（如M1進制、M2進制）串接起來，以獲得計數(shù)容量更大的N（=M1×M2）進制計數(shù)器。

一般集成計數(shù)器都設有級聯(lián)用的輸入端和輸出端。異步計數(shù)器實現(xiàn)的方法：低位的進位信號→高位的CP端

①先用級聯(lián)法②再用脈沖反饋法（2）構(gòu)成大容量計數(shù)器

附：用級聯(lián)（相當于串行進位）法實現(xiàn)N進制計數(shù)器的方法（異步）。這樣構(gòu)成的N進制計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)將保留M1進制計數(shù)器的特點。例：利用兩片74LS290構(gòu)成23進制加法計數(shù)器。74LS290構(gòu)成二十三進制計數(shù)器先將兩片接成8421BCD碼十進制的CT74LS290級聯(lián)組成10×10=100進制異步加法計數(shù)器。00100011再將狀態(tài)“00100011”通過反饋與門輸出至異步置0端，從而實現(xiàn)23進制計數(shù)器。10進制計數(shù)器的進位信號？1001→0000時Q3有下降沿。7490構(gòu)成四十五制進計數(shù)器M=45=9×5，可以先構(gòu)成九進制和五進制計數(shù)器，然后級聯(lián)構(gòu)成四十五進制計數(shù)器，電路如圖所示。其中右側(cè)7490構(gòu)成九進制計數(shù)器，左側(cè)7490構(gòu)成五進制計數(shù)器。用7490構(gòu)成四十五進制計數(shù)器電路7490構(gòu)成八十五進制計數(shù)器1.74LS161的邏輯符號74LS161的外引線圖

狀態(tài)輸出74LS161的邏輯符號并行輸入CP輸入同步4位二進制計數(shù)器74LS161/74LS163

74LS161的功能表

CP上升沿有效

異步清0功能最優(yōu)先

同步并行置數(shù)

CO=Q3Q2Q1Q0CTT74LS161的時序圖(1).異步清零：當R=0，輸出“0000”狀態(tài)。與CP無關(2).同步預置：當R=1，LD=0，在CP上升沿時，輸出端即反映輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)(3).保持：當R=LD=1時，各觸發(fā)器均處于保持狀態(tài)(4).計數(shù)：當LD=R=P=T=1時，按自然二進制計數(shù)。若初態(tài)為0000,15個CP后，輸出為“1111”，進位QCC=TQAQBQCQD=1；第16個CP作用后，輸出恢復到初始的0000狀態(tài)，QCC=0

2、邏輯功能輸入 輸出CP R LD P(S1) T(S2) ABCD QAQBQCQDФ 0 Ф Ф Ф ФФФФ 0000↑ 1 0 Ф Ф ABCD

ABCDФ 1 1 0 Ф ФФФФ 保持Ф 1 1 Ф 0 ФФФФ 保持↑

1 1 1 1 ФФФФ 計數(shù)↑CT74163功能表——采用同步清零方式。

當R=0時，只有當CP

的上升沿來到時,輸出QDQCQBQA才被全部清零1、外引線排列和CT74161相同2、置數(shù)，計數(shù)，保持等功能與CT74161相同3、清零功能與CT74161不同74LS163邏輯符號比較四位二進制同步計數(shù)器CT74163異步清零同步預置保持計數(shù)CT74161同步清零同步預置保持計數(shù)返回（1）同步二進制加法計數(shù)3．應用舉例實現(xiàn)四位二進制加法計數(shù)（2）構(gòu)成16以內(nèi)的任意進制加法計數(shù)器：①分析74LS161的置數(shù)功能：②電路舉例（以十進制計數(shù)器為例）

反饋清0法反饋預置法

十進制計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)順序表

74LS161構(gòu)成十進制計數(shù)器改變D3D2D1

D0的狀態(tài)，可以實現(xiàn)其它進制計數(shù)。令D3D2D1

D0＝0110利用進位輸出CO取狀態(tài)1111

實現(xiàn)十進制計數(shù)（0110到1111）用74LS161構(gòu)成從0開始計數(shù)的十進制計數(shù)器改變與非門的輸入信號，可以實現(xiàn)其它進制計數(shù)。令D3D2D1

D0＝0000利用與非門拾取狀態(tài)1001可實現(xiàn)從0開始計數(shù)的十進制計數(shù)（0000到1001）電路的工作波形用74LS161構(gòu)成從0開始計數(shù)的十進制計數(shù)器改變與非門的輸入信號，可以實現(xiàn)其它進制計數(shù)。利用與非門拾取狀態(tài)1010實現(xiàn)十進制計數(shù)（0000到1001）用74163構(gòu)成從0開始計數(shù)的10進制計數(shù)器（3）利用多片74LS161實現(xiàn)大容量計數(shù)①先用級聯(lián)法計數(shù)器的級聯(lián)是將多個集成計數(shù)器（如M1進制、M2進制）串接起來，以獲得計數(shù)容量更大的N（=M1×M2）進制計數(shù)器。一般集成計數(shù)器都設有級聯(lián)用的輸入端和輸出端。

同步計數(shù)器實現(xiàn)的方法：低位的進位信號→高位的保持功能控制端（相當于觸發(fā)器的T端）

有進位時，高位計數(shù)功能T＝1；無進位時，高位保持功能T＝0。用兩片CT74LS161級聯(lián)成16×16進制同步加法計數(shù)器

低位片高位片在計到1111以前，CO1＝0，高位片保持原狀態(tài)不變在計到1111時，CO1＝1，高位片在下一個CP加一②再用脈沖反饋法例：用兩片74LS161級聯(lián)成五十進制計數(shù)器00100011實現(xiàn)從00000000到00110001的50進制計數(shù)器十進制數(shù)50對應的二進制數(shù)為00110010

二~二百五十六進程程控計數(shù)器電路例如，要構(gòu)成模M=200的