《電路與電子技術(shù)》課件 10 時(shí)序邏輯電路

第10章時(shí)序邏輯電路§10.1

觸發(fā)器§10.2

時(shí)序邏輯電路概述§10.3

計(jì)數(shù)器§10.4

寄存器§10.7

集成555定時(shí)器及其應(yīng)用§10.6

同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)

在復(fù)雜的數(shù)字電路當(dāng)中，要連續(xù)進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算和控制，就必須將曾經(jīng)輸入過的信號(hào)以及運(yùn)算的結(jié)果暫時(shí)保存起來，以便與新的輸入信號(hào)進(jìn)一步運(yùn)算，來共同確定電路新的輸出狀態(tài)。觸發(fā)器

這樣就要求電路中必須包含具有記憶功能的電路單元。10.1觸發(fā)器（1）具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：0態(tài)和1態(tài)觸發(fā)器具有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端：Q與定義：當(dāng)時(shí),為“1”態(tài);當(dāng)時(shí),為“0”態(tài)。（2）在輸入有效信號(hào)作用下，觸發(fā)器可以置“1”態(tài)或“0”態(tài)。（3）當(dāng)輸入有效信號(hào)消失時(shí)，仍然能夠保持新的狀態(tài)。觸發(fā)器的特點(diǎn)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器記憶功能觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路必不可少的基本部件。觸發(fā)器輸入輸出關(guān)系的描述方法功能表、特性方程、狀態(tài)圖、時(shí)序圖：現(xiàn)態(tài)，表示電路原來的狀態(tài)：次態(tài)，表示在輸入的作用后電路進(jìn)入的新狀態(tài)觸發(fā)器輸入變量的集合現(xiàn)態(tài)與次態(tài)指時(shí)間上的先后次序特性方程：觸發(fā)器具有“記憶”功能觸發(fā)器的分類TTL觸發(fā)器CMOS觸發(fā)器分類邏輯功能電路結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)成元件主從觸發(fā)器同步觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器基本觸發(fā)器RS觸發(fā)器JK觸發(fā)器D觸發(fā)器T觸發(fā)器T’觸發(fā)器結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器可由兩個(gè)“與非”門聯(lián)接而成。邏輯符號(hào)QQ&GB&GAQQ邏輯圖低電平有效直接復(fù)位端輸出端符號(hào)存在反饋直接置位端10.1.3基本RS觸發(fā)器功能分析&GB&GAQQ(1)若01110置“1”(2)若01110置“0”(3)若11若1010則若0101則保持(4)若不允許00110

00╳001╳010001101001101111001111約束條件：×0×00

1

11000111100

1卡諾圖表達(dá)式真值表特性方程功能說明01

1置“1”100置“0”功能表00

不允許11保持QQ直接置位端直接復(fù)位端時(shí)序圖置0保持置1保持置0保持置1不允許不定置0&GB&GAQQ010111當(dāng)輸入同時(shí)由0變?yōu)?時(shí)，輸出=？若GA

動(dòng)作快，則Q先從1變0，0Q=10若GB動(dòng)作快，則

先從1變0，

數(shù)字系統(tǒng)往往是由多個(gè)觸發(fā)器所組成，這時(shí)常常需要各個(gè)觸發(fā)器按照一定的節(jié)拍同步動(dòng)作，因此必須給電路加上一個(gè)統(tǒng)一的控制信號(hào)。這個(gè)統(tǒng)一的控制信號(hào)叫做時(shí)鐘脈沖，簡(jiǎn)稱CP。同步觸發(fā)器的概念

同步觸發(fā)器又稱鐘控觸發(fā)器，即時(shí)鐘控制的電平觸發(fā)器。CP

由基本RS觸發(fā)器及導(dǎo)引“與非”門部分聯(lián)接而成。邏輯圖&G2&G1QQ&G4&G3SRCP邏輯符號(hào)QQSRCP同步RS觸發(fā)器結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器時(shí)鐘高電平有效不變工作原理&G2&G1QQ&G4&G3SRCP當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=0時(shí)，011觸發(fā)器的輸出狀態(tài)不變觸發(fā)器的狀態(tài)才由R、S的狀態(tài)決定當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)，1基本RS觸發(fā)器特性方程時(shí)鐘條件：CP=1約束條件：SR=0QQSRCPSR功能00保持010置“0”101置“1”11X不允許功能表（CP＝1）高電平有效CPSRQ時(shí)序圖SR功能00保持010置“0”101置“1”11X不允許功能表（CP＝1）假設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“0”Q保持保持置1保持置0保持不允許保持00保持100111&G2&G1QQ&G4&G3SRCP01置0帶異步輸入端的RS觸發(fā)器&GB&GAQQ&GD&GCSRCP異步輸入端同步輸入端異步輸入端的作用不受時(shí)鐘控制，用于設(shè)置觸發(fā)器的初始狀態(tài)若置“1”

若置“0”作用在正常工作時(shí)，異步端應(yīng)接什么電平？符號(hào)QQSRCPRdSd“0”“1”“1”“1”“0”低電平有效D鎖存器維持-阻塞D觸發(fā)器10.1.4D觸發(fā)器RS觸發(fā)器的缺點(diǎn)：輸入信號(hào)存在約束條件RS=0如何消除輸入信號(hào)的約束條件呢？&GB&GAQQ&GD&GCSRCP1GEDCP符號(hào)QDCP（1）電路結(jié)構(gòu)D鎖存器D鎖存器（2）邏輯功能當(dāng)CP=0時(shí),當(dāng)CP=1時(shí),S=D,R=D“0”“1”“1”輸出保持不變“1”特性方程功能0101置“0”置“1”D功能描述輸入輸出&GB&GAQQ&GD&GCSRCP1GEDCP（3）D鎖存器的“空翻”現(xiàn)象空翻QCPD假設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“0”，畫出在圖示輸入下的輸出波形。QDCP“0”在CP=1期間，輸出變化多于一次的現(xiàn)象，稱為“空翻”。如何保證不出現(xiàn)“空翻”？在CP=1期間，輸入信號(hào)保持不變。邊沿觸發(fā)器概念為了提高觸發(fā)器的可靠性，增加抗干擾能力，希望觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP信號(hào)上升沿或者下降沿到達(dá)時(shí)刻輸入信號(hào)的值。為此，研制了邊沿型觸發(fā)器。維持-阻塞正邊沿D觸發(fā)器利用CMOS傳輸門的主從型D觸發(fā)器維持-阻塞D觸發(fā)器D＆G1＆G2●QSR＆G3＆G4＆G5＆G6●●CP●●●特性方程DCP^Q邏輯符號(hào)0101置“0”置“1”D功能描述輸入輸出功能表由鐘控RS觸發(fā)器與利用反饋構(gòu)成的維持－阻塞電路組成CPDQ例1：假設(shè)D觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“0”，畫出觸發(fā)器的輸出波形。特性方程：DCP^Q例2：解：觸發(fā)器次態(tài)方程為DCP^Q帶異步輸入端的D觸發(fā)器異步置位異步復(fù)位同步工作直接復(fù)位端直接置位端結(jié)構(gòu)從觸發(fā)器QQCPR2S2主觸發(fā)器Q1Q1CPR1S11QQJKCPQQCPKJ由兩個(gè)鐘控RS觸發(fā)器構(gòu)成(分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器)；兩個(gè)觸發(fā)器的CP互補(bǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：符號(hào)主從型JK觸發(fā)器當(dāng)CP=1時(shí)：工作原理主觸發(fā)器CP＝1，從觸發(fā)器CP＝0，主觸發(fā)器工作，接收J(rèn)K信號(hào)主觸發(fā)器CP＝0，從觸發(fā)器CP＝1，從觸發(fā)器工作，接收主觸發(fā)器的狀態(tài)當(dāng)CP從“1”下跳為“0”時(shí)：從觸發(fā)器狀態(tài)不變主觸發(fā)器狀態(tài)不變，關(guān)閉1001從觸發(fā)器QQCPR2S2主觸發(fā)器Q1Q1CPR1S11QQJKCP結(jié)論：觸發(fā)器輸出狀態(tài)只在CP下降沿發(fā)生變化JK觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：主從JK的工作分為兩個(gè)節(jié)拍：CP=1時(shí)：主觸發(fā)器接受信號(hào)按RS觸發(fā)器更新，輸出保持CP↓時(shí)：主觸發(fā)器保持，輸出更新主從JK的功能分析如下：保持置0置1翻轉(zhuǎn)功能00011011J

K01保持置“0”置“1”翻轉(zhuǎn)功能表特性方程真值表JKQnQn+1000000110100011010011011110111100010101100011110JK0

1表達(dá)式時(shí)鐘條件？CP↓JKQCP時(shí)序圖假設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“0”╳╳初態(tài)保持╳╳置“1”╳╳置“0”╳╳翻轉(zhuǎn)╳╳置“0”Q1╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳主從觸發(fā)器存在“一次變化”現(xiàn)象：╳╳╳╳╳╳Q一次變化：主觸發(fā)器在CP=1期間只能翻轉(zhuǎn)一次。在CP=1期間，JK信號(hào)保持不變時(shí)，可根據(jù)下降沿時(shí)的JK信號(hào)直接畫出從觸發(fā)器的輸出波形；在CP=1期間，JK信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，需考慮主從觸發(fā)器的“一次變化”現(xiàn)象在分析主從型JK觸發(fā)器構(gòu)成的電路時(shí)要注意：主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象說明觸發(fā)器在CP=1期間對(duì)J、K的變化是敏感的。

主從JK觸發(fā)器在CP=1期間無法抗干擾，為克服這一缺點(diǎn)，又出現(xiàn)了邊沿JK觸發(fā)器。邊沿型JK觸發(fā)器邊沿型JK觸發(fā)器利用觸發(fā)器內(nèi)部邏輯門的傳輸延時(shí)來實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的。結(jié)構(gòu)與原理邊沿JK觸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖≥1＆G3

＆

G4≥1＆

G5

＆

G6＆

G1＆

G2●●●●●●●●●J

CP

KSR●●●●基本RS觸發(fā)器功能00011011JK01保持置“0”置“1”翻轉(zhuǎn)功能表特性方程：QQCPKJ邏輯符號(hào)CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器輸入波形如圖所示，畫出輸出端Q的波形。例1：╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳初態(tài)置“1”置“0”翻轉(zhuǎn)置“1”置“0”

例2：已知電路及輸入端A、B，時(shí)鐘CP的波形如圖所示，試畫出輸出端Q的波形，圖中JK觸發(fā)器為邊沿型觸發(fā)器，初始狀態(tài)為0。=1&解：J、K取CP跳變前狀態(tài)！QQCPKJT觸發(fā)器CP↓01保持翻轉(zhuǎn)T功能描述輸入輸出特性方程：功能表T觸發(fā)器QQCPT邏輯符號(hào)QQCPKJT′觸發(fā)器CP↓特性方程：T′觸發(fā)器的分頻作用T′觸發(fā)器二分頻電路！觸發(fā)器的功能小結(jié)名稱功能說明特性方程RSDJKTT’置“1”，置“0”，保持置“1”,置“0”,保持,計(jì)數(shù)置“1”，置“0”保持,計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)令T=1,即為T’觸發(fā)器約束條件：觸發(fā)方式電平觸發(fā)QQCPQQCPCP=1觸發(fā)CP=0觸發(fā)邊沿觸發(fā)CP↑觸發(fā)CP↓觸發(fā)QQCPQQCP轉(zhuǎn)換的基本思路：在已知觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，利用轉(zhuǎn)換邏輯電路實(shí)現(xiàn)待求觸發(fā)器功能。輸入輸出待求觸發(fā)器核心問題：求出轉(zhuǎn)換電路的輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。轉(zhuǎn)換邏輯電路

給定觸發(fā)器觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換：不同功能觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換公式法：DRSSR轉(zhuǎn)換邏輯電路求轉(zhuǎn)換電路即求：CPD由觸發(fā)器特性方程：D：RS：比較兩個(gè)特性方程把給定和待求的觸發(fā)器的特性方程都寫出，進(jìn)行比較，求出轉(zhuǎn)換邏輯電路。例：CPD&SR1≥1●

DJK例：？由觸發(fā)器特性方程：D：JK：DT？DT’？D：T：D：T’：CPDT=1●CPD●DJK例：？由觸發(fā)器特性方程：D：JK：令：CPJK1D轉(zhuǎn)換邏輯電路CPD●●JK

數(shù)字電路的分類組合邏輯電路：時(shí)序邏輯電路：任何時(shí)刻電路的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入任何時(shí)刻電路的輸出不僅與該時(shí)刻的輸入有關(guān)，還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。具有“記憶”功能無“記憶”功能10.2時(shí)序邏輯電路概述特點(diǎn)

時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖

在時(shí)序電路中任一時(shí)刻的輸出，不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于電路原先的狀態(tài)。外加輸入信號(hào)時(shí)序電路輸出觸發(fā)器組的驅(qū)動(dòng)信號(hào)觸發(fā)器組狀態(tài)輸出組合邏輯電路存儲(chǔ)電路觸發(fā)器時(shí)序邏輯電路的分類按邏輯功能可分為：

按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：計(jì)數(shù)器寄存器順序脈沖發(fā)生器同步時(shí)序邏輯電路：異步時(shí)序邏輯電路：---電路中所有觸發(fā)器具有相同時(shí)鐘---電路中觸發(fā)器具有不同時(shí)鐘時(shí)序邏輯電路功能的描述方法1.邏輯方程式：輸出方程：驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：三大方程2.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4.時(shí)序圖三大圖表三大圖表與三大方程可以相互轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器的概念功能：應(yīng)用：記憶輸入時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)。是任何數(shù)字儀表乃至數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。計(jì)數(shù)器的進(jìn)制

N個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)長(zhǎng)度最大為多少？

計(jì)數(shù)器所能夠記憶的輸入脈沖的數(shù)目。又稱計(jì)數(shù)長(zhǎng)度、計(jì)數(shù)容量或計(jì)數(shù)器的模。2N計(jì)數(shù)器的組成N個(gè)觸發(fā)器若干門電路10.3.1同步計(jì)數(shù)器的分析計(jì)數(shù)器的分類按進(jìn)制分：控制電路任意進(jìn)制按計(jì)數(shù)過程是遞增、遞減或雙向分：按觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)分：二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

同步計(jì)數(shù)器十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析的一般步驟根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，寫出時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程、

狀態(tài)方程與輸出方程；

列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；必要時(shí)畫出時(shí)序圖；綜合上述分析，得出計(jì)數(shù)器功能。寫方程畫圖表得結(jié)論例1：分析圖示計(jì)數(shù)器的邏輯功能?！?”&FCP解：(1)寫方程時(shí)鐘方程：同步計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：輸出方程：（2）列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：狀態(tài)方程：輸出方程：0000001101011101100110畫狀態(tài)圖有效狀態(tài)無效狀態(tài)000001010011100101111110/0/0/0/0/0/1/0/1有效循環(huán)

(3)結(jié)論：該電路為具有自啟動(dòng)能力的同步六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。1001000145101010001000011101000231010101能自啟動(dòng)時(shí)序圖：000100010110001101000100進(jìn)位輸出1234567計(jì)數(shù)器分析的一般步驟根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，寫出時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程、

狀態(tài)方程與輸出方程；

列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及時(shí)序圖；綜合上述分析，得出計(jì)數(shù)器功能。在分析異步計(jì)數(shù)器時(shí)，重點(diǎn)要注意各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，以確定其狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)刻。10.3.2異步計(jì)數(shù)器的分析例：分析圖示計(jì)數(shù)器的邏輯功能解：(1)寫方程時(shí)鐘方程：異步計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：00000010010001111000101101102011130110110010100000004（2）列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：狀態(tài)方程：畫狀態(tài)圖000001010011100101111110

結(jié)論：由分析可知，該電路為具有自啟動(dòng)能力的異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。時(shí)序圖：1234567000100010110001000010100000001010011100常用TTL集成計(jì)數(shù)器10.3.3中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器

74LS1600×××清零01××

置數(shù)11

1計(jì)數(shù)1110×保持×011芯片功能×××↑↑保持同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160邏輯符號(hào)功能表異步清零同步置數(shù)使能端清零端預(yù)置數(shù)控制端預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端時(shí)鐘脈沖輸入端觸發(fā)器組狀態(tài)輸出端0000001101000001001001010110011110001001

1

“1”0100074LS1601例1：試分析圖示計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。分析：若不考慮紅線聯(lián)接電路0000001101000001001001010110011110001001計(jì)數(shù)器為10進(jìn)制，其狀態(tài)圖為：1100001010100110010010000000111000010000結(jié)論：計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為9

10100074LS160

1

123456789同步置數(shù)0000001101000001001001010110011110001001工作循環(huán)

74LS1610×××清零01××

置數(shù)11

1計(jì)數(shù)1110×保持×011芯片功能×××↑↑保持同步十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161邏輯符號(hào)功能表異步清零同步置數(shù)0000000100100011011001110100010110001001101010111100110111101111同步四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS19374LS1931×××××××000000××d3d2d1d0d3d2d1d001↑1××××二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)011↑××××二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)0111××××保持功能表邏輯符號(hào)異步清零端異步置數(shù)端例2：試分析圖示計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。

1“1”01000解：若不考慮紅線聯(lián)接電路，計(jì)數(shù)器為16進(jìn)制，其狀態(tài)圖為：74LS193

0

0000000100100011011001110100010110001001101010111100110111101111“1”0100074LS193“0”11000010101001100100100000001110000100001000123456789結(jié)論：計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為8001000110000000101000101011001111000過渡狀態(tài)異步置數(shù)過渡狀態(tài)工作循環(huán)異步計(jì)數(shù)器74LS90&&結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器組成構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯符號(hào)÷2÷5功能異步預(yù)置數(shù)功能&&置“0”置“9”01110000000功能異步預(yù)置數(shù)功能&&置“0”置“9”1000001001由輸入時(shí)鐘，、、輸出為5進(jìn)制計(jì)數(shù)

由輸入時(shí)鐘，輸出為2進(jìn)制計(jì)數(shù)÷2÷5計(jì)數(shù)功能1000001010011100高位計(jì)數(shù)功能2÷2÷5

由輸入時(shí)鐘，接，、、、形成8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)。0000010010010001001000110101011001111000狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000001010011100高位

由輸入時(shí)鐘，接，、、、形成5421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！?÷50000010011000001001000111000100110101011計(jì)數(shù)功能3狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000001010011100高位綜上所述，得74LS90功能表110×××000011×0××00000×11××1001×011××1001×0×0↓0二進(jìn)制計(jì)數(shù)×00×0↓五進(jìn)制計(jì)數(shù)0××0

8421碼十進(jìn)制0×0×

↓5421碼十進(jìn)制↓異步置0異步置9例1：試分析圖示計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。74LS90解：12345678910異步置零尖脈沖過渡狀態(tài)結(jié)論：計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為9若不考慮兩根紅線，為8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。不考慮藍(lán)線，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：0000010010010001001000110101011001111000工作循環(huán)1001000000010000中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器二進(jìn)制十進(jìn)制任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制電路設(shè)計(jì)方法反饋置數(shù)法反饋復(fù)位法基本設(shè)計(jì)思想本講只討論M<N的情況M：要實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)長(zhǎng)度N：集成計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度10.3.4任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)反饋復(fù)位法基本思路利用計(jì)數(shù)器復(fù)位功能使計(jì)數(shù)從“清零”狀態(tài)開始，當(dāng)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度達(dá)到M時(shí)，利用控制電路使復(fù)位控制有效，計(jì)數(shù)器“清零”又開始新一輪計(jì)數(shù)。S0S1SiSi+1SM-1SN-1同步清零異步清零S0S1SiSi+1SMSN-1過渡狀態(tài)SM-174LS1610×××清零01××

置數(shù)111計(jì)數(shù)11101保持×011芯片功能×××↑↑保持異步清零例1：利用計(jì)數(shù)器74LS161的清零功能實(shí)現(xiàn)模7計(jì)數(shù)?！?”“1”“1”“1”&將計(jì)數(shù)器連接成十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器0000000100100011011001110100010110001001101010111100110111101111反饋置數(shù)法基本思路利用計(jì)數(shù)器預(yù)置功能使計(jì)數(shù)從某一預(yù)置值開始，當(dāng)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度達(dá)到M時(shí)，利用控制電路使預(yù)置控制有效，計(jì)數(shù)器接受預(yù)置值又開始新一輪計(jì)數(shù)。S0S1SiSi+1Si+M-1SN-1同步預(yù)置異步預(yù)置S0S1SiSi+1Si+MSN-1過渡狀態(tài)Si+M-174LS1610×××清零01××

置數(shù)111計(jì)數(shù)11101保持×011芯片功能×××↑↑保持同步置數(shù)例2：利用計(jì)數(shù)器74LS161的置數(shù)功能實(shí)現(xiàn)模7計(jì)數(shù)。將計(jì)數(shù)器連接成十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器0000000100100011011001110100010110001001101010111100110111101111“1”“1”“1”“1”&0000例3：用74LS90構(gòu)成

5421碼

六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。110×××000011×0××00000×11××1001×011××1001×0×0↓0二進(jìn)制計(jì)數(shù)×00×0↓五進(jìn)制計(jì)數(shù)0××0

8421碼十進(jìn)制0×0×

↓5421碼十進(jìn)制↓74LS905421碼計(jì)數(shù)：

00000QAQDQCQB

00011

00102

00113

01004

10005

10016

10107

10118

11009

00

000

十進(jìn)制數(shù)至此結(jié)束在此狀態(tài)下清零異步清零，此狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)間極短，不能計(jì)入計(jì)數(shù)循環(huán)。方法：令R0(1)=QA

R0(2)=QB最高位74LS90CP例利用74LS90構(gòu)成8421碼六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。方法：令R0(1)=QB

R0(2)=QCQDQCQBQA0000000011001020011301004010150110

0000十進(jìn)制數(shù)74LS90CP最高位74LS90CP討論：下述接法行不行?注意：輸出端不可相互短路?。?4LS90CP必須將多片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，才能實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。方法一：先將n片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)成Nn進(jìn)制計(jì)數(shù)器(同步），

再采用整體清零或整體置數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制。M>N(N為集成計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度）方法二：將M分解為M=M1×M2×…×Mn，其中Mi均不大于N,用n片計(jì)數(shù)器分別組成M1、M2、…、Mn進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后再將它們級(jí)聯(lián)構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器(異步）。例如：2片160級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)10*10=100進(jìn)制計(jì)數(shù)器；3片160級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)10*10*10=1000進(jìn)制計(jì)數(shù)器。例如：用2片160實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制：24=3*8或者24=4*6能不能分解為：24=2*12？不可以例：用兩片集成計(jì)數(shù)器74LS160實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。方案一：采用同步工作方式，先級(jí)聯(lián)成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再利用整體置數(shù)法或整體復(fù)位法構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。問題1：如何級(jí)聯(lián)成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器？74LS160（低）74LS160（高）“1”CP“1”“1”“1”“1”同步10010000CTT(高)=CTP(高)=C(低)狀態(tài)C（低）000…………091100…………191200……991同步置數(shù)端異步復(fù)位端進(jìn)位輸出端74LS160（低）74LS160（高）“1”CP“1”“1”“1”“1”&······問題2：若采用整體置數(shù)法，初始狀態(tài)為00，則在什么狀態(tài)下預(yù)置數(shù)控制端有效，實(shí)現(xiàn)整體置數(shù)？設(shè)預(yù)置數(shù)為00，因?yàn)?60為同步置數(shù)，所以計(jì)數(shù)到59時(shí)預(yù)置數(shù)控制端有效.01011001160為異步清零，所以計(jì)數(shù)到60時(shí)復(fù)位.74LS160(低)74LS160(高)“1”CP“1”“1”“1”“1”&問題3：若采用整體復(fù)位法，則在什么狀態(tài)下復(fù)位控制端有效，實(shí)現(xiàn)整體清零？01100000方案二：兩片采用異步工作方式。

低位片為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，高位片為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。問題1：高位片的6進(jìn)制如何實(shí)現(xiàn)？

答案：可采用復(fù)位法或者預(yù)置數(shù)法74LS160(高)“1”&復(fù)位法“1”“1”CP計(jì)數(shù)到0110時(shí)復(fù)位控制信號(hào)有效預(yù)置數(shù)法設(shè)預(yù)置數(shù)D3D2D1D0=0000，計(jì)數(shù)到0101時(shí)預(yù)置數(shù)控制信號(hào)有效74LS160(高)“1”&“1”“1”CP···答案：當(dāng)?shù)臀挥?jì)滿10個(gè)脈沖,高位才計(jì)1個(gè)脈沖問題2：如何解決片間進(jìn)位問題？CP（高）=C（低）1001000000…0910…60過渡狀態(tài)74LS160(低)74LS160(高)“1”CP“1”“1”“1”&“1”“1”1六進(jìn)制異步功能---暫時(shí)存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼結(jié)構(gòu)---由觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)成

一個(gè)觸發(fā)器只能存放一位二進(jìn)制數(shù)，存放N位二進(jìn)制數(shù)的寄存器需由N個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成。分類數(shù)碼寄存器移位寄存器

---存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)碼

---在存儲(chǔ)的同時(shí)，可對(duì)數(shù)碼進(jìn)行

移位操作。左移右移雙向10.4寄存器4位數(shù)碼寄存器74LS175RDQQRDQQRDQQRDQQCPD0D1D2D3RDQ1Q0Q0Q1Q2Q3Q2Q3D3D2D1D0:并行數(shù)碼輸入端Q3Q2Q1Q0:并行數(shù)碼輸出端0×××××00001↑

移位寄存器的工作原理以圖示四位右移移位寄存器為例串行數(shù)據(jù)輸入端串行數(shù)據(jù)輸出端并行數(shù)據(jù)輸出端清零端(1)寫出邏輯方程時(shí)鐘方程：驅(qū)動(dòng)方程：狀態(tài)方程：(2)列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表01

000010

100021

010031

101040

110150

011060

001170

0001

1000

0100

1010

1101

0110

0011

0001

0000并行輸出80

0000串行輸出設(shè)

串行輸入數(shù)據(jù)

SR=1011，

觸發(fā)器初始狀態(tài)為0000四位通用型集成移位寄存器74LS194邏輯符號(hào)74LS194功能表74LS1940×××異步清零001×保持↑右移11↑左移↑110并行置數(shù)保持清除方式時(shí)鐘功能（操作)011011××移位脈沖輸入異步清零右移串行數(shù)碼輸入左移串行數(shù)碼輸入并行數(shù)碼輸入并行數(shù)碼輸出工作方式控制0001100001000010自循環(huán)移位寄存器優(yōu)點(diǎn)：具有輸出端輪流為1的特點(diǎn)，可直接利用其輸出作為節(jié)拍信號(hào)而無需任何譯碼電路。缺點(diǎn):(1)狀態(tài)利用率低；

有效循環(huán)無法自啟動(dòng)環(huán)形計(jì)數(shù)器000011110101101000111001110001100111101111011110設(shè)初始狀態(tài)：(2)不能自啟動(dòng)&能夠自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖0001100001000010000000111011011011001110011111111001101011010101扭環(huán)形計(jì)數(shù)器00000001001101111111100011001110其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：特點(diǎn)譯碼邏輯簡(jiǎn)單且無譯碼噪聲狀態(tài)利用率比環(huán)形計(jì)數(shù)器高一倍狀態(tài)改變時(shí)僅有一個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)用雙向移位寄存器74LS194組成節(jié)日彩燈控制電路Q0Q1Q2Q3DSRD0D1D2D3DSL

CRMBMACP74LS194+5V+5VMB=0,MA=1右移控制Q0Q1Q2Q3DSRD0D1D2D3DSL

CRMBMACP74LS194+5V1CP1秒Q=0時(shí)LED亮清0按鍵1k

二極管發(fā)光LED設(shè)計(jì)要求：由電路功能得電路結(jié)構(gòu)=觸發(fā)器+集成門電路=集成計(jì)數(shù)器、移位寄存器等+組合邏輯電路電路構(gòu)成：由小規(guī)模集成單元構(gòu)成由中規(guī)模集成單元構(gòu)成10.5同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)流程：功能要求狀態(tài)圖或狀態(tài)表狀態(tài)分配電路方程邏輯圖根據(jù)電路的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行邏輯抽象，得出電路的狀態(tài)圖或狀態(tài)表。所得狀態(tài)圖要全面、正確反映電路的時(shí)序邏輯關(guān)系；對(duì)狀態(tài)圖進(jìn)行合理的邏輯化簡(jiǎn)，并為不同狀態(tài)分配代碼，得出用代碼表示的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖確定觸發(fā)器個(gè)數(shù)，并得出電路次態(tài)及輸出卡諾圖，根據(jù)所用觸發(fā)器類型確定驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程；根據(jù)電路方程畫出邏輯圖。例1：試用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器

按如圖所示格雷碼方式計(jì)數(shù)。000001011111110100/0/0/0/0/0/1解：（1）確定觸發(fā)器個(gè)數(shù)由狀態(tài)圖可得觸發(fā)器次態(tài)及計(jì)數(shù)器輸出卡諾圖0001111001001/0011/0111/0×××/×000/1110/0100/0×××/×由于計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為6，而6<23,所以共需3個(gè)觸發(fā)器。（2）求電路方程—狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程方法將次態(tài)/輸出卡諾圖分解為單變量卡諾圖，得狀態(tài)方程與輸出方程。0001111001001/0011/0111/0×××/×000/1110/0100/0×××/×0000011110011×0×11Q2n+1Q1n+10001111001011×0×10Q0n+10001111001111×0×00輸出C0001111001000×1×00（3）檢查能否自啟動(dòng)0000011110011×0×11Q2n+1Q1n+10001111001011×0×10Q0n+10001111001111×0×00101010000001011111110100010101存在“死循環(huán)”，不能自啟動(dòng)！0000011110011×0×110修改設(shè)計(jì)Q2n+10（5）畫電路結(jié)構(gòu)&&1（4）求驅(qū)動(dòng)方程方法：將觸發(fā)器特性方程與所求狀態(tài)方程對(duì)比，得驅(qū)動(dòng)方程。對(duì)于D觸發(fā)器，Qn+1=D，得驅(qū)動(dòng)方程為：若要求用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，如何求驅(qū)動(dòng)方程？輸出方程：求驅(qū)動(dòng)方程方法1：代數(shù)法由JK觸發(fā)器的特性方程：同理同理求驅(qū)動(dòng)方程方法2：圖形法在求狀態(tài)方程時(shí)，按觸發(fā)器特性方程的形式圈卡諾圖0000011110011×0×11Q2n+1Q1n+10001111001011×0×10Q0n+10001111001111×0×00檢查能否自啟動(dòng)：000001011111110100010101存在“死循環(huán)”，不能自啟動(dòng)！修改后Q2的狀態(tài)方程為：其驅(qū)動(dòng)方程為：10100000011110011×0×11Q2n+1Q1n+10001111001011×0×10Q0n+10001111001111×0×00010（3）畫電路結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)方程與輸出方程，得電路結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)方程：輸出方程：&同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)的一般步驟（1）由設(shè)計(jì)要求，得狀態(tài)圖（2）給狀態(tài)圖中的狀態(tài)編碼，求出用代碼表示的

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（3）確定觸發(fā)器個(gè)數(shù)，求出觸發(fā)器次態(tài)與電路

輸出的卡諾圖（4）根據(jù)觸發(fā)器類型，求出狀態(tài)方程及輸出方程（5）檢查電路能否自啟動(dòng)，修改無效循環(huán)實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)（6）求驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫出電路結(jié)構(gòu)圖10.7