數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)第06章：寄存器和移存器

時(shí)序電路的分類(lèi)：(1)按時(shí)序電路的當(dāng)前輸出Z(tn)與當(dāng)前輸入

X(tn)是否有關(guān)米勒(Mealy)型：摩爾(Moore)型：既和當(dāng)前輸入X(tn)有關(guān)；又和當(dāng)前狀態(tài)Q(tn)有關(guān)。和當(dāng)前輸入X(tn)無(wú)關(guān)；只和當(dāng)前狀態(tài)Q(tn)有關(guān)。(2)按存儲(chǔ)器的狀態(tài)變化是否同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)電路中的存儲(chǔ)器均使用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，各存儲(chǔ)器狀態(tài)的變化發(fā)生于同一時(shí)刻。同步時(shí)序電路：異步時(shí)序電路：至少有一個(gè)存儲(chǔ)器未使用時(shí)鐘信號(hào)，或與其它存儲(chǔ)器使用不同時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)序電路的分析方法：

1.分析電路結(jié)構(gòu)2.寫(xiě)出四組方程(1)時(shí)鐘方程(2)各觸發(fā)器的激勵(lì)方程(3)各觸發(fā)器的次態(tài)方程(4)電路的輸出方程3.作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或波形圖4.電路的邏輯功能描述Q3Q2Q1Xn/Zn110111101偏離狀態(tài)000001010100011/0/0/0/0/1有效循環(huán)

狀態(tài)圖1：結(jié)論：五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，具有自啟動(dòng)性。Q3Q2Q1Xn/Zn110111101000001010100011/0/0/0/0/1有效循環(huán)

狀態(tài)圖2：結(jié)論：五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，無(wú)自啟動(dòng)性。狀態(tài)圖3：結(jié)論：該電路是一個(gè)同步模4可逆計(jì)數(shù)器。X=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)模4加法計(jì)數(shù)器的功能；X=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)模4減法計(jì)數(shù)器的功能。Q2Q1Xn/ZnA00B01D11C100/00/00/01/01/01/00/01/1狀態(tài)圖4：結(jié)論：該電路是一個(gè)“1111，…”序列信號(hào)檢測(cè)電路。邏輯功能：“111”檢測(cè)電路，

X連續(xù)輸入三個(gè)“1”(允許重疊)時(shí)輸出為1，否則為0。狀態(tài)圖5：6.6試分析電路，畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并說(shuō)明有無(wú)自啟動(dòng)性。激勵(lì)方程：

次態(tài)方程：

序號(hào)Q3Q2Q1012345000001010011100101偏離狀態(tài)110

111111000狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：

序號(hào)Q3Q2Q1012345000001010011100101偏離狀態(tài)110

111111000狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：

6.8分析電路，畫(huà)出其全狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并說(shuō)明能否自啟動(dòng)。激勵(lì)方程：次態(tài)方程：時(shí)鐘方程：

CP1=CP2=CP；

CP3=Q1序號(hào)Q3

Q2

Q101234000011001110101偏離狀態(tài)010

001100101111101根據(jù)次態(tài)方程列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：Q3Q2Q1作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：000偏離狀態(tài)有效循環(huán)011001110101010100111結(jié)論：邏輯功能為模M=5的異步計(jì)數(shù)器，

具備自啟動(dòng)性。6.4.1寄存器暫時(shí)存放二進(jìn)制數(shù)的電路。通常用于暫存運(yùn)算的中間結(jié)果，一旦掉電，存放的數(shù)據(jù)即丟失。任何一種觸發(fā)器都可以構(gòu)成寄存器；

每一個(gè)觸發(fā)器存放一位二進(jìn)制數(shù)或一個(gè)邏輯變量，用n個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器就可以存放n位二進(jìn)制數(shù)或n個(gè)邏輯變量。6.4寄存器和移存器1.寄存單元（一位數(shù)碼寄存器）(1)雙拍接收的寄存單元：

先清0，后存數(shù)(2)單拍接收的寄存單元：

無(wú)須清0，直接存數(shù)(a)雙拍接收的寄存單元存數(shù)指令清“0”單端置數(shù)：數(shù)據(jù)從端輸入。(b)單拍接收的寄存單元存數(shù)指令雙端置數(shù)：數(shù)據(jù)從雙端輸入。(c)單拍接收的寄存單元

存數(shù)指令

該寄存單元由DFF構(gòu)成。數(shù)據(jù)D加在激勵(lì)輸入端；存數(shù)指令加在CP端；只要CP的上升沿一到，數(shù)據(jù)立即被存入觸發(fā)器。

思考：如何用J、K觸發(fā)器構(gòu)成單拍接收的寄存單元？用J、K觸發(fā)器構(gòu)成單拍接收的寄存單元：

數(shù)據(jù)同時(shí)加在J和K端；存數(shù)指令加在CP端。2.MSI寄存器74175

4位寄存器。圖6.4.24位MSI寄存器74175表6.4.14位MSI寄存器74175功能表保持Q3Q2Q1Q0????01并行輸入d3d2d1d0d3d2d1d0↑1異步清“0”0000?????0Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0CPCR功能輸出輸入nnnnn+1n+1n+1n+174175的功能：1）清除：異步清“0”2）送數(shù)（并行輸入）3）保持4）移位移位：

將D0作為串行數(shù)據(jù)輸入端，并將Q0接D1、Q1接D2、Q2接D3，則成為串入串出的右移移位寄存器。同理，可接成左移移位寄存器。(1)功能：暫存數(shù)碼、移位數(shù)碼

二、移位寄存器

不僅有暫存數(shù)碼的功能，且有移位功能。1.概述(2)分類(lèi)①根據(jù)移位方向單向雙向②根據(jù)輸入、輸出方式串入—串出串入—并出并入—串出并入—并出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：D0=D外；Di+1=Qi，i=0,1,2,…,n-2例6.4.14位串入—并出左移移存器。圖6.4.34位串入并出左移移存器CP移存脈沖左移串行輸入端01233Q3Q2Q1Q0CP↑Q3Q2Q1Q00????1???12??103?10141011表6.4.2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表CP移存脈沖左移串行輸入端1011例6.4.24位并入—串出左移移存器。工作模式控制端串行輸出Q0Q1Q2Q3并入條件：移存器先清0，再使M=1。串出條件：使M=0，在CP

的作用下實(shí)現(xiàn)左移。4位串入、并入-串出、并出雙向移存器741944位右移移存器74195（不講）(3)串入、并入-串出8位右移移存器74165（不講）2.MSI移位寄存器(1)74194①邏輯圖圖6.4.574194(c)簡(jiǎn)化符號(hào)工作模式控制左移輸入并行輸入異步清“0”時(shí)鐘右移輸入并行輸出②功能表該移存器具有清除、并入（送數(shù)）、左移、右移、保持五種功能。③應(yīng)用舉例(不講)

a.74194的擴(kuò)展兩片74194構(gòu)成8位雙向移存器?！⑿小衎.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式轉(zhuǎn)換※串行→并行6.5計(jì)數(shù)器功能：基本功能：記錄輸入脈沖的個(gè)數(shù)分頻定時(shí)產(chǎn)生順序脈沖和序列碼進(jìn)行數(shù)值計(jì)算n個(gè)觸發(fā)器組合電路CP計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)位輸出Q1Q2Qn…Z圖6.5.1計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)框圖(1)按模值分類(lèi)二進(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)器計(jì)數(shù)器的分類(lèi)：(3)按邏輯功能(2)按存儲(chǔ)器的狀態(tài)變化是否同時(shí)進(jìn)行同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器模值M=2n，計(jì)數(shù)范圍：0～2n-1又稱(chēng)n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1)加法計(jì)數(shù)器①基本結(jié)構(gòu)1.同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（由SSI構(gòu)成）b.TFF形式a.CP1=CP2=…=CPn=CPc.T1=1，d.圖6.5.2用JKFF構(gòu)成的3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器例1分析圖6.5.2所示電路的邏輯功能。寫(xiě)出三組方程：a.各觸發(fā)器的激勵(lì)方程J3=K3=Q1nQ2nJ2=K2=Q1nJ1=K1=1]·CP=[Q1n+1Q1nZ=Q2nQ1nQ3nb.各觸發(fā)器的次態(tài)方程c.電路的輸出方程]·CP=[Q3n+1Q2n＋Q1nQ3nQ2nQ1nQ3n]·CP=[Q2n+1Q2n＋Q1nQ2nQ1nJ3=K3=Q1nQ2nJ2=K2=Q1nJ1=K1=1表6.5.1圖6.5.2電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表CP↓的個(gè)數(shù)S(t)Z=Q3Q2Q1Q3Q2Q10000010010201003011041000510106110071111作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：圖6.5.3圖6.5.2電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖Q3Q2Q1010/0/0/0/1/0/0X/Z有效循環(huán)000001011100101110111/0/0/0作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：圖6.5.4圖6.5.2電路的工作波形圖CPQ1Q2Q3Z123456780101010100110011000011110002分頻4分頻8分頻逢八進(jìn)一作出波形圖：電路的邏輯功能描述：該電路是一個(gè)同步模8加法計(jì)數(shù)器電路（或3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器）。(2)同步減法計(jì)數(shù)器①基本結(jié)構(gòu)b.TFF形式a.CP1=CP2=…=CPn=CPc.T1=1，d.2.異步計(jì)數(shù)器（由SSI構(gòu)成）(1)加法計(jì)數(shù)器①基本結(jié)構(gòu)a.T’FF形式c.b.CP1=CP，(i=2,3,…,n)例2用DFF構(gòu)成的3位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器電路，如圖6.5.5所示。圖6.5.5用DFF構(gòu)成的3位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器②電路實(shí)例(2)減法計(jì)數(shù)器①基本結(jié)構(gòu)a.T′FF形式Qi-1

下降沿觸發(fā)

b.CP1=CP，CPi=Qi-1

上升沿觸發(fā)

(i=2,3,…,n)c.(1)74LS161

四位二進(jìn)制（M=16）可預(yù)置同步加法計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)化符號(hào)如下：3.MSI二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CPQCCQ3Q2Q1Q074161D3D2D1D0PT同步置數(shù)控制端工作模式控制端異步清0控制端進(jìn)位輸出端74161的功能表=0?????0?11保持?????1011計(jì)數(shù)0000～1111????↑1111同步并入d0d1d2d3d0d1d2d3↑??01異步清除0000????????0功能D0D1D2D3CPT(S2)P(S1)LDCRQ3nQ2nQ1nQ0nQCCnQ3nQ2nQ1nQ0nQCCnQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1QCC=Q3Q2Q1Q0T唯一區(qū)別：74LS163同步清0；74LS161異步清0。(2)74LS163其簡(jiǎn)化邏輯符號(hào)、芯片引腳及邏輯功能均和74LS161相同。二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器1.74LS90不講2.74LS160：74LS160模10，QCC=Q3Q0T，