數(shù)字電子技術(shù)6.ppt

1、概述、第6章時(shí)序邏輯電路、寄存器和移位寄存器、計(jì)數(shù)器、時(shí)序邏輯電路的分析方法、本章概述、同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)、第6.1章概述、時(shí)序邏輯電路的特性、任何時(shí)候的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還取決于電路的原始狀態(tài)。邏輯功能特征：電路結(jié)構(gòu)特征：由存儲(chǔ)電路和組合邏輯電路組成。時(shí)序邏輯電路的類型，所有觸發(fā)器的時(shí)鐘端都連接在一起。所有觸發(fā)器在同一時(shí)鐘脈沖CP的控制下同步工作。時(shí)鐘脈沖CP僅觸發(fā)部分觸發(fā)器，其他觸發(fā)器由電路內(nèi)部信號(hào)觸發(fā)。因此，觸發(fā)器不會(huì)在同一時(shí)鐘下同步工作。主要要求：掌握同步時(shí)序邏輯電路的分析方法，理解異步時(shí)序邏輯電路的分析方法。了解時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程、狀態(tài)方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表、

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和時(shí)序圖的概念和計(jì)算方法。時(shí)序邏輯電路的分析方法，將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程得到的方程，1。同步時(shí)序邏輯電路的分析方法，基本步驟如下：1 .根據(jù)給定的電路，寫出其輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程，并求出狀態(tài)方程。時(shí)序電路的輸出邏輯表達(dá)式。每個(gè)觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯表達(dá)式。2。列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表。被稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，是反映電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移的規(guī)律和條件的表。方法：將電路當(dāng)前狀態(tài)的各種值代入狀態(tài)方程和輸出方程進(jìn)行計(jì)算，得到相應(yīng)的子狀態(tài)和輸出，從而列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。如果給出了當(dāng)前的起始值，計(jì)算將從給定的值開始。如果沒(méi)有給出，可以依次設(shè)置當(dāng)前的起始值進(jìn)行計(jì)算。3。分析邏輯功能。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表來(lái)說(shuō)明電路的邏輯

3、功能。4.繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖。圓圈及其標(biāo)記表示電路的所有穩(wěn)態(tài)，箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭旁邊的標(biāo)記表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，從而得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換的示意圖。在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，各觸發(fā)器狀態(tài)變化的波形圖。嘗試分析圖示電路的邏輯功能，并繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和時(shí)序圖。解決方案：這是一個(gè)由時(shí)鐘脈沖下降沿觸發(fā)的同步時(shí)序電路。分析時(shí)不需要考慮時(shí)鐘信號(hào)。分析如下：分析例，Q2n，Y=Q2n Q0n，J2=Q2n Q0n，K2=Q0n，1。寫出方程，(1)輸出方程，(2)驅(qū)動(dòng)方程，Q0n，并代入J2=Q1n Q0n，K2=Q0n，(3)狀態(tài)方程，如果電路的初始狀態(tài)是Q2Q1 Q0=000，則為0，將當(dāng)前狀態(tài)代入輸出方

4、程，得到Y(jié)=Q2n Q0n=0 0=0，2。將電路的初始狀態(tài)設(shè)置為Q2Q1 Q0=000，然后將新狀態(tài)作為當(dāng)前狀態(tài)，并計(jì)算下一個(gè)次級(jí)狀態(tài)。Y，output，sub state，current state，0，0，Y=Q2n Q0n=0 1=0，可以看出，當(dāng)輸入第六個(gè)脈沖CP時(shí)，電路返回到其初始狀態(tài)，并且在Y端輸出進(jìn)位脈沖的下降沿。如果稍后輸入脈沖，將重復(fù)上述過(guò)程。該電路可以十六進(jìn)制計(jì)數(shù)陰極保護(hù)脈沖，并將Y端脈沖的下降沿作為進(jìn)位輸出信號(hào)輸出。因此，它是一個(gè)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。依此類推，2。列狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表，假設(shè)電路的初始狀態(tài)是Q2 Q1 Q0=000，那么，3。邏輯功能描述，Y，輸出，子狀態(tài)，當(dāng)前狀

5、態(tài)，0，0，計(jì)算直到狀態(tài)進(jìn)入循環(huán)，CP脈沖也常被稱為計(jì)數(shù)脈沖。圓圈表示Q2 Q1 Q0的狀態(tài)；箭頭表示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；在箭頭上方的“x/y”中，x表示轉(zhuǎn)換所需的輸入變量值，y表示當(dāng)前輸出值。在這個(gè)例子中，沒(méi)有輸入變量，所以x是空的。4。繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和時(shí)序圖，000，001，010，/0，/0，4。繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖，000，001，010，011，100，101、/。異步時(shí)序電路和同步時(shí)序電路的根本區(qū)別在于前者不受同一時(shí)鐘的控制，分析示例，分析圖示電路的邏輯功能，并繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和時(shí)序圖。這是一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路。分析如下：解決方案：FF1由Q0的下降沿觸發(fā)，F(xiàn)F0和FF2由CP的下

6、降沿觸發(fā)，Y=Q2n，J2=Q2n Q0n，k2=1，J1=k1=1，Q2n，Q0n，1。寫方程，(1)時(shí)鐘方程，(3)驅(qū)動(dòng)方程。J2=Q1n Q0n，K2=1，J1=K1=1，代入J1=K1=1，代入J2=Q1n Q0n K2=1，2。列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，將初始狀態(tài)設(shè)置為Q2Q1 Q0=000，0，1，0，0、表示在當(dāng)前狀態(tài)條件下可以滿足的時(shí)鐘條件，CP1=Q0為上升沿，F(xiàn)F1不滿足時(shí)鐘觸發(fā)條件，其狀態(tài)保持不變。CP2=CP，F(xiàn)F2滿足時(shí)鐘觸發(fā)條件。0，0，1，0，1，0，將新狀態(tài)“001”作為當(dāng)前狀態(tài)，然后計(jì)算下一個(gè)二級(jí)狀態(tài)。CP1=Q0為下降沿，F(xiàn)F1滿足時(shí)鐘觸發(fā)條件。Y=Q2n=0，依此

7、類推。該電路形成一個(gè)異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，Y輸出進(jìn)位脈沖信號(hào)的下降沿。3。邏輯函數(shù)的描述，0，0，1，0、被計(jì)算，直到電路狀態(tài)進(jìn)入循環(huán)。要繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖，必須繪制一個(gè)計(jì)數(shù)周期波形?？梢钥闯觯?dāng)?shù)谖逵?jì)數(shù)脈沖CP被計(jì)數(shù)時(shí)，電路狀態(tài)進(jìn)入循環(huán)，并且Y輸出進(jìn)位脈沖的下降沿。主要要求：了解計(jì)數(shù)器的分類和計(jì)數(shù)規(guī)則。了解常用的集成二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能和應(yīng)用。6.3計(jì)數(shù)器，掌握二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的組成和工作原理。掌握用積分計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。1.計(jì)數(shù)器的功能和分類。計(jì)數(shù)器用于計(jì)算輸入脈沖數(shù)、分頻和計(jì)時(shí)。計(jì)數(shù)器分類如下：根據(jù)時(shí)鐘控制模式，同步計(jì)數(shù)器比異步計(jì)數(shù)器快得多。根據(jù)計(jì)數(shù)增減點(diǎn)，電路對(duì)計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)

8、行計(jì)數(shù)。一種遞減計(jì)數(shù)脈沖的電路。一種在上升/下降控制信號(hào)的作用下能向上或向下計(jì)數(shù)的電路。根據(jù)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，計(jì)數(shù)電路根據(jù)二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)則，計(jì)數(shù)電路根據(jù)十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)則，計(jì)數(shù)器除二進(jìn)制和十進(jìn)制外，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)規(guī)則，8，7，6，5，4，3，2，1，0，二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)規(guī)則示例，二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)規(guī)則示例，按此返回P23，8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)規(guī)則，并按此返回P23。最大計(jì)數(shù)數(shù)稱為計(jì)數(shù)器的“模數(shù)”，用m表示。模數(shù)也稱為計(jì)數(shù)長(zhǎng)度或計(jì)數(shù)容量。作為N元計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)規(guī)則的一個(gè)例子，具有五個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)，并且電路狀態(tài)在計(jì)數(shù)五個(gè)計(jì)數(shù)脈沖之后自動(dòng)進(jìn)入循環(huán)。因此，它是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。五進(jìn)制計(jì)數(shù)器也稱為模5計(jì)數(shù)

9、器；十進(jìn)制計(jì)數(shù)器是一個(gè)模10的計(jì)數(shù)器。3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是一個(gè)模8計(jì)數(shù)器。n個(gè)觸發(fā)器有2n個(gè)輸出，最多可實(shí)現(xiàn)模2n計(jì)數(shù)。2。異步計(jì)數(shù)器，(1)異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，1。電路結(jié)構(gòu)和工作原理，動(dòng)畫演示，由JK觸發(fā)器組成的異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，0001，0010，異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理，1111，0000，當(dāng)輸入第1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出為“0010”，當(dāng)輸入第2個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出為“0010”。當(dāng)輸入第15個(gè)脈沖時(shí)，輸出“1111”；當(dāng)輸入第16個(gè)脈沖時(shí)，輸出返回初始狀態(tài)“0000”，Q3端輸出進(jìn)位信號(hào)的下降沿。因此，該電路構(gòu)成一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)脈沖依次輸入時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)按照4位二進(jìn)制數(shù)

10、的遞增規(guī)律變化。4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作原理、狀態(tài)序列表，異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以用d觸發(fā)器構(gòu)成嗎？如何連接？由、和D觸發(fā)器組成的異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作原理與由JK觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器相同。像JK觸發(fā)器一樣，D觸發(fā)器也作為計(jì)數(shù)觸發(fā)器連接。下面總結(jié)了用不同類型的觸發(fā)器構(gòu)造異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。如何構(gòu)造異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2。如何構(gòu)造異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：將觸發(fā)器連接成計(jì)數(shù)觸發(fā)器并級(jí)聯(lián)，從最低位時(shí)鐘端輸入計(jì)數(shù)脈沖CP。其他時(shí)鐘端子如下：為什么計(jì)數(shù)器可以用作分頻器？如何使用它？模m計(jì)數(shù)器也是一個(gè)m分頻器，m分頻器的輸出信號(hào)是計(jì)數(shù)器最高位的輸出信號(hào)。4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器工作波形，3。計(jì)數(shù)器用作分頻器，

11、異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有什么區(qū)別？他們的作文有什么不同？十進(jìn)制計(jì)數(shù)器與4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的比較8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)思想：在4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上引入反饋，迫使電路在計(jì)數(shù)到狀態(tài)1001后返回初始狀態(tài)0000，從而利用狀態(tài)0001001實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)。(2)異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，鏈接，請(qǐng)點(diǎn)擊這里跳過(guò)你剛才看到的，返回，CT74LS290，2。集成異步二進(jìn)制-五進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT 74 LS290，(1)CT 74 LS290基本結(jié)構(gòu)和邏輯功能示意圖，設(shè)置異步0端(結(jié)構(gòu)圖中未顯示)，異步9端，十進(jìn)制。異步置零功能：當(dāng)R0=R0A R0B=1且S9=S9A S9B=0時(shí)，計(jì)數(shù)器異步置

12、0。(ct74ls290的功能，異步設(shè)置9:當(dāng)S9=S9A S9B=1且R0=R0A R0B=0時(shí)，計(jì)數(shù)器異步設(shè)置9。計(jì)數(shù)功能：當(dāng)R0A R0B=0且S9A S9B=0時(shí)，在時(shí)鐘的下降沿計(jì)數(shù)。(CT74LS290的基本應(yīng)用是Q3、Q2、Q1、Q0，它們構(gòu)成了8421BCD碼的異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。從上述工作波形可以看出，該電路構(gòu)成了8421BCD碼的加法計(jì)數(shù)器。來(lái)畫一個(gè)完整的計(jì)數(shù)循環(huán)！將計(jì)數(shù)器的初始狀態(tài)設(shè)置為0000。Q0是模2計(jì)數(shù)器的輸出，因此CP用于翻轉(zhuǎn)一次。Q3，Q2Q1是五分鐘內(nèi)計(jì)算Q0的輸出端。如何形成n元計(jì)數(shù)器？(3)利用異步調(diào)零功能獲取N進(jìn)制計(jì)數(shù)器；(3)利用異步調(diào)零功能獲取N進(jìn)制計(jì)

13、數(shù)器利用調(diào)零功能獲取N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的關(guān)鍵是找出何時(shí)添加0信號(hào)。如果輸入第n個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)由序號(hào)表示，則在本例中，當(dāng)S6=0110時(shí)，應(yīng)加上0信號(hào)。請(qǐng)點(diǎn)擊此處跳過(guò)您剛才看到的內(nèi)容。使用CT74LS290構(gòu)造十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的想法。首先，構(gòu)造一個(gè)8421碼的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其狀態(tài)序列表為，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到“6”時(shí)，將自動(dòng)返回“0000”，實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。以下演示：返回，R0=Q2Q1，(3)繪制連接圖，對(duì)輸入進(jìn)行計(jì)數(shù)，使R0=R0A R0B=Q2Q1，讀數(shù)的高位和低位依次為Q3 Q2 Q1 Q0，將9個(gè)端子S9A和S9B設(shè)置為未使用，應(yīng)接地。嘗試CT74LS290形成一個(gè)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1)寫

14、出S6的二進(jìn)制碼為S6=0110，解決方法是：(2)寫出反饋調(diào)零函數(shù)的表達(dá)式，應(yīng)根據(jù)S6=0110和74LS290的異步調(diào)零函數(shù)來(lái)寫：因?yàn)镽0=R0A R0B在高電平有效，讓R0=R0A R0B=Q2 Q1。利用異步調(diào)零功能獲取N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法是：寫出與加反饋調(diào)零信號(hào)相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器狀態(tài)，即寫出與序號(hào)相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼。寫反饋調(diào)零功能，即根據(jù)SN的有效電平和調(diào)零端子寫調(diào)零輸入信號(hào)的表達(dá)式。3.繪制連接圖：注意反饋設(shè)置功能的連接方式。嘗試CT74LS290形成一個(gè)七位數(shù)的計(jì)數(shù)器。同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器的根本區(qū)別在于時(shí)鐘控制方式不同，導(dǎo)致電路組成不同。同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器有什么區(qū)別？同步和異步二進(jìn)

15、制加法計(jì)數(shù)器的比較(1)同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(3)同步計(jì)數(shù)器，為什么同步計(jì)數(shù)器要這樣構(gòu)造？這可以通過(guò)分析同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)規(guī)則來(lái)理解。因此，觸發(fā)器應(yīng)該連接成t觸發(fā)器；并且連接到T0=1，T1=Q0n，T2=Q1n Q0n，T3=Q2n Q1n Q0n。也就是說(shuō)，最低觸發(fā)器t的輸入是1，而其它觸發(fā)器t的輸入是其較低輸出的與信號(hào)。這樣，當(dāng)每個(gè)觸發(fā)器的低階輸出信號(hào)都為1時(shí)，觸發(fā)器將在下一個(gè)時(shí)鐘中翻轉(zhuǎn)一次，否則，狀態(tài)將保持不變。根據(jù)狀態(tài)序列表，分析同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)規(guī)則，Q0每時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)一次。同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，2。同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路和工作原理。同步二進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器CT74LS161和CT74LS163，4。集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT74LS161和CT74LS163，真實(shí)圖像，CT74LS161、CT74LS161和CT74LS163的功能表其他功能和引腳相同。為什么？請(qǐng)舉個(gè)例子。形成同步和異步設(shè)置為0的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法相同嗎？(2)比較了構(gòu)造具有同步調(diào)零功能的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器和構(gòu)造具有同步調(diào)零功能和異步調(diào)零功能的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法，嘗試用CT74LS161和CT74LS163構(gòu)造十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！?61”異步設(shè)置為0，也就是說(shuō)，只要在設(shè)置0結(jié)束時(shí)存在有效電平，計(jì)數(shù)器將立即設(shè)置為零。因此，在輸入第六個(gè)陰極保護(hù)脈沖后，S6=0110應(yīng)被用作控制信號(hào)來(lái)控制電路，并且應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)置零信號(hào)并將其施加到