第五章 林木改良中的選擇原理與方法.ppt

1、第六講 時(shí)序邏輯電路,1 概述,2 時(shí)序邏輯電路的分析方法,3 若干常用的時(shí)序邏輯電路,4 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn),1、功能特點(diǎn),而且取決于上一個(gè)時(shí)刻的輸出狀態(tài)。具備這種邏輯功能特點(diǎn)的電路叫做時(shí)序邏輯電路。,包含組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路；包含反饋電路。,任一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于此時(shí)刻的輸入信號(hào)，,2、電路特點(diǎn),時(shí)序電路以觸發(fā)器作為基本單元，使用門(mén)電路加以配合，完成特定的時(shí)序功能。若電路中所有的觸發(fā)器都由同一時(shí)鐘脈沖控制，則稱為同步時(shí)序電路，否則稱為異步時(shí)序電路。,二、 若干常用的時(shí)序邏輯電路,一、寄存器:用于寄存一組二值代碼的邏輯器件,（用四塊D觸發(fā)器構(gòu)成）,若輸入：1

2、0 0 1,0 0 0 0,1、電路結(jié)構(gòu),存入： 1 0 0 1,2、工作原理,存數(shù)指令,CP,Q0,Q1,Q2,Q3,D0,D1,D2,D3,若輸入信號(hào) 、 、 、 已被送到相應(yīng)觸發(fā)器的D端，當(dāng)CP脈沖來(lái)到時(shí)，四個(gè)觸發(fā)器的輸出端 的電平分別等于端 、 、 、 的電平，這時(shí)輸入信號(hào)就被寄存起來(lái)了。只要沒(méi)有新的輸入信號(hào)，觸發(fā)器的狀態(tài)就不會(huì)改變，也就是說(shuō)，輸入信號(hào)在寄存器中一直保持到下一個(gè)輸入信號(hào)到達(dá)時(shí)為止。,每個(gè)觸發(fā)器只能儲(chǔ)存1位二值代碼，所以4個(gè)觸發(fā)器組成的寄存器能儲(chǔ)存一組4位的二值代碼。如：1001。,二、 移位寄存器：移位寄存器除了具有存儲(chǔ)代碼的功能以外，還具有移位功能。,1、移位電路組成

3、,（從Q3 向Q0移),Q0端是串行輸出端；,DIL是左移數(shù)據(jù)輸入端；,CP,DIL,Q0Q1Q2Q3 端是并行輸出端。,2、工作過(guò)程,例如：要移入D0D1D2D3,移狀態(tài)表,Q0 Q1 Q2 Q3 DIL CP順序,X X X D0,X X D0 D1,X D0 D1 D2,D0 D1 D2 D3,D0,1,D1,2,D2,3,D3,4,利用移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)代碼的串行并行轉(zhuǎn)換，以及并行串行轉(zhuǎn)換。,1.串行數(shù)據(jù)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)舉例：,用五個(gè)時(shí)鐘脈沖將串行數(shù)據(jù)個(gè)就各位，用并行取樣脈沖開(kāi)門(mén)取數(shù)。,2.并行轉(zhuǎn)換為串行舉例：,并行置入時(shí)，要先用置0 端將 所有 Q 置0，數(shù)據(jù)就可 以使并行數(shù)據(jù)與 D 端

4、相連了。當(dāng)然并行采樣信號(hào)M=1，即送個(gè)脈沖：,M,4、集成移位寄存器74LS194,1 0 1 右移(向Q3移),1 1 1 并行輸入,功能表：,0 x x 清零,1 0 0 保持,1 1 0 左移(向Q0移),1,0 1,1,1,1 1,1 1 1,1 1 1 1,具體的電路，可參見(jiàn)書(shū)本P238圖5.3.7。,向右移舉例：,1,要想只將一個(gè)1右移，操作過(guò)程見(jiàn)上：,1,0 1,0 0 1,0 0 0 1,0,VCD,DIR為右移串行輸入端， DIL為左移串行輸入端，D0D1D2D3為數(shù)據(jù)并行輸入端 Q0Q1Q2Q3 為數(shù)據(jù)并行輸出端，S1S0工作狀態(tài)控制端。,右移等效于2；左移等效于2,計(jì)數(shù)器

5、,計(jì)數(shù)器,同步,異步,二進(jìn)制,十進(jìn)制,任意進(jìn)制,二進(jìn)制,十進(jìn)制,任意進(jìn)制,加法，減法，可逆,加法，減法，可逆,加法計(jì)數(shù)器：隨cp的輸入，電路遞增計(jì)數(shù),減法計(jì)數(shù)器：隨cp的輸入，電路遞減計(jì)數(shù),可逆計(jì)數(shù)器：隨cp的輸入，電路可增可減計(jì)數(shù),一、同步計(jì)數(shù)器,(一) 同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1、同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,CP,T0=1,Q0,T1,Q1,T2,Q2,C,Q3,T3,T0=1；,T1=Q0；,T2=Q1Q0；,T3=Q2Q1Q0,C=Q3Q2Q1Q0,(2) 驅(qū)動(dòng)方程,(1) 輸出方程,（四塊T觸發(fā)器組成）,已知：,C=Q3Q2Q1Q0,(3)時(shí)序波形圖,(4) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況,（在波形圖上讀）,0,

6、0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,(5) 分析功能,這是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器(也是四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器)計(jì)數(shù)容量為24-1=15,2、集成四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161,Q 1、Q 2、Q 3 端分別為四分頻、八分頻和十六分頻端。,Q0端為二分頻端。,則，Q0端輸出脈沖的頻率為1/2f,若CP的頻率為f,計(jì)數(shù)器的另一個(gè)作用是分頻：,同理：,邏輯符號(hào),CP：時(shí)鐘輸入端,EP、ET：功能轉(zhuǎn)換端,C：進(jìn)位輸出端,D3D2D1D0：預(yù)置數(shù)的輸入端,功能表：,3、同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,1,0 0 0 0,0,工作

7、特點(diǎn)：隨CP的不斷輸入，電路遞減計(jì)數(shù)。,0,X,X,X X,置零,0,1,X X,預(yù)置數(shù),X,1,1,0 1,保持,X,1,1,X 0,保持（但C=0）,1,1,1 1,計(jì)數(shù),X X X X,0,1,X X X X,X X X X,0,例如：,0 0 1 1,0 0 1 1,4、四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191,邏輯符號(hào),（二） 同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,集成同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器有74LS160。電路框圖、功能表 和74LS161相同，但輸出只有00001001十個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。,集成同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器有74LS190。電路框圖、功能表和74LS191相同。,功能表,1,X,1,X,保持,0,X,X,

8、預(yù)置數(shù),0,1,0,加法計(jì)數(shù),0,1,1,減法計(jì)數(shù),X,進(jìn)位輸出函數(shù)C=Q3Q0,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖見(jiàn)下頁(yè),74LS160的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,（Q3Q2Q1Q0 ）,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1110,1111,1100,1101,C=Q3Q0=1,tpd,tpd,二、異步計(jì)數(shù)器,1、異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,構(gòu)成（以三位為例）,時(shí)序圖,計(jì)數(shù)狀態(tài) （在時(shí)序圖上讀）,1,FF0,FF1,FF2,CP0,CP1,CP2,Q0,Q1,Q2,(CP1),(CP2),tpd,2、異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2.異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,如果將

9、T觸發(fā)器之間按二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)規(guī)則連接，就可得到二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。,1,FF0,FF1,FF2,CP0,CP1,CP2,Q0,Q1,Q2,這里仍然以三位為例，并且仍采用下降沿動(dòng)作。 電路連接圖如圖所示。,時(shí)序圖參見(jiàn)書(shū)本圖5.3.29。,目前常用的4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器有74LS293、74LS393等,只是對(duì)異步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器稍加修改。,功能說(shuō)明（表1）,3、異步二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)74LS290,CP輸入端,進(jìn)制,輸出狀態(tài),分頻端,CP0,Q0,二,0、1,Q0為二分頻端,CP1,Q3Q2Q1,五,000100,Q3為五分頻端,CP1,Q3Q2Q1Q0,十,00001001,Q3為十分頻端,且Q

10、0與CP1相連,輸出端,CP1,CP0,Q0,Q1,Q2,Q3,S,FF0,FF1,FF2,FF3,功能說(shuō)明,異步置0端,RO1 RO2,異步置9端,S91 S92,功能說(shuō)明,1 1,X 0,1 1,0 1,置 0,0 X,1 1,X 0,1 1,置 9,0 0,0 0,計(jì) 數(shù),（表2）,邏輯符號(hào),用作十進(jìn)制時(shí)的連線,VCD,置 9 端有兩個(gè)，全高時(shí)有效；清零端有兩個(gè)，全高時(shí)有效；置 9 優(yōu)先，清零次之。計(jì)數(shù)時(shí)兩者均應(yīng)無(wú)效。,三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法,用 N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成 M 進(jìn)制計(jì)數(shù)器,（一） MN 的情況:關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)法跳過(guò)（N-M）個(gè)狀態(tài),1、復(fù)位法（即清零法）使用于有異步置零輸入端

11、的計(jì)數(shù)器,電路輸出 M個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，,不等下一個(gè)CP脈沖到來(lái)，電路立即回到0000狀態(tài)。,第M+1個(gè)狀態(tài)為暫態(tài)，不等穩(wěn)定，就已消失。,例1：試用74LS160（具有異步清零端）構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用清零法。,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,連線圖,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,（Q3Q2Q1Q0 / Y）,進(jìn)位輸出,0,0 0 0 0,0,1,0 0 0 1,0,2,0 0 1 0,0,3,0 0 1 1,0,4,0 1 0 0,0,5,0 1 0 1,1,6,0 1 1 0,0 0 0 0,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,/0,/0,/0,/0,/0,/1,Y,1,

12、1010,1011,1110,1111,1100,1101,上面介紹的是利用同步計(jì)數(shù)器中的異步置位端，叫做異步清零法,當(dāng)然，我們也可以利用N位同步計(jì)數(shù)器的同步置位端來(lái)構(gòu)成M位的計(jì)數(shù)器，叫做同步清零法。,例2：試用74LS163（具有同步清零端）構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用清零法。,用74LS160(同步預(yù)置數(shù)）構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，置入0000。,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,（Q3Q2Q1Q0 / Y）,例3：,0,0 0 0 0,0,1,0 0 0 1,0,2,0 0 1 0,0,3,0 0 1 1,0,4,0 1 0 0,0,5,0 1 0 1,1,6,0 0 0 0,Y,1,1,0000,0001,00

13、10,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,/0,/0,/0,/0,/0,/1,1010,1011,1110,1111,1100,1101,連線圖,例1的時(shí)序圖：,0,1,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,例3的時(shí)序圖：,Y=Q2Q0,進(jìn)位端的輸出波形同左。,或：,連線圖,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,例4,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,進(jìn)位輸出,用74LS160構(gòu)成六進(jìn)制，置入1001。,Q3 Q2 Q1 Q0,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,置入

14、,Y,1,1 0 0 1,0010,0011,0100,1001,0000,0001,/0,/0,/0,/0,/0,Y=C=1,（Q3Q2Q1Q0 / Y）,跳過(guò)狀態(tài),（檢查自啟動(dòng)情況略）,異步預(yù)置數(shù)法：,以上介紹的都是同步預(yù)置數(shù)法，即適用于具有同步預(yù)置端的計(jì)數(shù)器。而異步預(yù)置數(shù)法適用于具有異步預(yù)置數(shù)端的計(jì)數(shù)器，如74LS191等。,例5：用集成計(jì)數(shù)器74LS191(異步預(yù)置數(shù)）和與非門(mén)組成的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器 。,例1,試用兩片74LS160構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,2、連接方式與特點(diǎn),1）同步CP方式。,2）用低位的進(jìn)位信號(hào)控制高位的功能轉(zhuǎn)換端，,高位僅在 EP=ET=C1=1 的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。,3、進(jìn)

15、制 M,M = 1010 = 100,高位的C 端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=1。,高位、低位各自能輸出10個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：,（二）M N 的情況,（用多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合構(gòu)成）,1、連接線路（并行進(jìn)位方式低位進(jìn)位作為高位狀態(tài)選擇）,CP,1,Y,（1）,（2）,1,1,例2,試用兩片74LS160構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,2、連接方式與特點(diǎn),1）異步CP方式。低位的進(jìn)位信號(hào)是高位的時(shí)鐘。,2）兩片的EP、ET恒為1，都處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。,3、進(jìn)制 M,M = 1010 = 100,高位的C 端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=1。,高位、低位各自能輸出10個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：,1、連接線路(串行進(jìn)位

16、方式-低位進(jìn)位作為高位時(shí)鐘）,為何用非門(mén)？,CP,1,Y,（1）,（2）,例3,電路如圖，試分析電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩片之間是幾進(jìn)制。,解：,1、連接方式與特點(diǎn),異步CP方式。（1）片Y端的進(jìn)位信號(hào)是（2）片的時(shí)鐘。,（1）片是10進(jìn)制，,當(dāng)兩片計(jì)數(shù)到0001、0011狀態(tài)時(shí)，電路整體清零（稱為整體 清零法）。,Y 端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=1。,（即：兩片之間是10進(jìn)制）。,M為素?cái)?shù)（不能分解成N1N2）,1,2、 計(jì)數(shù)狀態(tài)表,（2）片 （1）片,CP順序 Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 狀態(tài)數(shù),1,9,0 0 0 0,0 0 0 0,10,0 0 0 0,0 0 0 1,

17、11,0 0 0 1,0 0 0 1,12,0 0 1 0,0 0 0 1,1,2,10,11,12,13,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 1,1 0 0 1,暫態(tài),3、進(jìn)制 M,M = 10 + 3 = 13 。,0 0 0 1 0 0 1 1,13,14,14,例4,電路如圖，試分析電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩片之間是幾進(jìn)制。,解：,（1）片的進(jìn)位信號(hào)控制（2）片的使能端，,Y 端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=0。,兩片之間是16進(jìn)制。,當(dāng)兩片計(jì)數(shù)到0100、0010狀態(tài)時(shí)，電路總體置入0（稱為整體置數(shù)法）。,CP,Y,同步CP方式。,（2

18、）片僅在 ET=EP=C1=1 的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。,1、連接方式與特點(diǎn),0 1 0 0,0 0 1 0,（2）片 （1）片,CP順序 Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 狀態(tài)數(shù),1,16,0 0 0 0,0 0 0 1,1,2,17,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 0 0,15,0 0 0 0,16,1 1 1 1,31,0 0 0 1,32,1 1 1 1,32,0 0 1 0,33,0 0 0 0,47,0 0 1 0,48,1 1 1 1,48,0 0 1 1,49,0 0 0 0,63,0 0 1 1,64,1 1 1 1,64,

19、0 1 0 0,65,0 0 0 0,67,65,0 1 0 0,0 0 0 1,66,0 1 0 0,0 0 1 0,3、進(jìn)制 M:,M = 164 + 3 = 67,2、計(jì)數(shù)狀態(tài)表,66,67,VCD,時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,1 同步任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì),要求 ：1）用小規(guī)模集成電路（觸發(fā)器和門(mén)電路）設(shè)計(jì)。,2）計(jì)數(shù)器應(yīng)能自啟動(dòng),3）電路應(yīng)力求簡(jiǎn)單,例 :設(shè)計(jì)一個(gè) 七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要求它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/1,循環(huán)輸出m1 、m4、m2、m5、m6、m7、m3、七個(gè)狀態(tài)。,觸發(fā)器和門(mén)電路數(shù)目最少,觸發(fā)器和門(mén)電路的輸入端數(shù)目最少,注：當(dāng)用中、大規(guī)模集成電路時(shí)，電路最簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是使用的集成電路數(shù)碼最少、種類最少，互相連線也最少。,1、填總的 次態(tài)/輸出卡洛圖,XXX/X,100/0,001/1,101/0,010/0,110/0,011/0,111/0,2、分解卡洛圖,X 1 0 1,0 1 0 1,X 0 0 0,1 1 1 1,X 0 1 1,0 0 1 1,解：,循環(huán)輸出 m1 、m4 、m2、m5、m6、m7、m3、,X 0 1 0,0 0 0 0,Q1Q2Q3/C,C=1,如果按常規(guī)合并最小項(xiàng)，則：,如果將XXX定義為有效循環(huán)中的任意一個(gè)狀態(tài)，例如 將XXX定義為010，電路將能自啟動(dòng)。,3、為了自啟動(dòng)，合理確