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文档简介

1、1 时序逻辑电路时序逻辑电路 - -分析分析 21 概概 述述组合逻辑电路:组合逻辑电路:如译码器,全加器,数据如译码器,全加器,数据选择器选择器时序逻辑电路:时序逻辑电路:(简称时序电路)任意时(简称时序电路)任意时刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信号,而且还取决于电路原来的状态,即与号,而且还取决于电路原来的状态,即与以前的输入信号有关。以前的输入信号有关。 如如触发器,寄存器,计数器和移位寄存器触发器,寄存器,计数器和移位寄存器等等3反馈反馈输出方程输出方程驱动方程驱动方程状态方程状态方程4同步时序电路同步时序电路:所有存储电路中存储单元状态的变化所

2、有存储电路中存储单元状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的。都是在同一时钟信号操作下同时发生的。异步时序电路异步时序电路:存储单元状态的变化不是同时发生的。存储单元状态的变化不是同时发生的。可能有公共的时钟信号,也可能没有公共的时钟信号。可能有公共的时钟信号,也可能没有公共的时钟信号。米利(米利(mealy)型电路)型电路:某时刻的输出是该时刻的输某时刻的输出是该时刻的输入和电路状态的函数入和电路状态的函数穆尔(穆尔(moore)型电路)型电路:某时刻的输出仅是该时刻电:某时刻的输出仅是该时刻电路状态的函数,与该时刻的输入无关,如同步计数器。路状态的函数,与该时刻的输入无关,如同步计数器

3、。(*cp不是输入)不是输入)52 时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析根据其逻辑图分析出该电路实现的功能根据其逻辑图分析出该电路实现的功能分析步骤分析步骤1、从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动、从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动方程(即写出存储电路中每个触发器输入信号方程(即写出存储电路中每个触发器输入信号的逻辑表达式);的逻辑表达式);2、将驱动方程代入触发器的特性方程,得出、将驱动方程代入触发器的特性方程,得出每个触发器的状态方程;每个触发器的状态方程;3、根据逻辑电路写出电路的输出方程;、根据逻辑电路写出电路的输出方程;4、画状态转换表、画状态转换表 / 状态转换图状态转换图 /

4、时序图。时序图。6同步同步nnnqkqjq178异步异步q0下降沿下降沿93 寄存器寄存器时时 序序逻辑电路逻辑电路寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器计数器计数器10q3q2q1q0&qqdqqdqqdqqda0a1a2a3clr取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲( cp )寄存器:寄存器:存放多位二值代码。存放多位二值代码。每个触发器存放一位二进制数或一个逻辑变量,由每个触发器存放一位二进制数或一个逻辑变量,由n个触个触发器构成的寄存器可存放发器构成的寄存器可存放n位二进制数或位二进制数或n个逻辑变量的值。个逻辑变量的值。四位寄存器四位寄存器寄存器寄存器11四位寄存器四位寄存器121

5、 2 3 45 6 7109814 13 12 111516171819201q 1d 2d 2q 3q 3d 4d 4q gnd输出输出控制控制时钟时钟vcc5d6d7d8d5q6q7q8q7 4 l s 3 7 4低电平低电平有效有效正边沿正边沿触发触发八八d寄存器寄存器 :三态输出:三态输出共输出控制共输出控制共时钟共时钟13移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”,就是将寄存器所存各位数据,就是将寄存器所存各位数据,在每个移位脉冲的作用下,向左或向右移动一位。在每个移位脉冲的作用下,向左或向右移动一位。根据移位方向根据移位方向,常把它分成三种:,常把它分成三种:寄存器寄存器左移左移(

6、a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)14101115sdqq dqq dqq dqq d&a0a1a2a3rdclrload移位移位脉冲脉冲cp0串行串行输出输出数数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲四位并入四位并入 - 串出的左移寄存器串出的左移寄存器16r右移串行输入右移串行输入l左移串行输入左移串行输入a、b、c、d并行输入并行输入vccqaqbqcqds1s0cpqaqbqcqdcp s1s0clrldcbarabcdrlclrgnd74ls19415161413121110912345678011110 00 11 01

7、1直接清零直接清零保保 持持右移右移(从从qa向向qd移动移动)左移左移(从从qd向向qa移动移动)并行输入并行输入 clrcps1 s0功功 能能 17&g1s0s1cp1qa1qb1qc1qd1s0s1cp2qa2qb2qc2qd2r1r2a1b1c1d1a2b2c2d2d0d1d2d3d4d5d6+5v+5vcp启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&g2串行输出串行输出并行输入并行输入74ls194 (1)74ls194 (2)例:例:数据传送方式变换电路数据传送方式变换电路18寄存器各输出端状态寄存器各输出端状态qa1qb1qc1qd1qa2qb2qc2 qd2寄存器工作方

8、式寄存器工作方式0 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 1 0 d0 d1 d2 d3 d4 d5 1 1 0 d0 d1 d2 d3 d4 1 1 1 0 d0 d1 d2 d3 1 1 1 1 0 d0 d1 d2 1 1 1 1 1 0 d0 d1 1 1 1 1 1 1 0 d0 cp并行输入并行输入 ( s1s0=11)并行输入并行输入 ( s1s0=11)右移右移 ( s1s0=01)右移右移 ( s1s0=01)右移右移 ( s1s0=01)右移右移 ( s1s0=01)右移右移 ( s1s0=01)在电路中,在电路中,“右移输入右移输入”端接端接 5v。19集成移位寄存器

9、简介集成移位寄存器简介并行输入并行输出并行输入并行输出 ( 双向双向 )74ls194、74ls198、74ls299等等并行输入串行输出并行输入串行输出 74ls165、74ls166等等串行输入并行输出串行输入并行输出 74ls164等等串行输入串行输出串行输入串行输出 74ls91等等204 计数器计数器4.1 计数器的功能和分类计数器的功能和分类1. 计数器的作用计数器的作用记忆输入脉冲的个数;用于定时、分频、产生记忆输入脉冲的个数;用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。节拍脉冲及进行数字运算等等。2. 计数器的分类计数器的分类按工作方式分:按工作方式分:同步计数器和异步计数

10、器。同步计数器和异步计数器。按功能分:按功能分:加法计数器、减法计数器和可逆计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。按计数器的计数容量按计数器的计数容量(或称模数或称模数)来分:来分:各种不同的各种不同的计数器,如二进制计数器、十进制计数器、二十计数器,如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。进制计数器等等。214.2 异步计数器异步计数器异步计数器的特点:异步计数器的特点:在异步计数器内部,有的在异步计数器内部,有的触发器直接受输入计数脉冲控制,有的触发器触发器直接受输入计数脉冲控制,有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲

11、,脉冲,因此各个触发器状态变换的时间先后不因此各个触发器状态变换的时间先后不一,故被称为一,故被称为“ 异步计数器异步计数器 ”。有异步二进制计数器和异步十进制计数器,常用有异步二进制计数器和异步十进制计数器,常用的异步二进制计数器有的异步二进制计数器有4位、位、7位、位、12和和14位。位。 22nnnnqqkqjq1加法加法分频分频23减法减法简单,速度慢。简单,速度慢。pdcntf1max244.3 同步计数器同步计数器同步计数器的特点:同步计数器的特点:在同步计数器内部,各个触发器都受在同步计数器内部,各个触发器都受同一时钟脉冲同一时钟脉冲输入计数脉冲的控制,因此,它们状态的更输入计数

12、脉冲的控制,因此,它们状态的更新几乎是同时的,故被称为新几乎是同时的,故被称为 “ 同步计数器同步计数器 ”。二进制加法运算规则:二进制加法运算规则:对一个多位二进制而言,对一个多位二进制而言,最低位每次加最低位每次加1都改变状态,而第都改变状态,而第i位(除最低位位(除最低位外)仅有当以下各位皆为外)仅有当以下各位皆为1时才改变状态时才改变状态25nnnqkqjq1pdgpdcttf1max26多功能计数器多功能计数器2710010000用模用模16构成模构成模1028半导体存储器半导体存储器 半导体存储器是一种能存储大量二半导体存储器是一种能存储大量二值信息(或称为二值的数据)的半值信息(或称为二值的数据)的半导体器件。导体器件。 随机存取存储器(随机存取存储器(random access memory, ram) 只读存储器(只读存储器(read only memory, rom)29可编程

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