《时序逻辑电路 》ppt课件

1、第六章第六章 时序逻辑电路时序逻辑电路6.1 概述概述6.2 寄储器寄储器6.3 计数器的分析计数器的分析6.4 计数器的设计计数器的设计6.5 计数器的运用举例计数器的运用举例6.6 顺序脉冲发生电路顺序脉冲发生电路6.1 概述概述 时时 序序逻辑电路逻辑电路存放器和移位存放器存放器和移位存放器计数器计数器顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器分析分析设计设计教学要求教学要求 ：1. 会运用移位存放器组件会运用移位存放器组件 ；3. 会分析顺序脉冲发生器的原理。会分析顺序脉冲发生器的原理。2. 会分析和设计计数器电路会分析和设计计数器电路 ；Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A

2、2A3CLR取数取数脉冲脉冲接纳接纳脉冲脉冲( CP )6. 2 存放器存放器6. 2. 1 数码存放器数码存放器 存放器是计算机的主要部件之一，存放器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。它用来暂时存放数据或指令。四位数码存放器四位数码存放器QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3&Q3Q2Q1Q0&接纳接纳脉冲脉冲取数取数脉冲脉冲CLR1 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

3、平有效有效正边沿正边沿触发触发八八D存放器存放器 ：三态输出：三态输出共输出控制共输出控制共时钟共时钟6. 2. 2 移位存放器移位存放器 所谓所谓“移位，移位，存放器存放器左移左移(a)存放器存放器右移右移(b)存放器存放器双向双向移位移位(c) 就是将存放器所存各位就是将存放器所存各位 数据，数据，在每个移位脉冲的作用下，在每个移位脉冲的作用下， 向左或向左或向右挪动一位。向右挪动一位。 根据移位方向，常把它分根据移位方向，常把它分成成左移存放器、左移存放器、右移存放器右移存放器 和和 双向移位双向移位存放器三种：存放器三种： 根据移位数据的输入输出根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为

4、下述四种电方式，又可将它分为下述四种电路构造：路构造： 串行输入串行输出串行输入串行输出 串行输入并行输出串行输入并行输出 并行输入串行输出并行输入串行输出 并行输入并行输出并行输入并行输出FFFFFFFF串入串出串入串出输入输入输出输出输入输入串入并出串入并出FFFFFFFF一个输入端，一个输出端一个输入端，一个输出端输出输出一个输入端，多个输出端一个输入端，多个输出端并入串出并入串出FFFFFFFF输输 入入输出输出并入并出并入并出FFFFFFFF输输 入入输输 出出多个输入端，一个输出端多个输入端，一个输出端多个输入端，多个输出端多个输入端，多个输出端QQ DQQ DQQ DQQ D&a

5、mp;A0A1A2A3SDRDCLRLOAD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1. 四位串入四位串入 - 串出的左移存放器串出的左移存放器D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q20串行串行输出输出移位移位脉冲脉冲CP左移左移输入输入RDCLR清零清零脉冲脉冲&SDA0A1A2A3LOAD数数 据据 预预 置置 存数存数脉冲脉冲数据预置数据预置 ： 设设A3A2A1A0 1011 ， 在存数脉冲作用下，也有在存数脉冲作用下，也有 Q3Q2Q1Q0 1011 。1 0 1 11011QQ DQQ DQQ DQQ D&

6、A0A1A2A3SDRDCLRLOAD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串入四位串入 - 串出的左移存放器串出的左移存放器D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q2QQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD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串入四位串入 - 串出的左移存放器串出的左移存放器D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q21 0 1 1QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210下

7、面将重点讨论下面将重点讨论 兰颜色的兰颜色的 那部分电路的任务原理。那部分电路的任务原理。Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出32101 0 1 1D3 Q2 D2 Q1D1 Q0D0 0设初态设初态 Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 101110111 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 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 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0

8、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 用波形图表示如下：用波形图表示如下：Q3Q2Q1Q0CPCP1 11 10 01 10 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 01 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

9、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210初态：初态： Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 1 0 1 11 0 1 10 00 01 11 1QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210四位串入四位串入 - 串出的左移存放器：串出的左移存放器：D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q2QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出Q1Q2Q02. 四位串入四位串入 - 串出的右移存放器：串出的右移存放器：D1 Q2D2

10、Q3D3 0D0 Q1右移右移输入输入串行串行输入输入串行串行输出输出QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210四位串入四位串入 - 串出的左移存放器：串出的左移存放器：D0 0D1 Q0D2 Q1D3 Q2QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出Q1Q2Q0四位串入四位串入 - 串出的右移存放器：串出的右移存放器：D1 Q2D2 Q3D3 0D0 Q1串行串行输出输出串行串行输入输入串行串行输入输入在同一电路中，如何实在同一电路中，如何实现既能左移，又能右移现既能左移，又能右移 ?当然不能暂时改接线当然不能暂时改接线 !3. 3. 双向移

11、位存放器的构成双向移位存放器的构成 ： S0 时，左移时，左移 ；S1 时，右移时，右移 。D0 = SL SQ1 D2 = SQ1 SQ3 D3 = SQ2 SR D1 = SQ0 SQ2 设置控制端设置控制端 S那么，那么， 就需使：就需使：需求把这个想象检查验证一下。需求把这个想象检查验证一下。四位串入四位串入 - 串出串出的左移存放器：的左移存放器：D0 LD1 Q0D2 Q1D3 Q2 四位串入四位串入 - 串出串出的右移存放器：的右移存放器：D1 Q2D2 Q3D3 RD0 Q1D0 = SL SQ1 D2 = SQ1 SQ3 D3 = SQ2 SR D1 = SQ0 SQ2 S1

12、 时，时，= 0L + 1Q1 = Q1= 0Q0 + 1Q2 = Q2= 0Q1 + 1Q3 = Q3= 0Q2 + 1R = R确实可以实现右移确实可以实现右移 ! !四位串入四位串入 - 串出串出的左移存放器：的左移存放器：D0 LD1 Q0D2 Q1D3 Q2 四位串入四位串入 - 串出串出的右移存放器：的右移存放器：D1 Q2D2 Q3D3 RD0 Q1D0 = SL SQ1 D2 = SQ1 SQ3 D3 = SQ2 SR D1 = SQ0 SQ2 S0 时，时，= 1L + 0Q1 = L= 1Q0 + 0Q2 = Q0= 1Q1 + 0Q3 = Q1= 1Q2 + 0R = Q

13、2也可以实现左移也可以实现左移 , ,方案可行方案可行 !详细实施详细实施 ：D0 = SL SQ1 D2 = SQ1 SQ3 D3 = SQ2 SR D1 = SQ0 SQ2 QQ DQQ DQQ DQQ DCP32101&1&1&1&SRL右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入并行输入并行输入 集成组件集成组件 电路电路74LS194就是这样的就是这样的多功能移位存放器。多功能移位存放器。 VCCQA QB QCQDS1 S0CP16151413121110913456782QA QB QCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGN

14、D74LS194011110 00 11 01 1直接清零直接清零保保 持持右移右移(从从QA向右挪动向右挪动)左移左移(从从QD向左挪动向左挪动)并入并入 - 并出并出XXXVCCQA QB QCQDS1 S0CP16151413121110913456782QA QB QCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194CLRCPS1 S0功功 能能6. 2. 3 集成存放器集成存放器74LS194的运用举例的运用举例D6D5D4D3D2D1D0并并行行输输入入串行输出串行输出数数据据传传送送方方式式变变换换电电路路1.实现方法实现方法: (1). 由于有由于有7

15、位并行输入，位并行输入，故需运用两片故需运用两片74LS194；(2). 用最高位用最高位QD2作为作为它的串行输出端。它的串行输出端。例：数据传送方式变换电路例：数据传送方式变换电路( QD2 )2.详细电路详细电路:0D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1 B1 C1 D1A2 B2 C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194 (1)74LS194 (2)启动脉冲的效果必然是并行输入并行输出启动脉冲的效果必然是并行输入并行输出 !11S1 =

16、 QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB21并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D62.详细电路详细电路:0D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1 B1 C1 D1A2 B2 C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194 (1)74LS194 (2)并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D611S1 = QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2启动脉冲作用后，启动脉冲作用后，1074LS194必然转入右移形状必然转入右

17、移形状 ! 11存放器各输出端形状存放器各输出端形状QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2存放器任务方式存放器任务方式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 ( S1S

18、0=01)右移右移 ( S1S0=01)3.任务效果任务效果:提示：在电路中，提示：在电路中，“右移输入端接右移输入端接 5VS0 = 1 ，S1 = QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2QD2D6D5D4D3D2D1D00D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1 B1 C1 D1A2 B2 C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194 (1)74LS194 (2)并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D611S1 = QA1 QB

19、1 QC1 QD1 QA2 QB2启动脉冲作用后，启动脉冲作用后，1074LS194必然转入右移形状必然转入右移形状 ! 1为什么为什么?4. 思索题思索题 ：(1) .0D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1 B1 C1 D1A2 B2 C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194 (1)74LS194 (2)并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D611S1 = QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB21074LS194必然转入右

20、移形状必然转入右移形状 ! 1为什么为什么?4. 思索题思索题 ：(1) .就是由于就是由于 A1 = 0 存放器各输出端形状存放器各输出端形状QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2存放器任务方式存放器任务方式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 ( S1

21、S0=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)S0 = 1 ，S1 = QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2QD2D6D5D4D3D2D1D04. 思索题思索题 ： 该电路可以自动循环吗该电路可以自动循环吗 ? 为什么为什么?(2) .存放器各输出端形状存放器各输出端形状QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2存放器任务方式存放器任务方式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

22、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)S0 = 1 ，S1 = QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2QD2D6D5D4D3D2D1D04. 思索题思索题 ：(2) .1 1 1 1 1 1 = 111111= 1可以自动循环可以自动循环 ! !6. 2. 4 集成移位存放

23、器简介集成移位存放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。6.3 6.3 计数器的分析计数器的分析 计数器计数器的分析的分析计数器计数器的设计的设计电路由触发器构成电路由触发器构成电路由集成组件构成电路由集成组件构成用触发器实现用触发器实现用集成组件实现用集成组件实现计数器计数器 计数器是时序逻计数器是时序逻 辑电路的重要组成辑电

24、路的重要组成部分部分 ，理所当然地成为教学重点，理所当然地成为教学重点 。6. 3 计数器的分析计数器的分析 6. 3. 1 计数器的功能和分类计数器的功能和分类6. 3. 2 异步计数器的分析异步计数器的分析6. 3. 3 同步计数器的分析同步计数器的分析6. 3. 4 恣意进制计数器的分析恣意进制计数器的分析6. 3. 5 集成计数器的分析举例集成计数器的分析举例6. 3 计数器的分析计数器的分析 6. 3. 1 计数器的功能和分类计数器的功能和分类1. 计数器的功能计数器的功能2. 计数器的分类计数器的分类异步计数器和同步计数器异步计数器和同步计数器加法计数器、减法计数器和可逆计数器加法

25、计数器、减法计数器和可逆计数器有时也用计数器的计数容量有时也用计数器的计数容量(或称模数或称模数)来区分各种不同的计数器，如二进制来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。计数器等等。 记忆输入脉冲的个数；用于定时、分记忆输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进展数字运算等等。频、产生节拍脉冲及进展数字运算等等。异步计数器和同步计数器异步计数器和同步计数器什么叫什么叫“异步计数器异步计数器 ?QFFQFFQFFQFFCP从方式上看，从方式上看， 每个触发器接纳到时每个触发器接纳到时钟钟CP的时间有早有晚的时间有早有晚 ； 因

26、此，每个触因此，每个触发器形状的变化次序也有先有后。发器形状的变化次序也有先有后。 上图所示电路只是异步计数器假上图所示电路只是异步计数器假设干组成的一种，只是比较典型而已。设干组成的一种，只是比较典型而已。什么叫什么叫“同步计数器同步计数器 ?QFFQFFQFFQFFCP异步计数器和同步计数器异步计数器和同步计数器 在同步计数器中，在同步计数器中， 时钟时钟CP必需同必需同时传送到每个触发器时传送到每个触发器 ! 这，既是它的这，既是它的条件，也是它的特点。条件，也是它的特点。 在同步计数器中，在同步计数器中， 每个触发器的每个触发器的形状变化几乎都是同时发生的。形状变化几乎都是同时发生的。

27、例例 1. 三位二进制异步三位二进制异步加法计数器加法计数器CP0 = CPCP1 = Q0CP2 = Q16. 3. 2 异步计数器的分析异步计数器的分析Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP21 00 11 00 11 00 11 00 11 0Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP2CP0 = CPCP1 = Q0CP2 = Q1Q2 Q1 Q0 Q1 Q0100001110优点：电路简单、可靠优点：电路简单、可靠缺陷：速度慢缺陷：速度慢 0 0 0 1 10 11 01 00 10 11 01 00 10 1思索题：思

28、索题：Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP2三位二进制加法计数器三位二进制加法计数器 1. 试画出用试画出用 D-FF 实现的实现的三位二进制异步减法计数器的三位二进制异步减法计数器的电路图，并分析其任务过程。电路图，并分析其任务过程。Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP2三位二进制加法计数器三位二进制加法计数器思索题：思索题： 2. 他能画出用他能画出用JK-FF 实现的三位二进制异步减实现的三位二进制异步减法计数器的电路图吗法计数器的电路图吗 ? 6. 3. 3 同步计数器的分析同步计数器的分析 在同步计数器中，各个触

29、发器都受在同步计数器中，各个触发器都受同一时钟脉冲同一时钟脉冲 输入计数脉冲的控输入计数脉冲的控制，因此，它们形状的更新几乎是同制，因此，它们形状的更新几乎是同时的，故被称为时的，故被称为 “ 同步计数器同步计数器 。例例2. 三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CPCP 在同步计数器中，学习的难点在于在同步计数器中，学习的难点在于必需正确了解必需正确了解“控制端控制端J、K的取值组的取值组合由时钟合由时钟CP下降沿到来前的下降沿到来前的Q端原有端原有形状所决议

30、。形状所决议。6. 3. 3 同步计数器的分析同步计数器的分析例例2. 三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CP分析步骤分析步骤:1. 先列写控制端的逻辑表达式先列写控制端的逻辑表达式三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CPJ2 = K2 = Q1 Q0J1 = K1 = Q0J0 = K0 = 1Q0： 来一个来一个CP，它就翻转一次；，它就翻转一次；Q1：当：当Q01时，它

31、可翻转一次；时，它可翻转一次；Q2：只需当：只需当Q1Q011时，它才干翻转一次。时，它才干翻转一次。&2. 再列写形状转换表，分析其形状转换过程。再列写形状转换表，分析其形状转换过程。Q1Q0Q1Q0Q0Q0 原形状原形状 控控 制制 端端 下下 状状 态态CPQ2 Q1 Q0J2 =J1 =J0 =K2 =K1 =K0 =Q2 Q1 Q011,0 0 0 0 00 01 11 11 11 11 11 11 11 11 10 0 10 0 10 01 10 1 00 1 00 00 00 1 10 1 11 11 11 0 01 0 00 00 01 0 11 0 10 01 11

32、1 01 1 00 00 01 1 11 1 11 11 10 0 00 0 0123045670 00 00 0 1CPQ0Q1Q23. 用波形图显示形状转换表用波形图显示形状转换表Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CPJ2 = K2 = Q1 Q0J1 = K1 = Q0J0 = K0 = 1思索题：思索题：1. 模拟上图电路，试画出四位二进模拟上图电路，试画出四位二进制同步加法计数器的逻辑图。制同步加法计数器的逻辑图。2. 来一个脑筋急转弯，他能设计出来一个脑筋急转弯，他能设计出三位二进制同步减法计数器吗三位二进制同步减法计数器吗 ?三位二进制同步

33、加法计数器三位二进制同步加法计数器6. 3. 4 恣意进制计数器的分析恣意进制计数器的分析Q2Q2 J2K2Q1Q1 J1K1Q0Q0 J0K0计数计数脉冲脉冲CP1. 写出控制端的逻辑表达式写出控制端的逻辑表达式 可见可见 ，Q2 与与 Q0 的翻的翻转时辰一样。转时辰一样。CP1 Q1 那么那么在在Q0下跳变下跳变时翻转。时翻转。J1 = K1 1 J2 = Q1 Q0 ， K2 1 J0 = Q2 ， K0 1 CP Q2 Q1 Q0 J2 = K2 = J1 = K1 = J0 = K0 = Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原形状原形状 控控 制制 端端 下形状下形状, 1Q2

34、0 0 0 1111111111111111111101Q2Q2 J2K2Q1Q1 J1K1Q0Q0 J0K0计数计数脉冲脉冲CP2. 再列写形状转换表，分析其形状转换过程再列写形状转换表，分析其形状转换过程0 10 0 1010 0010 1 0010 110 1 1111 001 0 0000 0012345要亲密关注要亲密关注 Q0端何时产端何时产生下降沿生下降沿 ! 3. 还可以用波形图显示其形状转换表还可以用波形图显示其形状转换表 ( 此处略去不画此处略去不画 ) 。CP Q2 Q1 Q0 J2 = K2 = J1 = K1 = J0 = K0 = Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1

35、 1 原形状原形状 控控 制制 端端 下形状下形状, 1Q20 0 0 11111111111111111111010 10 0 1010 0010 1 0010 110 1 1111 001 0 0000 0012345 前图所示电路的计数周期为前图所示电路的计数周期为5个个CP，故它是一个异步五进制加法计数器。故它是一个异步五进制加法计数器。Q2Q2 J2K2Q1Q1 J1K1Q0Q0 J0K0计数计数脉冲脉冲CP4. 检验其能否自动启动检验其能否自动启动 ？什么叫什么叫 “自动启动自动启动 ? 三个触发器本应有八个稳定形状三个触发器本应有八个稳定形状 ，可上，可上图电路只选用了五个，是为

36、五进制。假设出图电路只选用了五个，是为五进制。假设出现了其他的三个形状当中的任一个形状，假现了其他的三个形状当中的任一个形状，假设可以自动前往到计数链设可以自动前往到计数链 ( 即已选用的那五即已选用的那五个形状个形状 ) 的，人们就称其为能自动启动。的，人们就称其为能自动启动。Q2Q2 J2K2Q1Q1 J1K1Q0Q0 J0K0计数计数脉冲脉冲CP4. 检验其能否自动启动检验其能否自动启动 ？如何检验它能否如何检验它能否 “自动启动自动启动 ?上图所示计数器的上图所示计数器的Q2Q1Q0 形状变化仅含形状变化仅含 ：000、001、010、011、100 ， 尚有尚有 101、110 和和

37、 111 不在其中，不在其中， 只需把只需把 Q2Q1Q0的这三个形状值代入前述控制端的的这三个形状值代入前述控制端的逻辑表达式加以运算，逻辑表达式加以运算， 便可知其结论了。便可知其结论了。 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0Q2Q2 J2K2Q1Q1 J1K1Q0Q0 J0K0计数计数脉冲脉冲CPCP Q2 Q1 Q0 J2 = K2 = J1 = K1 = J0 = K0 = Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原形状原形状 控控 制制 端端 下形状下形状, 1Q2 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0结论：结论：

38、 经检验，可以自动启动。经检验，可以自动启动。有三个不会有三个不会出现的形状出现的形状:1011101111 0 11 1 01 1 10 0 01 0 00 1 10 0 10 1 0异步五进制加法计数器的形状图异步五进制加法计数器的形状图Q2 Q1 Q0“用触发器构成计数器电路的分析用触发器构成计数器电路的分析首先写出触发器的首先写出触发器的控制端的逻辑表达式控制端的逻辑表达式再列写计数器再列写计数器的形状转换表的形状转换表获得计数器的模获得计数器的模(即进制数即进制数)最后需检验计数器的可靠性最后需检验计数器的可靠性5. 3. 5 集成计数器的分析举例集成计数器的分析举例 可以提供可以提

39、供假设干种不同功能的计数器类型和型号：假设干种不同功能的计数器类型和型号：下降沿触发异步计数器下降沿触发异步计数器( 串行时钟串行时钟 )* 十进制十进制* 四位二进制四位二进制* 十二进制十二进制上升沿触发同步计数器上升沿触发同步计数器* 十进制十进制* 十进制十进制 加加 / 减减* 四位二进制四位二进制* 四位二进制四位二进制 加加 / 减减等等，不再一一列举等等，不再一一列举 二二 - 五五 - 十进制计数器十进制计数器 74LS90 的引见的引见 74LS90 内部含有两个独立的计数电路：内部含有两个独立的计数电路：CPAQACPBQDQCQB例：例： 集成计数器集成计数器74LS9

40、0的分析的分析QA01QD QC QB0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0一个是模一个是模 2 计数器计数器 ( CPA为其时钟，为其时钟，QA为为其输出端其输出端 )， 另一个是模另一个是模 5 计数器计数器 ( CPB为为其时钟，其时钟，QDQCQB为其输出端为其输出端 )。QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)QAQBQCQD74LS 90原理电路图原理电路图 CPACPBR 0(1) R 0(2)R 9(2)R 9(1)NCNCVCCQA QDQB QCGND1234567141312111098QA QD QBQ

41、CR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)CPBCPA74LS9074LS 90管脚分布图管脚分布图CPAQACPBQDQCQB 外部时钟外部时钟 CP是先送到是先送到CPA 还是先送到还是先送到 CPB ，在，在QDQCQBQA 这四个输出端这四个输出端会构成不同的码制关系会构成不同的码制关系 ! 分析：计数时钟先进入分析：计数时钟先进入CPA时的计数编码。时的计数编码。CPACPCPBQBQDQCQA25QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QA0 1QD QC QB CPB QA QD QC QB CPB QA 十进十进 制数制数0101010101

42、00 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11 0 01 0 00 0 001234567890上述衔接方式构成上述衔接方式构成QDQCQBQA的的 8421 BCD 码码QA CPA QD QC QB 十进十进制数制数 再分析：计数时钟先再分析：计数时钟先进入进入 CPB 时的计数编时的计数编码。码。CPACPQA2CPBQBQDQC5QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QA0 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 001000001111012345

43、67890前述衔接前述衔接方式构成方式构成 QAQDQCQB 的的 5421 BCD 码码CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90R 0(1) R 0(2) R 9(1) R 9(2) QD QC QB QA X X 1 1 1 0 0 1 1 1 0 X 0 0 0 0 1 1 X 0 0 0 0 0 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 0 X X 0 X 0 计数形状计数形状74LS 90功能表功能表R 0(1) R 0(2) R 9(1) R 9(2) QD QC QB QA X X 1 1 1 0 0 1 1 1 0 X 0 0 0

44、0 1 1 X 0 0 0 0 0 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 0 X X 0 X 0 计数形状计数形状74LS 90功功能能表表归纳：归纳：1. 74LS 90在在“计数形状或计数形状或“清清零形状时，均要求零形状时，均要求 R 9(1) 和和 R 9(2) 中至少有一个必需为中至少有一个必需为“0。 2. 只需在只需在 R 0(1) 和和 R 0(2) 同时为同时为 “1时，它才进入时，它才进入“清零形状；清零形状；否那么否那么 它必定处于它必定处于“计数形状。计数形状。 清零功能清零功能不受时钟不受时钟的控制的控制 !异步清零异步清零 我们只是为正确运用集成计数器我们只是为正

45、确运用集成计数器74LS90 做好前期预备，做好前期预备， 至于它的详细至于它的详细运用举例，留在本章第四节运用举例，留在本章第四节“计数器的计数器的设计中去处理。设计中去处理。6. 4 计数器的设计计数器的设计 计数器的设计方法很多，计数器的设计方法很多，大抵可分为两类：一是根据要大抵可分为两类：一是根据要求用触发器求用触发器 ( Flop-Flip ) 构成，构成，再就是利器具有特定功能的中再就是利器具有特定功能的中规模集成组件适当衔接而成。规模集成组件适当衔接而成。 下面将分别引见两类设计方法。下面将分别引见两类设计方法。 电动机运转时要求三个电动机运转时要求三个绕组以绕组以 A 6.

46、4. 1 利用触发器设计某计数电路利用触发器设计某计数电路举例阐明其设计步骤：举例阐明其设计步骤： 例例1：数字控制安装中常用的步进电动机：数字控制安装中常用的步进电动机有有 A、B、C 三个绕组。三个绕组。再回到再回到 A 的顺序循环通电，的顺序循环通电，AB B BC C CA 试实现之。试实现之。设计步骤如下：设计步骤如下： (1). 根据义务要求，确定计数器的模数和根据义务要求，确定计数器的模数和所需的触发器个数。所需的触发器个数。 这个义务需求六个稳定形状这个义务需求六个稳定形状 ，因此，确定计数器的模数为因此，确定计数器的模数为 6 ；故而故而所需触发器的个数该当为所需触发器的个数

47、该当为 3 。 (2). 确定触发器的类型。确定触发器的类型。 最常用的触发器有最常用的触发器有 D 触发器和触发器和 JK触发器，在本义务中选用触发器，在本义务中选用 JK触发器。触发器。(3). 列写形状转换表或转换图列写形状转换表或转换图 用三个触发器的输出端用三个触发器的输出端 QA、QB、QC 分别控制电动机的三个绕组分别控制电动机的三个绕组 A、B、C，并以，并以“1表示通电，表示通电，“0表示不通表示不通电。电。以以QCQBQA 为序陈列：为序陈列：001011010110100101ABABCBCCA (4). 根据所选触发器的驱动表，确定各个触根据所选触发器的驱动表，确定各个

48、触发器在形状转换时对控制端的电平要求。发器在形状转换时对控制端的电平要求。 首先，需求根据首先，需求根据 JK 触发器的功能表，触发器的功能表，找到其驱动表找到其驱动表 。 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 J K Q N Q N+1JK触发器的功能表触发器的功能表Q N Q N+1 J KJK触发器的驱动表触发器的驱动表00000001000X01100111011X10011010X11100111011X011牢记在心牢记在心 ! QC QB QA QC QB QA JC KC JB KB JA

49、 KA 原原 状状 态态 下下 状状 态态 对各控制端的电平要求对各控制端的电平要求, 0 0 1 0 1 1 0 X 1 X X 0 0 1 1 0 1 0 0 X X 0 X 1 0 1 0 1 1 0 1 X X 0 0 X 1 1 0 1 0 0 X 0 X 1 0 X 1 0 0 1 0 1 X 0 0 X 1 X 1 0 1 0 0 1 X 1 0 X X 0步进电动机绕组通电鼓励表步进电动机绕组通电鼓励表 然后，再根据它的驱动表，然后，再根据它的驱动表，确定各个触发器在形状转换时对确定各个触发器在形状转换时对控制端的电平要求。控制端的电平要求。(5). 写出各个控制端的逻辑表达式

50、写出各个控制端的逻辑表达式JC = QA KC = QA JB = QC KB = QC JA = QB KA = QB (6). 画出计数器的逻辑电路图。画出计数器的逻辑电路图。QCQBQA00 01 11 1001001XXXXXJCQCQCJCKCQBQBJBKBJAQAQAKARDRDSD预置数预置数计数脉冲计数脉冲CP最后，要对未利用的形状约束项进展校最后，要对未利用的形状约束项进展校验，以确定设计的电路能否自起动。验，以确定设计的电路能否自起动。QCQBQA有两个不会出现的形状：有两个不会出现的形状：0 0 01 1 1校验校验1 1 10 0 0电路不能自起动电路不能自起动 当电

51、路不能自起动时，要采取措施加以处理。当电路不能自起动时，要采取措施加以处理。最简单的处理方法是：在电路开场任务时经过最简单的处理方法是：在电路开场任务时经过预置数将它置为有效循环中的某一形状。例本预置数将它置为有效循环中的某一形状。例本例中置为：例中置为： QCQBQA=001。 另一种处理方法是经过修正设计过程，改动另一种处理方法是经过修正设计过程，改动反响逻辑构造，使电路能自起动此处略。反响逻辑构造，使电路能自起动此处略。 例例2：某消费工艺流程分九个阶段，如以：某消费工艺流程分九个阶段，如以下图所示。假设各阶段的进入都受时钟脉冲下图所示。假设各阶段的进入都受时钟脉冲的控制，试设计工艺流程

52、的控制电路的控制，试设计工艺流程的控制电路 ( 图中图中画红线处表示各项工艺任务的阶段画红线处表示各项工艺任务的阶段 ) 。A 加热加热B 加压加压C 喷氧喷氧 D 吹粉吹粉工工 艺艺 1 2 3 4 5 6 7 8 9A 加热加热B 加压加压C 喷氧喷氧 D 吹粉吹粉工工 艺艺 1 2 3 4 5 6 7 8 9 根据工艺流程的要求，拟采用四个触发器，根据工艺流程的要求，拟采用四个触发器，且用它们构成九进制计数器。且用它们构成九进制计数器。采用采用 D功能触发器功能触发器( 用边沿触发方式用边沿触发方式 )A 加热加热B 加压加压C 喷氧喷氧 D 吹粉吹粉工工 艺艺 1 2 3 4 5 6

53、7 8 9QA QB QC QDQA QB QC QD1 0 0 01 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 0 0 11 1 1 11 1 0 10 1 0 0QA QB QC QD1 0 0 01 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 0 0 11 1 1 11 1 0 10 1 0 0DA DB DC DD1 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 1 1 11 1 0 10 1 0 01 0 0 11 0 0 00000、0001、0010、0011、0101、0111、1011。QAQBQCQD有七个不会出现的形状：有七个不会出现的

54、形状：D触发器触发器 功能功能:Q n+1 = D当约束项当约束项处置处置QA QB QC QD1 0 0 01 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 0 0 11 1 1 11 1 0 10 1 0 0DA DB DC DD1 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 1 1 11 1 0 10 1 0 01 0 0 11 0 0 00000、0001、0010、0011、0101、0111、1011。QAQBQCQD有七个约束项：有七个约束项：QAQBQCQD0001111000 01 11 10X X X XX XX1111111DA: 用同样的方法，用同

55、样的方法，可以获得可以获得 DB、DC、DD的逻辑表达式，的逻辑表达式， 详细过程在此详细过程在此不再列写。不再列写。AQBQCQCBAAQQQDQA QB QC QD1 0 0 01 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 0 0 11 1 1 11 1 0 10 1 0 0DA DB DC DD1 1 0 00 1 1 01 1 1 01 0 1 01 1 1 11 1 0 10 1 0 01 0 0 11 0 0 00000、0001、0010、0011、0101、0111、1011。QAQBQCQD有七个约束项：有七个约束项：DA = QA + QB + QCDB =

56、QD + QAQC + QAQC DC = QAQC + QBQD+ QAQBQDDD = QBQC + QBQD+ QCQD得到控制端的得到控制端的逻辑表达式：逻辑表达式：0101000001111011001100010010100011000110111001001101111110011010结论：该电路可以自动启动。结论：该电路可以自动启动。QA QB QC QD 检验自启动结果如下略去过程：检验自启动结果如下略去过程：“运用触发器完成设计义务的步骤小运用触发器完成设计义务的步骤小结结 (1). 根据义务要求，确定计数根据义务要求，确定计数器的模数和所需的触发器个数。器的模数和所需的

57、触发器个数。 (2). 确定触发器的类型。确定触发器的类型。(3). 列写形状转换表或转换图。列写形状转换表或转换图。 (4). 根据所选触发器的驱动表，确定各个根据所选触发器的驱动表，确定各个触发器在形状转换时对控制端的电平要求。触发器在形状转换时对控制端的电平要求。 首先，需求根据所选触发器的功能表，找首先，需求根据所选触发器的功能表，找到其驱动表到其驱动表 。然后，再根据它的驱动表，确定。然后，再根据它的驱动表，确定各个触发器在形状转换时对控制端的电平要求。各个触发器在形状转换时对控制端的电平要求。(6). 检验该电路能否自启动，画逻辑图。检验该电路能否自启动，画逻辑图。(5). 写出各

58、个控制端的逻辑表达式。写出各个控制端的逻辑表达式。6. 4. 2 利用集成组件设计计数电路利用集成组件设计计数电路集成集成计数器计数器阐明一下讲解这个问题时的思绪阐明一下讲解这个问题时的思绪 ：先引见所援用的集成先引见所援用的集成计数器的原理和功能计数器的原理和功能再列举该集成计再列举该集成计数器的运用例题数器的运用例题及强调本卷须知及强调本卷须知由于时间关系，不能全面逐一讲解。由于时间关系，不能全面逐一讲解。只讲解只讲解 ：74LS90十进制，十进制，异步计数，异步计数，直接直接 (异步异步) 去除去除 ( 零零) ；74LS163四位二进制，四位二进制，同步计数，同步计数，同步去除同步去除

59、 ( 零零 ) 。1. 利用利用 74LS90 设计计数器电路设计计数器电路 有关有关74LS90的功能表和管脚分布图的功能表和管脚分布图在上一节曾经作了详细的引见。在上一节曾经作了详细的引见。 为便为便于后面的学习，于后面的学习， 依然将有关内容快速复依然将有关内容快速复习一下：习一下：CPAQACPBQDQCQBQA01QD QC QB0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)QAQBQCQD74LS 90原理电路图原理电路图 CPAQACPBQDQCQB 外部时钟外部时钟 CP是先送到

60、是先送到CPA 还是先送到还是先送到 CPB ，在，在QDQCQBQA 这四个输出端这四个输出端会构成不同的码制关系会构成不同的码制关系 !CPACPCPBQBQDQCQA25QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QA0 1QD QC QB CPB QA QD QC QB CPB QA 十进十进 制数制数010101010100 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11 0 01 0 00 0 001234567890结论：上述衔接方式构成结论：上述衔接方式构成 8421BCD 码。码。CPACPCPBQBQDQCQA25CPCPAQACPBQDQCQBQA0 0 0 0.1 0 0 1QA CPA QD QC QB 十进十进制数制数CPACPQA2CPBQBQDQC5QD QC QB 0 0 00 0