数字逻辑第三章

1、第第第3 3 3章章章第第 3章章第一节第一节 锁存器锁存器第二节第二节 触发器触发器第三节第三节 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器第四节第四节 计数器计数器第五节第五节 定时脉冲产生器定时脉冲产生器第六节第六节 同步时序逻辑分析同步时序逻辑分析第七节第七节 同步时序逻辑设计同步时序逻辑设计锁存器基本概念锁存器基本概念锁存器基本概念* 能够存储一位二值信息（能够存储一位二值信息（1、0）的基本单元。）的基本单元。 锁存器的特点锁存器的特点电路符号电路符号* 在适当输入信号作用下，锁存器可以从一在适当输入信号作用下，锁存器可以从一种状态翻转到另一种状态；输入信号消失后种状态翻转到另一种状态；

2、输入信号消失后保持现有状态。保持现有状态。* 具有两个互补的稳定状态。具有两个互补的稳定状态。 Q、 Q 一、锁存器的基本特性一、锁存器的基本特性时序逻辑电路具有记忆功能时序逻辑电路具有记忆功能包含锁存器或触发器包含锁存器或触发器时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别：时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别：锁存器基本概念锁存器基本概念锁存器基本概念锁存器的状态方程锁存器的状态方程)X,Q(fQn1n 次态次态输入信号输入信号现态现态 锁存器是时序逻辑电路的基本单元。锁存器是时序逻辑电路的基本单元。 锁存器的工作状态一般可用状态转换表、状态锁存器的工作状态一般可用状态转换表、状态方程、状态转换图和工作波形

3、图等方法描述。方程、状态转换图和工作波形图等方法描述。 通常把锁存器翻转前的状态称通常把锁存器翻转前的状态称“现态现态”，用用Qn表示；把在时钟脉冲表示；把在时钟脉冲CLK作用下，锁存作用下，锁存器翻转后的状态称器翻转后的状态称“次态次态”，用，用Q n+1表示。表示。QQX1X21、交作业、交作业2、本周作业、本周作业P99 3、4、5、6 、7作业作业*提问提问提问3、锁存器的特点是什么？、锁存器的特点是什么？问题问题1、什么叫奇校验？、什么叫奇校验？2、七位二进制数为、七位二进制数为1001110，若采用偶校验，该传，若采用偶校验，该传输字节为输字节为_H。9CRSRSRS锁存器锁存器锁

4、存器 二、基本二、基本SR锁存器（锁存器（Set-Reset）符号符号逻辑图逻辑图功能表功能表 S RQn+1 0 0 0 1 1 0 1 1不允许不允许1（置（置1）0 （置（置0）不变不变Qn0110交叉反馈交叉反馈EWB演示演示-SR锁存器锁存器状态转移表状态转移表不满足不满足具有两个互补的稳定状具有两个互补的稳定状态。态。 Q、 Q 不同门构成的不同门构成的SR锁存器锁存器QQRSQQRSQQRSQQRSQQRS声报警控制电路声报警控制电路111000010205299 P79RSRSRS锁存器的应用锁存器的应用锁存器的应用SR锁存器的应用锁存器的应用 当有故障发生时，当有故障发生时，

5、V1由低电平变成高电平，作用到由低电平变成高电平，作用到E门、门、F门，对基本门，对基本RS锁存器没锁存器没有影响，但是有影响，但是F0，G1音响器发声了。如果不去按清音按钮，声响持续到音响器发声了。如果不去按清音按钮，声响持续到V1从高电从高电平变成低电平为止。当人们听到报警声后，按下清音按钮时，基本平变成低电平为止。当人们听到报警声后，按下清音按钮时，基本RS锁存器变成锁存器变成 0 状态，状态，声响消失、待故障信号变成低电平时，锁存器返回到声响消失、待故障信号变成低电平时，锁存器返回到 1 状态。状态。011101011001001锁存器锁存器RSRSRS锁存器锁存器锁存器 S RQn+

6、1 0 0 0 1 1 0 1 1不允许1（置1）0 （置0）不变Qn状态方程状态方程n1nQRSQ 1RS 1R0S 0R1S 1R1S 1R1S 10状态转换图状态转换图0001111000264113751QnRS11约束条件约束条件n1nQRSQ S R限制限制不能同时为零不能同时为零触发器的次态是由输入信号触发器的次态是由输入信号和现态共同决定的。和现态共同决定的。时序电路特征时序电路特征参见参见10057327P189推导状态方程推导状态方程RSRSRS锁存器锁存器锁存器 3、波形图、波形图QSRQn1nQRSQ QQRS门控门控门控RSRSRS锁存器锁存器锁存器 三、门控三、门控

7、RS锁存器锁存器符号符号逻辑图逻辑图功能表功能表状态方程状态方程n1nQRSQ 状态转换图状态转换图使能端决定锁存使能端决定锁存器的动作时刻器的动作时刻数据输入决定锁数据输入决定锁存器的转换方向存器的转换方向EN=1时输出跟随输入，时输出跟随输入， EN=0时输出不变。时输出不变。演示演示-CAI 图图3.5RSQQEN EN S RQn+10111 1 0 0 1 0 0保持不变保持不变Qn1（置（置1）0 （置（置0）保持不变保持不变Qn10EN=1EN=1EN=0EN=0R=0S=1R=1S=0ENQQSR门控门控门控RSRSRS锁存器波形锁存器波形锁存器波形门控门控RS锁存器波形锁存器

8、波形0此处虽然此处虽然S和和R发生了变化发生了变化但是但是EN=0，所以，所以Q保持保持EN=1期间，期间，S和和R发生变发生变化后，化后，Q立即跟随立即跟随门控门控门控D D D锁存器锁存器锁存器 四、门控四、门控D锁存器锁存器符号符号逻辑图逻辑图功能表功能表输入输出D ENQn+10 11 1 0置0置1Qn保持0010QQRSDEN1110状态方程状态方程DQ1n 状态转换图状态转换图10D=1D=0D=0D=1EN决定锁存器决定锁存器的动作时刻的动作时刻数据输入数据输入D决定锁决定锁存器的转换方向存器的转换方向DR DS EN=1时输出跟随输入，时输出跟随输入， EN=0时输出不变。时

9、输出不变。EWB演示演示-D锁存器锁存器ENQQD门控门控门控D D D锁存器波形锁存器波形锁存器波形门控门控D锁存器波形锁存器波形触发器基本概念触发器基本概念触发器基本概念* 能够存储一位二值信息（能够存储一位二值信息（1、0）的基本单元。）的基本单元。 触发器的特点触发器的特点电路符号电路符号* 在适当输入信号作用下，触发器可以从一在适当输入信号作用下，触发器可以从一种状态翻转到另一种状态；输入信号消失后种状态翻转到另一种状态；输入信号消失后保持现有状态。保持现有状态。* 具有两个互补的稳定状态。具有两个互补的稳定状态。 Q、 Q 锁存器是电平控制的，在电平有效期间如果出现干扰，则锁存器是

10、电平控制的，在电平有效期间如果出现干扰，则锁存器工作不稳定，电路进行改造锁存器工作不稳定，电路进行改造触发器触发器触发器是在时钟脉冲触发器是在时钟脉冲的边沿改变状态的。的边沿改变状态的。上升沿触发上升沿触发下降沿触发下降沿触发RSRSRS触发器触发器触发器 一、一、RS触发器触发器符号符号功能表功能表CLKSRQn+1说明说明Qn保持00110101Qn01？保持置0置1不稳QCLKQSR内部结构内部结构状态方程状态方程n1nQRSQ 波形图波形图波形图10S=0R=0S=0R=0R=0S=1R=1S=0波形图波形图状态转移图状态转移图D D D触发器触发器触发器 二、二、D触发器触发器符号符

11、号功能表功能表CLKDQn+1说明说明Qn保持保持0101送数送数送数送数状态方程状态方程DQ1n 状态转换图状态转换图CLKQQD10D=1D=0D=0D=1波形描述波形描述CLKJKJKJK触发器触发器触发器 三、三、JK触发器触发器符号符号功能表功能表状态方程状态方程状态转换图状态转换图J=, K=110J=1,K=J= K=0J=0 K= CLKJKQn+1说明说明Qn保持保持00110101Qn01Qn保持保持送数送数送数送数翻转翻转CLKQQKJ内部结构内部结构演示演示WEB_JK触发器触发器0110nn1nQKQJQ 0110011001JKJKJK触发器波形图触发器波形图触发器

12、波形图具有强制置具有强制置1置置0端的端的JK触发器触发器置置1端端置置0端端置置1置置0端无效端无效输出强制为输出强制为0输出强制为输出强制为1异步输入端异步输入端T T T触发器触发器触发器 四、四、T触发器触发器将将JK触发器的两个输入端连接在一起构成触发器的两个输入端连接在一起构成T触发器。触发器。状态方程状态方程nn1nQTQTQ 状态转换图状态转换图10T=1T=1T=0T=0TQn+101 Qn功能表功能表符号符号nQT=1时每来一个脉冲输时每来一个脉冲输出翻转一次。出翻转一次。CPQQT小结小结小结RS触发器触发器D触发器触发器JK触发器触发器T触发器触发器特征方程特征方程功能

13、表功能表状态转换状态转换1001100000101010101001101100DQn+10101TQn+101QnQnJQn+101QnQn01010011KRSQn+111Qn10001010CLK下降沿触发下降沿触发CLK上升沿触发上升沿触发n1nQRSQ DQ1n nn1nQKQJQ nn1nQTQTQ CLK高电平触发高电平触发CLK低电平触发低电平触发边沿边沿触发触发电平电平触发触发例题例题例题1 1 1例例1电路如图电路如图,其中完成其中完成AQQn1n 的电路是的电路是_。QQADCPaQQAJCPbKQQATCPcnn1nQKQJQ nn1nQTQTQ n1nQRSQ bQQ

14、ASCPdRDQ1n AQAQQnnn nQA nnnnQAQQAQA AQQAQnnn 例题例题例题2 2 2例例2电路如图，该电路是完成何种功能的触发器。电路如图，该电路是完成何种功能的触发器。)QB)(QA(BQ)QA(Dnnnn QQADCPBnn1nQBQADQ nnQBQABA nnQBQA nn1nQKQJQ 答：完成答：完成JK触发器的功能。触发器的功能。例题例题例题3 3 3例例3电路如图，判断哪一个是正确波形。电路如图，判断哪一个是正确波形。nnnQAQAQAKJ QQJCPAK解：写出次态方程解：写出次态方程nnnnnn1nQQAQAQ)QAQA(Q AQ1n CPAQQ

15、Q的波形是正确的。的波形是正确的。例题例题例题4 4 4例例4各种各种JK边沿触发器如图，画出正确波形。边沿触发器如图，画出正确波形。(初始初始Q=1)Q1QJCP“1”KCPQ3”1”“1”Q3QJKCPQ2QJ“1”KCPQ1Q2“1”Q4QJKCPQ4 ”1”CP“1”Q5QJK“1”Q6QJKCPQ5Q6Q7QJKCPQ8QJKCPQ7Q8Q9QJKCPQ11QJKCPQ10QJKCPQ12QJKCPQ12”1”Q10”1”Q9Q11nn1nQKQJQ 触发器的应用与时间参数触发器的应用与时间参数触发器的应用与时间参数* 数据输入信号（数据输入信号（D、J、K）的时间参数）的时间参数

16、五、触发器的应用与时间参数五、触发器的应用与时间参数1、触发器的应用、触发器的应用数据寄存器数据寄存器计数器、分频器计数器、分频器时序脉冲发生器时序脉冲发生器控制器控制器2、触发器的时间参数、触发器的时间参数建立时间建立时间ts：输入数据在时钟有效边沿之前提前到来的时间。：输入数据在时钟有效边沿之前提前到来的时间。保持时间保持时间th ：输入数据在时钟有效边沿之后继续保持不变的时间。：输入数据在时钟有效边沿之后继续保持不变的时间。* 触发器的翻转时间触发器的翻转时间tp时钟高电平宽度时钟高电平宽度twh：时钟信号保持为高电平的最小持续时间。：时钟信号保持为高电平的最小持续时间。twhtwl时钟

17、低电平宽度时钟低电平宽度twl：时钟信号保持为低电平的最小：时钟信号保持为低电平的最小持续持续时间。时间。* 时钟信号的时间参数时钟信号的时间参数 时钟信号幅度时钟信号幅度50%到触发器到触发器Q端端输出信号输出信号幅度幅度50% 的时间间隔的时间间隔。输出输出QP68 表表3.7两者之间是有关系的两者之间是有关系的提问提问提问问题问题1、触发器的通用状态方程是什么？、触发器的通用状态方程是什么？2、RS触发器的状态方程是什么？触发器的状态方程是什么？3、D触发器的状态方程是什么？触发器的状态方程是什么？5、D触发器转换成触发器转换成JK触发器触发器 DQ1n nn1nQKQJQ 4、JK触发

18、器转换成触发器转换成D触发器触发器 6、JK转换成转换成T T触发器触发器nn1nQTQTQ 见触发器转换图见触发器转换图. DOCnnnn1nDQQD)QQ(DDQ DK,DJ QQJCPBK1、触发器如图，其次态方程、触发器如图，其次态方程Qn+1为为_。2、D触发器及输入触发器及输入A的波形如图，设初态的波形如图，设初态Q=0, 画出画出Q的波形。的波形。QQADCP提问提问提问CPAQB+Qn测验测验第二节第二节第二节 锁存器锁存器锁存器 一、锁存器一、锁存器双二位锁存器、四位锁存器、双四位锁存器、双二位锁存器、四位锁存器、双四位锁存器、八位透明锁存器、八位可寻址锁存器。八位透明锁存器

19、、八位可寻址锁存器。锁存器锁存器锁存器特点锁存器特点锁存信号无效时，锁存器的输出跟随输入。锁存信号无效时，锁存器的输出跟随输入。“透明透明”锁存器种类锁存器种类74LS373输出控制 GD输出00011 10 10 10Qn高阻锁存信号有效时，锁存器输出保持锁存信号跳变时的状态。锁存信号有效时，锁存器输出保持锁存信号跳变时的状态。1Q2Q3Q4Q1D2D3D4D输出控制输出控制使能G使能GD DD DD DD DQ QQ QQ QQ Q钟控钟控D触发器触发器EWB_锁存器演示锁存器演示如果想存储如果想存储16位二进制信息，电路如何位二进制信息，电路如何一种存放数码的部件一种存放数码的部件74L

20、S373数据手册数据手册锁存器应用锁存器应用锁存器应用AD15AD0=1001 1110 1000 00119E83HT1周期周期T2周期以后周期以后AD15AD0= 0001 1010 1011 01011AB5HA0A158086CPUAD0AD1574LS373ALEG74LS245D0D15寄存器寄存器寄存器 二、寄存器二、寄存器一种存放数码的部件一种存放数码的部件寄存器寄存器寄存器特点寄存器特点采用边沿触发控制采用边沿触发控制74LS374输出控制 CP D输出0001 0 1 0 01Qn高阻锁存器与寄存器的区别：前者电平触发，后者边沿触发。锁存器与寄存器的区别：前者电平触发，后者

21、边沿触发。1Q2Q3Q4Q1D2D3D4D输出控制输出控制时钟时钟D DD DD DD DQ QQ QQ QQ Q边沿边沿D触发器触发器EWB_寄存器演示寄存器演示移位寄存器移位寄存器移位寄存器 三、移位寄存器三、移位寄存器移位寄存器特点移位寄存器特点在时钟脉冲控制下，所存数据向左或向右移位。在时钟脉冲控制下，所存数据向左或向右移位。D0QQDCPQQDQQDQQD触发器首尾相接触发器首尾相接移位寄存器移位寄存器移位寄存器?右移移位右移移位发送数据发送数据10101010EWB_移位移位198演示演示发送数据发送数据1011通用移位寄存器通用移位寄存器通用移位寄存器通用移位寄存器通用移位寄存器

22、74LS29974LS299数据手册数据手册四种功能功能：置数、左移、右移、保持四种功能功能：置数、左移、右移、保持通用移位寄存器应用通用移位寄存器应用通用移位寄存器应用EWB_移位移位194演示演示通用移位寄存器工作方式通用移位寄存器工作方式并入并入_并出并出串入串入_串出串出串入串入_并出并出并入并入_串出串出循环右移循环右移循环左移循环左移计数器计数器计数器用来计算输入脉冲数目的时序逻辑电路用来计算输入脉冲数目的时序逻辑电路计数器计数器计数器所能计算的脉冲数目的最大值计数器所能计算的脉冲数目的最大值(即电路所能表示状态数目的最大值即电路所能表示状态数目的最大值)模模按计数功能分类按计数功

23、能分类减法计数器减法计数器加法计数器加法计数器按进位基数分类按进位基数分类二进制计数器二进制计数器按进位方式分类按进位方式分类同步计数器同步计数器异步计数器异步计数器各个触发器的时钟不是各个触发器的时钟不是来自同一个脉冲时钟源来自同一个脉冲时钟源所有触发器公用一个时钟脉冲源所有触发器公用一个时钟脉冲源可逆计数器可逆计数器十进制计数器十进制计数器任意进制计数器任意进制计数器计数器计数器计数器 一、同步计数器一、同步计数器10205299 P96001010011100101000F的作用相当于逢的作用相当于逢6进进1的进位输出。的进位输出。三个触发器可以表示三位二进制数三个触发器可以表示三位二进

24、制数Q3Q2Q11231Q3CPQ1JFJJKKKQ2三个时钟脉冲接在一起三个时钟脉冲接在一起EWB 计数器演示计数器演示同步计数器同步计数器同步计数器分析步骤：分析步骤：1、写出激励方程、写出激励方程1J1 n2n13QQJ 1K1 n12QK n3n12QQJ n13QK 每个触发器输入控制端每个触发器输入控制端的函数表达式。的函数表达式。nn1nQKQJQ 2、将上式代入、将上式代入JK触发器的特征方程触发器的特征方程中，求得状态方程：中，求得状态方程：n11n1QQ n2n1n2n3n11n2QQQQQQ n3n1n3n2n11n3QQQQQQ n3n1QQF 3、写出输出方程、写出输

25、出方程4、求状态转换表和状态转换图、求状态转换表和状态转换图将初始状态将初始状态代入状态方程代入状态方程000QQQn3n2n1 描述时序电路功能必须使用的三个方程描述时序电路功能必须使用的三个方程1231Q3CPQ1JFJJKKKQ2n11n1QQ n2n1n2n3n11n2QQQQQQ n3n1n3n2n11n3QQQQQQ n3n1QQF 同步计数器同步计数器同步计数器CP现态PS次态NS输出FQ3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1100023456EWB 计数器演示计数器演示0 0 10 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0

26、1 1 0 1 0 0 0 000001状态转移表状态转移表同步计数器同步计数器同步计数器010000001011100101123QQQF=1状态转移图状态转移图CP现态现态PS次态次态NS输出输出FQ3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1100000102001010030100110401110005100101061010001F的作用相当于逢的作用相当于逢6进进1的进位输出。的进位输出。是一种有向图，每个状态用一个圆圈表示，圈内写上状态名称。是一种有向图，每个状态用一个圆圈表示，圈内写上状态名称。01001001345123QQQF=12Q1Q2Q3FCP同步计数器同步计数器

27、同步计数器波形图波形图六进制计数器（模六）六进制计数器（模六）P72 图图3.26计满计满6个数输出个数输出=1。同步计数器自动启动同步计数器自动启动同步计数器自动启动n11n1QQ n2n1n2n3n11n2QQQQQQ n3n1n3n2n11n3QQQQQQ CP现态次态输出FQ3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1100000102001010030100110401110005100101061010001关于计数器自动启动关于计数器自动启动000101六个状态为有效状态。有效状态构成的循环为六个状态为有效状态。有效状态构成的循环为有效循环有效循环。110和和111不在有效循环

28、中，它们是无效状态。不在有效循环中，它们是无效状态。无效状态在无效状态在CP脉冲作用下能够进入有效循环，说明该电路脉冲作用下能够进入有效循环，说明该电路能够自启动能够自启动。无效状态在无效状态在CP作用下不能进入有效循环，则表明电路作用下不能进入有效循环，则表明电路不能自启动不能自启动。1 1 01 1 11 1 10 0 0代入方程代入方程同步计数器自动启动同步计数器自动启动同步计数器自动启动六进制计数器（模六）六进制计数器（模六）010000001011100101123QQQF=1111110能自启动能自启动 今日作业今日作业 1、P100 11、12 、 2、采用采用清零清零法，由法，

29、由74LS163构成十构成十一一进制计数器。进制计数器。3、电路如图，分析其为模几计数器？画状态转移图。、电路如图，分析其为模几计数器？画状态转移图。作业作业&LOADRCOQAQBQCQDABCDCLRENPENTCLK74LS163111CP0101114、查阅、查阅74LS192技术资料，并用它构成模技术资料，并用它构成模52计数器。计数器。提问提问提问问题问题 3、每经十个、每经十个CP脉冲状态循环一次的计数电路，知其有效状态中的最脉冲状态循环一次的计数电路，知其有效状态中的最大数为大数为1100，则欠妥的描述是，则欠妥的描述是_。 (a)模模10计数器计数器 (b)计数容量为计数容量

30、为10 (c)十进制计数器十进制计数器 (d)十二进制计数器十二进制计数器4、欲把并行数据转换成串行数据，可用、欲把并行数据转换成串行数据，可用_。(a)计数器计数器 (b)分频器分频器 (c)移位寄存器移位寄存器 (d)脉冲发生器脉冲发生器5、程序控制中，常用、程序控制中，常用_电路作定时器。电路作定时器。(a)计数器计数器 (b)比较器比较器 (c)译码器译码器 (d)编码器编码器 6、计数器电路中，、计数器电路中，_称为有效状态；若无效状态经若称为有效状态；若无效状态经若干个干个CP脉冲后能脉冲后能_，称其具有自启动能力。，称其具有自启动能力。7、所谓同步时序电路，是指所有触发器公用、所

31、谓同步时序电路，是指所有触发器公用_。工作在循环中的状态工作在循环中的状态自动进入有效循环自动进入有效循环一个一个CP脉冲脉冲dca1、锁存器、寄存器的区别与联系、锁存器、寄存器的区别与联系2、移位寄存器的特点、移位寄存器的特点移位寄存器型计数器（环型）移位寄存器型计数器（环型）移位寄存器型计数器（环型） 二、移位寄存器型计数器二、移位寄存器型计数器 1、环型计数器、环型计数器012Q2CPQ0DQ1DD3DQ3通过置通过置0置置1端使得端使得Q3 Q2 Q1 Q0=000110205299 P113有效循环有效循环111100000123QQQQ00110110110010011010010

32、1无效循环无效循环00010010010010000123QQQQ01111110110110110123QQQQ可以表示时钟个数可以表示时钟个数特点：特点：移位寄存器的最移位寄存器的最后一级的输出端反馈到后一级的输出端反馈到第一级。第一级。无自启动能力无自启动能力移位寄存器型计数器（扭环）移位寄存器型计数器（扭环）移位寄存器型计数器（扭环） 2、扭环型计数器、扭环型计数器通过置通过置0置置1端使得端使得Q3 Q2 Q1 Q0=000010205299 P114有效循环有效循环无效循环无效循环000000011110110011110011011110000123QQQQ01011011010

33、0100110100110110100100123QQQQ特点：特点：移位寄存器的最后一级移位寄存器的最后一级的非端反馈到第一级输入。的非端反馈到第一级输入。012Q2CPQ0DQ1DD3DQ3Q3无自启动能力无自启动能力移位寄存器型计数器移位寄存器型计数器移位寄存器型计数器扭环计数器的特点：扭环计数器的特点：K个触发器，可计个触发器，可计2K个数。个数。CP 触发器状态Q2nQ1nQ0nD0= Q2n0001100112011131110411005100060001CP 触发器状态Q3nQ2nQ1nQ0nD0 = Q3n00001100011200111301111411110511100

34、611000710000800001环型计数器的特点环型计数器的特点：K个触发器，可计个触发器，可计K个数。个数。移位寄存器型计数器移位寄存器型计数器移位寄存器型计数器扭环计数器也称为扭环计数器也称为-约翰逊计数器约翰逊计数器扭环计数器的输出经过译码变为节拍脉冲发生器扭环计数器的输出经过译码变为节拍脉冲发生器M0M1M2M3M4M5M6M7 扭环计数器扭环计数器CP脉冲脉冲译码电路译码电路Qn Q1Q0Mn M1M0 M1M2M3M4M5M0扭环计数器节拍器（节拍器（节拍器（k=3k=3k=3顺序脉冲发生器）顺序脉冲发生器）顺序脉冲发生器）CPQ2n Q1n Q0n译码函数1000M02001

35、M13011M24111M35110M46100M502QQ 01QQ 12QQ 02QQ 01QQ 12QQ 0001111001Q0nQ2n Q1nM3M0M1M2M4M5P73 扭环计数器扭环计数器(模模6)译码函数都是二变量函数译码函数都是二变量函数扭环计数器构成的节拍脉冲发生器扭环计数器构成的节拍脉冲发生器译码器译码器扭环计数器扭环计数器节拍器波形节拍器波形节拍器波形M1M2M3M4M5M0扭环计数器构成节拍脉冲发生器的波形图扭环计数器构成节拍脉冲发生器的波形图M1M2M3M4M5M0EWB_扭环计数器演示扭环计数器演示节拍器（节拍器（节拍器（k=4k=4k=4顺序脉冲发生器）顺序脉

36、冲发生器）顺序脉冲发生器） 触发器状态译码函数Q3nQ2nQ1nQ0n0000M00001M10011M20111M31111M41110M51100M61000M730QQ 01QQ 12QQ 23QQ 30QQ 01QQ 12QQ 23QQ 属于组合逻辑设计属于组合逻辑设计0001111000011110Q1n Q0nQ3n Q2nM3M0M1M2M4M5M6M7节拍脉冲发生器（节拍脉冲发生器（K=4）译码函数都是二变量函数译码函数都是二变量函数 无论扭环计数器的触发器个无论扭环计数器的触发器个数为多少，产生节拍脉冲的数为多少，产生节拍脉冲的译码函数都是二变量函数。译码函数都是二变量函数。

37、节拍器电路节拍器电路节拍器电路M0M1M2M3M4M5M6M7CD4017数据手册数据手册异步计数器异步计数器异步计数器1 1 1各级触发器的状态更新不是同时发生的。各级触发器的状态更新不是同时发生的。 三、异步计数器三、异步计数器123FQ3CPQ1JJJKKKQ211异步计数器异步计数器的分的分析方法中要把时析方法中要把时钟信号作为输入钟信号作为输入信号来处理。信号来处理。EWB异步计数器演示异步计数器演示三个时钟脉冲不在同一时刻变化三个时钟脉冲不在同一时刻变化（了解）（了解）CP1=CPCP2=Q1CP3=CP时钟方程：时钟方程：激励方程：激励方程：nQJ31n2n13QQJ 1K1 1

38、K2 1J2 1K3 cpQcp)QKQJ(Qnnn1n cp表示时钟有效表示时钟有效cp表示时钟无效表示时钟无效中规模集成计数器中规模集成计数器中规模集成计数器 四、中规模集成计数器四、中规模集成计数器基本功能基本功能中规模集成电路产品中规模集成电路产品(MSI) P76同步同步异步异步计数器清零计数器清零清零信号有效后要等待时钟脉冲的有效沿到来后才清零。清零信号有效后要等待时钟脉冲的有效沿到来后才清零。清零信号有效后立即清零。清零信号有效后立即清零。复位复位同步同步异步异步计数器预置计数器预置预置数据及预置信号有效后，时钟脉冲有效沿到来后预置。预置数据及预置信号有效后，时钟脉冲有效沿到来后

39、预置。预置数据及预置信号有效后立即置数。预置数据及预置信号有效后立即置数。时钟有效沿选择时钟有效沿选择可逆计数选择可逆计数选择计数计数保持保持加加/减计数选择。选择端可以是一个管脚也可以是两个管脚。减计数选择。选择端可以是一个管脚也可以是两个管脚。上升沿触发或下降沿触发上升沿触发或下降沿触发74LS16374LS16374LS16374LS163 数据输出数据输出预置输入预置输入进位输出进位输出清零清零预置使能预置使能计数使能计数使能时钟脉冲时钟脉冲74LS163 四位二进制加法计数器四位二进制加法计数器ABCDCOTPCP74LS163QAQBQCQDLDCr 1、同步计数器、同步计数器查阅

40、数据手册查阅数据手册最大模为最大模为16加加1计数计数* 模模16计数器计数器163功能功能* 同步清零同步清零* 同步同步置数置数* 进位输出进位输出 74LS163波形图波形图演示演示74LS163*上升沿触发上升沿触发74LS16374LS16374LS163功能功能功能中规模同步计数器中规模同步计数器中规模同步计数器同步计数器应用同步计数器应用模模13计数器计数器 利用同步预置使计数与预置交替利用同步预置使计数与预置交替进行实现任意进制计数器。进行实现任意进制计数器。前前3个状态无效，后个状态无效，后13个状态为有效。个状态为有效。前前10个状态有效，个状态有效，后后6个状态为无效。个

41、状态为无效。模模10计数器计数器WEB演示演示-74LS163 DCBA=0011DCBA=0000ABCDCOTP5V脉冲输入脉冲输入CP74LS163QAQBQCQDLDCrABCDCOTP5V脉冲输入脉冲输入CP74LS163QAQBQCQDLDCr 2、中规模计数器、中规模计数器IC构成任意进制计数器构成任意进制计数器 中规模集成计数器芯片按照其原始的功能表只能完成规定的功能，在实际应中规模集成计数器芯片按照其原始的功能表只能完成规定的功能，在实际应用中可能还不能满足要求，因此就希望通过某种方法来构成任意进制计数器。用中可能还不能满足要求，因此就希望通过某种方法来构成任意进制计数器。

42、构成任意进制的方法构成任意进制的方法预置法预置法复位法复位法级联扩模法级联扩模法预置法预置法 使计数器从某个预置状态开始计数，到达满足使计数器从某个预置状态开始计数，到达满足M的终止状态的终止状态时，产生预置控制信号，加载到预置端时，产生预置控制信号，加载到预置端LD，将外部输入的预置信，将外部输入的预置信号值打入计数器。然后重复进行。号值打入计数器。然后重复进行。加计数加计数 预置值预置值=N-M减计数减计数 预置值预置值=M-1 同步预置方式同步预置方式 N为原来计数器的模值为原来计数器的模值M为现在要求实现的模值为现在要求实现的模值中规模计数器构成任意进制中规模计数器构成任意进制中规模计

43、数器构成任意进制当输入当输入M M个计数脉冲后，控个计数脉冲后，控制计数器回到预置的状态。制计数器回到预置的状态。 M=9预置值预置值=7M=9预置值预置值=80123456781211109151413加计数加计数0123456781211109151413减计数减计数简言之简言之中规模计数器预置法中规模计数器预置法中规模计数器预置法01000101011001111100110111101234910QDQCQBQA1000100110111010111156781112LOADRCOQAQBQCQDABCDCLRENPENTCLK74LS163111CP0010模十二计数器方法模十二计数

44、器方法100000001001000111000100110101234910QDQCQBQA0100010101110110111156781112模十二计数器方法模十二计数器方法200000001001000111100110111101234910QDQCQBQA0100010110111010111156781112LOADRCOQAQBQCQDABCDCLRENPENTCLK74LS163111CP0101模十二计数器方法模十二计数器方法3LOADRCOQAQBQCQDABCDCLRENPENTCLK74LS163111CP1111中规模计数器复位法中规模计数器复位法中规模计数器复位

45、法复位法复位法 计数器从某个状态开始计数，到达满足计数器从某个状态开始计数，到达满足M的终止状的终止状态时，产生一个复位信号，加载到计数器的复位输入端，态时，产生一个复位信号，加载到计数器的复位输入端，使计数器恢复到初始状态。然后重复进行。使计数器恢复到初始状态。然后重复进行。 0123456789状态转移图状态转移图00000001001000110100010101101234567QDQCQBQA逻辑图逻辑图LOADRCOQAQBQCQDABCDCLRENPENTCLK74LS163111CP例例: 采用复位法，由采用复位法，由74LS163构成模构成模7计数器。计数器。中规模计数器级联

46、中规模计数器级联中规模计数器级联ABCDQAQBQCQDCOTPCP11ABCDQAQBQCQDCOTPCP1ABCDQAQBQCQDCOTPCPMSBLSBCP74LS16374LS16374LS163同步级联同步级联PT11计数计数01保持保持10保持保持QA=QB= QC= QD=1时时,CO=1当实际要求的计数模值超过单片计数值时，采用多片级联。当实际要求的计数模值超过单片计数值时，采用多片级联。级联扩大模数级联扩大模数同步级联特点：同步级联特点：外加时钟外加时钟CP同时同时联接各片计数器的时钟输入端。联接各片计数器的时钟输入端。中规模计数器级联中规模计数器级联中规模计数器级联第第3片

47、片第第2片片第第1片片QDQCQBQAQDQCQBQAQDQCQBQAQ11Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q000000000000000000000000100000000001000000000001100000000010000000000010100000000011000000000011100000000100000000000100100000000101000000000101100000000110000000000110100000000111000000000111100000001000000000001000100000001001000000001001

48、1000000010100000000010101000000010110000000010111000000011000000000011001中规模计数器级联中规模计数器级联中规模计数器级联同步级联同步级联模模212计数器计数器PT11计数计数01保持保持10保持保持QA=QB= QC= QD=1时时,CO=1161616计数器计数器ABCDQAQBQCQDCOTPCP11ABCDQAQBQCQDCOTPCP1ABCDQAQBQCQDCOTPCPMSBLSBCP74LS16374LS16374LS163当当实际实际要求的计数计数模值超过单片计数值时，采用多片级联。要求的计数计数模值超过单片

49、计数值时，采用多片级联。级联扩大模数级联扩大模数模模4096计数器计数器1、交作业、交作业2、今日作业、今日作业P100 9、13、14、15、16P101 17、19 (JK触发器触发器)作业作业提问提问提问10194764p115问题问题10211486P132数字与数字系统学习指导数字与数字系统学习指导10503482 P98 例例5-41、构成任意进制的方法、构成任意进制的方法预置法预置法复位法复位法级联扩模法级联扩模法模模15计数器计数器LOADRCOQAQBQCQDABCDCLRENPENTCLK74LS163111CP1001模模13计数器计数器LOADRCOQAQBQCQDAB

50、CDCLRENPENTCLK74LS163111CP2、n位环型移位寄存器的有效状态数是位环型移位寄存器的有效状态数是_。 (a) n (b) 2n (c) 4n (d) 2na中规模计数器级联例题中规模计数器级联例题中规模计数器级联例题1 1 1利用三片十进制计数器利用三片十进制计数器74LS160级联构成模级联构成模1000计数器。计数器。例例1查阅查阅74LS160计数器计数器计数模值计数模值 M=101010=100074LS16074LS16074LS160中规模计数器级联例题中规模计数器级联例题中规模计数器级联例题2 2 2状态转移图：状态转移图：01299利用十六进制计数器利用十

51、六进制计数器74LS163级联构成模级联构成模100计数器。计数器。例例2置数方式实现级联置数方式实现级联LOADRCOQAQBQCQDAB CDCLRENPENTCLK74LS16311LOADRCOQAQBQCQDAB CDCLRENPENTCLK74LS163111CP(1) (2) 利用利用LOAD端当计数达到最大值端当计数达到最大值99时，使得时，使得LOAD =0。(99)10=(?)2(0110 0011)2高位片高位片低位片低位片LOADCLKLOADLOADLOAD中规模计数器级联例题中规模计数器级联例题中规模计数器级联例题3 3 3状态转移图：状态转移图：利用四位二进制计数

52、器利用四位二进制计数器74LS161级联构成模级联构成模3000计数器。计数器。例例3置数方式实现级联置数方式实现级联(1096)10=?H448H高高位位片片低低位位片片预置值预置值=N-M预置值预置值=4096-3000=109610961096109710984095=0100 0100 1000B中中位位片片04H1 0 0 004H0 1 0 00 1 0 008H74LS161异步清零异步清零需要几片？需要几片？最大模值最大模值=？查手册查手册74LS16074LS16074LS160分频分频分频2分频分频5分频分频每一个计数器的脉冲输出频率等于每一个计数器的脉冲输出频率等于其输入

53、时钟频率除以计数模值。其输入时钟频率除以计数模值。10进制计数器进制计数器10KHz1KHz1010KHz1KHz分频分频节拍脉冲发生器节拍脉冲发生器节拍脉冲发生器 五、五、节拍脉冲产生器节拍脉冲产生器节拍脉冲产生器节拍脉冲产生器将时钟脉冲经过分频产生节拍信号将时钟脉冲经过分频产生节拍信号目的：目的：产生定时信号产生定时信号节拍节拍脉冲脉冲产生器产生器环型计数器的有效循环中的每一个状态都只有一个环型计数器的有效循环中的每一个状态都只有一个1。* 计数器计数器+译码电路译码电路电路构成：电路构成：* 环型计数器环型计数器计数器计数器译码器译码器* 移位寄存器移位寄存器+译码电路译码电路计数型计数

54、型移位型移位型功能：功能：是把输入的脉冲序列转换成一组在时间上顺序出现的脉冲。是把输入的脉冲序列转换成一组在时间上顺序出现的脉冲。数字系统中，通常由控制器向系统中各数字系统中，通常由控制器向系统中各功能部件发出一系列节拍脉冲，控制各功能部件发出一系列节拍脉冲，控制各功能部件协调有序地完成一些操作。功能部件协调有序地完成一些操作。应用：应用：节拍脉冲发生节拍脉冲发生节拍脉冲发生器器器8位环型计数器构成的脉冲分配器位环型计数器构成的脉冲分配器10205299P117Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q0CPT1 T0T3T2 T4T5T6 T7T0节拍脉冲发生器节拍脉冲发生器节拍脉冲发生器扭环计数器构成

55、的节拍脉冲发生器扭环计数器构成的节拍脉冲发生器CP时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的特点：时序逻辑电路的特点：电路的任一时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而电路的任一时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说与以前的输入有关。且还取决于电路原来的状态，或者说与以前的输入有关。例例铁路公路交叉路口栏杆控制铁路公路交叉路口栏杆控制压敏元件压上压敏元件压上X=1，没压上，没压上X=0栏杆抬起栏杆抬起F=0; 栏杆落下栏杆落下F=110205299P93X2X1公公路路F东东西西无火车时：无火车时：X1X2=00 F=0火车从东驶

56、来：火车从东驶来：X1X2=10 F=1两压敏元件之间：两压敏元件之间：X1X2=00 F=0输入输入X1X2=10 之后再输入之后再输入X1X2=00 F=1S1： X1X2=10 F=1S2： X1X2=00 F=1S0：X1X2=00 F=0S3： X1X2=01 F=1S4： X1X2=01 F=1S5： X1X2=00 F=1S6： X1X2=10 F=1错错从西驶来从西驶来从东驶来从东驶来时序逻辑电路的状态图时序逻辑电路的状态图时序逻辑电路的状态图S4S5S6S0S1S2S300/001/110/100/000/101/100/110/100/001/100/110/110/100

57、/101/100011110Sn+1/FSn+1/FSn+1/FSn+1/FS0S0/0S4/1S1/1S1S2/1S1/1S2S2/1S3/1S3S0/0S3/1S4S5/1S4/1S5S5/1S6/1S6S0/0S6/1现态现态输入输入次态次态/输出输出S1： X1X2=10 F=1S2： X1X2=00 F=1S0：X1X2=00 F=0S3： X1X2=01 F=1S4： X1X2=01 F=1S5： X1X2=00 F=1S6： X1X2=10 F=1X1X2/F同步时序逻辑分析同步时序逻辑分析同步时序逻辑分析时序电路的结构：时序电路的结构： 一、时序电路概述一、时序电路概述输入信号

58、输入信号输出信号输出信号激励信号激励信号状态信号状态信号)t(Q),t(Xf)t(Znnn 输出方程：输出方程：状态方程：状态方程：激励方程：激励方程：)t(Q),t(Yg)t(Qnn1n )t(Q),t(Xh)t(Ynnn )t(Qf)t(Znn 输出方程：输出方程：米里型时序电路（米里型时序电路（Mealy）摩尔型时序电路（摩尔型时序电路（Moore）组合逻辑电路组合逻辑电路触发器触发器1QnX0XnQ0Z0ZnY0Yn触发器触发器n输出与输入及状态有关输出与输入及状态有关输出只与状态有关输出只与状态有关米里型和摩尔型电路米里型和摩尔型电路米里型和摩尔型电路) t (B) t (G) t

59、(Z 米里型米里型摩尔型摩尔型nn21QQ) t (Z QDZ(t)G(t)B(t) 二、米里及摩尔型电路判断二、米里及摩尔型电路判断Q1DFCPQ2Dn2n1QQ) t (F 摩尔型摩尔型nQ) t (G Q1Q2x(t)Z(t)书中米里型和摩尔型转移表书中米里型和摩尔型转移表书中米里型和摩尔型转移表米里型状态转移表米里型状态转移表摩尔型状态转移表摩尔型状态转移表P86 表表3.12S XX1XiS1S11/Z1Si1/ZiSjS1j/Z1Sij/ZiS XX1XiZ1 ZmS1S11 Si1Z11 Zm1 SjS1j SijZ1j Zmj 010/00/00/00/0米里型和摩尔型转移表米

60、里型和摩尔型转移表米里型和摩尔型转移表 米里型状态转移表和状态转移图米里型状态转移表和状态转移图 XSnS n+1Z0101S1S1S200S2S2S300S3S3S400S4S4S101S3S2S4S11/01/01/01/1 XSnS n+1Z01S1S2S10S2S1S31S3S3S10 摩尔型状态转移表和状态转移图摩尔型状态转移表和状态转移图S3/0S1/0S2/1100110194761p111X/ZX米里型图变表米里型图变表米里型图变表 米里型状态转移图和状态转移表米里型状态转移图和状态转移表 XSnS n+1Z0001111000011110S1S2X0/1S1S2X3/1X2/