数字电子技术基础三

《数字电子技术基础》（第五版）教学课件

清华大学

阎石王红联系地址：清华大学自动化系邮政编码：100084电子信箱：联系电话第六章时序逻辑电路6.1概述一、时序逻辑电路的特点功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来的状态有关。例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加

2.电路结构上

①包含存储电路和组合电路 ②存储器状态和输入变量共同决定输出二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法可以用三个方程组来描述：三、时序电路的分类1.同步时序电路与异步时序电路同步：存储电路中所有触发器的时钟使用统一的clk,状态变化发生在同一时刻异步：没有统一的clk,触发器状态的变化有先有后2.Mealy型和Moore型Mealy型：Moore型：6.2时序电路的分析方法6.2.1同步时序电路的分析方法分析：找出给定时序电路的逻辑功能 即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出。一般步骤：①从给定电路写出存储电路中每个触发器的驱动方程（输入的逻辑式），得到整个电路的驱动方程。②将驱动方程代入触发器的特性方程，得到状态方程。③从给定电路写出输出方程。例：TTL电路6.2.2时序电路的状态转换表、状态转换图、状态机流程图和时序图一、状态转换表0000010001010001001100111000100101010111001100001111000100000100102010030110410005101061101700000111110000二、状态转换图三、状态机流程图（StateMachineChart）四、时序图例：（4）列状态转换表：（5）状态转换图00011011001/010/011/000/1111/100/001/010/0*6.2.3异步时序逻辑电路的分析方法各触发器的时钟不同时发生例：TTL电路6.3若干常用的时序逻辑电路6.3.1寄存器和移位寄存器一、寄存器①用于寄存一组二值代码，N位寄存器由N个触发器组成，可存放一组N位二值代码。②只要求其中每个触发器可置1，置0。例1：例：用维-阻触发器结构的74HC175二、移位寄存器（代码在寄存器中左/右移动）具有存储+移位功能器件实膊例：7嫌4LS灵19捕4A，左/右亭移，并掠行输入躁，保持象，异步懒置零等功能R’DS1S0工作状态0XX置零100保持101右移110左移111并行输入扩展应蓝用（4毁位嫩8位诸）6.3.与2计监数器用于计钥数、分像频、定始时、产拴生节拍闭脉冲等分类：排按时钟瞧分，同淋步、异绵步按计数蚁过程中果数字增境减分，立加、减利和可逆按计数订器中的神数字编幼码分，治二进制梢、二-轮十进制锯和袭循环煎码…按计数廊容量分胳，十进清制，六领十进制提…一、同步腹计数器同步二进压制计数器①同步二简进制加法差计数器原理：根倡据二进制绕加法运算仰规则可知阶：在多位阀二进制数木末位加1内，若第i女位以下皆导为1时，庙则第i位款应翻转。由此得懒出规律奋，若用捧T触发沫器构成经计数器乖，则第学i位触公发器输穷入端T挨i的逻明辑式应惠为：器件实盖例：7抽416怜1工作状态X0XXX置0（异步）10XX预置数（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111计数②同步二昨进制减秆法计数角器原理：轨根据二牲进制减田法运算桂规则可献知：在齐多位二扔进制数突末位减售1，若妖第i位汤以下皆厅为0时冻，则第仙i位应杯翻转。由此得出扬规律，若洗用T触发脂器构成计数数器，则潮第i位触黄发器输入外端Ti的五逻辑式应喉为：③同步加旦减计数除器加/减计数器加/减计数结伐果加/减计数器计数结界果两种解决轻方案a.单芝时钟方别式加/减脉筛冲用同一穿输入端，由加/钓减控制野线的高亦低电平盼决定加混/减器件实刃例：74L祝S19芽1（用据T触发揪器）工作状态X11X保持XX0X预置数(异步)010加计数011减计数b.双骂时钟方鸽式器件实例翼：74L勉S19夹3（采利用T’孤触发器顷，即T掠=1）2.钉同步钱十进制著计数器①加法计站数器基本原理径：在四位赤二进制计唇数器基础总上修改，俯当计到1唐001时访，则下一犬个CLK记电路状态橡回到00稼00。能自启慰动器件实例三：74肾160工作状态X0XXX置0（异步）10XX预置数（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111计数②减法计摘数器基本原理货：对二进劣制减法计之数器进行亮修改，在型0000私时减“1崖”后跳变标为100前1，然后喘按二进制避减法计数长就行了。能自启动③十进制余可逆计数丹器基本原理疲一致，电钢路只用到霸0000尖~100搜1的十个股状态实例器件单时钟绣：74袋190摄,16使8双时钟：别7419眨2二.薯异步螺计数器1.察二进制酒计数器①异步咱二进制坐加法计浪数器在末位+牛1时，从煮低位到高塞位逐位进怨位方式工叔作。原则：每充1位从“鱼1”变“缴0”时，衣向高位发延出进位，据使高位翻市转②异步二紫进制减法这计数器在末位您-1时在，从低齐位到高贺位逐位随借位方剖式工作只。原则：勺每1位肢从“0馋”变“溪1”时捡，向高副位发出缠进位，荷使高位屑翻转2、异若步十进格制加法巨计数器原理：在4位二怠进制异步婆加法计数每器上修改私而成，要跳过1010核~1瓣111这柄六个状态12345678910J=0J=1J=0J=K=搭1J=1J=0器件实例赚：二－五丘－十进制异溉步计数器74LS缝290三、任专意进制昨计数器贩的构成声方法详用已抵有的N食进制芯录片，组雹成M进岛制计数虎器，是腰常用的杨方法。N进制M进制1.及N>火M原理：计酿数循环过成程中设法揪跳过N－M个状态止。具体方法蚁：置零法肆置数法例：将底十进制至的74椒160拨接成六舅进制计文数器异步置零掉法工作状态X0XXX置0（异步）10XX预置数（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111计数例：将头十进制脂的74功160上接成六岸进制计犁数器异步置零隙法置数法仅(徒a)置耻入00星00仪(b珍)置入碰100诞12.累N恢<M①M=N旧1×N2先用前忽面的方厉法分别际接成N殃1和N俊2两个诸计数器够。N1和N弹2间的连巨接有两种迷方式：a.并禾行进位异方式：柴用同一垂个CL矩K，低架位片的王进位输诊出作为锤高位片朱的计数面控制信欺号（如敲741急60的常EP和驶ET）b.串刻行进位高方式：纳低位片愿的进位什输出作芦为高位凝片的C谷LK，映两片始逃终同时挣处于计范数状态例：用漏741枯60接饲成一百嘱进制工作状态X0XXX置0（异步）10XX预置数（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111计数例：用两饼片741威60接成暑一百进制员计数器并行进位法串行进位法②M不可分拖解采用整棒体置零鹊和整体肃置数法配：先用两片接成M’>负M的计数器然后再摆采用置寒零或置巾数的方钉法例：用7摩4160意接成二十掉九进制工作状态X0XXX置0（异步）10XX预置数（同步）X1101保持（包括C）X11X0保持（C=0）1111计数例：用窄741心60接核成二十宏九进制整体置零（异步）整体置数（同步）四、移粥位寄存防器型计牧数器1.环给形计数器2.旬扭环形拦计数器五、计筑数器应导用实例例1，宪计数器皱+译码幅器→顺序节障拍脉冲发眼生器例2，计蝇数器+数挂据选择器→序列脉点冲发生器发生的夺序列：0001赌01116.4迷时序逻辑舅电路的设民计方法6.4塘.1都同步时勿序逻辑常电路的柄设计方赤法设计的鉴一般步佩骤一、逻辑左抽象，求晒出状态转浇换图或状黎态转换表1.磁确定输宾入/输出腥变量、电符路状态数雾。2.翅定义输入怒/输出逻揉辑状态以庆及每个电其路状态的却含意，并饱对电路状互态进行编把号。3.惩按设项计要求敞列出状析态转换产表，或锣画出状宾态转换愈图。二、状室态化简若两个势状态在烫相同的什输入下免有相同皮的输出皇，并转护换到同由一个次善态，则以称为等榨价状态预；等价炕状态可塌以合并概。三、状译态分配加（编码尖）1.廉确定柏触发器崖数目。2.苹给每岗个状态总规定一无个代码粪。（通常牧编码的慈取法、觉排列顺决序都依况照一定峰的规律唐）四、选望定触发画器类型求出状态档方程，驱示动方程，执输出方程杨。五、画出旺逻辑图六、检查嗽自启动例：设咬计一个缸串行数序据检测里器，要恢求在连役续输入独三个或锹三个以粱上“1碑”时输闯出为1悲，其余怠情况下什输出为穴0。一、抽象饥、画出状恼态转换图勾二、状态称化简用X（叉1位）管表示输哥入数据用Y（1夫位）表示喷输出（检正测结果）三、状委态分配取n=栗2，令炕的0著0、0济1、1旋0为则，四、选用够JK触发喝器，求方镰程组五、画丙逻辑图六、检查姓电路能否伤自启动将状态“包11”拴代入状唱态方程和舱输出方程苦，分别求栗X=0/搬1下的次偿态和现态夺下的输出件，得到：能自启动6.6办用mu旱lti包sim帆分析时递序逻辑坦电路例:分政析下图绕的计数拘器电路价。求电摆路的时伴序图.晒说明这傲是几进虑制的计米数器。谢谢观累看/欢迎