项目十二时序逻辑电路－课题2 常用时序逻辑电路

项目十二时序逻辑电路课题二常用时序逻辑电路学习导入常用的时序逻辑功能器件主要有两种：1）寄存器：数字系统中存储二进制数据，传输二进制信息的逻辑部件，即代码的接收、暂存、传递。2）计数器：数字系统中用于统计时钟脉冲的个数（数数、计数）的最常用的逻辑部件，也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和其他时需信号。本课题内容将重点对这两种功能器件进行介绍。一、计数器

在计算机和数字逻辑系统中，计数器是最基本、最常用的部件之一。它不仅可以记录输入的脉冲个数，还可以实现分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。

计数器的分类：1）按计数进制体制，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。2）按数字的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。3）按脉冲输入方式分为同步计数器和异步计数器。

一、计数器

下面重点介绍二进制计数器和十进制计数器。1．二进制同步计数器1）二进制同步减法计数器。将计数脉冲的输入端与各触发器的计数脉冲输入端相连，在脉冲作用下，所有触发器同时动作，这种结构的触发器叫做同步计数器。图12-10所示为4个4个JK触发器构成的T触发器组成的4位同步二进制减法计数器的逻辑图。图中JK触发器都接成T触发器（即J=K）。最低位触发器FF0的JK输入端输入为1，其他触发器的JK输入端接相邻所有低位触发器的端相与的结果。下面对其进行分析。一、计数器

①写出各触发器驱动/输出方程：

②将驱动方程带入T触发器特性方程,得到状态方程:

一、计数器

③写出状态转换表计数顺序Q3Q2Q1Q0Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1B10000111112111111100……………………1500100001016000100000一、计数器

④写出状态图由以上分析过程可以得出二进制同步减法计数器。2）二进制同步加法计数器

将图12-10所示电路中FF1、FF2、FF3的JK输入端改接到相邻低位触发器的Q端就可构成二进制同步加法计数器，其工作原理请读者自行分析。一、计数器

2．十进制计数器二进制计数器有的时候不便于读数，在这种情况下我们常常采用十进制计数器。十进制计数器通常是按照8421BCD码进行计数的，由于十进制计数器的每一个状态都是4位二进制代码，所以需要四个触发器构成。它是从4位二进制同步加法计数器的基础上演变而来的，当计到1001时，则下一个CP电路状态回到0000即可。一、计数器

根据电路，可得出电路的驱动方程为：

将驱动方程代入触发器特征方程得到电路的状态方程组：

一、计数器

根据状态方程组，写出状态表为：计数Q3Q2Q1Q0Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1C10000000102000100100……………………910001001010100100001二、寄存器

数字系统中，常需要将一些数码暂时存放起来，这种暂时存放数码的逻辑部件称为寄存器。寄存器的电路结构包括两部分：1）触发器:具有0，1两个稳定状态，所以1个触发器可以寄存1位二进制数码，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）寄存器还应具有由门电路构成的控制电路，以保证信号的接受和清除。寄存器通常包括数码寄存器和移位寄存器两种。二、寄存器

1．数码寄存器数码寄存器是存储二进制数码的时序电路组件，它具有接收和寄存二进制数码的逻辑功能。前面介绍的各种集成触发器，就是一种可以存储一位二进制数的寄存器，用N个触发器就可以存储N位二进制数。图12-17所示是由D触发器组成的4位数码寄存器的逻辑电路图，其中，是异步清零控制端。～是并行数据输入端，CP为时钟脉冲端，～是并行数据输出端，～是～是反码数据输出端。该电路的数码接收过程为：将需要存储的四位二进制数码送到数据输入端～，在CP端送一个时钟脉冲，脉冲上升沿作用后，四位数码并行地出现在四个触发器端。

二、寄存器

根据电路图分析可得功能表如下：清零时钟输

入输

出工作模式CP

0111×↑10××××

××××××××0000

保

持保

持异步清零数码寄存数据保持数据保持二、寄存器

2．移位寄存器

移位寄存器不但可以寄存数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移动1位。移位寄存器也是数字系统和计算机中应用很广泛的基本逻辑部件。1）单向移位寄存器:4位右移寄存器。由图可见，右边触发器的Q端一次接至左侧相邻触发器D端，当移位的数码从高位开始输入到端时，数码在脉冲作用下从FF0向FF4依次移动。

二、寄存器

表12-1右移寄存器的状态表移位脉冲输入数码输

出CP

01234

100100001000010000101001二、寄存器

图12-16时序图二、寄存器

移位寄存器中的数码可由、、和并行输出，也可从串行输出。串行输出时，要继续输入4个移位脉冲，才能将寄存器中存放的4位数码1001依次输出。图12-19中第5到第