21-2时序电路.ppt

1、(5-1),21.2 寄存器,寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放 n 位二进制时，要 n个触发器。,(5-2),5.2.1 数码寄存器,寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。,四位数码寄存器,21.2.1 数码寄存器,仅有寄存数码的功能。,通常由D触发器或R-S触发器组成,(5-3),所谓“移位”，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。根据移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器三种：,21.2.2 移位寄存器,不仅能寄存数码，还有移位的功

2、能。,(5-4),根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为串行输入串行输出、串行输入并行输出、并行输入串行输出和并行输入并行输出四种电路结构：,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,(5-5),四位串入 - 串出的左移寄存器,初始状态： 设A3A2A1A0 1011,在存数脉冲作用下，也有 Q3Q2Q1Q0 1011 。,D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,下面将重点讨论 兰颜色的 那部分电路的工作原理。,(5-6),D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,1 0 1 1,0 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

3、0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,设初态 Q3Q2Q1Q0 1011,(5-7),用波形图表示如下：,设初态Q3Q2Q1Q0 1011,(5-8),四位串入 - 串出的左移寄存器：,四位串入 - 串出的右移寄存器：,D1 Q2,D2 Q3,D3 0,D0 Q1,(5-9),四位串入 - 串出的左移寄存器：,四位串入 - 串出的右移寄存器：,双向移位寄存器的构成：,只要设置一个控制端S，当S0 时左移；而当S1时右移即可。,“L”即需左移的输入数据,“R”即需右移的输入数据,集成组件 电路74LS194就是这样的多功能移位寄存器。,(5-10),右移串行输入

4、,左移串行输入,并行输入,(5-11),0,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,直接清零,保 持,右移(从QA向右移动),左移(从QD向左移动),并入,(5-12),计数器的功能和分类,1. 计数器的功能,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。,2. 计数器的分类,同步计数器和异步计数器。,加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,有时也用计数器的计数容量(或称模数)来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。,21.3 计数器,(5-13),加法计数器:来一个计数脉冲，输出二进制 结果就加1，如由000变成001。,减法计数

5、器：来一个计数脉冲，输出的 二进制结果就减1，如010变成001。,(5-14),1、异步计数器的分析,在异步计数器中，有的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脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“ 异步计数器 ”。,三位二进制异步加法计数器,例1. 三位二进制异步加法计数器。,21.3.1 二进制计数器,(5-15),1010101010,0 0,1,0 1,0,1,1 0,1,1 1,0,0,0 0,0,1,0 1,思考题：,试画出三位二进制异步减法计数器的电路图，并分析其工作过程。,优点：电路简单、可靠,缺点：速度慢,(5-16

6、),2 同步计数器的分析,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,(5-17),分析步骤:,1. 先列写控制端的逻辑表达式：,J2 = K2 = Q1 Q0,J1 = K1 = Q0,J0 = K0 = 1,C0 = C1 = C2 =1,(5-18),Q0,Q1,Q2,2. 还可以用波形图显示状态转换表,3、还可以用状态表来表示,(5-19),Q2 Q1 Q0,0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0,脉冲数 (CP),八进制加法计数器状态表,(5-20),(5-21),

7、3 任意进制计数器的分析,1. 写出控制端的逻辑表达式：,J2 = Q1 Q0 ， K2 1,J1 = K1 1,(5-22),2. 再列写状态转换表，分析其状态转换过程：,1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1,2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0,3 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0,(5-23),如前所述，右图电路为异步五进制加法计数器。,3. 还可以用波形图显示状态转换表( 略 ),CP,Q0,Q1,Q2,(5-24),另有三种状态111、11

8、0、101不在计数循环内，如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入计数循环，称为能够自行启动。,4. 检验其能否自动启动 ？,1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0,1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0,1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0,结论： 经检验，可以自动启动。,(5-25),21.3.2 十进制计数器,十进制计数器： 计数规律：“逢十进一”。它是用四位二进制数表示对应的十进制数，所以又称为二-十进制计数器。,四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用 8421编码的十进制计

9、数器。,1.同步十进制计数器,(5-26),十进制加法计数器状态表,(5-27),十进制同步加法计数器,(5-28),十进制计数器工作波形,常用74LS160型同步十进制加法计数器, 其外引脚排 列及功能表与74LS161型计数器相同。,(5-29),2. 异步十进制计数器,(1) 74LS290型二-五-十进制计数器,(5-30),逻辑功能及外引线排列,（1） R01 、 R02 ： 置“0”输入端,逻辑功能,(5-31),逻辑功能及外引线排列,（1） S91 、 S92 ： 置“9”输入端,逻辑功能,(5-32),逻辑功能及外引线排列,计数功能,0,0,(5-33),0,0,1,1,(5-

10、34),74LS290型计数器功能表,输 入,输 出,Q2,Q3,Q1,Q0,1,1,0,1,1,0,1,1,R01,S92,S91,R02,有任一为“0”,有任一为“0”,计数,置9,(5-35),8421异步十进制计数器,计数状态,(2) 74LS290的应用,(5-36),5421异步十进制计数器,工作波形,(5-37),异步五进制计数器,工作波形,(5-38),(5-39),5、状态转换图,(5-40),(5). 写出各个控制端的逻辑表达式：,(6). 画出计数器的逻辑电路图。,(5-41),(7). 检验该计数电路能否自动启动。,本计数电路有三个触发器，可有八个状态组合，可是只用去六个，尚有两 个未利用，因此需要检验一下，若不能自行启动要进行修改。,(5-42),5.4.2 利用集成功能组件设计计数电路,一. 中规模计数器组件介绍及其应用,1. 二 - 五 - 十进制计数器 74LS90,74LS90 内部含有两个独立的 计数电路：一个是模 2 计数器(CPA