第七章 时序逻辑电路第八章 逻辑部件.ppt

第七章 时序逻辑电路 一、时序电路的框图表示：（P248图9.1) 二、时序电路的分类： 同步时序电路：有统一的时钟控制 异步时序电路：没有统一的时钟控制 对于同步时序电路，只有在时钟脉冲到来时，电路的状态才发生变化；对于异步时序电路，其状态的改变是由输入信号的变化直接引起的。 三、时序电路的分析与设计 第八章 逻辑部件 逻辑部件由基本逻辑电路组成，具有对二进制数据或代码进行寄存、运算、传送、变换等功能。是数字系统和电子计算机的基本组成单元。 前面曾结合组合逻辑电路的应用介绍过加法器、译码器、多路选择器、多路分配器等，下面再结合时序电路的特点，介绍几种基本逻辑部件。 一、寄存器 寄存器是数字系统和计算机中用来存放数据或代码的一种基本逻辑部件，它由多位触发器连接而成。 从具体用途来分，它有多种类型，如运算器中的数据寄存器、存储器中的地址寄存器、控制器中的指令寄存器、I/O接口电路中的命令寄存器、状态寄存器等等。 从基本功能上来分类，分为“没有移位功能的代码寄存器”和 “具有移位功能的移位寄存器”。 （一）代码寄存器 主要用来接收、寄存和传送数据或代码 一个由D触发器构成的4位代码寄存器如下图所示： 同步清零方式 异步清零方式 下图所示的代码寄存器，其清0操作是通过触发器的复位端CLR来实现的，称为异步(Asynchronous)清0方式。 在这种方式下，清零方式独立于时钟CLOCK。它与上图所示的清0方式不同，那里是靠时钟脉冲本身将D端的“0”打入触发器的。 由JK触发器组成的4位代码寄存器 以上几种代码寄存器全为“并入-并出”寄存器。 在介绍了移位寄存器后，还会看到“并入-串出”、“串入-并出”以及“串入-串出”的寄存器。 （二）移位寄存器 具有使代码或数据移位功能的寄存器称为移位寄存器。它是计算机和数字电子装置中常用的逻辑部件。 1. 移位寄存器的构成 (1) 串入-串出的右移寄存器： (2) 并入-串出的右移寄存器 (3)串入-并出的移位寄存器 (4)双向移位寄存器 双向移位寄存器的控制与操作： 2. 移位寄存器的应用 例1：利用移位寄存器进行代码在两个寄存器间的串行相互传送。 (A) ?? (B)——如图10.7； (A) ? (B)，且要求A的内容不变——图10.8。 例2：移位寄存器在数据通信中的应用： 例3：利用移位寄存器实现码序列检测器 (三）累加寄存器 二进制数a和b分别存放在寄存器RA和RB之中，通常表示为(RA)=a, (RB)=b. 实现a和b相加，并把和数存放在RA之中，可表示为：RA?(RA) +(RB). 寄存器RA称为累加寄存器，简称累加器。 它是计算机算术逻辑部件的基本组成部件。 注意，它既是存放操作数的寄存器，又是存放操作结果的寄存器。 累加寄存器 二、串行加法器 前面讨论的加法器称为并行加法器。相加的二进制数有多少位就相应需要多少位全加器电路，各位的加法操作是并行进行的。 在实际使用中，对于速度要求不高的场合，还可采用串行加法器。 串行加法器 比较： 串行加法器结构比并行加法器简单，所用设备较省。 但串行加法器速度比并行加法器慢，实现n位二进制数相加，串行加法器需要n个CP脉冲才能完成，而并行加法器只需一个CP脉冲即可完成。 三、计数器 （一）二进制异步计数器： 工作特性：各级触发器的翻转不是同时的，每位触发器的翻转要依赖于前一位触发器从1到0的翻转。 二进制异步计数器 工作波形：逐级波形的二分频 二进制异步计数器的状态转换表 (二)二进制同步计数器 特点：计数脉冲同时作用到各位触发器的CP端，当计数脉冲到来后，该翻转的触发器都同时翻转。同步计数器也称并行计数器。 1.二进制同步加1计数器 计数器的“模”： 计数器工作时总是从某个起始状态出发，依次经过所有状态后完成一次循环，通常称一次循环所包括的状态数为计数器的“模”。 3位二进制同步加1计数器的状态转换图如右图所示(可见,该计数器的模为8).其状态转换表同前面的二进制异步计数器. 用D触发器构成三位二进制同步加1计数器 第一步：列出状态转换表（简称状态表） 第二步：列出触发器的激励函数表（简称激励表），以求出各触发器的D端激励函数表达式。 激励表与次态真值表的表示形式不同： 次态真值表： 自变量：触发器的输入和现态 因变量：次态 激励表： 自变量：触发器的现态、次态 因变量：输入 也可以说，激励表说明的是触发器从现态转到某种次态时对其输入条件的要求。 各种触发器的激励表可以从次态真值表直接推出。 从次态真值表推出激励表(以D触发器为例) D触发器的次态真值表 D触发器的激励表 三位二进制加1计数器的激励表 第三