广东海洋大学 数字电路逻辑设计 课件第六章.ppt

第六章 时序逻辑电路 6.1 时序逻辑电路的基本概念 一、 时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路——任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关。 时序电路的特点： （1）含有具有记忆元件（最常用的是触发器）。 （2）具有反馈通道。 6.2 时序逻辑电路的一般分析方法 一、时序逻辑电路分析的一般步骤 1．由逻辑图写出下列各逻辑方程式： （1）各触发器的时钟方程。 （2）时序电路的输出方程。 （3）各触发器的驱动方程。 2．将驱动方程代入相应触发器的特征方程，求得时序逻辑电路的状态方程。 3．根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图或时序图。 4．根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。 二、同步时序逻辑电路的分析举例 例1：试分析下图所示的时序逻辑电路。 （3）写出JK触发器的特征方程，然后将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得各触发器的次态方程： （4）作状态转换表及状态图 ①当X=0时：触发器的次态方程简化为： ②当X=1时：触发器的次态方程简化为： 输出方程简化为： 根据状态表或状态图，可画出在CP脉冲作用下电路的时序图。 CP1=Q0 （当FF0的Q0由0→1时，Q1才可能改变状态。） ②输出方程： ③各触发器的驱动方程： （4）作状态转换图、时序图。 6.3 计数器 一、二进制计数器 1．二进制异步计数器 （1）二进制异步加法计数器（4位） 用“观察法”作出该电路的时序波形图和状态图。 由时序图可以看出，Q0、Ql、Q2、Q3的周期分别是计数脉冲(CP)周期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而计数器也可作为分频器。 （2）二进制异步减法计数器 用4个上升沿触发的D触发器组成的4位异步二进制减法计数器。 二进制异步减法计数器的时序波形图和状态图。 在异步计数器中，高位触发器的状态翻转必须在相邻触发器产生进位信号 （加计数）或借位信号（减计数）之后才能实现，所以工作速度较低。 为了提高计数速度，可采用同步计数器。 2．二进制同步计数器 （1）二进制同步加法计数器 （2）二进制同步减法计数器 分析4位二进制同步减法计数器的状态表，很容易看出，只要将各触发器的驱动方程改为： 当控制信号X=1时，FF1～FF3中的各J、K端分别与低位各触发器的Q端相连，作加法计数。 3．集成二进制计数器举例 ① 异步清零。 （2）4位二进制同步可逆计数器74191 二、非二进制计数器 N进制计数器又称模N计数器。 然后将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得各触发器的次态方程： （3）作状态转换表。 （4）作状态图及时序图。 （5）检查电路能否自启动 用同样的分析的方法分别求出6种无效状态下的次态，得到完整的状态转换图。可见，该计数器能够自启动。 2．集成十进制计数器举例 （1）8421BCD码同步加法计数器74160 （2）二—五—十进制异步加法计数器74290 74290的功能： 三、集成计数器的应用 （2）异步级联 例2：用两片74191采用异步级联方式构成8位二进制异步可逆计数器。 （3）用计数器的输出端作进位/借位端 有的集成计数器没有进位/借位输出端，这时可根据具体情况， 用计数器的输出信号Q3、Q2、Q1、Q0产生一个进位/借位。 2．组成任意进制计数器 （1）异步清零法 异步清零法适用于具有异步清零端的集成计数器。 （2）同步清零法 同步清零法适用于具有同步清零端的集成计数器。 例5：用集成计数器74163和与非门组成的6进制计数器。 （3）异步预置数法 异步预置数法适用于具有异步预置端的集成计数器。 例6：用集成计数器74191和与非门组成的余3码10进制计数器。 （4）同步预置数法 同步预置数法适用于具有同步预置端的集成计数器。 例7：用集成计数器74160和与非门组成的7进制计数器。 例8 用74160组成48进制计数器。 3．组成分频器 前面提到，模N计数器进位输出端输出脉冲的频率是输入脉冲频率的1/N，因此可用模N计数器组成N分频器。 4．组成序列信号发生器 序列信号——在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号。 6.4 数码寄存器与移位寄存器 74LS175的功能: RD是异步清零控制端。 二、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。 设移位寄存器的初始状态为0