加法计数器减法计数器可逆计数Up-DownCounter

6.1时序逻辑电路的分析6.2常用时序逻辑电路6.3时序逻辑电路的设计第6章时序逻辑电路6.1时序逻辑电路的分析1.分析步骤时序电路时钟方程驱动方程状态表状态图时序图CP触发沿特性方程输出方程状态方程计算6.1.1同步时序逻辑电路的分析写方程式时钟方程CPCPCPCP210输出方程nnnQQQY012(同步)驱动方程nnQK,QJ2020nnQK,QJ0101nnQK,QJ1212状态方程特性方程nnnnnnQQQQQQ2020210nnnnnnQQQQQQ0101011nnnnnnQQQQQQ1212112(Moore型)1J1KC10Q0Q1J1KC11J1KC11Q2Q1Q2Q&FF1FF0FF2CPY现态次态输出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Y00000101111111010001010100101111111010000010101011111011计算，列状态转换表nnQQ210nnQQ011nnQQ112nnnQQQY012计算，列状态转换表CPQ2Q1Q0Y012345012000100110111111111010100010110110101画状态转换图000001/1011/1111/1110/1100/1/0有效状态和有效循环010101/1/1无效状态和无效循环能否自启动?能自启动：存在无效状态，但没有形成循环。不能自启动：无效状态形成循环。画时序图000001/1011/1111/1110/1100/1/0123456CPCP下降沿触发Q2Q1Q0000001011111110100000Y1JC11KQ1Q11JC11KQ2Q2&1JC11KQ3Q3&&&&CPZ[例]nnQQJ231nnQQK231nnQQJ132nQK32nnQQZ13nnQQJ123nQK23驱动方程：输出方程：，nnQKQJnnnnnnnQQQQQQQ12312311nnnnnnnQQQQQQQ1231213nnnnnnQQQQQQ2321312nnnnnQQQQQ23123nnnnnnQQQQQQ3231213nnnnnQQQQQ23123状态方程将各触发器的驱动方程代入触发器的特性方程Qn+1=nnQQZ13现态次态输出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Z00000101101011010110011100101101011010100000110000000101计算，列状态转换表画状态图000001011010110101100111Q3Q2Q1/Z/1/0/1/0/0/0/0/0波形图CPQ1Q2Q3Z123456Mealy型例:分析电路时钟方程CPCPCPCP210输出方程nnQSQY021nnnQQQY0122驱动方程100KJnnnQKSQQJ01201,SQQKQQJnnnn102012,nnnQKQJQ1nnQQ010状态方程nnnnnnnnQQQQQQQSQ010120111nnnnnnnnQQQQSQQQQ021201212[解]写方程式nnnnnnnnQQQQSQQQQ021201212nnnnnnnnQQQQQQQSQ010120111nnQQ010状态转换表输入现态次态输出SQ2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Y1Y2000000001111111100000101001110010111011100000101001110010111011100101001110010111011100000101001110010100011100000000000000000010000000000100011状态图000001/00010/00011/00100/00101/001100/001110/000/011/101101111/00能自启动012QQQS/Y1Y21/11Q11JC11K1JC11K&CP1JC11KQ2Q3Z6.1.2异步时序电路的分析nQ3nnQQJ123驱动方程：J1=K1=1J2=K2=1时钟方程：CP1=CP3=CP↓；CP2=Q1↓K3=1nnnQQQ1311CP下降沿到达时有效nnQQ212Q1由1→0时有效nnnnQQQQ12313CP下降沿到达时有效状态方程输出方程nQZ3状态表现态次态输出Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1时钟条件nnnQQQ1311nnQQ212nnnnQQQQ12313状态表现态次态输出Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1时钟条件000001010011100101110111001010011100000010010000cp2cp0cp2cp1cp0cp2cp0cp2cp1cp0cp2cp0cp2cp1cp0cp2cp0cp2cp1cp0状态转移图/1/1/1/0/0/0/0000001010101111011110100/1[例]异步时序电路1DC10Q0Q1DC11DC11Q1Q&FF1FF0FF2CP&2Q2Q[解]时钟方程CPCPCP2001QCP驱动方程状态方程nnQQD020nQD11nnQQD012DQn1nnnQQQ0210(CP有效)nnQQ111(Q0有效)nnnQQQ0112(CP有效)写方程式现态次态输出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1时钟条件000001010011100101110111求状态转换表CPCPCP2001QCPCP2CP0CP2CP1CP0CP2CP0CP2CP1CP0CP2CP0CP2CP1CP0CP2CP0CP2CP1CP0nnnQQQ0210nnQQ111nnnQQQ0112101000000110011000010001000001010011100101110111能自启动状态转换图CPCPCP2001QCP画时序图000001010011100不画无效状态12345CPQ0Q0Q1Q26.2常用时序逻辑电路6.2.1寄存器1.概念和特点(1)概念寄存：把二进制数据或代码暂时存储起来。寄存器：具有寄存功能的电路。(2)特点主要由触发器构成,一般不对存储内容进行处理。并行输入并行输出FF0FF1FFn–1D0D1Dn–1Q0Q1Qn–1控制信号101…0101…001010101串行输入串行输出(3)分类(一)按功能分基本寄存器移位寄存器(并入并出)(并入并出、并入串出、串入并出、串入串出)(二)按开关元件分TTL寄存器CMOS寄存器基本寄存器移位寄存器多位D型触发器锁存器寄存器阵列单向移位寄存器双向移位寄存器基本寄存器移位寄存器(多位D型触发器)(同TTL)2.数码寄存器一个触发器可以存储位二进制信号；寄存n位二进制数码，需要个触发器。1n4边沿D触发器(74175、74LS175)C11DD0Q0Q0RDC11DD1Q1Q1C11DD2Q2Q2C11DD3Q3Q3RDRDRDFF0FF1FF2FF311CPCR异步清零00000同步送数1d0d1d2d3保持特点：并入并出，结构简单，抗干扰能力强。3.移位寄存器(1)单向移位寄存器右移寄存器Q0Q1Q2Q3C11DFF0CPC11DFF1C11DFF2C11DFF3时钟方程CPCPCPCPCP3210驱动方程nnniQDQDQDDD2312010、、、状态方程nnnnnninQQQQQQDQ21311201110,,,Di000000001011100000000111100000001011000001101100000101000001000000100000左移寄存器Di左移输入左移输出驱动方程innnDDQDQDQD3322110、、、状态方程innnnnnnDQQQQQQQ13312211110,,,主要特点：1.输入数码在CP控制下，依次右移或左移；2.寄存n位二进制数码。N个CP完成串行输入，并可从Q0Q3端获得并行输出，再经n个CP又获得串行输出。3.若串行数据输入端为0，则n个CP后寄存器被清零。Q3CPQ0Q1Q2C11DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3(2)集成8位单向移位寄存器74164DSADSBQ0Q1Q2Q3地123456714131211109874164VCCQ7Q6Q5Q4CRCP74164Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0CPCRDSADSB异步清零00000000保持不变011710SBSAQQQDDDS送数D1L左移串行输入&≥111SCI1RRG10G20FF0D0Q0&≥111SCI1RRG11G21FF1D1Q1&≥111SCI1RRG12G22FF2D2Q2&≥111SCI1RRG13G23FF3D3Q3111111D1R右移串行输入S1S0CPRDRDDIRD1D2D3DILGNDVCCQ0Q1Q2Q3CPS1S01234567816151413121110974LS194D0（3）集成双向移位寄存器74LS19474194的功能表功能输入输出S1S0CPDIRDILD0D1D2D3Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+1清零0×××××××××0000保持1××0××××××Q0nQ1nQ2nQ3n并入111↑××d0d1d2d3d0d1d2d3右移101↑1×××××1Q0nQ1nQ2n101↑0×××××0Q0nQ1nQ2n左移110↑×1××××Q1nQ2nQ3n1110↑×0××××Q1nQ2nQ3n0保持100×××××××Q0nQ1nQ2nQ3nDR4.移位寄存器型计数器结构示意图Q0Q1Qn–1C11DFF0CPC11DFF1C11DFFn–1反馈逻辑电路Dn–1D0D1…），，，（nnnnQQQFD1100特点：电路结构简单，计数顺序一般为非自然态序，用途极为广泛。(1)环形计数器1)电路组成Q0Q1Q2Q3C11DFF0CPC11DFF1C11DFF2C11DFF32)工作原理nnQD101000010000100001有效循环000011110101101011000110001110011101111001111011无效循环3)能自启动的环型计数器Q0Q1Q2Q3C11DFF0CPC11DFF1C11DFF2C11DFF3&Q0Q1Q2Q32100QQQD01QD12QD23QD10nQ11nQ12nQ13nQ1110011100111111110111000110100000010100001000001001101001011011(2)扭环形计数器Q0Q1Q2Q3C11DFF0CPC11DFF1C11DFF2C11DFF3nnQD100000100011001110000100110111111101001010110101101001001001011011有效循环无效循环6.2.2计数器(Counter)1.功能：对时钟脉冲CP计数。2.应用：分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列、进行数字运算等。3.计数器的特点:1)输入信号：计数脉冲CP2)主要组成单元：时钟触发器4.计数器的分类按数制分：二进制计数器十进制计数器N进制(任意进制)计数器按计数方式分：加法计数器减法计数器可逆计数(Up-DownCounter)按时钟控制分：同步计数器(Synchronous)异步计数器(Asynchronous)按开关元件分：TTL计数器CMOS计数器6.2.2.1二进制计数器计数器计数容量、长度或模的概念计数器能够记忆输入脉冲的数目，即电路的有效状态数M。3位