授课PPT-4.7中规模时序逻辑器件分析与应用.ppt

电子电路的分析与应用课程教学资源建设,建设院校：,主要参与企业：,金华职业技术学院,金华市灵声电子有限公司 浙江省东晶电子有限公司 杭州康芯电子有限公司,学习任务布置,1理解基本概念、查询其定义及内部结构 计数器 加法计数器 减法计数器 可逆计数器 计数容量、长度、模 同步计数器 异步计数器 分频器 序列信号发生器 2完成相关作业 3收集相关电子书籍、网站、资料、进行学习交流与总结,脉冲分配器 环形计数器 扭环形计数器 寄存器 移位寄存器 顺序脉冲发生器,教学过程设计,学生学习参考资源列表,学习参考网站 1/达普芯片交易网 2/原理图网 3/电子电路图 4/电子技术网 5/中国电子制作 6/ 应用电子网 7/ 电子开发网 8. /info/ 电子天下 9. 各校精品课程网站,学生学习参考资源列表,学习参考书 1. 杨志忠，数字电子技术，高等教育出版社，2008年11月出版。 2. 吴志荣，电子技术与实践，高等教育出版社，2008年11月出版。 3. 余红娟，电子技术基本技术技能，人民邮电出版社。 4. 余红娟，电子电路分析与调试，人民邮电出版社。,学习资料 1. 计数器的分析与应用 2. 寄存器的分析与应用,习题与试题 1. 例题 2. 作业 3. 单元测试题,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,目录,二进制计数器的分析.了解 1.1 二进制异步计数器 1.2 二进制同步计数器 1.3 集成二进制计数器 2. 十进制计数器的分析了解 2.1 十进制同步计数器 2.2 十进制异步计数器 2.3 集成十进制计数器 3. 计数器的应用.会,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器概述,对时钟脉冲 CP 计数。,分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列、进行数字运算等。,功能,应用,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-Down Counter),按时钟 控制分：,同步计数器 (Synchronous Counter) 异步计数器 (Asynchronous Counter),教师授课1学时: 计数器的分析与应用,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 位二进制同步加法计数器：,0000,1111,/1,4 位二进制同步加法计数器：,000,111,/1,n 位二进制同步加法计数器：,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,二进制计数器,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成二进制同步计数器74161,引脚排列图,逻辑功能示意图,0 0 1 1,Q3 Q0 = 0000,同步并行置数,异步清零,Q3 Q0 = D3 D0,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成二进制同步计数器74161,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成二进制同步计数器74161,状 态 图,注 释,74LS161是典型的4位二进制同步加法计数器，异步清除。同于74161。 请问它的模是几？, 、 、ET和EP均为高电平时，计数器处于计数状态，每输入一个 CP 脉冲，进行一次加法计数。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成二进制同步计数器74163,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,同步和异步的区别,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,同步和异步的区别,0,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,同步和异步的区别,波形图：,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成十进制同步计数器74160,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成十进制同步计数器74162,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成计数器应用电路分析,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,集成计数器应用电路分析,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,异步二进制计数器7493,74LS93是异步4位二进制加法计数器。,RD1、RD2为清零端，高电平有效。,二进制计数器：CP0作同步脉冲，FF0构成一个二进制计数器;,八进制计数器：CP1作同步脉冲，FF1、FF2、FF3构成模 8 计数器;,十六进制计数器： CP1端与Q0端在外部相连， 构成模16计数器。,74LS93又称为二八十六进制计数器。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,利用同步清零或置数端获得N进制计数器,思 路：,当 M 进制计数到 SN 1 后使计数回到 S0 状态,2. 求归零逻辑表达式；,1. 写出状态 SN 1 的二进制代码；,3. 画连线图。,步 骤：,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,利用同步清零或置数端获得N进制计数器,例 用4位二进制计数器 74163 构成十二进制计数器。,解：,1.,= 1011,2. 归零表达式：,3. 连线图,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,利用异步清零或置数端获得N进制计数器,思 路：,当计数到 SN 时，立即产生清零或置数信号， 使返回 S0 状态。（瞬间即逝）,步 骤：,1. 写出状态 SN 的二进制代码；,2. 求归零逻辑表达式；,3. 画连线图。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,利用异步清零或置数端获得N进制计数器,例 用二-八-十六进制异步计数器74197构成十二进制计数器。,状态S12的作用： 产生归零信号,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的级联,低位片的进位信号作为高位片的时钟脉冲 （即异步计数方式),串行进位：,N = 1616 = 256,计数状态 : 0000 0000 1111 1111,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的级联,并行进位：,直接将低位片的进位信号送到高位片的使能端,CP,N = 1616 = 256,计数状态 : 0000 0000 1111 1111,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的级联,例 试用两片74161构成100进制计数器,方法一：,先用两片74161构成256进制计数器，然后再用“同步置数”法构成100进制计数器。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的级联,例 试用两片74161构成100进制计数器,方法二：通过串行进位的方法构成256进制计数器，再用“同步置数” 法构成100进制计数器。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的级联,例 试用两片74161构成100进制计数器,方法三：当M可分解成N1和N2时，可将两个计数器分别接成N1进制计数器和N2进制计数器，然后再将两个计数器级联起来。因此，100进制计数器可由两个10进制计数器级联而成。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-组成分频器,0,1,Q,Q0,0 0,0 0,1 0,1 0,0 1,0 1,1 1,1 1,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-组成分频器,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-组成分频器,通过分频的方法，利用一个高稳定的信号源产生多种频率的信号。这是数字系统中为获得各种时钟脉冲所采用的最普遍的方法。,PCM30/32路基群系统时钟框图,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-组成分频器,例 某石英晶体振荡器输出脉冲信号的频率为32768Hz，用74161组成分频器，将其分频为频率为1Hz的脉冲信号。,解 因为32768=215，经15级二分频，就可获得频率为1Hz的脉冲信号。因此将四片74161级联，从高位片（4）Q2输出即可。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-用于测量脉冲频率,固定时间，求该时间内的脉冲数得到频率。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-用于测量脉冲周期,求待测脉冲一个周期时间内通过的固定周期脉冲数得到周期。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-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。,其中74161与G1构成了一个模5计数器。 ，因此，这是一个01010序列信号发生器，序列长度P=5。,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-脉冲分配器,教师授课1学时: 计数器的分析与应用,计数器的应用-脉冲分配器,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,目录,数码寄存器的分析.了解 2. 移位寄存器的分析.会 2.1 单向移位寄存器 2.2 双向移位寄存器 2.3 集成移位寄存器 3. 移位寄存器的应用了解,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,寄存器概述,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。,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,1 0 1 0,1 0 1 0,0,1,0,1,0,1,0,1,串行 输入,串行 输出,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,寄存器概述,分类,存储二进制数码、运算结果或指令等信息的电路。,数码寄存器：,移位寄存器：,不但可存放数码，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位。,应用,运算中存贮数码、运算结果。,计算机的CPU由运算器、控制器、译码器、寄存器组成，其中就有数据寄存器、指令寄存器、一般寄存器。,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,数码寄存器,一个触发器可以存储 位二进制信号,1,CP上升沿,Q =D CP高电平、低电平、下降沿，Q不变,寄存 n 位二进制数码，需要 个触发器。,n,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,数码寄存器,特点：,并入并出，结构简单，抗干扰能力强。,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,数码寄存器-用于计算机 并行输入/输出接口,D7D0,计算机CPU控制信号,计算机CPU数据总线,输出接口,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,移位寄存器,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，常把它分成三种：,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,移位寄存器,根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为四种：,串行输入串行输出 串行输入并行输出 并行输入串行输出 并行输入并行输出,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,右移移位寄存器,时钟方程,驱动方程,状态方程,Di,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,右移移位寄存器,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,右移移位寄存器,D3 D2 D1 D0,D3,D3,D3,D3,D2,D2,D1,D2,D1,D0,D2,D1,D0,D1,D0,D0,时 序 图,再经过4个CP后，从DI 端串行输入的数据从DO 端串行输出。 串入串出,从图中可看出：经过4个CP作用后，从DI 端串行输入的数据从Q0 Q1 Q2 Q3并行输出。 串入并出,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,左移移位寄存器,Di,左移 输入,左移 输出,驱动方程,状态方程,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,循环移位寄存器,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,集成双向移位寄存器,R右移串行输入,L左移串行输入,A、B、C、D并行输入,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,集成双向移位寄存器,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,集成双向移位寄存器,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,移位寄存器应用,环 形 计 数 器,电路简单，N位移位寄存器可以计N个数，实现模N计数器。状态为1的输出端的序号等于计数脉冲的个数，通常不需要译码电路。,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,移位寄存器应用,1,扭环形 计数器,一般来说，N位移位寄存器可以组成模2N的扭环形计数器，只需将末级输出反相后，接到串行输入端。,教师授课1学时: 寄存器的分析与应用,移位寄存器应用-顺序正脉冲发生器