电子技术基础—数字部分康光华主编课件 (20).ppt

08.06.2020,1,第5章时序逻辑电路,5.1.3寄存器的应用实例,5.1.1数码寄存器,5.1.2移位寄存器,5.1寄存器,08.06.2020,2,复习,触发器按触发方式分类？各自特点？触发器按逻辑功能分类？各自功能表？,定义：时序逻辑电路在任何时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还取决于电路的原来状态。电路构成：存储电路（主要是触发器，必不可少）组合逻辑电路（可选）。时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。,第5章时序逻辑电路,时序逻辑电路的结构框图,08.06.2020,4,按各触发器接受时钟信号的不同分类：同步时序电路：各触发器状态的变化都在同一时钟信号作用下同时发生。异步时序电路：各触发器状态的变化不是同步发生的，可能有一部分电路有公共的时钟信号，也可能完全没有公共的时钟信号。,本章内容提要：时序逻辑电路基本概念、时序逻辑电路的一般分析方法；异步计数器、同步计数器、寄存器与移位寄存器的基本工作原理；重点介绍几种中规模集成器件及其应用、介绍基于功能块分析中规模时序逻辑电路的方法。,08.06.2020,5,1.寄存器通常分为两大类：,5.1寄存器,数码寄存器：存储二进制数码、运算结果或指令等信息的电路。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。,2.组成：触发器和门电路。,一个触发器能存放一位二进制数码；N个触发器可以存放N位二进制数码。,08.06.2020,6,3.寄存器应用举例：,(1)运算中存贮数码、运算结果。(2)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。,4.寄存器与存储器有何区别?,寄存器内存放的数码经常变更，要求存取速度快，一般无法存放大量数据。（类似于宾馆的贵重物品寄存、超级市场的存包处。）存储器存放大量的数据，因此最重要的要求是存储容量。（类似于仓库）,08.06.2020,7,数码寄存器具有接收、存放、输出和清除数码的功能。在接收指令（在计算机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存器输出。,5.1.1数码寄存器,图5-1单拍工作方式的数码寄存器,仿真,1由D触发器构成的数码寄存器（1）电路组成,CP：接收脉冲（控制信号输入端),输出端,数码输入端,08.06.2020,8,（2）工作原理,当CP时，触发器更新状态，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，即接收输入数码并保存。,单拍工作方式：不需清除原有数据，只要CP一到达，新的数据就会存入。,常用4D型触发器74LS175、6D型触发器74LS174、8D型触发器74LS374或MSI器件等实现。,08.06.2020,9,2由D型锁存器构成的数码寄存器（1）锁存器的工作原理,图5-2锁存器,送数脉冲CP为锁存控制信号输入端，即使能信号（电平信号）。,工作过程：当CP=0时，Q=D，电路接收输入数据；即当使能信号到来（不锁存数据）时，输出端的信号随输入信号变化；,当CP=1时，D数据输入不影响电路的状态，电路锁定原来的数据。即当使能信号结束后（锁存），数据被锁住，输出状态保持不变。,08.06.2020,10,（2）集成数码锁存器74LS373,图5-38D型锁存器74LS373(a)外引脚图(b)逻辑符号,08.06.2020,11,表5-18D型锁存器74LS373功能表,08.06.2020,12,5.1.2移位寄存器,移位寄存器除了具有存储数码的功能外，还具有移位功能。移位功能：寄存器中所存数据，可以在移位脉冲作用下逐位左移或右移。在数字电路系统中，由于运算（如二进制的乘除法）的需要，常常要求实现移位功能。,08.06.2020,13,图5-44位右移位寄存器,1单向移位寄存器单向移位寄存器，是指仅具有左移功能或右移功能的移位寄存器。（1）右移位寄存器电路组成,串行输入,同步时序逻辑电路,08.06.2020,14,工作过程（仿真运行图54电路。）,将数码1101右移串行输入给寄存器（串行输入是指逐位依次输入）。在接收数码前，从输入端输入一个负脉冲把各触发器置为0状态（称为清零）。,状态表,表5-24位右移位寄存器状态表,08.06.2020,15,时序图,图5-54位右移位寄存器时序图,并行输出,串行输出,08.06.2020,16,图5-64位左移位寄存器,（2）左移位寄存器,串行输入,异步清零,08.06.2020,17,工作过程,将数码1011左移串行输入给寄存器。在接收数码前清零。,状态表,表5-34位左移位寄存器状态表,08.06.2020,18,时序图。,图5-74位左移位寄存器时序图,并行输出,串行输出,08.06.2020,19,2集成双向移位寄存器,在单向移位寄存器的基础上，增加由门电路组成的控制电路实现。74LS194为四位双向移位寄存器。与74LS194的逻辑功能和外引脚排列都兼容的芯片有CC40194、CC4022和74198等。,图5-8双向移位寄存器74LS194（a）外引脚图（b）逻辑符号,08.06.2020,20,表5-474LS194功能表,结论：清零功能最优先（异步方式）。计数、移位、并行输入都需CP的到来（同步方式）,08.06.2020,21,工作方式控制端M1M0区分四种功能。,08.06.2020,22,5.1.3寄存器的应用实例,数据显示锁存器；序列脉冲信号发生器；数码的串并与并串转换；构成计数器,图5-92位数据显示锁存器,1数据显示锁存器,在许多设备中常需要显示计数器的计数值，计数值通常以8421BCD码计数，并以七段数码显示器显示。问题：如果计数器的计数速度高，人眼则无法辨认显示的字符。措施：在计数器和译码器之间加入锁存器，就可控制数据显示的时间。,若锁存信号C1时，计数器的输出数据可通过锁存器到达译码显示电路；,若锁存信号C0时，数据被锁存，译码显示电路稳定显示锁存的数据。,08.06.2020,23,2序列脉冲信号发生器,序列脉冲信号是在同步脉冲的作用下，按一定周期循环产生的一组二进制信号。如111011101110，每隔4位重复一次1110，称为4位序列脉冲信号。序列脉冲信号广泛用于数字设备测试、通信和遥控中的识别信号或基准信号等。,图5-108位序列脉冲信号产生电路,M1M0=01，为右移方式，Q3经非门接DSR，同时Q3作为OUT。,首先令CR0，输出端全为零，则DSR为