数字电路与逻辑设计6+中规模常用时序逻辑电路(3个芯片的介绍)).ppt

第七章常用中规模时序逻辑电路,71计数器72寄存器和移位寄存器73脉冲序列信号发生器,7490（异步二-五-十计数器）,74194（四位双向移位寄存器）,74161（可预置的四位二进制同步计数器）,常用中规模同步时序器件：计数器和寄存器。,第七章常用中规模时序逻辑电路,1计数器的概述1计数器概念模的概念2计数器分类2异步计数器3同步计数器,7.1计数器,计数器用以统计输入脉冲CP个数的电路。,计数器的分类：,一计数器概述,计数器的“模”：计数器累计输入脉冲的最大数目。也为电路的有效状态数。如M6计数器，又称六进制计数器。,二异步计数器,1异步二进制计数器(实验十三、十四)1异步二进制加计数器2异步二进制减计数器*3异步二进制可逆计数器2中规模异步计数器1电路符号和引脚含义2逻辑功能3应用,1、二进制异步计数器二进制异步加法计数器（4位）,工作原理：4个JK触发器都接成T触发器。,每来一个CP的下降沿时，FF0向相反的状态翻转一次；每当Q0由1变0，FF1向相反的状态翻转一次；每当Q1由1变0，FF2向相反的状态翻转一次；每当Q2由1变0，FF3向相反的状态翻转一次。,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。,（1）异步二进制计数器1异步二进制加计数器,用D触发器如何实现？,工作原理：3个JK触发器都接成T触发器。,2异步二进制减计数器,*3异步二进制可逆计数器,用D触发器如何实现？,（2）中规模异步计数器,二五十进制异步计数器（7490）1电路符号与引脚符号,14个引脚的集成芯片6个输入端，4个输出端QAQBQCQD为数据输出端S91和S92为直接置位端R01和R02为直接复位端CPA和CPB分别为脉冲输入端电源VCC（5脚）地GND（10脚）,逻辑功能,直接复位置9计数,R01*R02=0且S91*S92=0,2应用1）构成二进制和五进制计数器i)一位二进制计数器,ii)一位五进制计数器,2）构成十进制计数器8421码,5421码,2）构成十进制计数器8421码,5421码,8421码模10计数器状态表,5421码模10计数器状态表,3）构成九进制计数器（采用反馈复位法）,&,1001,1,0000,状态图：,高位,低位,4）构成二十四进制计数器5）构成六十进制计数器*6）构成100分频器、1000分频器,构成100进制,QAQBQCQDCPA7490CPB（I）,QAQBQCQDCPA7490CPB（II）,高位,低位,S91S92R01R02,S91S92R01R02,7490构成24进制,常见中规模异步计数器：1、十进制（BCD）异步计数器74907429074390744902、二进制异步计数器749374293743933、可预置数的十进制计数器74176741964、可预置数的二进制异步计数器7417774197,三、同步计数器,1同步二进制加计数器2同步二进制减计数器*3同步二进制可逆计数器,1）同步计数器,2）中规模同步计数器,1电路符号和引脚含义2逻辑功能3应用,分别用J-K触发器和D触发器设计一个三位二进制加计数器。,推广到n位二进制计数器,1同步二进制加计数器用JK触发器实现n位二进制同步加计数器，驱动方程为：J0K01J1K1Q0J2K2Q1Q0J3K3Q2Q1Q0Jn1Kn1Qn-2Qn-3Q1Q0,用D触发器实现n位二进制同步加计数器，驱动方程为：D0Q0D1Q1Q0D2Q2(Q1Q0)D3Q3(Q2Q1Q0)Dn1Qn-1（Qn-2Qn-3Q1Q0）,（1）同步计数器,（实验十四：3、4）,1同步二进制加计数器用JK触发器实现n位二进制同步加计数器，驱动方程为：J0K01J1K1Q0J2K2Q1Q0J3K3Q2Q1Q0Jn1Kn1Qn-2Qn-3Q1Q0ZQn-1Qn-2Q1Q0,用D触发器实现n位二进制同步加计数器，驱动方程为：D0Q0D1Q1Q0D2Q2(Q1Q0)D3Q3(Q2Q1Q0)Dn1Qn-1（Qn-2Qn-3Q1Q0）,（1）同步计数器,（实验十四：3、4）,2同步二进制减计数器用JK触发器实现n位二进制同步减计数器，驱动方程为：J0K01J1K1Q0J2K2Q1Q0J3K3Q2Q1Q0Jn1Kn1Qn-2Qn-3Q1Q0*3同步二进制可逆计数器,用D触发器实现n位二进制同步减计数器，驱动方程为：D0Q0D1Q1Q0D2Q2(Q1Q0)D3Q3(Q2Q1Q0)Dn1Qn-1（Qn-2Qn-3Q1Q0）,2同步二进制减计数器用JK触发器实现n位二进制同步减计数器，驱动方程为：J0K01J1K1Q0J2K2Q1Q0J3K3Q2Q1Q0Jn1Kn1Qn-2Qn-3Q1Q0Z=Qn-1Qn-2Q1Q0*3同步二进制可逆计数器,用D触发器实现n位二进制同步减计数器，驱动方程为：D0Q0D1Q1Q0D2Q2(Q1Q0)D3Q3(Q2Q1Q0)Dn1Qn-1（Qn-2Qn-3Q1Q0）,（2）中规模同步计数器可预置的四位二进制同步计数器（74161）1电路符号和引脚含义,16个引脚的集成芯片9个输入端，5个输出端QAQBQCQD为数据输出端CP为脉冲输入端T和P为使能输入端电源VCC（16脚）地GND（8脚）OC/RCO为溢出进位输出端Cr/Rd为异步清零端LD为同步预置端,2逻辑功能,异步清零同步预置保持计数当同步计数器加到“1111”时，OC=TQAQBQCQD=1,(a)外引线排列图(b)逻辑符号,74161型四位同步二进制计数器的功能表,74161工作原理波形图,Cr清除,Ld置入,D0D1D2D3,Q0Q1Q2Q3,CP时钟,数据输入,P允许,T允许,输出,串行进位输出Occ,异步同步131415012清除预置计数禁止,3应用1）构成十六进制计数器,2）构成十进制计数器i)采用反馈复位法,ii)采用反馈预置法（一),设初始状态为0000,（预置功能）,（清零功能）,思考：请问还有别的预置方法吗？,i)采用反馈复位法（清零功能）,当Q3Q2Q1Q0=1010时，计数器清零。,设初始状态为0000,iii)采用反馈预置法（二),1111,1,0,0110,思考:请问用此种方法如何构成模5计数器？扩展到N进制呢N16,设初始状态为0110,当Q3Q2Q1Q0=1111时，即OC输出为1时，计数器预置数0110。,后10个数,预置数=(16-N)2,采用反馈置位法（预置功能）,当Q3Q2Q1Q0=1101时，计数器预置数0100。,设初始状态为0100,另一解法,3）构成256进制计数器（采用同步连接和异步连接）,147进制计数器,147进制计数器,4）分析74161构成的电路，问这是多少进制计数器；有无挂起现象.假设初始状态QDQCQBQA=0000。,分析：假设初始状态QDQCQBQA=0000，CrLD=10：预置数DCBA=0100，则CrLD=11：计数0100-0101-0110-0111-1000，此时QC=0,则LD=0开始预置1100，则LD=1计数，1101-1110-1111-0000，预置0100。由此判断为十进制。六种无效状态代入判断是否有挂起。,状态图：,可知：该电路有自启动功能，即无挂起现象。,常见中规模同步计数器：1、十进制（BCD）同步计数器74160741622、二进制同步计数器74161741633、可预置的可逆十进制计数器7416874190741924、可预置的可逆二进制计数器741697419174193,72寄存器和移位寄存器,寄存器和移位寄存器是常用的时序逻辑电路，能接受、发送和存放数据，具有记忆、清零、预置等功能，而且能对数据进行移位。每个触发器能存放一位二进制数，n个触发器能存放n位数据。寄存器的三个基本特征：数据存得进，记得住，取得出。四位基本的寄存器：,中规模集成移位寄存器,通用的双向移位寄存器（74194）1电路符号和引脚含义,16个引脚的集成芯片10个输入端，4个输出端QAQBQCQD为并行数据输出端QA为左移串行数据输出端QD为右移串行数据输出端AD为并行数据输入端DR为右移串行数据输入端DL为左移串行数据输入端CP为移位时钟脉冲输入端S1和S0为使能输入端(控制端）电源VCC（16脚）地GND（8脚）Cr为异步清零端,2逻辑功能,异步清零静态保持并行送数,右移左移动态保持,3应用1）构成环行计数器,有挂起现象。,QAQBQCQD,Q0Q1Q2Q3,CP,状态转移路线,有效循环,无效循环,无自启动特性的环型计数器，如何让其能自启动？,通常先预置数，再移位计数。,如：,典型移位计数器,有自启动特性的环型计数器,特点：每个时钟周期只有一个输出端为1（或0）。不需译码电路。具有自启动特性，消除了无效循环。,2.扭环形计数器,2）构成扭环行计数器,偶数分频器,2分频468,状态图：,QAQBQCQD,（2）扭环形计数器,(D0=Q3),状态图,3）构成奇数分频器,七分频,五分频、三分频如何构成？,123456789101112,七分频器波形图,QAQBQCQD,0000,1000,1100,1110,1111,0111,0011,0001,1000,1100,1110,1111,0111,例：用74194构成序列01100101的序列发生器。,01100101,分析：序列全部产生需要8个时钟周期，则需要的移位级数（触发器个数）为3，即用到移位寄存器的3级移位，选用Q3Q2Q1。序列由Q1输出，右移位。设初始状态为101。,00110101,01,4）构成序列发生器,卡诺图化简,4）并行串行的转换,0,1,1,0,0,1,0N1N2N3,N4N5N6N7,1,10N1N2,N3N4N5N6,110N1,N2N3N4N5,1110,N1N2N3N4,1111,0N1N2N3,10N1N2,110N1,1110,0,N7,N6,N5,N4,N3,N2,N1,常见中规模移位寄存器：1、串入/并出移位寄存器741