数电第五章时序逻辑电路1ppt课件

1、5-3-4 5-3-4 计数器计数器计数器同步异步二进制十进制恣意进制二进制十进制恣意进制加法，减法，可逆加法，减法，可逆加法计数器：随cp的输入，电路递增计数减法计数器：随cp的输入，电路递减计数可逆计数器：随cp的输入，电路可增可减计数一、异步计数器一、异步计数器4位异步二进制加法计数器形状转换表位异步二进制加法计数器形状转换表CP Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0CP Q3 Q2 Q1 Q0 9 1 0 0 1 10 1

2、 0 1 0 11 1 0 1 1 12 1 1 0 0 13 1 1 0 1 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 16 0 0 0 0每每16 个个CP 循环一周循环一周1. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器要求要求: 每来一个每来一个CP,计数器加计数器加1用触发器组成计数器用触发器组成计数器J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Q nCP下降沿触发下降沿触发例例: 用用J-K触发器组成异步二进制加法计数器触发器组成异步二进制加法计数器由由JK=11控制触发器控制触发器翻转计数翻转计数QQRSJK用用4个维个维阻型阻型J-K触发器组成触发器组成 4位异步二

3、进制加法计数器位异步二进制加法计数器1JC 1Q01KCP01JC 11KCPCP11JC 11KCP2Q1Q21JC 11KCP2Q31RdQ0tQ1tQ2tQ3t1 2 3 4 5 67 8 910 11 1213 14 1516CPt00000001001000110100111011110000异步异步: 各触发器不同时翻转各触发器不同时翻转, 从低位到高位依次翻转从低位到高位依次翻转 4位异步二进制减法计数器形状转换表位异步二进制减法计数器形状转换表CP Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 2 1 1 0 1 3 1 1 0 0 4 1 0 1 1 5 1

4、 0 1 0 6 1 0 0 1 7 1 0 0 0 8 0 1 1 1CP Q3 Q2 Q1 Q0 9 0 1 1 0 10 0 1 0 1 11 0 1 0 0 12 0 0 1 1 13 0 0 1 0 14 0 0 0 1 15 0 0 0 0 16 1 1 1 1每每16 个个CP 循环一周循环一周2. 异步二进制减法计数器异步二进制减法计数器用用4个维个维阻型阻型J-K触发器组成触发器组成 4位异步二进制减法计数器位异步二进制减法计数器1JC 1Q01KCP01JC 11KCPCP11JC 11KCP2Q1Q21JC 11KCP2Q31Sd1 2 3 4 5 67 8 910 11

5、 1213 14 1516CPt异步异步: 各触发器不同时翻转各触发器不同时翻转, 从低位到高位依次翻转从低位到高位依次翻转 Q0tQ1tQ2tQ3t000000101001101001110111100011111二、同步计数器二、同步计数器(一) 同步二进制计数器1、同步二进制加法计数器CPT0=1Q0T1Q1T2Q2CQ3T3&C11NC11NC11NC11N&T0=1；T1=Q0；T2=Q1Q0；T3=Q2Q1Q0C=Q3Q2Q1Q0(2) 驱动方程驱动方程(1) (1) 输出方程输出方程四块T触发器组成知：知：T0=1T1=Q0T2=Q1Q0T3=Q2Q1Q0C=Q3Q2Q1Q0(3

6、)时序波形图时序波形图Q0tQ1tQ2tQ3t1 2 3 4 5 67 8 910 11 1213 14 1516CPtCt(4) 形状转换情况形状转换情况 在波形图上读000000010010001101001110111110000(5) 分析功能分析功能这是十六进制计数器(也是四位二进制加法计数器)计数容量为24-1=15Q 1、Q 2、Q 3 端分别为四分频、八分频和十六分频端。Q0端为二分频端。那么，Q0端输出脉冲的频率为1/2f 假设CP的频率为f 计数器的另一个作用是分频：同理：三、十进制计数器三、十进制计数器CP Q3 Q2 Q1 Q0 对应十对应十进制数进制数 0 0 0 0

7、 0 0 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 2 3 0 0 1 1 3 4 0 1 0 0 4 5 0 1 0 1 5 6 0 1 1 0 6 7 0 1 1 1 7 8 1 0 0 0 8 9 1 0 0 1 910 0 0 0 0 101 1 8421BCD8421BCD码同步十进制加法计数器码同步十进制加法计数器QQ1KR1J2QC10C111JFFRQ计数脉冲清零脉冲CR0Q1JRFFQ11KC13FF1KRFFC1CP2Q1Q1K1J3&用前面引见的同步时序逻辑电路分析方法对该电路进展分析。用前面引见的同步时序逻辑电路分析方法对该电路进展分析。1写出驱动方程：写出驱动方程：

8、10J10KnnQQJ031nQK01nnQQJ012nnQQK012nnnQQQJ0123n03QK 然后将各驱动方程代入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：触发器的特性方程，得各触发器的次态方程：2转换成次态方程：转换成次态方程： 先写出先写出JK触发器的特性方程触发器的特性方程nnQQJ03110J10KnQK01nnQQJ012nnQQK012nnnQQQJ0123n03QK nnnQKQJQ1nnnnQQKQJQ0000010nnnnnnnnQQQQQQKQJQ10103111111nnnnnnnnnQQQQQQQKQJQ201201222212nnnnn

9、nnnnQQQQQQQKQJQ3030123333133作形状转换表。作形状转换表。设初态为设初态为Q3Q2Q1Q0=0000Q3Q2Q1Q0=0000，代入次态方程进展计算，代入次态方程进展计算，得形状转换表如表得形状转换表如表6.3.56.3.5所示。所示。4 4作形状图及时序图。作形状图及时序图。2310QQQ Q0000100001000011000100101001010101100111CPQ0Q1Q2Q31234567891028421BCD码异步十进制加法计数器码异步十进制加法计数器CP2=Q1 当当FF1的的Q1由由10时，时，Q2才能够改动形状。才能够改动形状。用前面引见的

10、异步时序逻辑电路分析方法对该电路进展分析：用前面引见的异步时序逻辑电路分析方法对该电路进展分析：1 1写出各逻辑方程式。写出各逻辑方程式。 时钟方程：时钟方程： CP0=CP CP0=CP 时钟脉冲源的下降沿触发。时钟脉冲源的下降沿触发。CP1=Q0 当当FF0的的Q0由由10时，时，Q1才能够改动形状。才能够改动形状。)CP3=Q0 当当FF0的的Q0由由10时，时，Q3才能够改动形状才能够改动形状)1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR计数脉冲清零脉冲QQQQ&1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1

11、Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR计数脉冲清零脉冲QQQQ&各触发器的驱动方程：各触发器的驱动方程：10J10KnQJ3111K12J12KnnQQJ12313K2将各驱动方程代入将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得各触发触发器的特性方程，得各触发器的次态方程：器的次态方程：10J10KnQJ3111K12J12KnnQQJ12313KnnnnQQKQJQ0000010CP由10时此式有效 nnnnnQQQKQJQ13111111Q0由10时此式有效 nnnnQQKQJQ2222212Q1由10时此式有效 nnnnnnQQQQKQJQ312333313Q0由10时此式有效 1 1

12、8421BCD8421BCD码同步加法计数器码同步加法计数器74160741603Q2QETCP0D1D2D3DRCO1Q0Q7416041235671516CPD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74160891011121413RD3DDLEPETQ0RCOEPRDDL四、中规模集成计数器四、中规模集成计数器恣意进制计数器的构成方法恣意进制计数器的构成方法用 N 进制计数器，构成 M 进制计数器一一 MN M N 的情况的情况 用多片N进制计数器组合构成1 1、衔接线路、衔接线路Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS160RDLDD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0CCPEP

13、ET74LS160RDLDD3 D2 D1 D0CP1Y12例例2 2试用两片74LS160构成百进制计数器。2 2、衔接方式与特点、衔接方式与特点1异步CP方式。低位的进位信号是高位的时钟。2两片的EP、ET恒为1，都处于计数形状。3 3、进制、进制 M MM = 1010 = 100高位的C 端是此计数器的进位输出端，进位信号为Y=1。高位、低位各自能输出10个稳定形状：1 1、衔接线路、衔接线路为何用非门？Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS160RDLDD3 D2 D1 D0CP1Y12Q3 Q2 Q1 Q0CCPEPET74LS160RDLDD3 D2 D1 D01例例2 两

14、片之间用非门衔接的原理两片之间用非门衔接的原理74LS160是CP作用的计数器，假设片间衔接不用非门，那么：CP910Q0Q1Q2Q3低位C1Q0高位1110010000第9个CP过后，电路输出1 ，1001，出错。CP910Q0Q1Q2Q3Q0110010000C1低位假设用非门衔接，那么正常输出。0高位v 功能阐明表1异步二异步二五五十进制计数十进制计数T4290CP输入端进制输出形状分频端CP0Q0二0、1Q0为二分频端CP1Q3Q2Q1五000100Q3为五分频端CP1Q3Q2Q1Q0十00001001Q3为非常频端且Q0与CP1相连输出端集成计数器集成计数器74LS90 (国产国产T

15、4290)的逻辑构造及功能的逻辑构造及功能74LS902分频和分频和5分频的十进制计数器分频的十进制计数器 5 2&CPACPBS9(1)S9(2)R0(2)R0(1)QDQAQC QB时钟时钟输出输出控制信号控制信号(下降沿触发下降沿触发)一位二进制一位二进制计数器计数器三位五进制三位五进制计数器计数器74LS90的功能计数功能的功能计数功能2分频器分频器(二进制计数器二进制计数器) (五进制计数器五进制计数器) 5分频器分频器CPA QA n+1 QA nCPB QD QC QB 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 0 0 0 5 2&CPA

16、CPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQBS9(2)S9(2) 5 2&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQB74LS90的功能的功能(置置9端、清端、清0端的功能端的功能R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) 功能功能 1 1 任一为任一为0 清清0(QDQCQBQA=0000) 恣意恣意 1 1 置置9(QDQCQBQA=1001) 任一为任一为0 任一为任一为0 计数计数2. 由由74LS90构成恣意进制计数器构成恣意进制计数器S9(2) 5 2&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQB(1)用一片用一片74LS90组成组成BCD码异步十进制计数器码异步十进制计数器计数转换形状表如下计数转换形状表如下:清清0R0(1)=1 R0(2)=1计数计数R0(1)=0 R0(2)=0QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB C