电工电子技术第11章时序

1、1时序逻辑电路时序逻辑电路 任意时刻的输出信号不仅取决于当时任意时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号的输入信号, ,而且还与电路原来的状态有关而且还与电路原来的状态有关, ,或者说与以或者说与以前的输入信号有关前的输入信号有关本章主要内容本章主要内容寄存器和移位寄存器、计数器的功能及工作原理寄存器和移位寄存器、计数器的功能及工作原理触发器的基本概念触发器的基本概念 jk触发器和触发器和d触发器逻辑功能触发器逻辑功能注意掌握集成电路的逻辑功能和使用方法注意掌握集成电路的逻辑功能和使用方法第十二章第十二章 时序逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路数字电子电路数字电

2、子电路门电路组成门电路组成 加入反馈加入反馈211-1 基本基本rs触发器和同步触发器和同步rs触发器触发器输入输入1输入输入2辅助控制信号辅助控制信号qq一个或两个输入端一个或两个输入端一个辅助控制信号输入端一个辅助控制信号输入端特点特点q和和q互补互补(1)触发器有两个稳定状态触发器有两个稳定状态“1”状态状态 q = 1、q = 0“0”状态状态 q = 0、q = 1双稳态触发器双稳态触发器触发器触发器分别表示逻辑分别表示逻辑0和和1或二进制数码或二进制数码0和和1两个输出端两个输出端q和和q互补互补3触发器的分类触发器的分类按照电路的结构形式分类按照电路的结构形式分类基本基本rs触发

3、器触发器同步（时钟）触发器同步（时钟）触发器同步同步rs触发器触发器维持维持阻塞触发器阻塞触发器主从触发器主从触发器(2)触发器具有触发器具有“ ”功功 能能记忆记忆外加输入信号可以使触发器转换为某一确定的稳定状态外加输入信号可以使触发器转换为某一确定的稳定状态,然后该输入信号终止然后该输入信号终止,稳定状态仍将维持下去稳定状态仍将维持下去,直至下一直至下一个外加信号输入为止。表明触发器个外加信号输入为止。表明触发器“记记”住了刚才的外住了刚才的外加输入信号加输入信号4按照触发方式分类按照触发方式分类电平触发电平触发边沿触发边沿触发主从触发主从触发注意逻辑功能和触发方式，特别是触发器的注意逻辑

4、功能和触发方式，特别是触发器的逻辑功能逻辑功能为重点内容为重点内容按照触发器的逻辑功能分类按照触发器的逻辑功能分类rs触发器触发器d触发器触发器jk触发器触发器t和和t触发器触发器5一一.基本基本rs触发器触发器( (一一) )电路组成及两个稳定状态电路组成及两个稳定状态组成其他各种电路结构形式及各种功能组成其他各种电路结构形式及各种功能触发器的基本触发器的基本组成部分组成部分abqqdrdsqqdsdr两个与非门两个与非门（或两个或非门）（或两个或非门）首尾相接、交叉耦合组首尾相接、交叉耦合组成成电路组成和图形符号电路组成和图形符号ds置位端、置置位端、置1端端dr复位端、置复位端、置0端端

5、6两个稳定状态两个稳定状态q和和q互补互补二者相反相成、互为因果，保持不变二者相反相成、互为因果，保持不变1状态状态 q=1、q = 01qq11rdsd00状态状态 q = 0、q=10qq11rdsd1drds置位端、置置位端、置1端端复位端、置复位端、置0端端未加输入信号未加输入信号 = = 1dsdr7（二）触发器的置（二）触发器的置1与置与置0触发器置触发器置1ab01drdsqq1在在 端加入负脉冲（触发脉冲）触发器将被置端加入负脉冲（触发脉冲）触发器将被置1(置位置位)ds假设触发器原为假设触发器原为0状态状态001记忆线记忆线1ds记忆功能记忆功能 此后此后, ,在在 端加入的

6、负脉冲消失端加入的负脉冲消失, ,依靠记忆依靠记忆线的作用线的作用, ,触发器仍将保持触发器仍将保持1状态不变。表明，状态不变。表明，触发器触发器的新状态的新状态“记忆记忆”了实现这个稳态的输入信号（了实现这个稳态的输入信号（在在 端加入的负脉冲）端加入的负脉冲）ds8触发器置触发器置11qq11rdsd0若触发器原为若触发器原为1状态状态,在在 端加入负脉冲（触发脉冲）端加入负脉冲（触发脉冲）, ,触发器保持触发器保持1状态不变状态不变ds表明触发脉冲作用后，触发器的新状态与原状态有关表明触发脉冲作用后，触发器的新状态与原状态有关体现了时序电路的特点体现了时序电路的特点总结总结 只要保持只要

7、保持 ，在，在 端加入负触发脉冲，即端加入负触发脉冲，即可使触发器置可使触发器置1（ 、 ）1drds1q0q9触发器置触发器置0011qqrdsd0110若触发器原为若触发器原为0状态状态,在在 端加入负脉冲（触发脉冲）端加入负脉冲（触发脉冲）,触发器保持触发器保持0状状态不变态不变dr触发器被置触发器被置0( (清清0或或复位复位) )在在 端加入负脉冲（触发脉冲）端加入负脉冲（触发脉冲）dr假设触发器原为假设触发器原为1状态（状态（ 、 ) )1q0q记忆线记忆线总结总结 只要保持只要保持 ，在，在 端加入负触发脉冲，即端加入负触发脉冲，即可使触发器置可使触发器置0（ 、 ）1dsdr0

8、q1q1011drdsqqab注意注意: : 和和 同时加入负脉冲的情况不允许出现同时加入负脉冲的情况不允许出现dsdr因为因为 ，迫使，迫使 。破坏了两个输。破坏了两个输出端状态相反的正常逻辑状态。而且，出端状态相反的正常逻辑状态。而且，负脉冲消失后负脉冲消失后触发器的状态不定触发器的状态不定0dd rs1 qq11 输输 入入 初初 态态 次次 态态 说说 明明 1 1 1 1 0 1 0 1 触发器保持触发器保持 原状态不变原状态不变 1 0 1 0 0 1 1 1 触发器置触发器置1 0 1 0 1 0 1 0 0 触发器置触发器置0 0 0 0 0 0 1 触发器状态触发器状态 不定

9、，禁用不定，禁用dsdrnq1nq特性表特性表初态初态nq次态次态1nq12例题例题1-11. p353 触发器的初始状态为触发器的初始状态为0 ( 、 )0q1q解：解：t0t0t1t2t3t4t5t6dsdrt0t0qq禁用禁用qqdsdr13二二.同步同步rs触发器触发器时钟脉冲时钟脉冲cp是是等间隔、脉冲宽等间隔、脉冲宽度较窄的正脉冲系列度较窄的正脉冲系列同一数字系统中多个触发器状态改变的同一数字系统中多个触发器状态改变的时刻时刻受另一辅受另一辅助信号助信号-时钟脉冲时钟脉冲cp的控制的控制,并与并与cp同步同步,以保证各以保证各触触发器能按照一定的节拍、协调一致的工作发器能按照一定的

10、节拍、协调一致的工作bacsrcpdqq同步同步rs触发器的组成触发器的组成在在rs触发器的基础上增加了触发器的基础上增加了c、d两个与非门两个与非门时钟脉冲时钟脉冲cp的作用的作用决定触发器状态改变的时间决定触发器状态改变的时间置置1端端s 置置0端端r 正脉冲触发正脉冲触发无触发信号时保持低点平无触发信号时保持低点平14bacsrcpdqq( (一一) )逻辑功能逻辑功能与非门与非门c、d输出均为输出均为1，触发触发器保持原状态不变器保持原状态不变加入时钟脉冲加入时钟脉冲 cp = 1 未加入时钟脉冲未加入时钟脉冲 cp = 0 输入信号输入信号s=r= 0，与非门，与非门c、1nqnq=

11、d输出均为输出均为1，触发器保持原状态不变触发器保持原状态不变输入信号输入信号r=1、s= 0，与非门，与非门c输出为输出为0， d输出为输出为1，触发器置触发器置0，即，即 、01nq11nq1100115bacsrcpdqq输入信号输入信号s= r = 11 qq使与非门使与非门c、d输出均为输出均为0，此时，此时 。时钟脉时钟脉冲冲cp作用后，触发器状态不定作用后，触发器状态不定禁用禁用输入信号输入信号s=1、r= 0 触发器置触发器置1 、11nq01nq1100116 输输 入入初初 态态 次次 态态 说说 明明 s r 0 0 0 0 0 1 0 1 保保 持持 0 1 0 1 0

12、 1 0 0 置置 0 nq1nq特性表特性表17t1rt0cpt0qt0st0qt01234to不定不定不定不定时钟脉冲的作用时钟脉冲的作用同步系统同步系统 钟控触发器钟控触发器触发器状态最终地仍由触发器状态最终地仍由输入信号决定输入信号决定,但是触发但是触发器状态的翻转时间则由器状态的翻转时间则由时钟脉冲时钟脉冲cp决定决定波形图波形图禁用禁用18dr直接复位端、异步复位端直接复位端、异步复位端ds直接置位端、异步置位端直接置位端、异步置位端srcprdqc11s1rsrqsd同步同步rs触发器的图形符号触发器的图形符号（三）触发方式（三）触发方式触发方式触发方式 触发器的翻转时刻与触发器

13、的翻转时刻与时钟脉冲的关系时钟脉冲的关系电位触发（电平触发）电位触发（电平触发）高电平触发（正电位触发）高电平触发（正电位触发） 在在cp=1期间，可以期间，可以翻转翻转 cp=0期间，不可以期间，不可以翻转翻转rdsdbacsrcpdqq只要达到时钟脉冲只要达到时钟脉冲cp的规定电平的规定电平触发器的状态就能够发生翻转触发器的状态就能够发生翻转19低电平触发（负电位触发）低电平触发（负电位触发） 在在cp=0期间，可以翻转期间，可以翻转 cp=1期间，不可以翻转期间，不可以翻转cpt0rt0st0qt0置置1 保持保持 置置0高电平触发器波形图高电平触发器波形图c1qq高电平触发器图形符号高

14、电平触发器图形符号cpc1qq低低电平触发器图形符号电平触发器图形符号cp20st0t0t0t0rqcp抗干扰能力差抗干扰能力差主主从结构触发器从结构触发器主主从触发方式从触发方式电位触发存在的问题电位触发存在的问题维持维持阻塞触发器阻塞触发器边沿触发方式边沿触发方式错误翻转错误翻转干扰干扰空翻现象空翻现象在同一作用下在同一作用下,触发器触发器多次翻转多次翻转,产生逻辑错产生逻辑错误误第第6次作业次作业 10-15 10-16 11-1 11-32111-2 按照逻辑功能分类的几种触发器按照逻辑功能分类的几种触发器触发器次态触发器次态 与输入信号、与初态与输入信号、与初态 之间的关系之间的关系

15、nq1nq逻辑功能逻辑功能 置置0、置置1、保持和翻转（计数）、保持和翻转（计数）触发方式触发方式一一.rs触发器触发器同步触发器同步触发器 (时钟脉冲时钟脉冲cp触发触发)逻辑功能逻辑功能 置置0、置置1和保持和保持1nq= 0、输入信号输入信号r=1、s= 0 触发器置触发器置0cp 到来后到来后1nq= 1221nqs=1、r= 0 触发器置触发器置1 cp到来后到来后1nq= 1、= 0 s=r= 0 cp到来后，到来后，触发器状态不变触发器状态不变1nq=nq保持保持s=r= 1 禁用禁用 特性表特性表(p354 表表11-2)图形符号图形符号sd1s1rc1qqrdrssrcp正电

16、位触发正电位触发sd1s1rc1qqrdrssrcp负电位触发负电位触发23（二）（二）d触发器触发器只有一个信号输入端只有一个信号输入端 dd触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 置置0和置和置1 1nqd= 0 在在cp到来后到来后, = 01nqd= 1 在在cp到来后到来后, = 1置置0置置1 d 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1nq1nq特性特性表表电路形式电路形式 维持维持-阻塞结构阻塞结构d1dc1qcpq24触发方式触发方式 边沿触发边沿触发抗干扰能力强抗干扰能力强上升沿上升沿下降沿下降沿时钟脉冲时钟脉冲边沿触发的特点边沿触发的特点 触发器只在时钟脉冲触发器只在时钟

17、脉冲cp发生跳变时发生跳变时才能发生翻转才能发生翻转,而且而且触发器触发器的次态仅仅取决于跳变前瞬的次态仅仅取决于跳变前瞬间输入端的信号。而在此前、此后输入端的信号变化间输入端的信号。而在此前、此后输入端的信号变化对对触发器触发器的次态均不会产生影响的次态均不会产生影响t00cpdq0tt边沿触发方边沿触发方式特点举例式特点举例25上升沿触发上升沿触发d触发器图形符号触发器图形符号d1dc1qrdrscpqsd上升沿触发上升沿触发( (正边沿正边沿触发触发) )qc1q下降沿触发下降沿触发( (负边沿负边沿触发触发) )qc1q图形符号图形符号26t000cpdq置置1置置0置置1ttd触发器

18、时序波形图触发器时序波形图27三三.jk触发器触发器两个输入信号两个输入信号 j和和k逻辑功能逻辑功能 置置0、置、置1、保持、保持和和翻转（计数）翻转（计数）j=0、k=1 在在cp作用下作用下 = 0 置置01nqj=1、k=0 在在cp作用下作用下 = 1 置置11nqj=0、k=0 在在cp作用下作用下 = 保持保持1nqnqj=1、k=1 在在cp作用下作用下 = 翻转翻转1nqnq1j1kcpqc1kjsrsdrdq图形符号图形符号下降沿触发下降沿触发全功能触发器全功能触发器28 j k 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

19、 1 1 1 1 0 1 1 0特性表特性表nq1nq29时序波形图时序波形图t0kcpjq12345翻转翻转置置1置置0保持保持翻转翻转ttt00030nq1nq四四. .t和和t触发器触发器t触发器触发器只有一个输入端只有一个输入端 t逻辑功能逻辑功能 保持和翻转保持和翻转(计数计数)t=0 在在 cp作用下作用下 =1nqnq保持保持t=1 在在 cp作用下作用下 =1nqnq翻转翻转(计数计数) t 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0特性表特性表sdc1qq1ttscprrd图形符号图形符号31qt1j1ksrc1qcpsdrdtq12340cpt保持保持翻转翻转保持保持0

20、0tt翻转翻转用用jk触发器组触发器组成的成的t触发器触发器时序波形图时序波形图t=“1”t触发器触发器只具有翻转只具有翻转( (计数计数) )功能功能t=1q1j1ksrc1qcpsdrd3211-3 常用常用ttl集成触发器简介及应用举例集成触发器简介及应用举例ttl集成集成d触发器触发器维持维持-阻塞结构阻塞结构 上升沿触发上升沿触发ct4074(74ls74)管脚排列图管脚排列图 p361 图图11-3-1 输输 入入 输输 出出 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1sdrd cpdnq1nq1nqnq功能功能表表33ttl集成集成d触发器触发器 ct

21、4175 (74ls175) 1q123456789101112131415162q3q4q1d2d3d4dcr1q2q3q4qgrducccpct 4175 输输 入入 输输 出出 清清 除除 cr 时时 钟钟 cp 数数 据据 d 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 14d触发器触发器共用共用cr端和端和cp端端功能表功能表1nq1nqnqnq34ttl集成集成jk触发器触发器 ct4112 (74ls112)边沿边沿( (下降沿下降沿) )触发触发 输输 入入 输输 出出 cp j k 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1

22、 0 0 1 0 1sdrd1nq1nqnqnqnqnq功能功能表表管脚排列图管脚排列图 p362 11-3-335四人抢答器四人抢答器d=d1d2d31dd1c1d2d3qqrdsdcpj3j2j11jc11kk1k2k3sdqqcprdj=j1j2j3k=k1k2k3应用举例应用举例有多个输入端触发器的图形符号有多个输入端触发器的图形符号4d触发器触发器 ct417536q1=q2=q3=q4=0q1=q2=q3=q4=1发光二极管发光二极管l1l4均不亮均不亮与非门与非门3开启开启,时钟脉时钟脉冲加入触发器冲加入触发器cp端端触发器的触发器的d1d1均为低点平均为低点平,发光二极管发光二

23、极管l1l4不亮不亮q1q4q2q3+5vrsb1sb2sb3sb4rrrd1d2d3d4132cr清清0cpcpct 4175l3l4l2l1q1q2q3q4清清0 cr37当某一按钮按下当某一按钮按下,其输入端其输入端高电平高电平,并在并在cp作用下将作用下将对应触发器置对应触发器置1,对应发光对应发光二极管发光二极管发光同时，与非门同时，与非门3被封锁被封锁,cp不能加入触发器不能加入触发器q1q4q2q3+5vrsb1sb2sb3sb4rrrd1d2d3d4132cr清清0cpcpct 4175l3l4l2l1q1q2q3q43811-4 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器寄存器寄存

24、器数码寄存器数码寄存器移位寄存器移位寄存器存放存放n位二进制代码位二进制代码,需要需要n个触发器个触发器用有记忆功能的触发器组成用有记忆功能的触发器组成一一.数码寄存器数码寄存器存放二进制代码存放二进制代码四位二进制代码寄存器四位二进制代码寄存器 4个个d触发器组成触发器组成1d1dq3q2q1q0输出输出清零清零rdc1c11dc11dc1接收接收a3a2a1a0rdrdrdf0f1f2f3cp( (配合若干门电路配合若干门电路) )391d1dq3q2q1q0清零清零rdc1c11dc11dc1输出输出a3a2a1a0rdrdrd数据输入端数据输入端 a3a2a1a0时钟脉冲时钟脉冲cp

25、接受控制信号接受控制信号cp到到 q3q2q1q0=a3a2a1a0输出控制信号输出控制信号( (正脉冲正脉冲) )到到, ,a3a2a1a0同时输出同时输出清零功能清零功能接收接收cp并行输入并行输入 并行输出并行输出输入输出方式输入输出方式40集成数码寄存器举例集成数码寄存器举例 四位数码寄存器四位数码寄存器ct117511c11drdc11dc11dc11dq1d0q2q3d1d2d3q0crcprdrdrd四位四位d触发器组成触发器组成 cp下降沿触发下降沿触发同时输出原码同时输出原码q3q0和反码和反码q3q0输入二进制码输入二进制码 d3d2d1d0管脚排列图管脚排列图 p365

26、图图 11-4-341nq3 输输 入入 输输 出出 cr cp d3 d2 d1 d0 0 1 d3 d2 d1 d0 1 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 nq0nq2nq112nq10nq13nq11nq功能表功能表异步清零功能异步清零功能送数功能送数功能保持功能保持功能42串行输出串行输出rd移位脉冲移位脉冲f0f1f2f3d0清零清零串行输入串行输入并行输出并行输出cpq0q1q3q2c11d1d1d1dc1c1c1rdrdrd二二.移位寄存器移位寄存器功能功能:在在cp(移位脉冲移位脉冲)作用下作用下, ,寄存器中所寄存的二进制寄存器中所寄存的二进制数码依次向左或向右移位

27、（数码依次向左或向右移位（低位低位高位或高位高位或高位低位低位）( (一一) )单向单向移位寄存器移位寄存器只能沿一个确定方向移位只能沿一个确定方向移位电路举例电路举例 四位四位d触发器组成触发器组成用于乘（低位用于乘（低位高位）、除（高位高位）、除（高位低位）等算术运低位）等算术运算和逻辑运算算和逻辑运算43串行输出串行输出rd移位脉冲移位脉冲f0f1f2f3d0清零清零串行输入串行输入并行输出并行输出cpq0q1q3q2c11d1d1d1dc1c1c1rdrdrd低位触发器的低位触发器的q端接入高位触发器的端接入高位触发器的d端端, ,移位方向自移位方向自低低位移向高位位移向高位: :q0

28、q3( (右移位右移位) )工作原理工作原理清零清零d触发器上升沿触发，在触发器上升沿触发，在cp上升沿作用下实现移位上升沿作用下实现移位时序波形图时序波形图 输入的数码是输入的数码是144串行输出串行输出rd移位脉冲移位脉冲f0f1f2f3d0清零清零串行输入串行输入并行输出并行输出cpq0q1q3q2c11d1d1d1dc1c1c1rdrdrd输入输入 d0q1q2q3q013542清零清零45cpdoqoq1传输延迟时间传输延迟时间tp输入数码输入数码1应在第一个应在第一个cp上升沿到来之前加入上升沿到来之前加入d0端端,然后在然后在cp上升沿作用下上升沿作用下,触发器触发器f0被置被置

29、1, q0=1。由于触发器的状。由于触发器的状态更新需要一定的传输延迟时间态更新需要一定的传输延迟时间tp，所以触发器，所以触发器f0被置被置1是是在在cp上升沿之后上升沿之后,因此，触因此，触发器发器f1只能按照只能按照q0的原状态的原状态来决定其次态，即来决定其次态，即q1仍为仍为0状态不变状态不变移位工作原理的说明移位工作原理的说明移位工作原理举例移位工作原理举例要输入的数码是要输入的数码是101146时序波形时序波形图图串行输出串行输出rd移位脉冲移位脉冲f0f1f2f3d0清零清零串行输入串行输入并行输出并行输出cpq0q1q3q2c11d1d1d1dc1c1c1rdrdrd10d0

30、q1q0q2q3输入输入12435cp111101清零清零4710011101清零清零初态初态第第1个个cp作用后作用后q0q1q2q3d0q1q0q2q3输入输入cp10124351111010000000000011111第第2个个cp作用后作用后第第3个个cp作用后作用后第第4个个cp作用后作用后48串行输入方式串行输入方式串行输出方式串行输出方式并行输出方式并行输出方式串行输出串行输出rd移位脉冲移位脉冲f0f1f2f3d0清零清零串行输入串行输入并行输出并行输出cpq0q1q3q2c11d1d1d1dc1c1c1rdrdrd串入串入-串出方式串出方式串入串入-并出方式并出方式1110

31、输入输出方式输入输出方式49集成单向移位寄存器集成单向移位寄存器 cc4015 cmos电路电路 每一片集成电路内有两个完全相同、互相独立的单向移每一片集成电路内有两个完全相同、互相独立的单向移位寄存器位寄存器管脚排列图管脚排列图 p368 图图11-4-9d触发器下降沿触发触发器下降沿触发时钟脉冲（移位脉冲）输入端时钟脉冲（移位脉冲）输入端 cpcr 异步清零端异步清零端ds 串行数据输入端串行数据输入端q3q0 并行数据输出端并行数据输出端q01dc11dc11dc11dc1111111111dscpq1q2q3cr50nq0 cr cp ds 1 0 0 0 0 0 保保 持持 0 0

32、0 0 1 1功能表功能表nq0nq0nq1nq1nq2nq210nq11nq13nq12nq串入串入-串出方式串出方式串入串入-并出方式并出方式移位方向移位方向 自低位移向高位自低位移向高位)(30qq 右移位右移位第第7次作业次作业 11-3 11-4 11-6 11-1051（二）双向移位寄存器（二）双向移位寄存器p369 图图11- 4-10m=1、m=0 在时钟脉冲作用下，串行输入数据，实在时钟脉冲作用下，串行输入数据，实现右移位（现右移位（q0 q3）m=0、m=1 在时钟脉冲作用下，串行输入数据，实在时钟脉冲作用下，串行输入数据，实现左移位现左移位 （q3 q0）ct4194(7

33、4ls194)管脚排列图管脚排列图 p369 图图11- 4 - 11功能齐全功能齐全集成双向移位寄存器举例集成双向移位寄存器举例52集成双向移位寄存器集成双向移位寄存器 ct4194(74ls194)组成组成:四个边沿触发的四个边沿触发的rs触发器组成触发器组成dsr 右移串行数据输入端（右移串行数据输入端（q0 q3 ）dsl 左移串行数据输入端（左移串行数据输入端（ q3 q0 ）d3d0 并行数据输入端并行数据输入端 q3q0 数据输出端数据输出端 cp 时钟脉冲时钟脉冲( (移位信号移位信号) )输入端输入端sa sb 控制控制信号输入端信号输入端 q3q1cruccdsrdsld0

34、d1d2d3q2q0sbsacpgnd18916cr 异步清零端异步清零端53并行数据输入并行数据输入右移功能右移功能 q0q3 左移功能左移功能 q3q0 保持功能保持功能 q0q1q2q3d0d1d2d3dsr右移数据输入右移数据输入dsl左移数据输入左移数据输入ct4194功能功能串行数据输入串行数据输入并行输出功能和串行输出功能并行输出功能和串行输出功能异步清零异步清零 cr 低电平有效低电平有效 54nq111nq12nq13nq10nqnq0nq0nq0nq0nq1nq1nq1nq1nq1nq2nq2nq2nq2nq3nq3nq3功功能能 输输 入入 输输 出出清零清零cr控制信号

35、控制信号sb sa串行输入串行输入时时钟钟cp 并行输入并行输入dsrdsld0 d1 d2 d3清清零零 0 0 0 0 0保保持持 1 0 送送数数 1 1 1d0 d1 d2 d3d0 d1 d2 d3右右移移 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0nq2nq2nq3551sbct4194应用举例应用举例 q1saq3q0q2cp“1”dsrcrsbsa= 01 右移右移dsr= q3 环形计数器环形计数器f0f1f2f3q3q2q1q01dsr5611001000000011101111011100110001q0q1q2q3进制计数进制计数器器8ct4194应用举例应用举例 sbq1

36、saq3q0q2cp“1”dsrcr1q2q3q0q1cp132467585711-5 计数器计数器功能功能 对输入的脉冲进行计数对输入的脉冲进行计数 分类分类 按进制分类按进制分类二进制计数器二进制计数器十进制计数器十进制计数器n（任意）进制计数器（任意）进制计数器按计数功能按计数功能加法计数器加法计数器减法计数器减法计数器可逆（加减）计数器可逆（加减）计数器同步计数器和异步计数器同步计数器和异步计数器组成计数器的基本单元电路是组成计数器的基本单元电路是触发器触发器除计数外除计数外,还具有分频、定时和数字运算等功能还具有分频、定时和数字运算等功能58一一.二进制加法计数器二进制加法计数器(

37、(一一) )异步异步二进制加法计数器二进制加法计数器异步异步二进制加法计数器的连线规律二进制加法计数器的连线规律(1)每一位触发器都接成形式每一位触发器都接成形式t触发器形式触发器形式(2)低位触发器由低位触发器由1变变0时时,向高位触发器产生进位信号向高位触发器产生进位信号(加至高位触发器的加至高位触发器的cp端端)同步计数器同步计数器 在计数过程中在计数过程中,需要更新状态的触发器在需要更新状态的触发器在同一时刻翻转同一时刻翻转异步计数器异步计数器 在计数过程中在计数过程中,需要更新状态的触发器不需要更新状态的触发器不在同一时刻翻转在同一时刻翻转,而有先后顺序之分而有先后顺序之分二进制加法

38、运算法则二进制加法运算法则0+1=1 本位由本位由0变变11+1= 0 本位由本位由1变变0,并向高位进并向高位进1(逢逢2进进1)159由由jk触发器组成的触发器组成的异步异步二进制加法计数器二进制加法计数器j=k=1 (t触发器触发器)低位触发器低位触发器q端加至高位触发器的端加至高位触发器的cp端端 (逢逢2进进1)rd1j1kc1rd1j1kc1rd1j1kc1rd1j1kc1计数计数输入输入“1”清零清零q0q1q2q31010qq60由由jk触发器组成的触发器组成的异步异步二进制加法计数器二进制加法计数器j=k=1 (t触发器触发器)低位触发器低位触发器q端加至高位触发器的端加至高

39、位触发器的cp端端 (逢逢2进进1)rd1j1kc1rd1j1kc1rd1j1kc1rd1j1kc1计数计数输入输入“1”清零清零q0q1q2q31010qq异步计数器的特点异步计数器的特点61时序波形图时序波形图q012345678910 1112 13 14 15 16q1q2q3cprd1j1kc1rd1j1kc1rd1j1kc1rd1j1kc1计数计数输入输入“1”清零清零q0q1q2q362输入脉冲输入脉冲 数目数目 触触 发发 器器 状状 态（二进制数）态（二进制数） q3 q2 q1 q0 对应对应十进制数十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0

40、1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表63输入脉冲输入脉冲 数目数目 触触 发发 器器 状状 态（二进制数）态（二进制数） q3 q2 q1 q0 对应对应十进制数十进制数 9 10 11 12 13 14 15 16 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 9 10 11 12 13 14 15 0续前表续前表64状态转换图状态转换图 q3q2q1q0

41、101010111100110111101000100111110010001101000101011000000001011121345678910111213141516异步异步二进制加法计数器的特点二进制加法计数器的特点(1)模数模数 计数器计数器n2计数容量计数容量 ( -1)n2模数模数16计数器计数器 16进制计数器进制计数器计数容量计数容量15(2)分频器分频器(3)异步计数异步计数 计数速度较慢计数速度较慢65d触发器组成的异步二进制计数器触发器组成的异步二进制计数器d = nq1nqd = nqd触发器构成触发器构成t触发器触发器1dc1qqcp1dc1计数输入计数输入cpq

42、0f0f1f3f2c1c1c11d1d1dq1q2q3上升沿触发上升沿触发 qcp端端q 10q 01进位进位66(二二)同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器同步计数器的特点同步计数器的特点:在计数脉冲在计数脉冲(cp)作用下作用下,应更新状态应更新状态的触发器同时（同步）翻转的触发器同时（同步）翻转每一位触发器应接成每一位触发器应接成t触发器形式触发器形式t= 0 = 保持保持1nqnqt= 1 = 计数计数1nqnq根据表根据表11-12(p372),同步二进制加法计数器中各位触发器同步二进制加法计数器中各位触发器t端控制信号方程端控制信号方程t0= 1t1= q0t2= q1q0t3

43、= q2q1q0同步二进制加法计数器电路组成同步二进制加法计数器电路组成 计数脉冲（计数脉冲（cp）同）同时加入各触发器时加入各触发器67f1f31k1jf21jc11kc1q3q1q21j1kc11j1kc1“1”计数脉冲计数脉冲f0q0cpjk触发器组成的同步二进制加法计数器触发器组成的同步二进制加法计数器j0 = k0 = 1j1 = k1= q0j2 = k2= q1q0j3= k3= q2q1q0t触发器触发器计数规律计数规律 二进制二进制波形图波形图 状态转换图状态转换图68二二.十进制加法计数器十进制加法计数器十进制计数器的应用十进制计数器的应用8421 bcd码码 十进制加法计

44、数器十进制加法计数器jk触发器组成的同步十进制加法计数器触发器组成的同步十进制加法计数器用二进制数码表示十进制数用二进制数码表示十进制数( (二二十进制十进制) )1k1kq11k1jc1c11jc11jc11j1k1q0f0计数脉冲计数脉冲q3q2f2f1f3ccp1进位信号进位信号69工作原理分析工作原理分析第一步第一步 列写各位触发器时钟控制信号的逻辑函数式列写各位触发器时钟控制信号的逻辑函数式cp0 = cp1 = cp2 = cp3 = cp (计数脉冲计数脉冲)时钟脉冲信号时钟脉冲信号控制信号的逻辑函数式控制信号的逻辑函数式f0触发器触发器j0= k0=1f1触发器触发器nq0j1

45、= k1=nq0nq31k1kq11k1jc1c11jc11jc11j1k1q0f0计数脉冲计数脉冲q3q2f2f1f3ccp170f2触发器触发器j2= k2= nq0nq1f3触发器触发器j3= k3=nq0nq1nq2nq01k1kq11k1jc1c11jc11jc11j1k1q0f0计数脉冲计数脉冲q3q2f2f1f3ccp1第二步第二步 列写状态转换表列写状态转换表 初态初态q3q2q1q0= 0000f0 j0= k0=1 在在cp作用下作用下 = 11n0qnq0nq0f1 j1= = 0 k1= = 0 在在cp作用下作用下 = 0nq31n1q71nq0nq1f2j2= k2

46、 = = 0 在在cp作用下作用下 = 0 1n2qnq1nq0f3j3= = 0 k0= =0nq2nq0在在cp作用下作用下 = 0 1n3qf0 j0= k0=1 在在cp作用下作用下 = 01n0qnq0f1 j1= =1 k1= =1 在在cp作用下作用下 = 1nq0nq31n1qf2j2= k2 = = 0 在在cp作用下作用下 = 0 nq0nq11n2qnq1f3j3= = 0 k0= =1nq0nq2nq0在在cp作用下作用下 = 0 1n3q计数器的次态是计数器的次态是 = 00010123qqqq计数器的次态是计数器的次态是 = 00100123qqqq72 初初 态态

47、 次次 态态进位进位 c 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 110nqnq3nq2nq1nq012nq13nq11nq同步十进制计数器状态转换表同步十进制计数器状态转换表n0n3qqc73列写状态转换表的方法列写状态转换表的方法nq0从初态从初态 = 0000开始开始nq1nq

48、2nq3第一个第一个cp( (计数脉冲计数脉冲) )加入加入11nqj0 = k0 = 1 f0 次态次态 = 110nqj1 = 0、 k1 = 0 f1 状态保持不变，次态状态保持不变，次态 = 0j2 = k2 = 0 f2 状态保持不变，次态状态保持不变，次态 = 012nqj3 = k3 = 0 f3 状态保持不变，次态状态保持不变，次态 = 013nq计数器的次态是计数器的次态是 00010001是计数器新的初态列入表的左侧，依照以上方法，是计数器新的初态列入表的左侧，依照以上方法，确定下一个确定下一个cp( (计数脉冲计数脉冲) )加入后新的次态加入后新的次态74nq0当当 =

49、1001时时nq1nq2nq3再来一个计数脉冲（再来一个计数脉冲（cp）f0 j0= k0=1 在在cp作用下作用下 = 01n0qnq0f1 j1= =0 k1= =1 在在cp作用下作用下 = 0nq0nq31n1qf2j2= k2 = = 0 在在cp作用下作用下 = 0 nq0nq11n2qnq1f3j3= = 0 k0= =1nq0nq2nq0在在cp作用下作用下 = 0 1n3q计数器的次态是计数器的次态是 = 00000123qqqq75结论：结论：该计数器从该计数器从0000状态开始，加入状态开始，加入9个个cp（计数（计数脉冲）后，状态是脉冲）后，状态是1001。第十个。第十

50、个cp加入后，计数器状加入后，计数器状态回到态回到0000，完成了一个计数循环。同时，送出进位，完成了一个计数循环。同时，送出进位信号信号c = nq3nq0同步十进制计数器同步十进制计数器状态转换图状态转换图q3q2q1q00100100010010010001101010110000000010111进位信号进位信号c1234567891076时序波形图时序波形图进位信号进位信号12345678910计数脉冲计数脉冲cpq0q1q3cq2n0n3qq77三三. .任意任意(n)进制计数器进制计数器n位触发器组成的二进制计数器位触发器组成的二进制计数器, ,作为一个整体作为一个整体, ,就是

51、就是一个一个 计数器。模数分别是计数器。模数分别是2、4、8、16等等n2分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能方法方法: :以二进制计数器为基础以二进制计数器为基础,跳过某些无用状态跳过某些无用状态,即可即可构成模数较小的构成模数较小的任意任意(n)进制计数器进制计数器q0cpq2q1q0“1”f2f0f11j1kc11j1kc11j1kc1q278第一步第一步 列写各位触发器时钟和控制信号的逻辑函数式列写各位触发器时钟和控制信号的逻辑函数式时钟脉冲信号信号时钟脉冲信号信号cp0 = cp1 = cp2 = cp (计数脉冲计数脉冲) 状态转换图状态转换图( (

52、时序波形图时序波形图) )结论（逻辑功能）结论（逻辑功能）列写各位触发器时钟和控制信号的逻辑函数式列写各位触发器时钟和控制信号的逻辑函数式分析方法分析方法q0cpq2q1q0“1”f2f0f11j1kc11j1kc11j1kc1q2转换表转换表状态转状态转79控制信号的逻辑函数式控制信号的逻辑函数式f0触发器触发器f1触发器触发器f2触发器触发器j0= k0=1nq2nq1j1= k1=nq0nq2nq0j2= k2= nq0 nq1nq1q0cpq2q1q0“1”f2f0f11j1kc11j1kc11j1kc1q280 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1

53、1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0nq0nq2nq113nq12nq11nq第二步第二步 列状态转换列状态转换表表初态初态000012nnnqqqf0j0= = 1 k0=1 cpnq2nq111n0qf1j1= = 0 k1= = 0 cp nq0nq2nq001n1qf2j2= = 0 k2= = 0 cpnq0 nq1nq101n2q81次态次态0011n01n11n2qqq初态初态110n0n1n2qqq次态次态0001n01n11n2qqqf0j0= = 0 k0=1 cpnq2nq101n0qf1j1= = 0 k1= =

54、 1 cp nq0nq2nq001n1qf2 j2= = 0 k2= = 1 cpnq0 nq1nq101n2q计数器重新回到起始的清零状态计数器重新回到起始的清零状态(000),完成了一个计数完成了一个计数循环循环依照以上方法分析依照以上方法分析, ,至输入第至输入第6个时钟脉冲个时钟脉冲, ,计数器状态计数器状态q2q1q0=110,此即为此即为第第7个时钟脉冲输入前的初态个时钟脉冲输入前的初态82q0q1q2计数脉冲计数脉冲cp1243567时序波形图时序波形图110101100011000001010产生进位信号产生进位信号模数模数7-七进制计数器七进制计数器通过以上学习通过以上学习,

55、 ,要求要求了解计数器的功能、进制、同步、了解计数器的功能、进制、同步、异步等基本概念，异步等基本概念，为正确使用集成计数器打下基础为正确使用集成计数器打下基础83四四. .中规模集成计数器中规模集成计数器 ( (重点重点) )ct4160 (74ls160)同步十进制集成计数器同步十进制集成计数器计数控制端计数控制端 ctp和和ctt进位输出端进位输出端 co并行数据输入端并行数据输入端 d0d3输出端输出端 q0q3异步清零端异步清零端 cr置数控制端置数控制端 ld管脚排列图管脚排列图时钟脉冲输入端时钟脉冲输入端 cp9cttq1co10111213141516q3q2q0ldcp123

56、45678d0d2d1d3ctpcrgnduccct4160q3coq1q2ctpd3d2d1cpcttd0q0cr ld进位信号进位信号84功能表功能表异步清零异步清零cr = 0同步并行予置数同步并行予置数cr = 1 、ld= 0 输输 入入 输输 出出 cr ld ctp ctt cp d3 d2 d1 d0 q3 q2 q1 q0 0 1 0 d3 d2 d1 d0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 计计 数数 保保 持持 保保 持持q3coq1q2ctpd3d2d1cpcttd0q0cr ldd0d1d2d385 输输 入入 输输 出出

57、 cr ld ctp ctt cp d3 d2 d1 d0 q3 q2 q1 q0 0 1 0 d3 d2 d1 d0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 计计 数数 保保 持持 保保 持持保持保持cr=ld=1，只要，只要ctp和和ctt中有一个是中有一个是0，即使，即使cp到，到，计数器也将保持原状态不变计数器也将保持原状态不变ctp=1、ctt=0，则，则co=cttq3q0=0，进位信号被封锁，进位信号被封锁此时若此时若ctp=0、ctt=1，则，则co=cttq3q0=q3q0，有进，有进位信号位信号86计数计数产生进位信号产生进位信号 c

58、o = ctt q3q0 = 1（q3q2 q1q0=1001） 输输 入入 输输 出出 cr ld ctp ctt cp d3 d2 d1 d0 q3 q2 q1 q0 0 1 0 d3 d2 d1 d0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 计计 数数 保保 持持 保保 持持在在cp上升沿上升沿()()作用下作用下, ,按照按照8421bcd码完成十码完成十进制进制计数计数cr = ld = 1、ctp = ctp =187q3coq1q2进位信号进位信号ctp“1”d3d2d1cpcttd0q0cr计数输入计数输入“1”ld十进制加法计十进制加法

59、计数器连线图数器连线图应用应用q3cpq1q0q2co时序波形图时序波形图123456789 10100188状态转换图状态转换图ctp“1”d3“1”d1cpd0coq1q0q2q3“1”十位十位d2cr ldd2cttcttctpd3d1cpd0cr ld计数输入计数输入“1”个位个位coq1q0q2q3二位十进制加法计数器二位十进制加法计数器q3 q2 q1 q0000000110100000100101001011001011000011112345678910进位进位模数模数100(099)1001100189任意任意(n)进制加法计数器进制加法计数器反馈置零法反馈置零法 在正常计数

60、过程中在正常计数过程中,利用利用计数器的计数器的某一状态某一状态进行反馈进行反馈, ,控制控制cr, ,使计数器清零使计数器清零, ,停止当前计数停止当前计数, ,从从0 0开开始新的始新的计数计数循环循环7进制计数器进制计数器cr ldctt“1”d2q3ctpd3d1cpcoq1d0q0q2计数输入计数输入“1”应用举例应用举例计数器从计数器从q3q2q1q0=0000开始计数开始计数,当第当第6个时钟脉冲输个时钟脉冲输入后入后, q3q2q1q0=0110。然后，第。然后，第7个时钟脉冲输入，个时钟脉冲输入， q3q2q1q0=0111，使与非门输出为，使与非门输出为0，cr=0，计数器