23寄存器与计数器

1、武汉市仪表电子学校电工电子教案第八章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容寄存器的功能、基本构成及常见类型课堂类型学时学时授课时间教学目的1、时序逻辑电路的特点2、时序逻辑电路的组成3、时序逻辑电路的分类4、寄存器的功能、基本构成及常见类型教学重、难点教学重、难点：寄存器的功能、基本构成及常见类型教学内容及步骤备注第8章时序逻辑电路【时序逻辑电路的特点】电路任一时刻的输出状态不仅与该时刻的输入状态有关，而且与电路的原有状态有关，这种电路 称为时序逻辑电路。前面所讨论的触发器就是一种最简单的时序 逻辑电路。【时序逻辑电路的组成】时序逻辑电路是由组合逻辑电路 和存储电路两部分组成，如图8-

2、1所示。 .出 二一/利71it1集喜Hr图8-1时序逻辑电路组成框图【时序逻辑电路的分类】时序电路按时钟信号输入方式不同，可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两大类。同步 时序逻辑电路中，各触发器受同一时钟控制，其状态转换与所加 的时钟脉冲信号都是同步的；异步时序逻辑电路中，各触发器状 态的变化不是同时发生的。常见的时序逻辑电路有寄存器和计数 器等。8.1 寄存器8.1.1 寄存器的功能、基本构成及常见类型【寄存器的功能】寄存器是一种非常重要的时序逻辑电路部件，它主要用来接收、暂存、传递数码、指令等信息。【寄存器的基本构成】寄存器主要由触发器和一些控制门电路组成，一个触发器能存放一位二进

3、制数码，要存放 N位二进 制数码，就应后N个触发器。【寄存器的常见类型】寄存器按照功能的不同，可分为数码寄存器和移住寄存器。第八章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容寄存器的功能、基本构成及常见类型课堂类型学时学时授课时间教学目的1、数码寄存器2、移位寄存器教学重、难点教学重、难点：寄存器的工作原理教学内容及步骤备注8.1.2数码寄存器数码寄存器是简单的存储器，具有接收、暂存数码和清除数 码的功能。图8-2所示是用D触发器组成的四位数码寄存器。在 存数指令（CP脉冲上升沿）的作可将预先加在各D触发器 输入端的数码，存入相应的触发器中，并可从各触发器的Q端同时输出，所以称其为并行输入、

4、并行输出寄存器。曰*叮JT | 挂像用中 外£穆jQzQ九FF( 或 1.0.flJ的陷'FF0 ? 审*图8-2 四位数码寄存器例如，要将四位二进制数码 口 D2 DiD）=1010存入寄存器中， 工作过程如下：（1）清零：令CR （总清零端）=0,贝U QQQQ=0000,清除 原有数码。（2）寄存数码：令CR=1。在寄存器 Q、C2、D、D0输入端 分别输入为1、0、1、0。当CP脉冲（接收数码的控制端）的上 开沿一到，寄存器的状态 QQQQ=1010,只要使乐=1, CP=Q寄 存器就处在保持状态。从而完成了数码的接收和暂存功能。8.1.3移位寄存器移位寄存器除了有存

5、放数码的功能外，还有数码移位功能。根据数码移动情况不同，可分为单向移位寄存器（又可分为左移 寄存器和右移寄存器）和双向移位寄存器。【单向移位寄存器】由D触发器构成的四位左移寄存器如图8-3所示。CR为总清零端。触发器的输出接至相邻左边触发器的输入端D,输入数据由最右边触发器 FF。的输入端D接入。a）逻辑图b）工作波形图图8-3 四位左移寄存器工作原理：例如将数码 DODD =1010寄存，从高位到低位依次 用行送到串行输入端，在第一个 CP脉冲上升沿到来后，Q= D3=1,在第二个CP脉冲上升沿到来后，Q=D=0, Q=1,依 此类推，在4个脉冲作用下，QQQQ=1010,串行输入的四位数

6、码全部置入移位寄存器中，同时，在4个触发器的输出端得到了并行输出的数码。实现了数码的用入一一并出。工作波形如图8-3b）所示。将右移寄存器和左移寄存器组合起来，并引入控制端便构成 既可左移又可右移的双向移位寄存器。第八章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容技能训练一 74LS194的逻辑功能测试课堂类型学时学时授课时问教学目的1、学会识读74LS194引脚并能测试其逻辑功能。2、了解74LS194的应用方法教学重、难教学重、难点：了解74LS194的应用方法占八、备注教学内容及步骤【训练内容及步骤】1 . 74LS194引脚顺序及引脚功能识别(1)找到集成块标识读出116引脚顺序。集

7、成电路CT74LS194是一块四位双向移位寄存器，如 图8-4所示。a)引脚排列图b，口乐瑞耿小*尸叫%，7? II I I T)逻辑功能图c )实物图图8-4双向移位寄存器 CT74LS194(2)根据图8-4a)找出1脚为总清零端，7脚和2脚分别是 左移和右移用行输入端，3、4、5、6脚是D)Q四个并行输入端， 9、10脚是工作方式控制端，11脚是CP时钟脉冲信号输入端， 12、13、14、15是QQ四个输出端，8脚是地端，16脚是电源 端。(3) 74LS194的5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q-Q),左移(方向由Q-Q),保持及清零。M、M 和束端的控制作用如表8-3所

8、示。%和风斯一建制依用林枪ACP而岫lip%Da口£1AQi%油事K0X篁xxM*0比勒111,*abG4«bcI缶TilV¥V,jt鼻，.：1屯上移rijM0工sjtQ出»工保持100XV.M注孰Ql侏仲11XXXMMM城密QIQf2 .测试74LS194的逻辑功能根据集成块74LS194各脚功能和电路逻辑功能接线，如图8-6所示，而、M、M、DSl、DSr Db、D、D2、D3分别接至逻辑开关；Q、Q、Q、Q接至发光二极管。CP端接单次脉冲源。按表8-4所规定的输入状态，逐项进行测试(D m：令cr=o,其他输入均为任意态，这时寄存器输出Q、Q、Q、

9、Q应均为0。观察情况并记录到表8-4中。清除后, 至 CR=1。(2)送数；令CR=M=M=1 ,送入任意4位二进制数，如Do、D、D2、D3=1010,力口 CP脉冲，观察 CP=0 CP由 0 1、CP由1 一0、三种情况下寄存器输出状态的变化，观察寄存器输出状态变化是否发生在CP脉冲的上升沿。观察情况并记录到表8-4中。(3)右!交涛零后，令Cr=1, M=0 Mo=1,由右移输入端DSr送入二进制数码如0100,由C琳连续加4个脉冲，观察输出 情况并记录到表8-4中。(4)左移:先清零，再令CR=1 , M=1, M=0,由左移输入端DSl送入二进制数码如1111,连续加四个CP脉冲，

10、观察输出端 情况并记录到表8-4中。(5)保持:寄存器予置任意4位二进制数码abcd,令CR =1, M= M0=0,加CP脉冲，观察寄存器输出状态并记录到表 8-4中。杰4的勺二正举“K铉板 牝肿种率行喻人输出划界，百鸣屿CPDm小岛P0FQlQa0KK川KMK现11plfK:010101r 一0MYXXK1J1工1¥xMXK1Dr iTqxMXM1Dir03箕3t*11-jr¥tXMKKirr0prXIxHKM11plTX1wX*K1j 10T“t*£H!1'i0rXK第八章教案授课班级课程名称电力技术基础与技能教学内容计数器课堂类型学时学时授课时间教

11、学目的1、计数器的功能及类型2、异步三位二进制加法计数器3、异步集成计数器74LS290教学重、难点教学重、难点：异步三位二进制加法计数器、异步集成计数器74LS290教学内容及步骤备注8.2 计数器8.2.1 计数器的功能及类型【计数器的功能及应用】能累计输入脉冲个数的时序电路叫计数器。计数器不仅能用于计数，还可用于定时、分频和程序 控制等。【计数器的类型】常用的计数器种类非常多，计数器按计数进制可分为二进制计数器和非二进制计数器（如十进制、N进制计数器等）；按数字的增减趋势可分型口法计数器、减法计数 器和可逆计数器；按计数器中各触发器翻转是否与计数脉冲同步 可分为同步计数器和异步计数器。8

12、.2.2 异步计数器【异步三位二进制加法计数器】（1 ）电路组成。如图8-8a）所示，由3个JK触发器构成。 FR为最低位触发器，其控制端 C1接输入脉冲，低位的输出端 Q 接高一位的控制端C1处，FE为最高位计数器。各触发器K=J=1, 处于计数状态。当各触发器的控制端 C1接收到由1变0的信号 时，触发器的状态就翻转。（2）工作原理1）计数器清零：使CR=0,则QQQ=000。2）每当一个CP脉冲下降沿到来时，FR就翻转一次；每当 Q的下降沿到来时，FF1就翻转一次；每当Q的下降沿到来时，FF2 就翻转一次，工作波形如图8-9b）所示。a）逻辑图b）工作波形图图8-9三位二进制加法计数器图

13、输入脉冲个数与对应的二进制数状态，见表8-5,实现了每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的加法计数器操作（也称递 增计数器）。三位二进制加法计数器的计数范围是000111,对应十进制数的07,共8个状态，第8个计数脉冲输入后计数器 又从初始000开始计数。表七工三住二电制迎雪廿融祭讥心案稀人CP期 gt土裔止芯起息0（.刑森J0IU10QL3的0301410P510161Q7111ad0【异步集成计数器74LS290I（1） 74LS290功能介绍： 二-五-十进制异步加法计数器 74LS290的逻辑功能示意图、引脚排列图实物图如图 8-11所示 集成异步计数器74LS290的功能表如表8-6所

14、示。L, K. K I er CFi 0 Q一 口 n 口 口 口 口 口 1-1 15 12 II 1(1 fl K"TTTTTTTTTTTTTjS NC 5 Qi NC 11)b)引脚排列图a)逻辑功能图图 8-11 CT74LS290表8-6集成异步计数器74LS290的功能表输入输出R0(1)R0(2)S9 (1)S9 (2)QQQQ110x000011x00000xx1110010X0X二进制计数X0X0五进制计数0XX08421码十进制计数X00X5421码十进制计数(2) 74LS290的应用：74LS290通过输入输出端子的不同连 接，可组成不同进制的计数器。图 8-

15、12是分别用74LS290组成 的二进制、五进制和十进制计数器。a)二进制计数器b )五进制计数器 C ) 8421BCDB1制计数器图8-12 74LS290的应用第八章教案授课班级课程名称电力技术基础与技能教学内容同步计数器课堂类型学时学时授课时间教学目的1、三位二进制同步加法计数器2、同步集成计数器74LS161教学重、难点教学重、难点：同步计数器工作过程教学内容及步骤备注8.2.3同步计数器为提高计数速度 入端CP处，使各个 式的计数器称为同步 【三位二迪-触计2闹将计数脉冲送到每个触发 发器的状态变化与计数肺 殁器。同步加法计数器】如图鼻Qi匚器的时钟脉冲输1冲同步，这种力8-13

16、”。一J2CP<>2_-FF八 CP< 公QFFq 八CP<cAJTLFL,6口图8-13 三位二进制同步加法计数器1 .分析逻辑关系如表8 -7所示。表8-7三位二进制同步加法计数器逻辑关系触发器序号翻转条件JK端逻辑关系FR个计数脉冲就翻J0=K3=1匚匚L-IZ -CFFQ0 = 1Q -Q1 = 1J1 K.1 Q0J2-K=QQ2 .工作过程(1)计数器工作前应先清零，初始状态为 000。(2)当第1个CP脉冲到来后，FR的状态由0变为1。而 CP到来前，Q、Q均为0,所以，CP到来后，FF2、FFi保持0 态不变。计数器状态为001。(3)当第2个CP脉冲到

17、来后，则FR由1变为0。FF1状态 翻转，由0变为1。而FF2仍保持0态不变。计数器状态为010。(4)当第3个CP脉冲到来后，只有FR的状态由0变为1, FF1、FE保持原态不变。计数器状态为 011。(5)当第4个计数脉冲到来后，三个触发器均翻转，计数 状态为100。(6)第5、6个计数脉冲到来后，触发器的状态，可自行分 析。在第7个CP脉冲到来后，计数状态变为111 ,如再送入一 个CP脉冲，计数恢复为000。【同步集成计数器74LS161(1) 74LS161功能介绍：74LS161是同步的可预置4位二进 制加法计数器。图8-14分别是他的逻辑电路图和引脚排列图， 集成同步计数器74L

18、S161的功能表如表8-8所示。a)逻辑功能图b )引脚排列图cb)图8-14 74LS161的逻辑功能示意图和引脚图表8-8 集成同步计数器74LS161的功能表箱出耳BPQt0v00QD0K乌25I11计匏1:1K工保持1K0X皤(2) 74LS161的应用：74LS161是集成同步4位二进制计数器， 也就是模16计数器，用它可构成任意进制计数器。第八章教案授课班级课程名称电力技术基础与技能教学内容项目训练 制作秒计数器课堂类型学时学时授课时间教学目的1、熟悉常用集成电路的使用方法和电子仪器的使用方法2、学会查阅技术手册和文献资料3、会安装电路，实现计数器逻辑功能。教学重、难点教学重、难点：会安装电路，实现计数器逻辑功能教学内容及步骤备注【训练准备】查阅技术手册和文献资料，按原理图找出所需要的电子元器 件，请根据所给的元器件，并完成电路制作。【训练内容及步骤】1 .秒计数器简述：秒计数器即是一种60进制计数器，经常在秒表、数字钟等电路 的使用中出现。2 .电路元器件的引脚识别与功能检测：(1)对所选集成电路的引脚进行识别(2)对所选集成电路进行功能测试3 .电路的制作与调试：(1)按电路原理图绘制布