时序集成器件

1、8.1 计数器计数器8.2 锁存器和移位寄存器锁存器和移位寄存器8. 常用时序集成器件常用时序集成器件作业：作业：8.3(7-14)、8.5、8.8、8.22, (7-16),(7-17)1) 1) 熟悉集成寄存器和计数器的逻辑功能熟悉集成寄存器和计数器的逻辑功能2) 2) 掌握集成计数器的应用设计掌握集成计数器的应用设计教学基本要求教学基本要求电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础8.1.1 二进制计数器二进制计数器 8.1.2 非二进制计数器非二进制计数器8.1.4 集成计数器应用集成计数器应用8.1 计数器计数器8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术

2、基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础2）计数器的分类计数器的分类按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器概概 述述1） 计数器的逻辑功能计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。数字运算等等。8.1

3、 计数器计数器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础同步计数器同步计数器异步计数器异步计数器加计数器加计数器减计数器减计数器可逆计数器可逆计数器二进制计数器二进制计数器非二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器十进制计数器 任意进制计数器任意进制计数器加计数器加计数器减计数器减计数器可逆计数器可逆计数器二进制计数器二进制计数器非二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器十进制计数器 任意进制计数器任意进制计数器8.1 计数器计数器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础?(C)CPJ4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q0J4Q

4、15CLK1K16Q14S2R3J4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q1?Q2C(1) 二进制异步计数器二进制异步计数器-3位异步二进制位异步二进制加法计数加法计数器器 工作原理工作原理结构特点：结构特点：8.1.1 二进制计数器二进制计数器 Q,K QJ nnn1nQQKQJQ 每个触发器都构成翻转器，但是动作时刻不同。每个触发器都构成翻转器，但是动作时刻不同。Q1CP2Q0,CP1CP,CP0 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础结论结论:CPQff210 CPQff411 CPQff812 计数器的功能：不仅可以计数也可作为计数器的功能：不仅可以计

5、数也可作为分频器分频器。8.1.1 二进制计数器二进制计数器 仿真仿真 由于每个触发器的动作和时钟有效沿相比都有延迟，为由于每个触发器的动作和时钟有效沿相比都有延迟，为了能够实现计数功能，对时钟信号有要求。（了能够实现计数功能，对时钟信号有要求。（P206）电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础?CCPJ4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q0J4Q15CLK1K16Q14S2R3J4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q1?Q28.1.1 二进制计数器二进制计数器 (1) 二进制异步计数器二进制异步计数器-3位异步二进制位异步二进制减法计数减法计数器器 工

6、作原理工作原理结构特点：结构特点：Q,K QJ nnn1nQQKQJQ 每个触发器都构成翻转器，但是动作时刻不同。每个触发器都构成翻转器，但是动作时刻不同。Q1CP2,Q0CP1CP,CP0 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础结论结论:CPQff210 CPQff411 CPQff812 计数器的功能：不仅可以计数也可作为计数器的功能：不仅可以计数也可作为分频器分频器。8.1.1 二进制计数器二进制计数器 仿真仿真电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础CP?Q0?Q1?Q2J13Q8J24J35CLK12K19K210K3

7、11Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R20RD?Q3(2) 二进制同步计数器二进制同步计数器-4位二进制位二进制加法计数加法计数器器 工作原理工作原理8.1.1 二进制计数器二进制计数器 1,KJ00 ,QKJ011 21033QQQKJ ,QQKJ1022 n01n0QQ n1n01n1QQQ n2n1n01n2Q)Q(QQ n3n2n1n01n2Q)QQ(QQ 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技

8、术基础数字电子技术基础8.1.1 二进制计数器二进制计数器 仿真仿真0QC/3Q1Q2Q0000011111111000000100100011010001010110100110101011110011011110 当计数器输出状态为：当计数器输出状态为：11111111时，产生进位信号。时，产生进位信号。电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础4位二进制计数器状态表00000161111115001111401011130001112011011100101100100190000180111070011060101050001040110030010020

9、10001000000Q0Q1Q2Q3进位输出进位输出电路状态电路状态计数顺序计数顺序Q0在每个在每个CP都翻转一次都翻转一次Q1仅在仅在Q0=1后的下一后的下一个个CP到来时翻转到来时翻转FF0可采用可采用T=1的的T触发器触发器FF1可采用可采用T= Q0的的T触发器触发器Q3仅在仅在Q0=Q1=Q2=1后的后的下一个下一个CP到来时翻转到来时翻转FF2可采用可采用T= Q0Q1的的T触发器触发器Q2仅在仅在Q0=Q1=1后的下后的下一个一个CP到来时翻转到来时翻转FF3可采用可采用T= Q0Q1Q2T的触发器的触发器 动作特点动作特点(设计思路设计思路)8.1.1 二进制计数器二进制计数

10、器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础CP? Q0CPQ0Q1Q2Q3J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R21RD(2) 二进制同步计数器二进制同步计数器-4位二进制位二进制减法计数减法计数器器 工作原理工作原理8.1.1 二进制计数器二进制计数器 1,KJ00 ,QKJ011 21033QQQKJ ,QQKJ1022 n01

11、n0QQ n1n01n1QQQ n2n1n01n2Q)QQ(Q n3n2n1n01n2Q)QQQ(Q 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础8.1.1 二进制计数器二进制计数器 仿真仿真电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础8.1.2 非二进制计数器非二进制计数器 0123QQQQ1G2G0FF1Q3G2Q3Q0QC& &CP& & &1J Q1J Q CI CI1K1K1J Q1J Q CI CI1K1K1J Q1J Q CI CI1K1K1J Q1J Q CI CI1K1KT0=1T

12、触发器构成的同步十进制加法触发器构成的同步十进制加法计数器计数器1 1& & &1FF2FF3FF00110100000100100000011001010111100110001111111010111010110111001 1）同步十进制计数器）同步十进制计数器计数过程为：计数过程为：C/1T0 n0n12QQT n3n01QQT n0n3n0n1n23QQQQQT n01n0QQ n1n3n0n1n3n01n1QQQQQQQ n2n0n1n2n0n11n2QQQQQQQ n3n0n3n0n1n2n3n0n3n0n1n21n3QQQQQQQQQQQQQ 如图：如图

13、：电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础CP?Q0?Q1?Q21J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R21RDJ4Q15CLK1K16Q14S2R3J4Q15CLK1K16Q14S2R38.1.2 非二进制计数器非二进制计数器 2 2）异步五进制计数器）异步五进制计数器010001100011000111101101仿真仿真电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础典型集成电路典型集成电路 1CP 1 2 1 1M1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 3 4 5 6 2CP 112 2M2Q0 2Q1 2Q2

14、 2Q3 119 8 74HC/HCT393的逻辑符号的逻辑符号 中规模集成电路中规模集成电路74HC/HCT393中集成了两个中集成了两个4位异步二位异步二进制计数器在进制计数器在 5V、25工作条件下，工作条件下，74HC/HCT393中每级中每级触发器的传输延迟时间典型值为触发器的传输延迟时间典型值为6ns。8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 Q0 CP Q1 Q2 Q3 1tpd 4位二进制同步加计数器时序图位二进制同步加计数器时序图8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子

15、技术基础数字电子技术基础 D0 & 1 & 1 & 1 F F0 1 D C 1 R Q Q = & & & 1 F F1 1 D C 1 R Q Q = & & & 1 F F2 1 D C 1 R Q Q = & & & 1 F F3 1 D C 1 R Q Q = = 1 1 Q0 1 Q1 1 Q2 1 Q3 1 TC D1 1 D2 1 D3 1 & 1 1 1 1 1 C E T C EP P E C P C R (2)典型典型 集成计数器集成计数器74LVC161使能使能预置预

16、置异步复位异步复位8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础(2)(2)时序图时序图 CR PE CP CEP CET Q0 Q1 Q2 Q3 TC 计计数数 保保持持 异异步步清清零零 同同步步预预置置 D3 D0 D1 D2 8.1.3 集成计数器集成计数器 在计数状态下，当在计数状态下，当Q3Q2Q1Q0=1111时，时，C=1，否则为，否则为0。进位信号有效时刻？进位信号有效时刻？电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础74LVC161逻辑功能表逻辑功能表输输 入入输输 出出清零清零预置预置

17、使能使能时钟时钟预置数据输入预置数据输入计计 数数进位进位CEPCETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0TCLLLLLLHLD3D2D1D0D3D2D1D0*HHL保保持持*HHL保保持持*HHHH/PE计计数数*/CR的作用？的作用？PECR/PE的作用？的作用？/PE/PE为同步为同步8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础例例试用试用74LVC161构成模构成模216的同步二进制计数器。的同步二进制计数器。 LD PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC0 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1

18、D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 CE CLK RESET PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC1 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D4 D5 D6 D7 Q4 Q5 Q6 Q7 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC2 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D8 D9 D10 D11 Q11 Q8 Q9 Q10 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC3 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D12 D13 D14 D15 Q15 Q12 Q13 Q14 8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子

19、技术基础数字电子技术基础 异步二异步二 一一 十进制计数器十进制计数器 CP1 CP0 CR 1 1 FF0 C R 1 Q0 Q1 Q2 Q3 1 1 1 1 C R C R & FF1 FF2 FF3 C R 1 1 1 1 1 1 1 1 1 将图中电路按以下两种方式连接：将图中电路按以下两种方式连接：试分析它们的逻辑输出状态。试分析它们的逻辑输出状态。0CP1CP 接计数脉冲信号，将接计数脉冲信号，将Q0与与 相连；相连；（1）1CP0CP 接计数脉冲信号，将接计数脉冲信号，将Q3与与 相连相连（2）8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字

20、电子技术基础数字电子技术基础两种连接方式的状态表两种连接方式的状态表计数顺计数顺序序连接方式连接方式1（8421码）码） 连接方式连接方式2（5421码）码）Q3Q2Q1Q0Q0Q3Q2Q10000000001000100012001000103001100114010001005010110006011010017011110108100010119100111008.1.1 二进制计数器二进制计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础CP 脉脉冲冲的的引引入入方方式式 型型号号 计计数数模模式式 清清零零方方式式 预预置置数数的的方方式式 74161

21、4 位位二二进进制制加加法法 异异步步（低低电电平平） 同同步步 74HC161 4 位位二二进进制制加加法法 异异步步（低低电电平平） 同同步步 74HCT161 4 位位二二进进制制加加法法 异异步步（低低电电平平） 同同步步 74LS191 单单时时钟钟 4 位位二二进进制制可可逆逆 无无 异异步步 74LS193 双双时时钟钟 4 位位二二进进制制可可逆逆 异异步步（高高电电平平） 异异步步 74160 十十进进制制加加法法 异异步步（低低电电平平） 同同步步 同同步步 74LS190 十十进进制制可可逆逆 无无 异异步步 74LS293 双双时时钟钟 4 位位二二进进制制加加法法 异

22、异步步（低低电电平平） 无无 异异步步 74LS290 二二五五十十进进制制加加法法 异异步步（低低电电平平） 异异步步 集集成成计计数数器器 74161，74LS191，74LS193，74LS160,74LS190，74LS290 功功能能简简介介 常用集成计数器电路结构及功能简介常用集成计数器电路结构及功能简介8.1.3 集成计数器集成计数器 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 1）用集成计数器构成任意进制计数器）用集成计数器构成任意进制计数器 图图 用反馈清零法将用反馈清零法将N N进制计数器接成进制计数器接成M M 进进制计数器的主循环状态图制计

23、数器的主循环状态图S Sn-3n-3S Sn-2n-2S Sn-1n-1S SM-2M-2S S3 3S S1 1S S2 2S S0 0S SM-1M-1S SM M（1 1）反馈置零法和反馈清零法）反馈置零法和反馈清零法 设已有设已有N N进制计数器进制计数器M M进制进制 方法：方法：反馈清零法反馈清零法，反馈置数法反馈置数法，反馈置零法反馈置零法 等三种。等三种。异步清异步清0,0,接接/CR/CR端端同步置同步置0,0,接接/PE/PE端端 NM NM，用一片，用一片N N进制集成计数器；进制集成计数器；NMN M M计数进制时采用。计数进制时采用。异步清零计数器：异步清零计数器：用

24、第用第M M个脉冲计数器输出状态为个脉冲计数器输出状态为1 1的输出信号的输出信号相与非作为清零控制信号。相与非作为清零控制信号。仿真仿真8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 例：例：用用74LVC161(异步清零、同步置数异步清零、同步置数)构成九进制加计数器。构成九进制加计数器。电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础74LVC161逻辑功能表逻辑功能表输输 入入输输 出出清零清零预置预置使能使能时钟时钟预置数据输入预置数据输入计计 数数进位进位CEPCETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0TCLLLLLLHLD3D2D1D0D3D2D1D0*HH

25、L保保持持*HHL保保持持*HHHH/PE计计数数*PECR/PE/PE为同步为同步8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 (2) 反馈置反馈置0法法 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 0010 0110 0000 0101 0100 0011 0001 1000 0111 Q3Q2Q1Q0 方法：方法：对于同步置数计数器：用对于同步置数计数器：用第第M-1M-1个脉冲计数器输出状态为个脉冲计数器输出状态为1 1的输出信号

26、相与非的输出信号相与非作为置零控制信号。作为置零控制信号。 如果，是异步置数计数器，则用如果，是异步置数计数器，则用第第M M个脉冲计数器输出状态个脉冲计数器输出状态为为1 1的输出信号相与非的输出信号相与非作为置零控制信号。作为置零控制信号。 适用于有预置数功能的计数器。适用于有预置数功能的计数器。仿真仿真8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 0101 1001 0011 1000 0111 0110 0100 0010 0001 Q3Q2Q1Q0 (3) 反馈置数法反馈置数法 适用于有预置数功能的计数器。适用

27、于有预置数功能的计数器。利用最后一个计数值产生置数利用最后一个计数值产生置数/PE/PE控制控制信号。信号。方法：方法：对于同步置数计数器：将对于同步置数计数器：将最后一个计数值中为最后一个计数值中为1 1的位经与的位经与非门非门连接于置数连接于置数/PE/PE端，置入的数据可以为端，置入的数据可以为0000000011111111中的任何。中的任何。 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 1 0 0 0 例如：预置例如：预置00010001，如果预置其它数，电路怎么连接？如果预置其它数，电路怎么连接？如

28、果是异步预置控制信号？如果是异步预置控制信号？8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 1011 1111 1001 1110 1101 1100 1010 1000 0111 Q3Q2Q1Q0 /1 (3) 反馈置数法反馈置数法 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 1 1 1 0 适用于有预置数功能的计数器。适用于有预置数功能的计数器。利用进位信号利用进位信号TCTC产生预置数产生预置数/PE/PE控制信号。控制信号。方法：

29、方法：对于同步置数计数器：将对于同步置数计数器：将TCTC取反连接于取反连接于LDLD端，置入的数端，置入的数据为据为N-MN-M16169 97 7。如果是异步预置控制信号？如果是异步预置控制信号？仿真仿真8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 置入的数为置入的数为N-M-1=6,N-M-1=6,状态图？状态图？电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础DRLDLD图图 计数器进制的扩展逻辑电路计数器进制的扩展逻辑电路（a a）同步扩展方式）同步扩展方式1 1CPCP D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 11 1

30、1 11 1 D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 1DR 当当MNMN时，首先将计数器进制时，首先将计数器进制N N进行扩展。进行扩展。 有同步扩展方式和异步扩展方式。有同步扩展方式和异步扩展方式。 同步扩展方式同步扩展方式: :低位和高位的低位和高位的CPCP信号相同，用低位的信号相同，用低位的C C进位进位信号作为高位的计数控制端的输入信号。信号作为高位的计数控制端的输入信号。 经过扩展后的计经过扩展后的计数为数为N N2 2进制计数器。进制计数器。2 2） 集成计数器扩展集成计数器扩展8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 电子技术基础精

31、品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础图图 计数器进制扩展的逻辑电路计数器进制扩展的逻辑电路（b b）异步扩展方式）异步扩展方式LDDR1 11 1CPCP1 1 D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 11 11 11 11 1 D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 1LDDR 异步扩展方式异步扩展方式: :低位低位CPCP信号为计数脉冲信号，用高位的信号为计数脉冲信号，用高位的C C进进位信号作为高位的计数脉冲输入信号。高低位计数控制端位信号作为高位的计数脉冲输入信号。高低位计数控制端均输

32、入计数控制状态信号。均输入计数控制状态信号。经过扩展后的计数为经过扩展后的计数为N N2 2进制计数器。进制计数器。8.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 图图6.5.21 6.5.21 计数器进制扩展的逻辑电路计数器进制扩展的逻辑电路例例: :用双二用双二- -五五- -十进制十进制74HCT390(74HCT390(异步复位异步复位) )构成构成2424进制计数器。进制计数器。? T1CP?Q0?Q1?Q2?Q3CKA1CKB4MR2Q03Q15Q26Q37U174HCT390CKA1CKB4MR2Q03Q15

33、Q26Q37U274HCT390123U3:A74LS08? T08.1.4 集成计数器的应用集成计数器的应用 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础1 1） 锁存器（寄存器）锁存器（寄存器）8.2.1 锁存器锁存器寄存器寄存器:是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件。它的主要组成部分是触发器。件。它的主要组成部分是触发器。 一个触发器能存储一个触发器能存储1位二进制代码，位二进制代码，存储存储 n 位位二进二进制代码的寄存器需要用制代码的寄存器需要用 n 个触发器个触发器组成。寄存器实际组成。寄存器实际上是若干触发器的

34、集合。上是若干触发器的集合。8.2 锁存器和移位寄存器锁存器和移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 1 1D C1 CP 1 OE 1 E Q0 1 1D C1 E Q1 1 1D C1 E Q7 D0 D1 D7 2）集成锁存器）集成锁存器-各种类型见各种类型见P228表表8.2.18位位CMOS寄存器寄存器74HC37411111101118.2.1 锁存器锁存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础8位位CMOS寄存器寄存器74LV374高阻高阻HHH高阻高阻LLH存入数据，禁止输出存入数据，禁止输出HHL对

35、应内部触对应内部触发器的状态发器的状态LLL存入和读出数据存入和读出数据Q0Q7DNCP输出输出内部触发器内部触发器输输 入入工作模式工作模式OE1nNQ8.2.1 锁存器锁存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用下使数码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。下使数码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。按移动方式分按移动方式分单向移位寄存器单向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器左移位寄存器左移位寄存器( (硬件电路上硬件电路上) )移位寄存器的逻辑功能分类移位寄存器的

36、逻辑功能分类移位寄存器的逻辑功能移位寄存器的逻辑功能右移位寄存器右移位寄存器( (硬件电路上硬件电路上) )8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF3 FF0 FF1 FF2 1) 1) 基本移位寄存器基本移位寄存器( (右移右移) )（a a）电路）电路串行数据输入端串行数据输入端串行数据输出端串行数据输出端并行数据输出端并行数据输出端8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子

37、技术基础D3=Q2nD1=Q0nD0=DSIQ0n+1=DSIQ1n+1 =D1 = Q0nQ2n+1 =D2 =Q1nQ3n+1 =D3 = Q2n 写出激励方程写出激励方程 写出状态方程写出状态方程(b) (b) 工作原理工作原理 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 D2=Q1nD0 D1 D2D3 8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 0 FF0 FF1 FF2

38、FF31CP 后后2CP 后后3CP 后后4CP 后后1101 1 Q0n+1=DSIQ1n+1 = Q0nQ2n+1 =Q1nQ3n+1 =Q2n 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 1011D0 D1 D2D3 8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 DSI CP 1 1 0 1 1 2 4 3 5 6 8 7 0 0 0 0 0 DSI =11010000,从高位开始输入从高位开始输入 串串行行输输出出 并并行行输输出出DPO 经过经

39、过4个个CP脉冲作用后，从脉冲作用后，从DSI 端串行输入的数码就可以端串行输入的数码就可以从从Q0 Q1 Q2 Q3并行并行输出。输出。 串入串入并出并出 经过经过7个个CP脉冲作用后，从脉冲作用后，从DSI 端串行输入的数码就可以端串行输入的数码就可以从从DSO 端串行输出。端串行输出。 串入串入串出串出 Q0 Q1 Q2 Q3(DSO) 仿真仿真8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础2）多功能双向移位寄存器）多功能双向移位寄存器 D0 FF0 D1 FF1 D2 FF2 D3 FF3 并并行行输输入入 并并行行输输出出 右

40、右移移串串行行输输入入（DIR） 左左移移串串行行输输出出（DOL） 右右移移串串行行输输出出（DOR） 左左移移串串行行输输入入（DIL） Q0 Q1 Q2 Q3 多功能移位寄存器工作模式简图多功能移位寄存器工作模式简图（1）工作原理）工作原理高位移向低位高位移向低位-左移左移低位移向高位低位移向高位-右移右移8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 1D C1 1D C1 FFm 0 1 3 2 1 0 MUX MUXm Dm1 Dm FFm1 1D C1 FFm+1 Dm+1 Dm CP S1 S0 Qm1 Qm Qm+1

41、实现多种功能双向移位寄存器的一种方案实现多种功能双向移位寄存器的一种方案( (仅以仅以FFm为例为例) )nmnmQQ11 nmnmQQ11 mnmDQ 1S1S0=00S1S0=01高位移高位移向低位向低位S1S0=10S1S0=11nmnmQQ 1并入并入不变不变低位移低位移向高位向高位8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础（2）典型集成电路）典型集成电路CMOS 4位双向移位寄存器位双向移位寄存器74HC/HCT194 1SC1FF0S11&1RR1DSR1S0111&1D0&1D1&1D2

42、&1D31DSL1D0D0CP11SC1FF11RR11D1D11SC1FF21RR11D2D21SC1FF31RR11D3D3CR11Q01Q11Q21Q3Q0Q1Q2Q38.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础74HCT194 的功能表的功能表 10 nQ11 nQ12 nQ13 nQCRnQ0nQ1nQ2nQ3nQ1nQ2nQ0nQ1nQ2nQ3nQ1nQ2nQ37D3D2D1D0D3*D2*D1*D0*1116H H0115LL0114HH1013LL10120011LLLL0DI3DI2DI1DI0左左移移DSL

43、右右移移DSRS0S1行行并行输入并行输入时时钟钟CP串行输串行输入入控制信控制信号号清清零零输输 出出输输 入入nQ0nQ1nQ2高位移向低位高位移向低位并入并入不变不变低位移向高位低位移向高位仿真仿真8.2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础3 3）集成移位寄存器）集成移位寄存器-各种类型见各种类型见P232表表8.2.5 1D C1 R 1 1 1 1 1 Q0 1D C1 R 1 Q1 1D C1 R 1 Q7 CP CRDSA DSB & 内部逻辑图内部逻辑图8 8位移位寄存器位移位寄存器74HC/HCT1648.

44、2.2 移位寄存器移位寄存器电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 工作原理工作原理 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 假设初态假设初态Q3Q2Q1Q0=0001， 0001 0010 0100 1000 Q3Q2Q1Q0 状态图状态图1 1）基本环形计数器）基本环形计数器第一个第一个CP:Q3Q2Q1Q0=0010， 第二个第二个CP:Q3Q2Q1Q0=0100， 第三个第三个CP:Q3Q2Q1Q0=1000， 第四个第四个CP:Q3Q2Q1Q0=0001， 第五个第

45、五个CP:Q3Q2Q1Q0=0010， 8.2.3 移位寄存器的应用移位寄存器的应用电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础又如：又如：Q3Q2Q1Q0=1110。计数过程为：。计数过程为：11101101101101111110。M=4例如：例如：Q3Q2Q1Q0=0000。计数过程为：。计数过程为：000000000000。M=1例如：例如：Q3Q2Q1Q0=1111。计数过程为：。计数过程为：111111111111。M=1例如：例如：Q3Q2Q1Q0=1010。计数过程为：。计数过程为：101001011010。M=2 工作原理工作原理 1D Q0 DS

46、I CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 1 1）基本环形计数器）基本环形计数器计数循环取决于计数循环取决于初始输入初始输入。计数进制最大为计数进制最大为M=n(M=n(位数位数) )。前三种计数过程都是前三种计数过程都是4 4进制的计数过程，可以根据计数的需要进制的计数过程，可以根据计数的需要选择其中一种循环计数。当选择其中的一种，其他的计数循选择其中一种循环计数。当选择其中的一种，其他的计数循环将是无效的循环。而且，环将是无效的循环。而且，计数器一旦脱离有效的计数循环，计数器一旦脱离有效的计数循环，电路就不能自动回到有效循

47、环状态，这种现象称为电路就不能自动回到有效循环状态，这种现象称为不能自启不能自启动动。8.2.3 移位寄存器的应用移位寄存器的应用电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 74LS199:8 74LS199:8位串入位串入/ /并入，串出，异步清并入，串出，异步清0 0，Y/LY/LD D右移右移/ /置数。置数。 1 1）基本环形计数器）基本环形计数器8.2.3 移位寄存器的应用移位寄存器的应用图图8.2.108.2.10Y/LDY/LDK KJ JRDRDCPOFCPOFQEQE QFQF QGQG QHQHQDQDQCQCQBQBQAQAD DC CB B

48、A AE EF F G G H H74LS19974LS199CPCP1 11 1CICI电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础 74LS199:8 74LS199:8位串入位串入/ /并入，串出，异步清并入，串出，异步清0 0，Y/LY/LD D右移右移/ /置数。置数。 1 1）基本环形计数器）基本环形计数器8.2.3 移位寄存器的应用移位寄存器的应用图图8.2.11 8.2.11 能自启动的环形计数器能自启动的环形计数器Y/LDY/LDK KJ JRDRDCPOFCPOFQEQE QFQF QGQG QHQHQDQDQCQCQBQBQAQAD DC CB

49、 BA AE EF F G G H H74LS19974LS199CPCP1 11 1CICI11电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础2）扭环形计数器）扭环形计数器 该计数的状态个数可以增加到该计数的状态个数可以增加到2n个。如个。如4位移位器型，其计数进制将为位移位器型，其计数进制将为M=8。这一电路也称这一电路也称约翰逊约翰逊计数器：计数器：n31n0QQ n11n2QQ n21n3QQ Q3Q2Q1Q0有效有效循环循环例例1：扭环形计数器，：扭环形计数器，n01n1QQ 00000001001110001100011111101111101001001

50、00111010110001010110101有效循环仅仅是人为的规定而已，没有明确的定义。有效循环仅仅是人为的规定而已，没有明确的定义。不能自启动不能自启动)Q,Q,Q,Q(FD32100 8.2.3 移位寄存器的应用移位寄存器的应用 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程数字电子技术基础数字电子技术基础2 2）扭环形计数器）扭环形计数器例例2 2：电路如图电路如图这一电路只有一个有效计数循环，其状态转换过程如图。这一电路只有一个有效计数循环，其状态转换过程如图。3213211n0QQQQQQQ n01n1QQ