时序逻辑电路

1、2022-3-2415.1.1 5.1.1 数码寄存器数码寄存器2022-3-242触发器按触发方式分类？各自特点？触发器按逻辑功能分类？各自功能表？2022-3-243 定义：时序逻辑电路在任何时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还取决于电路的原来状态。 电路构成： 存储电路（主要是触发器，必不可少） 组合逻辑电路（可选）。 时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。时序逻辑电路的结构框图 2022-3-244按各触发器接受时钟信号的不同分类：同步时序电路：各触发器状态的变化都在同一时钟信号作用下同时发生。 异步时序电路：各触发器状态的变化不是同步发生的，可能有一部分电路有公共的时钟信

2、号，也可能完全没有公共的时钟信号。 本章内容提要：时序逻辑电路基本概念、时序逻辑电路的一般分析方法；异步计数器、同步计数器、寄存器与移位寄存器的基本工作原理； 重点介绍几种中规模集成器件及其应用、介绍基于功能块分析中规模时序逻辑电路的方法。 2022-3-2451. 寄存器通常分为两大类： 数码寄存器：存储二进制数码、运算结果或指令等信息的电路。移位寄存器：不但可存放数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。 2.组成：触发器和门电路。一个触发器能存放一位二进制数码；N个触发器可以存放N位二进制数码。2022-3-2463.寄存器应用举例： (1) 运算中存贮数码、运

3、算结果。(2) 计算机的CPU由运算器、控制器、译码器、寄存器组成，其中就有数据寄存器、指令寄存器、一般寄存器。 4. 寄存器与存储器有何区别?寄存器内存放的数码经常变更，要求存取速度快，一般无法存放大量数据。（类似于宾馆的贵重物品寄存、超级市场的存包处。）存储器存放大量的数据，因此最重要的要求是存储容量。（类似于仓库） 2022-3-247 数码寄存器具有接收、存放、输出和清除数码的功能。 在接收指令（在计算机中称为写指令）控制下，将数据送入寄存器存放；需要时可在输出指令（读出指令）控制下，将数据由寄存器输出。 5.1.15.1.1 数码寄存器数码寄存器 图5-1 单拍工作方式的数码寄存器仿

4、真仿真 1由D触发器构成的数码寄存器（1）电路组成 2022-3-248（2）工作原理当CP时，触发器更新状态， Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，即接收输入数码并保存。单拍工作方式：不需清除原有数据，只要CP一到达，新的数据就会存入。常用4D型触发器74LS175、6D型触发器74LS174、8D型触发器74LS374或MSI器件等实现。2022-3-2492由D型锁存器构成的数码寄存器（1）锁存器的工作原理 图5-2 锁存器 工作过程： 当CP=0时，Q =D，电路接收输入数据； 即当使能信号到来（不锁存数据）时，输出端的信号随输入信号变化； 当CP=1时，D数据输入不影响电路的状态，电

5、路锁定原来的数据。即当使能信号结束后（锁存），数据被锁住，输出状态保持不变。2022-3-2410图5-3 8D型锁存器74LS373(a) 外引脚图 (b) 逻辑符号2022-3-2411表5-1 8D型锁存器74LS373功能表 2022-3-2412 移位寄存器除了具有存储数码的功能外，还具有移位功能。 移位功能：寄存器中所存数据，可以在移位脉冲作用下逐位左移或右移。 在数字电路系统中，由于运算（如二进制的乘除法）的需要，常常要求实现移位功能。2022-3-2413 图5-4 4位右移位寄存器 1单向移位寄存器 单向移位寄存器，是指仅具有左移功能或右移功能的移位寄存器。 （1）右移位寄存

6、器 电路组成仿真仿真 2022-3-2414 工作过程（仿真运行图54电路。 ）将数码1101右移串行输入给寄存器（串行输入是指逐位依次输入）。在接收数码前，从输入端输入一个负脉冲把各触发器置为0状态（称为清零）。 状态表 表5-2 4位右移位寄存器状态表 CP顺序输 入DSR输 出Q0 Q1 Q2 Q3010 0 0 0111 0 0 0201 1 0 0310 1 1 0401 0 1 1500 1 0 1600 0 1 0700 0 0 1800 0 0 02022-3-2415 时序图 图5-5 4位右移位寄存器时序图 2022-3-2416图5-6 4位左移位寄存器 （2）左移位寄存

7、器 仿真仿真 2022-3-2417 工作过程（仿真运行图56电路。 ）将数码1011左移串行输入给寄存器。在接收数码前清零。 状态表 表5-3 4位左移位寄存器状态表 CP顺序输 入DSR输 出Q0 Q1 Q2 Q3010 0 0 0100 0 0 1210 0 1 0310 1 0 1401 0 1 1500 1 1 0601 1 0 0701 0 0 0800 0 0 02022-3-2418 时序图。 图5-74位左移位寄存器时序图 2022-3-24192集成双向移位寄存器在单向移位寄存器的基础上，增加由门电路组成的控制电路实现 。74LS194为四位双向移位寄存器。与74LS194

8、的逻辑功能和外引脚排列都兼容的芯片有CC40194、CC4022和74198等。 图5-8 双向移位寄存器74LS194（a）外引脚图 （b）逻辑符号2022-3-2420表5-4 74LS194功能表 结论：清零功能最优先（异步方式）。计数、移位、并行输入都需CP的到来（同步方式）2022-3-2421 工作方式控制端M1M0区分四种功能。 M1 M0功能0 0保持0 1右移1 0左移1 1并行置数2022-3-2422数据显示锁存器；序列脉冲信号发生器；数码的串并与并串转换；构成计数器 图5-9 2位数据显示锁存器 1数据显示锁存器 在许多设备中常需要显示计数器的计数值，计数值通常以842

9、1BCD码计数，并以七段数码显示器显示。问题：如果计数器的计数速度高，人眼则无法辨认显示的字符。措施：在计数器和译码器之间加入锁存器，就可控制数据显示的时间。 若锁存信号C1时，计数器的输出数据可通过锁存器到达译码显示电路； 若锁存信号C0时，数据被锁存，译码显示电路稳定显示锁存的数据。 2022-3-24232序列脉冲信号发生器 序列脉冲信号是在同步脉冲的作用下，按一定周期循环产生的一组二进制信号。如111011101110，每隔4位重复一次1110，称为4位序列脉冲信号。序列脉冲信号广泛用于数字设备测试、通信和遥控中的识别信号或基准信号等。 图5-10 8位序列脉冲信号产生电路M1M0=01，为右移方式，Q3经非门接DSR，同时Q3作为OUT。 首先令CR0，输出端全为零，则DSR为1； C P ， DS R数 据 右 移 ， Q3