第七章常用时序逻辑功能器件

1、7.1.3 N进制计数器进制计数器1 1、用同步清零端或置数、用同步清零端或置数端归零构成端归零构成N进置计数器进置计数器2 2、用异步清零端或置数、用异步清零端或置数端归零构成端归零构成N进置计数器进置计数器（1）写出状态SN-1的二进制代码。（2）求归零逻辑，即求同步清零端或置数控制端信号的逻辑表达式。（3）画连线图。（1）写出状态SN的二进制代码。（2）求归零逻辑，即求异步清零端或置数控制端信号的逻辑表达式。（3）画连线图。利用集成计数器的清零端和置数端实现归零，从而构成按自然态序进行计数的N进制计数器的方法。在前面介绍的集成计数器中，清零、置数均采用同步方式的有74LS163；均采用异

2、步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用异步方式、置数采用同步方式的有74LS161、74LS160；有的只具有异步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90则具有异步清零和异步置9功能。用用74LS163(4位二进制，同步清零、置数）来构成一个十二进制计数器。位二进制，同步清零、置数）来构成一个十二进制计数器。（1）写出状态SN-1的二进制代码。（3）画连线图。 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(a) 用同步清零端 CR 归零 74LS163nnnNNQQQPPPPLDCR013

3、111111,SN-1S12-1S111011（2）求归零逻辑。D0D3可随意处理可随意处理D0D3必须都接必须都接0 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(b) 用同步置数端 LD 归零 74LS163用用74LS197（4位二进制，异步清零、置数）来构成一个十二进制计数器。位二进制，异步清零、置数）来构成一个十二进制计数器。（1）写出状态SN的二进制代码。（3）画连线图。nnNNQQPPPPLDCTCR23112,/SNS121100（2）求归零逻辑。D0D3可随意处理可随意处理D0D3必须都接必须都接0 CT/LD CR CP1 C

4、P0 Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3&1(a) 用异步清零端 CR 归零CP 74LS197CP CP1 CP0 CT/LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3&1(b) 用异步置数端 CT/LD 归零 74LS197用用74LS161（4位二进制异步清零同步置数）来构成一个十二进制计数器。位二进制异步清零同步置数）来构成一个十二进制计数器。nnQQCR23SNS121100D0D3可随意处理可随意处理D0D3必须都接必须都接0 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(a) 用异步清零端 CR 归零 74L

5、S161用异步清零端CR归零用同步置数端LD归零SN-1S111011nnnQQQLD013 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(b) 用同步置数端 LD 归零 74LS1613 3、提高归零可靠性的方法、提高归零可靠性的方法 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11&QQ 74LS161利用一个基本 RS 触发器将CR或0LD暂存一下，从而保证归零信号有足够的作用时间，使计数器能够可靠归零。 CT /LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CP1 CP&1&QQC

6、P0 74LS197使用 CP 下降沿触发的集成计数器时，电路中需增加一个反相器。4 4、计数器容量的扩展、计数器容量的扩展异步计数器一般没有专门的进位信号输出端，通常可以用本级的高位输出信号驱动下一级计数器计数，即采用串行进位方式来扩展容量。 CP1 Q0 Q1 Q2 Q3 S9A S9B R0A R0B CP1 CPCP0 74LS90(个位)N1=10 Q0 Q1 Q2 Q3 S9A S9B R0A R0BCP0 74LS90(十位)N2=10 CP1 Q0 Q1 Q2 Q3 CP1 CPCP0 74LS90(个位) Q0 Q1 Q2 Q3CP0 74LS90(十位) S9A S9B R

7、0A R0B S9A S9B R0A R0B& CP1 Q0 Q1 Q2 Q3 CP1 CPCP0 74LS90(个位)N1=10 Q0 Q1 Q2 Q3CP0 74LS90(十位)N2=6 S9A S9B R0A R0B S9A S9B R0A R0B同步计数器有进位或借位输出端，可以选择合适的进位或借位输出信号来驱动下一级计数器计数。同步计数器级联的方式有两种，一种级间采用串行进位方式，即异步方式，这种方式是将低位计数器的进位输出直接作为高位计数器的时钟脉冲，异步方式的速度较慢。另一种级间采用并行进位方式，即同步方式，这种方式一般是把各计数器的CP端连在一起接统一的时钟脉冲，而低位计数器的

8、进位输出送高位计数器的计数控制端。 D4 D5 D6 D7 CTT CTP CP CTT CTP CP CO LD CR 74LS161(0)Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP111 CO LD CR Q4 Q5 Q6 Q711 CO LD CR Q8 Q9 Q10 Q11 D8 D9 D10 D1111 74LS161(1) 74LS161(2)本节小结：计数器是一种应用十分广泛的时序电路，除计数器是一种应用十分广泛的时序电路，除用于计数、分频外，还广泛用于数字测量、运算用于计数、分频外，还广泛用于数字测量、运算和控制，从小型数字仪表，到大型数字电子计算和控

9、制，从小型数字仪表，到大型数字电子计算机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。缺少的组成部分。计数器计数器可利用触发器和门电路构成。但在实可利用触发器和门电路构成。但在实际工作中，主要是利用集成计数器来构成。在用际工作中，主要是利用集成计数器来构成。在用集成计数器构成集成计数器构成N进制计数器时，需要利用清零进制计数器时，需要利用清零端或置数控制端，让电路跳过某些状态来获得端或置数控制端，让电路跳过某些状态来获得N N进制计数器。进制计数器。7.2 寄存器寄存器7.2 寄存器寄存器在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器

10、。寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码，存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。基本寄存器只能并行送入数据，需要时也只能并行输出。移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。7.2.1 基本寄存器基本寄存器1 1、单拍工作方式基本寄存器、单拍工作方式基本寄存器D11DC1Q0 Q0D0FF01DC1Q1 Q1FF11DC1Q2 Q2D2FF21DC

11、1Q3 Q3D3FF3CP无论寄存器中原来的内容是什么，只要送数控制时钟脉冲CP上升沿到来，加在并行数据输入端的数据D0D3，就立即被送入进寄存器中，即有：012310111213DDDDQQQQnnnn2 2、双拍工作方式基本寄存器、双拍工作方式基本寄存器CPD11DC1Q0 Q0D0FF01DC1Q1 Q1FF11DC1Q2 Q2D2FF21DC1Q3 Q3D3FF3CRRDRDRDRD00000123nnnnQQQQ（1）清零。CR=0，异步清零。即有：012310111213DDDDQQQQnnnn（2）送数。CR=1时，CP上升沿送数。即有：（3）保持。在CR=1、CP上升沿以外时间

12、，寄存器内容将保持不变。7.2.2 移位寄存器移位寄存器1 1、单向移位寄存器、单向移位寄存器Q0 Q1 Q2 Q3Di D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3CP移位时钟脉冲右移输出右移输入Q0 Q1 Q2 Q3并行输出4位右移移位寄存器CPCPCPCPCP3210nnniQDQDQDDD2312010、nnnnnninQQQQQQDQ21311201110、时钟方程：驱动方程：状态方程：Q0 Q1 Q2 Q3Di D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 F

13、F2 FF3CP移位时钟脉冲右移输出右移输入Q0 Q1 Q2 Q3输入现态次态Di CPnnnnQQQQ3210 13121110 nnnnQQQQ说明1 1110 0 0 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1连续输入4个 1Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CP移位时钟脉冲左移输出左移输入DiQ0 Q1 Q2 Q3并行输出4位左移移位寄存器CPCPCPCPCP3210innnDDQDQDQD3322110、innnnnnnDQ

14、QQQQQ时钟方程：驱动方程：状态方程：Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CP移位时钟脉冲左移输出左移输入DiQ0 Q1 Q2 Q3单向移位寄存器具有以下主要特点：（1）单向移位寄存器中的数码，在CP脉冲操 作下，可以依次右移或左移。（2）n位单向移位寄存器可以寄存n位二进制 代码。n个CP脉冲即可完成串行输入工 作，此后可从Q0Qn-1端获得并行的n位 二进制数码，再用n个CP脉冲又可实现 串行输出操作。（3）若串行输入端状态为0，则n个CP脉冲 后，寄存器便被清

15、零。2 2、双向移位寄存器、双向移位寄存器 D0 D1 D2 D3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q31D C11D C11D C11D C1Q0 Q1 Q2 Q3CPDSL&1&1&1&11DSRMQ0 Q1 Q2 Q3SLnnnnnnnnnSRnMDQMQMQQMQMQQMQMQDMQ21331122011110nnnnnnSRnQQQQQQDQ21311201110SLnnnnnnnDQQQQQQ=0时右移M=1时左移(a) 引脚排列图 16 15 14 13 12 11 10 974LS194 1 2 3 4 5 6 7 8VCC Q0 Q1

16、Q2 Q3 CP M1 M0CR DSR D0 D1 D2 D3 DSL GND M1 M0 DSL 74LS194 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 逻辑功能示意图 D0 D1 D2 D3 CR CP DSR3 3、集成、集成双向移双向移位寄存位寄存器器74LS19474LS194CPMMCR 01工作状态0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 异步清零保 持右 移左 移并行输入7.2.3 寄存器的应用寄存器的应用1 1、环形计数器、环形计数器Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CP

17、Q0 Q1 Q2 Q3nnQD10即将FFn-1的输出Qn-1接到FF0的输入端D0。根据起始状态设置的不同，在输入计数脉冲CP的作用下，环形计数器的有效状态可以循环移位一个1，也可以循环移位一个0。即当连续输入CP脉冲时，环形计数器中各个触发器的Q端或 端，将轮流地出现矩形脉冲。QFF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3& 1111 0000100001001001 1110011100110001001001011011 110001101101排列顺序： nnnnQQQQ3210能自启动

18、的能自启动的4位环形计数器位环形计数器由由74LS19474LS194构成的能自构成的能自启动的启动的4位位环形计数器环形计数器启动信号 CR DSR M1 M0 DSL 74LS194Q0 Q1 Q2 Q3D0 D1 D2 D3 0 1 1 1&11CPG2G1(a) 逻辑电路图(b) 时序图CPQ0Q1Q2Q32 2、扭环形计数器、扭环形计数器Q0 Q1 Q2 Q3FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q3nnQD10即将FFn-1的输出Qn-1接到FF0的输入端D0。0100101011010110 无效循环 10010010010110110000100011001110 有效循环 0001001101111111排列顺序： nnnnQQQQ3210能自启动的能自启动的4位扭环形计数器位扭环形计数器FF0 FF1 FF2 FF3Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D31D C11D C11D C11D C1CPQ0 Q1 Q2 Q30