新编计算机基础教程-时序逻辑电路

4.10时序逻辑电路结构模型时序逻辑电路一个逻辑电路，它在任一时刻的输出状态不但与当时的输入状态有关，而且还与电路之前的状态有关。InputXOutputZ驱动信号W状态信号Q存储电路组合电路4.10.1锁存器4.10.2锁存器实验4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位数据输入与显示实验4.10.6计数器4.10.78位地址输入与显示实验目录锁存器锁存器：输出端的状态不会随输入端的状态变化而变化，只有在有锁存信号时输入的状态才被保存到输出，直到下一个锁存信号。锁存：把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器74HC37374HC373：带三态输出的并入并出八D电平触发锁存器D[7:0] 输入数据线Q[7:0]

输出数据线LE

锁存输入信号OE

允许输出信号锁存器74HC37374HC373电路原理图锁存器74HC373三态门D锁存器OE=1时，8位输出Q0~Q7呈高阻状态；OE=0时，锁存器L1~L8的输出出现在输出Q0~Q7上。锁存器74HC3730/1LE=1时，锁存器打开，锁存器的输出随输入变化；LE=0时，输入信号被锁存，之后锁存器的输出不随输入变化。锁存器74HC373特性表输入内部锁存输出Qn功能描述LEDn1×××高阻总线隔离0×00锁存00×11锁存1000透明传输1111透明传输锁存器74HC373QLEDOE_高阻透明传输锁存透明传输锁存4.10.1锁存器4.10.2锁存器实验4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位数据输入与显示实验4.10.6计数器4.10.78位地址输入与显示实验目录锁存器实验123连接顺序：4.10.1锁存器4.10.2锁存器实验4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位数据输入与显示实验4.10.6计数器4.10.78位地址输入与显示实验目录寄存器寄存器：数字系统中用来存储二进制数据的逻辑部件；寄存器基本组成单元为“触发器”1个触发器可存储1位二进制数据寄存器74HC374集成电路74HC374为8通道上升沿触发锁存器带三态输出的并入并出八D触发器(8位寄存器)。寄存器74HC374D[7:0] 输入数据线Q[7:0]

输出数据线CP

时钟脉冲信号OE

允许输出信号置1置0置1置1寄存器74HC374回顾维持阻塞D触发器的时序图：CPDQQ_74HC374的基本组成是维持阻塞D触发器。寄存器74HC374CPDQCP为高或低时，不管输入如何，触发器输出保持原状态不变；CP上升沿到来时，触发器输出变为与输入D该时刻同样的状态。寄存器74HC374特性表输入内部寄存输出Qn功能描述CPDn1×××高阻总线隔离××00寄存0××11寄存↑000触发↑111触发关键知识点：并行通信

各位数据在时钟脉冲的作用下同时读入、输出的方式，如：74HC373、74HC374

并行输入、输出方式优点运行速度快、吞吐量大，常用于计算机的局部总线上，俗称并行总线，以实现数据的运算、存储和短距离通信缺点线路复杂、成本高、不利于实现计算机之间的远距离通信关键知识点：74HC373与74HC374

从存储数据的角度来看，74HC373八D锁存器与74HC374八位寄存器具有类似的逻辑功能74HC373与74HC374

区别74HC373是电平触发，74HC374是脉冲边沿触发应用场合两者有不同的应用场合，主要取决于控制信号与输入数据信号之间的时序关系，以及控制存储数据的方式关键知识点：74HC373与74HC374

应用场合如果输入数据的刷新可能出现在控制信号开始有效之后，则只能使用锁存器，它不能保证输出同时更新状态。如果能确保输入数据的刷新在控制信号触发边沿出现之前稳定，或要求输出同时更新状态，则可选择寄存器。4.10.1锁存器4.10.2锁存器实验4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位数据输入与显示实验4.10.6计数器4.10.78位地址输入与显示实验目录移位寄存器并行总线运行速度快，数据吞吐量大线路复杂，成本高串行总线运行速度慢，数据吞吐量小线路简单，成本低移位寄存器在计算机系统中为了高效的实现计算机系统之间的远距离通信，且要使通信电路简单、可靠，则采用串行输入、输出的方式，例如串行口、I2C和SPI通信等，甚至当今广泛应用的互联网通信，都采用了这种方式来实现。MCUSDAUARTI2CSPIMOSIMISOCSCLKSP232TXDRXDSCLVCC移位寄存器74HC164串入并出移位寄存器74HC164是一种常用的八位串入并出移位寄存器纵队横队74HC164就是一个把8位“纵队”数据变为8位“横队”数据的寄存器移位寄存器74HC164A/B 输入数据线Q[7:0]

输出数据线CP

时钟脉冲信号MR 直接复位移位寄存器74HC164CPMRDQ0'Q1'Q2'Q3'Q4'Q5'Q6'Q7'74HC164把8位“串入”的数据变为8位“并出”的数据输出。CP输入脉冲数01234567801100001移位寄存器74HC164输入移位顺序CPD*输出功能描述

Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0

00000000清零0

×××1234567移位移位移位移位移位移位移位移位8特性表11111111D7↑D7D7↑D6D6↑D5D5D6D7D1↑↑↑↑↑D3D0D4D2D4D4D4D4D4D3D3D2D3D2D1D3D2D1D0D7D7D7D6D6D5D5D6D6D5D7D7D5D5D6××××××××××××××××××××××××××××移位寄存器74HC164时序图CP串行输入：DQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7101010234567811110100111101011110101110101101110111状态不定1串入并出带锁存的移位寄存器74HC595CPMRDQ0'Q1'Q2'Q3'Q4'Q5'Q6'Q7'01100001STR

八D锁存器CPMRDQ0'Q1'Q2'Q3'Q4'Q5'Q6'Q7'

移位寄存器带锁存的移位寄存器74HC595移位寄存器74HC164将D触发器直接输出，移位过程的中间结果直接作用在目标上，就有可能产生非正常效果，例如数码管的动态扫描。带锁存的移位寄存器74HC595管脚功能并行数据输出锁存使能带锁存的移位寄存器74HC595特性表锁存器输入输出Qn功能描述STRCP移位寄存器器输入MRD1××××高阻输出禁止0××××QLn输出使能×↑××××将移位寄存器的输出Qn'锁存到QLn××0×××将移位寄存器的输出Qn'清零××1×↑×D→Q0'，Q0'~Q6'→Q1'~Q7'

×↑1×↑×D→Q0'，Q0'~Q6'→Q1'~Q7'移位寄存器移位前输出Qn'锁存到QLn4.10.1锁存器4.10.2锁存器实验4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位数据输入与显示实验4.10.6计数器4.10.78位地址输入与显示实验目录实验原理8位数据输入与显示实验电路实验原理1

无键按下时110000数据输入端AB与时钟脉冲信号输入端CP都为0。实验原理1

无键按下2S5（0键）按下010111111110实验原理1

无键按下2S5（0键）按下01000011111111CP端得到一个高电平脉冲信号，AB端数据0传送到输出端，Q7~Q0全部左移一位。实验原理1

无键按下2S5（0键）按下10000000003S6（1键）按下实验原理1

无键按下2S5（0键）按下103S6（1键）按下01100000000实验步骤8位数据输入与显示实验电路123连接顺序：实验步骤：动画演示人工智能学科的诞生人工智能是研究理解和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。1956年麦卡锡联合申龙（信息论创立者）、明斯基（人工智能大师、《心智社会》的作者）、罗彻斯特（IBM计算机设计者之一）发起了达特默斯人工智能会议，达特默斯会议标志人工智能学科的诞生，它从一开始就是交叉学科的产物，与会者有数学家、逻辑学家、认知学家、心理学家、神经生理学家和计算机科学家。在达特默斯会议上，明斯基的神经网络模拟器、麦卡锡的搜索法以及西蒙和纽维尔的定理证明器是3个亮点。分别讨论如何穿过迷宫，如何搜索推理和如何证明数学定理，会上首次使用了“人工智能”这一术语。

4.10.1锁存器4.10.2锁存器实验4.10.3寄存器4.10.4移位寄存器4.10.58位数据输入与显示实验4.10.6计数器4.10.78位地址输入与显示实验目录11100计数器计数器是计算机系统最常用的时序电路之一，除了可以对时钟脉冲计数外，还可以用于分频、定时及产生各种时序信号。四位异步二进制加法计数器T触发器0001010001：加计数1次计数器加计数器时序图12345678910111213141516时钟输入CP101010101010101010011001100110010000111100001111000011110000