数字电路与逻辑设计第06章：寄存器和移存器

时序电路的分类：(1)按时序电路的当前输出Z(tn)与当前输入

X(tn)是否有关米勒(Mealy)型：摩尔(Moore)型：既和当前输入X(tn)有关；又和当前状态Q(tn)有关。和当前输入X(tn)无关；只和当前状态Q(tn)有关。(2)按存储器的状态变化是否同时进行存储电路中的存储器均使用同一个时钟信号，各存储器状态的变化发生于同一时刻。同步时序电路：异步时序电路：至少有一个存储器未使用时钟信号，或与其它存储器使用不同时钟信号。时序电路的分析方法：

1.分析电路结构2.写出四组方程(1)时钟方程(2)各触发器的激励方程(3)各触发器的次态方程(4)电路的输出方程3.作状态转移表、状态转移图或波形图4.电路的逻辑功能描述Q3Q2Q1Xn/Zn110111101偏离状态000001010100011/0/0/0/0/1有效循环

状态图1：结论：五进制加法计数器，具有自启动性。Q3Q2Q1Xn/Zn110111101000001010100011/0/0/0/0/1有效循环

状态图2：结论：五进制加法计数器，无自启动性。状态图3：结论：该电路是一个同步模4可逆计数器。X=0时，实现模4加法计数器的功能；X=1时，实现模4减法计数器的功能。Q2Q1Xn/ZnA00B01D11C100/00/00/01/01/01/00/01/1状态图4：结论：该电路是一个“1111，…”序列信号检测电路。逻辑功能：“111”检测电路，

X连续输入三个“1”(允许重叠)时输出为1，否则为0。状态图5：6.6试分析电路，画出状态转移图并说明有无自启动性。激励方程：

次态方程：

序号Q3Q2Q1012345000001010011100101偏离状态110

111111000状态转移表：

序号Q3Q2Q1012345000001010011100101偏离状态110

111111000状态转移表：

状态转移图：

6.8分析电路，画出其全状态转移图并说明能否自启动。激励方程：次态方程：时钟方程：

CP1=CP2=CP；

CP3=Q1序号Q3

Q2

Q101234000011001110101偏离状态010

001100101111101根据次态方程列状态转移表：Q3Q2Q1作状态转移图：000偏离状态有效循环011001110101010100111结论：逻辑功能为模M=5的异步计数器，

具备自启动性。6.4.1寄存器暂时存放二进制数的电路。通常用于暂存运算的中间结果，一旦掉电，存放的数据即丢失。任何一种触发器都可以构成寄存器；

每一个触发器存放一位二进制数或一个逻辑变量，用n个触发器组成的寄存器就可以存放n位二进制数或n个逻辑变量。6.4寄存器和移存器1.寄存单元（一位数码寄存器）(1)双拍接收的寄存单元：

先清0，后存数(2)单拍接收的寄存单元：

无须清0，直接存数(a)双拍接收的寄存单元存数指令清“0”单端置数：数据从端输入。(b)单拍接收的寄存单元存数指令双端置数：数据从双端输入。(c)单拍接收的寄存单元

存数指令

该寄存单元由DFF构成。数据D加在激励输入端；存数指令加在CP端；只要CP的上升沿一到，数据立即被存入触发器。

思考：如何用J、K触发器构成单拍接收的寄存单元？用J、K触发器构成单拍接收的寄存单元：

数据同时加在J和K端；存数指令加在CP端。2.MSI寄存器74175

4位寄存器。图6.4.24位MSI寄存器74175表6.4.14位MSI寄存器74175功能表保持Q3Q2Q1Q0ØØØØ01并行输入d3d2d1d0d3d2d1d0↑1异步清“0”0000ØØØØØ0Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0CPCR功能输出输入nnnnn+1n+1n+1n+174175的功能：1）清除：异步清“0”2）送数（并行输入）3）保持4）移位移位：

将D0作为串行数据输入端，并将Q0接D1、Q1接D2、Q2接D3，则成为串入串出的右移移位寄存器。同理，可接成左移移位寄存器。(1)功能：暂存数码、移位数码

二、移位寄存器

不仅有暂存数码的功能，且有移位功能。1.概述(2)分类①根据移位方向单向双向②根据输入、输出方式串入—串出串入—并出并入—串出并入—并出结构特点：D0=D外；Di+1=Qi，i=0,1,2,…,n-2例6.4.14位串入—并出左移移存器。图6.4.34位串入并出左移移存器CP移存脉冲左移串行输入端01233Q3Q2Q1Q0CP↑Q3Q2Q1Q00ØØØØ1ØØØ12ØØ103Ø10141011表6.4.2工作状态转移表CP移存脉冲左移串行输入端1011例6.4.24位并入—串出左移移存器。工作模式控制端串行输出Q0Q1Q2Q3并入条件：移存器先清0，再使M=1。串出条件：使M=0，在CP

的作用下实现左移。4位串入、并入-串出、并出双向移存器741944位右移移存器74195（不讲）(3)串入、并入-串出8位右移移存器74165（不讲）2.MSI移位寄存器(1)74194①逻辑图图6.4.574194(c)简化符号工作模式控制左移输入并行输入异步清“0”时钟右移输入并行输出②功能表该移存器具有清除、并入（送数）、左移、右移、保持五种功能。③应用举例(不讲)

a.74194的扩展两片74194构成8位双向移存器。※并行→串行b.实现数据传输方式转换※串行→并行6.5计数器功能：基本功能：记录输入脉冲的个数分频定时产生顺序脉冲和序列码进行数值计算n个触发器组合电路CP计数脉冲进位输出Q1Q2Qn…Z图6.5.1计数器的基本结构框图(1)按模值分类二进制计数器十进制计数器任意进制计数器计数器的分类：(3)按逻辑功能(2)按存储器的状态变化是否同时进行同步计数器异步计数器加法计数器可逆计数器减法计数器一、二进制计数器模值M=2n，计数范围：0～2n-1又称n位二进制计数器。(1)加法计数器①基本结构1.同步二进制计数器（由SSI构成）b.TFF形式a.CP1=CP2=…=CPn=CPc.T1=1，d.图6.5.2用JKFF构成的3位二进制同步加法计数器例1分析图6.5.2所示电路的逻辑功能。写出三组方程：a.各触发器的激励方程J3=K3=Q1nQ2nJ2=K2=Q1nJ1=K1=1]·CP=[Q1n+1Q1nZ=Q2nQ1nQ3nb.各触发器的次态方程c.电路的输出方程]·CP=[Q3n+1Q2n＋Q1nQ3nQ2nQ1nQ3n]·CP=[Q2n+1Q2n＋Q1nQ2nQ1nJ3=K3=Q1nQ2nJ2=K2=Q1nJ1=K1=1表6.5.1图6.5.2电路的状态转移表CP↓的个数S(t)Z=Q3Q2Q1Q3Q2Q10000010010201003011041000510106110071111作出状态转移表：图6.5.3图6.5.2电路的状态转移图Q3Q2Q1010/0/0/0/1/0/0X/Z有效循环000001011100101110111/0/0/0作出状态转移图：图6.5.4图6.5.2电路的工作波形图CPQ1Q2Q3Z123456780101010100110011000011110002分频4分频8分频逢八进一作出波形图：电路的逻辑功能描述：该电路是一个同步模8加法计数器电路（或3位二进制同步加法计数器）。(2)同步减法计数器①基本结构b.TFF形式a.CP1=CP2=…=CPn=CPc.T1=1，d.2.异步计数器（由SSI构成）(1)加法计数器①基本结构a.T’FF形式c.b.CP1=CP，(i=2,3,…,n)例2用DFF构成的3位二进制异步加法计数器电路，如图6.5.5所示。图6.5.5用DFF构成的3位二进制异步加法计数器②电路实例(2)减法计数器①基本结构a.T′FF形式Qi-1

下降沿触发

b.CP1=CP，CPi=Qi-1

上升沿触发

(i=2,3,…,n)c.(1)74LS161

四位二进制（M=16）可预置同步加法计数器简化符号如下：3.MSI二进制计数器CPQCCQ3Q2Q1Q074161D3D2D1D0PT同步置数控制端工作模式控制端异步清0控制端进位输出端74161的功能表=0ØØØØØ0Ø11保持ØØØØØ1011计数0000～1111ØØØØ↑1111同步并入d0d1d2d3d0d1d2d3↑ØØ01异步清除0000ØØØØØØØØ0功能D0D1D2D3CPT(S2)P(S1)LDCRQ3nQ2nQ1nQ0nQCCnQ3nQ2nQ1nQ0nQCCnQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1QCC=Q3Q2Q1Q0T唯一区别：74LS163同步清0；74LS161异步清0。(2)74LS163其简化逻辑符号、芯片引脚及逻辑功能均和74LS161相同。二、十进制计数器1.74LS90不讲2.74LS160：74LS160模10，QCC=Q3Q0T，