数字电子技术应用基础 教学课件1 作者 赵景波第5章.ppt

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1、掌握时序逻辑电路的分析方法；掌握计数器典型芯片的原理、逻辑功能和使用；了解寄存器典型芯片的原理、逻辑功能和使用。本章学习要求第5章时序逻辑电路5.1概述5.2计数器5.3寄存器5.4知识拓展5.5实验计数、译码和显示电路5.6实训1计数器的功能测试5.6实训2寄存器的功能测试小结习题本章大纲1．时序逻辑电路的特点和分类按照电路状态转换情况不同，时序电路分为同步时序电路和异步时序电路两大类。同步时序电路中所有触发器的时钟端由同一时钟脉冲直接驱动，各触发器同时进行翻转。按照电路中输出变量是否和输入变量直接相关，时序电路又分为米里（Mealy）

2、型电路和莫尔（Moore）型电路。米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态Qn有关，又与外部输入X有关。而莫尔型电路的外部输出Z仅与触发器的状态Qn有关，与外部输入X无关。由触发器作存储器件的时序电路的基本结构框图如图所示。5.1概述2．时序逻辑的表示方式（1）逻辑函数：一般需用三组逻辑函数表示时序逻辑。输出方程：Z（tn）=f[X（tn），Q（tn）]，为组合逻辑部分的输出函数表达式；驱动方程：W（tn）=g[X（tn），Q（tn）]，为各触发器输入端的信号函数表达式；特性方程：Q（tn+1）=h[W（tn），Q（tn）]，为表达触发器逻

3、辑功能的函数表达式。时序电路的基本结构框图（2）状态转换表（3）状态转换图（4）时序波形图3．时序逻辑电路的分析方法分析时序逻辑电路的一般步骤：（1）观察逻辑图，明确时钟驱动情况，是同步还是异步时序逻辑电路。分析每个触发器的触发方式，分清输入变量和输出变量，组合电路和记忆电路部分。（2）根据给定的时序逻辑图写出下列各逻辑方程式：各触发器的时钟方程时序电路的输出方程各触发器的驱动方程（3）将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得各触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路的状态方程。（4）根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图

4、或时序图。（5）根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。【例5-1】分析图所示的时序逻辑电路。同步时序逻辑电路图解：可以看出图为同步时序逻辑电路。图中的两个触发器都接至同一个时钟脉冲源CP，所以各触发器的时钟方程可以不写。（1）写出输出方程：（2）写出驱动方程：（3）写出JK触发器的特性方程，然后将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得各触发器的次态方程：（4）作状态转换表及状态图由于输入控制信号X可取1，也可取0，所以分两种情况列状态转换表和画状态图。①当X=0时，将X=0代入输出方程和触发器的次态方程，则输出方程简化为

5、：；触发器的次态方程简化为：，。设电路的现态为，依次代入上述触发器的次态方程和输出方程中进行计算，得到电路的状态转换表见表。根据表所示的状态转换表可得状态转换图如图所示。X=0时的状态表现态次态输出Z000110011000001X=0时的状态转换图②当X=1时，输出方程简化为：；触发器的次态方程简化为：，计算可得电路的状态转换表如表所示，状态图如图所示。X=1时的状态表现态次态输出Y001001100100100X=1时的状态转换图（5）画电路的时序波形图，如图所示。电路的时序波形图（6）分析逻辑功能该电路一共有3个状态00、01、10

6、。当X=0时，按照加1规律从00→01→10→00循环变化，并每当转换为10状态（最大数）时，输出Z=1。当X=1时，按照减1规律从10→01→00→10循环变化，并每当转换为00状态（最小数）时，输出Z=1。所以该电路是一个可控的3进制计数器，当X=0时，作加法计数，Z是进位信号；当X=1时，作减法计数，Z是借位信号。异步时序逻辑电路的分析与同步时序逻辑电路分析方法基本相同，但应注意两个特点：异步时序逻辑电路中没有统一的时钟脉冲，因此，分析时必须写出时钟方程；需要分析有效状态、偏离状态以及自启动特性。计数器在数字系统中应用十分广泛，不仅

7、能统计输入脉冲的个数，还可以用作分频、定时、产生节拍脉冲等。计数器按计数进制可分为二进制计数器和非二进制计数器，其中非二进制计数器中最典型的是十进制计数器；按数字的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按计数器中触发器翻转是否与计数脉冲同步可分为同步计数器和异步计数器。5.2计数器5.2.1二进制计数器按照二进制数的顺序进行计数的计数器称为二进制计数器。二进制计数器由n位触发器组成，其计数模数为2n，计数的范围为0～2n-1。1．二进制异步加法计数器由JK触发器构成的4位异步二进制加法计数器时序波形图2．二进制异步减法计数器

8、D触发器组成的4位异步二进制减法计数器的逻辑图3．二进制同步加法计数器4位同步二进制加法计数器的逻辑图4．二进制同步减法计数器4位二进制同步减法计数器的翻转规律与4位二进制同步加法计数器相似，