数电课件教学作者2 第5章时序逻辑电路.ppt

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1、第5章时序逻辑电路习题与思考题5.1时序电路的基本概念5.2同步时序电路的分析方法5.3寄存器5.4计数器5.5同步时序电路的设计方法5.1时序电路的基本概念定义:电路的稳定输出(和状态)不仅和该时刻输入有关，还取决于电路原来的状态；或者说，还与以前的输入有关。5.1.2时序电路的基本结构和描述方法电路状态信息1.电路结构--定义决定结构上的特点：1)必须包含存储器，即触发器，用来存储状态；2)存储器状态输出一般要反馈到组合电路输入端。时序电路可以没有X和Y(即组合逻辑)但必须有存储电路！2.描述方法输出方程状态方程驱动方程需要三组方程才可以完整描述时序逻辑，而组合逻辑只需要输出

2、方程一组，可见时序逻辑更复杂！输出方程+驱动方程：描述了电路结构，可统称为“结构方程”输出方程+状态方程：描述了逻辑关系，可统称为“逻辑方程”5.1.1时序电路的分类按照触发器状态变化规律分：同步时序逻辑电路，简称同步电路；异步时序逻辑电路，简称异步电路。3.本章重点（同步）时序电路的分析方法；（同步）时序电路的设计方法；常用电路的功能及其使用方法。5.2同步时序电路的分析方法5.2.1同步时序电路的分析步骤步骤：逻辑图→三组方程→通过计算→状态转换表→状态转换图或时序图(可能的话，用文字描述功能)。[例5.1]分析五进制加法(递增)计数器。第1步：三组方程输出方程驱动方程状态方

3、程特性方程Q3Q2Q1Q3*Q2*Q1*Y00000101001110000101001110000000001101110111011010001111第2步：计算求状态转换表（两种表示方式）另一种表示方式第3步:求状态转换图Q3Q2Q1Q3*Q2*Q1*Y00000101001110000101001110000000001101110111011010001111有些状态只能被光顾一次，状态分为有效状态和无效状态第4步:求时序图(波形图)时序图往往不能表示出无效状态。最后尽可能用文字进行功能总结进位标志五进制加法(递增)计数器[例**]说明异步时序逻辑电路，分析其逻辑功能，

4、画出状态图和时序图。异步电路的分析过程和同步电路相同；不同的是触发条件不是同时满足，所以计算状态方程的时候要格外注意！5.3寄存器5.3.1寄存器和移位寄存器结构组成和工作原理功能：暂时存储二进制代码。1.普通寄存器2.移位寄存器功能：存储的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。应用：数据的串行—并行转换、数值运算以及数据处理等。分类：右移、左移、双向。11011234集成4位双向移位寄存器7419474194功能表3.扩展与应用例如:用两片74194连成8位双向移位寄存器。5.4计数器(Counter)2.分类：1)电路结构：同步、异步；2)计数方向：加法（递增）、减法（递

5、减）、可逆（加/减）；3)编码规律：二进制（编码）、二—十进制、循环码计数器等。4)计数容量（模）：一个计数循环包含的状态数N，或者一个计数周期包含的脉冲个数N，也称N进制(计数器)。1.功能：对输入的时钟脉冲进行计数,以及对其它物理量的计量。5.4.1同步计数器结构组成及原理1.四位二进制(编码规律)加法计数器第1步：驱动方程，输出方程和状态方程C=Q3Q2Q1Q0第2步：根据计算得到状态转换表第3步：状态转换图次态=现态+1第4步：时序图应用：分频器Q0为2分频;Q1为4分频；Q2为8分频；Q3和C为16分频。电子表就是对32768Hz进行215分频得到1Hz信号,进行计数实

6、现计时的。123456789ABCDEF12345678二进制加法计数器电路结构(驱动方程)的规律：T4=Q0Q1Q2Q3现态次态驱动方程同步4位二进制加法计数器74161清零端和置数端可以改变计数器状态变化规律！CLKRD’LD’EPET工作状态X0XXX异步清010XX同步(预)置数X1101保持(包括C)X11X0保持(C=0)1111计数74161功能简表四位二进制减法计数器状态图次态=现态-12.四位二进制减法计数器4位二进制减法计数器及其结构特点1011100-1----------------------1011011现态次态加/减计数器加/减计数结果加/减计数器计

7、数结果3.二进制加/减计数器（可逆计数器）两种解决方案a.单时钟式（加/减控制端）74191CLKS’LD’U’/D工作状态X11X保持XX0X异步置数010加计数011减计数74191功能简表74191时序图例子CLKS’LD’U’/D工作状态X11X保持XX0X异步置数010加计数011减计数74191功能表专用于扩展计数容量的串行/级联时钟/进位输出端RippleClockOutputb.双时钟式74193显然，当一路有脉冲输入，另一路必须是高电平(相当于是使能端)！如果两