《时序电路》课件.ppt

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1、21.2 寄存器寄存器 寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放发器只能存放一位二进制数，存放发器只能存放一位二进制数，存放发器只能存放一位二进制数，存放 n n 位二进制时，位二进制时，位二进制时，位二进制时，要要要要 n n个触发器。个触发器。个触发器。个触发器

2、。按功能分按功能分数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器15.2.1 数码寄存器数码寄存器Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)寄存器是计算机的主要部件之一，寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。它用来暂时存放数据或指令。四位数码寄存器四位数码寄存器21.2.1 21.2.1 数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能。通常由通常由通常由通常由D D触发器或触发器或触发器或触发器或R-SR-S触发器组

3、成触发器组成触发器组成触发器组成2 所谓所谓“移位移位”，就是将寄存器所存各，就是将寄存器所存各位位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移位双向移位寄存器寄存器三种：三种：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)21.2.2 21.2.2 移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器不仅能不仅能不仅能不仅能寄存寄存寄存寄存数码，还有数码，还有数码，还有数码，还有移位移位移位移位的功能。的

4、功能。的功能。的功能。3 根据移位数根据移位数据的输入输据的输入输出方式，又可出方式，又可将它分为将它分为串串行行输输入入串串行输行输出出、串串行输行输入入并并行输行输出出、并并行输行输入入串串行输行输出出和和并并行行输输入入并并行输行输出出四种电路结四种电路结构：构：FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF串入串出串入串出串入并出串入并出并入串出并入串出并入并出并入并出4QQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出数数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲四位串入四位串入-串出的左

5、移寄存器串出的左移寄存器初始状态：初始状态：设设A3A2A1A0 1011 在存数脉冲作用下，也有在存数脉冲作用下，也有 Q3Q2Q1Q0 1011 。D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210 下面将下面将重点讨论重点讨论 兰颜色的兰颜色的 那部分那部分电电路路的工作的工作原理。原理。5D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出32101 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0

6、1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0设初态设初态 Q3Q2Q1Q0 10116QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210用波形图表示如下：用波形图表示如下：1 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1

7、1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0设初态设初态Q3Q2Q1Q0 1011Q3Q2Q1Q0CPCP1 11 10 01 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 07QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出321

8、0四位串入四位串入-串出的串出的左移左移寄存器：寄存器：D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出Q1Q2Q0四位串入四位串入-串出的串出的右移右移寄存器：寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 0 0D0 Q Q1 18 四位串入四位串入-串出串出的的左移左移寄存器：寄存器：D0 L LD1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2 四位串入四位串入-串出串出的的右移右移寄存器：寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1 双向移位双向移位寄存器的寄存器的构成：构

9、成：只要设置一个控制端只要设置一个控制端S S，当，当S S0 0 时左移；而时左移；而当当S S1 1时右移即可。时右移即可。“L L”即即需左移的需左移的输入数据输入数据“R R”即即需右移的需右移的输入数据输入数据D0=SL SQ1 D2=SQ1 SQ3 D3=SQ2 SR D1=SQ0 SQ2 集成组件集成组件 电路电路74LS194就是这样的就是这样的多功能移位寄存器。多功能移位寄存器。9VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194右移右移串行串行输入输入左移左移

10、串行串行输入输入并行输入并行输入10VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194011110 00 11 01 1直接清零直接清零保保 持持右移右移(从从QA向右移动向右移动)左移左移(从从QD向左移动向左移动)并入并入 CLRCPS1 S0功功 能能11计数器的功能和分类计数器的功能和分类1.计数器的计数器的功能功能 记忆输入脉冲的个数；用于定时、分记忆输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。2.计数器的计数器的

11、分类分类同步计数器和异步计数器。同步计数器和异步计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。有时也用计数器的计数容量有时也用计数器的计数容量(或称模数或称模数)来区分各种不同的计数器，如二进制来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。计数器等等。21.3 计数器计数器12加法计数器加法计数器:来一个计数脉冲，输出二进制来一个计数脉冲，输出二进制结果就加结果就加1，如由，如由000变成变成001。减法计数器：来一个计数脉冲，输出的减法计数器：来一个计数脉冲，输出的二进制结果就减二进制结果就减1，如，

12、如010变成变成001。131、异步计数器的分析、异步计数器的分析Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP计数计数脉冲脉冲 在异步计数器中，有的触发器直在异步计数器中，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，为自己的时钟脉冲，因此各个触发因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被器状态变换的时间先后不一，故被称为称为“异步计数器异步计数器”。八进制异步加法计数器八进制异步加法计数器例例1.八进制八进制异步异步加法计数器。加法计数器。21.3.1 21.3.1 二进制计数器二进制计数器二

13、进制计数器二进制计数器14Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲八进制异步加法计数器八进制异步加法计数器Q2Q1Q0 010 0 010101010100 010 1011 0 11 1000 0010 1思考题：思考题：试画出八进制异步减试画出八进制异步减法计数器的电路图，并分法计数器的电路图，并分析其工作过程。析其工作过程。优点优点：电路简单、可靠：电路简单、可靠缺点缺点：速度慢：速度慢152 同步计数器的分析同步计数器的分析 在同步计数器中，在同步计数器中，各个触发器都各个触发器都受同一时钟脉冲受同一时钟脉冲 输入计数脉冲的控输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎

14、是制，因此，它们状态的更新几乎是同时的，故被称为同时的，故被称为“同步计数器同步计数器”。例例2.八进制同步加法计数器八进制同步加法计数器八进制同步加法计数器八进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲CP16Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲八进制同步加法计数器八进制同步加法计数器CP分析步骤分析步骤:1.先列写控制端的逻辑表达式：先列写控制端的逻辑表达式：J2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1Q0：来一个来一个CP，它就翻转一次；，它就翻转一次；Q1：当：当Q01时，它可翻转一次；时，它可翻转一次；Q2

15、：只有当：只有当Q1Q011时，它才能翻转一次。时，它才能翻转一次。17CPQ0Q1Q22.还可以用波形图显示状态转换表还可以用波形图显示状态转换表3、还可以用状态表来表示、还可以用状态表来表示18 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(CP)二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表最低位触发器最低位触发器最低位触发器最低位触发器FFFF0 0每来一个脉冲就翻每来一个脉冲就翻每来一个脉冲就翻每来

16、一个脉冲就翻转一次；转一次；转一次；转一次；FFFF1 1：当：当：当：当Q Q0 0=1=1时，时，时，时，再来一个脉冲则翻再来一个脉冲则翻再来一个脉冲则翻再来一个脉冲则翻转一次；转一次；转一次；转一次；FFFF2 2：当：当：当：当Q Q0 0=Q Q1 1=1=1时，再来一个脉冲时，再来一个脉冲时，再来一个脉冲时，再来一个脉冲则翻转一次。则翻转一次。则翻转一次。则翻转一次。19Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲同步加法计数器同步加法计数器CP203 任意进制计数器的分析任意进制计数器的分析Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP

17、1.写出控制端的逻辑表达式：写出控制端的逻辑表达式：J2=Q1 Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0 1 21CPQ0Q1Q222（或者）（或者）再列写状态转换表，分析其状态转换再列写状态转换表，分析其状态转换过程：过程：Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 3 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 14 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 5 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0CP Q2 Q1 Q0 J2=K2=

18、J1=K1=J0=K0 =Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原状态原状态 控控 制制 端端 下状态下状态,1Q223Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP 如前所述，右如前所述，右图电路为图电路为异步五异步五进制加法计数器进制加法计数器。3.还可以用波形图显示状态转换表还可以用波形图显示状态转换表(略略)CPQ0Q1Q224另有三种状态另有三种状态111、110、101不在计数循环不在计数循环内，如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入内，如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入计数循环，称为能够计数循环，称为能够自行启动自行启动。4.检验其能否检验其能否自动启动自

19、动启动？CP Q2 Q1 Q0 J2=K2=J1=K1=J0=K0 =Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原状态原状态 控控 制制 端端 下状态下状态,1Q2 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0结论：结论：经检验，可以自动启动。经检验，可以自动启动。2521.3.2 21.3.2 十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器：十进制计数器：十进制计数器：十进制计数器：计数规律：计数规律：计数规律：计数规律：“逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一”。它是用。它是用。它是用。

20、它是用四位二进制四位二进制四位二进制四位二进制数数数数表示对应的表示对应的表示对应的表示对应的十进制数十进制数十进制数十进制数，所以又称为二，所以又称为二，所以又称为二，所以又称为二-十进制计数十进制计数十进制计数十进制计数器。器。器。器。四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排

21、，这里仅介绍广泛使用哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用 84218421编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。1.同步同步十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器26十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(CP)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1

22、1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 00123456789027RDQJKQFF0QJKQFF1 CP计数脉冲计数脉冲QJKQFF2QJKQQ3FF3Q2Q1Q0十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器28Q0Q1Q2Q3CP12345678910十进制计数器工作波形十进制计数器工作波形十进制计数器工作波形十进制计数器工作波形 常用常用74LS160型同步十进制加法计数器型同步十进制加法计数器,其外引脚排其外引脚排列及功能表与列及功能表与74LS161型计数器相同。型计数器相同。292.2.异步十进制计数器异步十进制计数器异步十进制计数器异步十

23、进制计数器(1)74LS290(1)74LS290型型型型二二二二-五五五五-十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF030逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列110 10清零清零0000（1 1）R R01 01、R R02 02：置置置置“0”“0”输入端输入端输入端输入端逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑功能Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDR

24、DRDSDSD CP1Q0QJKQFF031逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列0置置“9”1100（1 1）S S91 91、S S92 92：置置置置“9”“9”输入端输入端输入端输入端逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑功能 1 1 Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF032逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列逻辑功能及外引线排列计数功能计数功能计数功能计数功能 0 011Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF

25、1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF033 0 011输入脉冲输入脉冲输出十进制输出十进制Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF03474LS29074LS290型计数器功能表型计数器功能表型计数器功能表型计数器功能表输输 入入输输 出出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一为有任一为“0”有任一为有任一为“0”计数计数计数计数清零清零清零清零置置置置9 9 35输入计输入计数脉

26、冲数脉冲84218421异步十进制计数器异步十进制计数器异步十进制计数器异步十进制计数器十分频输出十分频输出(进位输出进位输出)计数状态计数状态计数器输出计数器输出(2)74LS290(2)74LS290的应用的应用的应用的应用S91N74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02CP0CP1Q0Q3地地外引线排列图外引线排列图外引线排列图外引线排列图17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP036输入输入输入输入脉冲脉冲脉冲脉冲十分频输出十分频输出十分频输出十分频输出54215421异步十进制计数器异步十进制计数器异步十进制计数器异步十进制计数器Q1Q2Q3Q0CP1 2

27、 3 4 5 6 7 8 9 10工作波形工作波形S92S91Q0Q3Q1Q2R01R02CP1CP037S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0五进制输出五进制输出计数脉冲计数脉冲输入输入异步五进制计数器异步五进制计数器异步五进制计数器异步五进制计数器CP12345Q1Q2Q3工作波形工作波形38390 0 01 0 00 1 10 0 10 1 00 1 00 1 01 1 15、状态转换图、状态转换图40(5).写出各个控制端的逻辑表达式：写出各个控制端的逻辑表达式：JC=QA KC=QA JB=QC KB=QC JA=QB KA=QB QCQCJCKCQBQBJBKBJAQ

28、AQAKARDRDSD预置数预置数计数脉冲计数脉冲CP(6).画出计数器的逻辑电路图。画出计数器的逻辑电路图。41(7).检验该计数电路能否自动启动。检验该计数电路能否自动启动。本计数电路有三个触发器，本计数电路有三个触发器，可有八个状态组合，可是只用去可有八个状态组合，可是只用去六个，尚有两六个，尚有两 个未利用，因此需个未利用，因此需要检验一下，若不能自行启动要要检验一下，若不能自行启动要进行修改。进行修改。425.4.2 利用集成功能组件设计计数电路利用集成功能组件设计计数电路一一.中规模计数器组件介绍及其应用中规模计数器组件介绍及其应用1.二二-五五-十进制计数器十进制计数器 74LS

29、90 74LS90 内部含有两个独立的内部含有两个独立的 计数电路：一个是模计数电路：一个是模 2 计数器计数器(CPA为其时钟，为其时钟，QA为其输出端为其输出端)，另一个是模，另一个是模 5 计数器计数器(CPB为其为其时钟，时钟，QDQCQB为其输出端为其输出端)。外部时钟外部时钟CP是先送到是先送到CPA还还 是先送到是先送到CPB，在，在QDQCQBQA这这四个输出端会形成不同的码制。四个输出端会形成不同的码制。(1).74LS90的介绍的介绍43QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)QAQBQCQD74LS 90原理电路图原理电路图 下面将给出它的原理电路图：下面将给出它的原理电路图：44CPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)NCNC VCCQAQDQBQCGND1234567141312111098QAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)CPBCPA74LS9074LS 90管脚分布图管脚分布图45