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1、14.214.2 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 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 n n 位二进制时，位二进制时， 要要 n n个触发器。个触发器。按功能分数码寄存器数码寄存器移位寄存器移位寄存器1清零寄存指令通常由通常由D D触发器或触发器或R-SR-S触发器组成触发器组成并行输入方式并行输入方式RD.QD F0d0Q0.Q.D F1d1Q1.d2Q.D F2Q2QD F3d3Q31101寄存数码寄存数码11
2、0114.2.1 14.2.1 数码寄存器数码寄存器214.2.2 14.2.2 移位寄存器移位寄存器不仅能不仅能寄存寄存数码，还有数码，还有移位移位的功能。的功能。所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中 所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。按移位方式分类按移位方式分类单向移位寄存器单向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器3寄存数码寄存数码1. 1.单向移位寄存器单向移位寄存器清零D1移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010010 010 011 1010 0110110 011 1QJKF
3、0Q1QJKF2QJKF1QJKF3数据依次向左移动，称左移寄存器数据依次向左移动，称左移寄存器 ，输入方式为串行输入。，输入方式为串行输入。QQQ从高位向低 位依次输入141110 0010110011000输出再输入四个移再输入四个移 位脉冲，位脉冲，10111011 由高位至低位由高位至低位 依次从依次从Q Q3 3端输端输 出。出。串行输出方式串行输出方式清零D10111QQ3Q1Q2RD101110 011 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲7865左移寄存器波形图12345678C11110 011DQ0Q3Q2Q11110 0待存 数据10111011
4、存入寄存器存入寄存器011从从Q Q3 3取出取出6四位四位左移移位寄存器状态表左移移位寄存器状态表00011 2 3移位脉冲Q2 Q1 Q0移位过程Q3寄 存 数 码 D001110000清 零110左移一位001011左移二位01011左移三位10114左移四位1 01并 行 输 出 再继续输入四个移位脉冲再继续输入四个移位脉冲, ,从从 Q Q3 3端串行输出端串行输出10111011数码数码72. 2. 双向移位寄存器：双向移位寄存器：DQ2DQ1DQ01 &111 &1 &.RD CS左移输入待输数据由低位至高位依次输入 待输数据由 高位至低位 依次输入101右移输入移位控制端000
5、000&0108右移串行输入左移串行输入UCCQ0Q1Q2Q3S1S0 C16151413121110913456782 D0D1D2D3DSRDSL RDGNDCT74LS194并行输入90 1 1 1 10 0 0 1 1 0 1 1直接清零(异步)保 持 右移(从Q0向右移动) 左移(从Q3向左移动) 并行输入 RD CS1 S0功 能 CT74LS194CT74LS194功能表功能表10例：例： 四人抢答电路四人抢答电路4300LEDCRD1Q1Q&G174LS175S141M+5VS2S3S4&G3 &G2+5V83DG100 10KC1D2D3D4D2Q4Q 4Q3Q3Q2Q工作原
6、理：抢答前清“0” 0000截止截止 0114300LEDCRD1Q1Q&G174LS175S141M+5VS2S3S4&G3 &G2+5V83DG100 10KC1D2D3D4D2Q4Q 4Q3Q3Q2Q抢答开始，若S1先被按下，1D=“1”1000亮亮01导通导通响响0封锁封锁各触发器状态保持不变。1214.314.3 计数器计数器广泛应用于计数器是数字电路和计算机中，可累计输广泛应用于计数器是数字电路和计算机中，可累计输 入脉冲的个数，可用于定时、分频、时序控制等。入脉冲的个数，可用于定时、分频、时序控制等。分类分类加法计数器加法计数器 减法计数器减法计数器 可逆计数器可逆计数器( (按
7、计数功能按计数功能 ) )异步计数器异步计数器 同步计数器同步计数器( (按计数脉冲引入方式按计数脉冲引入方式) )二二进制计数器进制计数器 十十进制计数器进制计数器N N 进制计数器进制计数器( (按计数制按计数制) )1314.3.1 14.3.1 二进制计数器二进制计数器按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其 它进制计数器的基础。要构成它进制计数器的基础。要构成 n n位二进制计数器位二进制计数器 ，需用，需用 n n个具有计数功能的触发器。个具有计数功能的触发器。1. 1. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器异步计数器：计数脉冲异步计数器
8、：计数脉冲C C不是同时加到各位触发器不是同时加到各位触发器。 最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发 器有时需由相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发器有时需由相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发 ，因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有 在前级触发器翻转后在前级触发器翻转后, ,后级触发器才能翻转。后级触发器才能翻转。14二 进 制 数Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0 脉冲数
9、 (C)三位二进制加法计数器状态表三位二进制加法计数器状态表从状态表可看出：从状态表可看出：最低位触发器来最低位触发器来一个脉冲就翻转一个脉冲就翻转一次，一次，低位触发低位触发器由器由 1 1变为变为 0 0 时，时，相邻的高位触相邻的高位触发器翻转。发器翻转。151 01 0当当J J、K K=1=1时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来 一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次. .清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲三位异步二进制加法计数器在电路图中J、悬空表示J、K=1下降沿下降沿 触发翻转触发翻转每来一个每来一个C C 翻转一次翻转一次当相
10、邻低位触发器由1变 0 时翻转16异步二进制加法器工作波形2 2分频分频4 4分频分频8 8分频分频每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步C12345678Q0Q1Q217SDRDCQQDSDRDCQQDSDRDCQQD用D触发器构成的异步二进制加法计数器计数输入CP清零Q0Q1Q2F0F1F2CPQ0Q1Q2低位的Q端接高位 触发器的CP端000111182. 异步二进制减法计数器C Q2 Q1 Q0 00001 23456 78 0 0 0减法计数器状态表1 1 1 1 1 01 0 11 0 00 1 10 1 0 0 0 1Q2J RDSD KCPQQJ RDSD KCPQQJ
11、RDSD KCPQQ置数计数输入CPQ0Q1F0F1F2192. 2. 同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器异步二进制加法计数器线路联接简单。异步二进制加法计数器线路联接简单。 各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。同步计数器：同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各触计数脉冲同时接到各位触发器，各触 发器状态的变换与计数脉冲同步。发器状态的变换与计数脉冲同步。同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度 快。但接线较复杂。快。但接线较复杂。 同步计数器组成原则同步计数器组成原则: :根据翻转条件根据翻转条
12、件, ,确定触发器级间连接方式确定触发器级间连接方式找出找出J J、K K输入端的联接方式。输入端的联接方式。20J0 = K0= 1J1 = K1 = Q0J 3= K3 = Q2 Q1Q0J2 = K2 = Q1 Q03. 同步二进制加法计数器 计数脉冲同时加到触发器的时钟端翻转条件：1、最低位触发器F0每输入一个 脉冲翻转一次。2、其它各位触发器都是在所有 低位触发器的输出端Q全为1时 在下一个时钟脉冲的触发沿到 来时状态改变一次。 驱动方程：21JKCPQQJKCPQQ JKCPQQ&JKCPQQ&CP1Q0Q1Q2Q3F0F1F2F3同步二进制加法计数器逻辑电路计数脉冲同时加到触发器
13、的时钟端 J0 = K0= 1J1 = K1 = Q0J 3= K3 = Q2 Q1Q0J2 = K2 = Q1 Q0驱动方程：22各触发器状态的变换和计数脉冲同步各触发器状态的变换和计数脉冲同步345 61 278910111213141516CPQ0Q1Q2Q311112314.3.2 14.3.2 十进制计数器十进制计数器十进制计数器：十进制计数器：计数规律：计数规律：“ “逢十进一逢十进一” ”。它是用。它是用四位二进制四位二进制 数数表示对应的表示对应的十进制数十进制数，所以又称为二，所以又称为二- -十进制十进制 计数器。计数器。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
14、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，这里仅介绍广泛掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛 使用使用 84218421编码的十进制计数器。编码的十进制计数器。24二进制数 Q3Q2Q1Q0脉冲数 (C)十进制数0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表25J 0= K0= 1J2 = K2 = Q0n Q1nJ3 = Q2n Q1n Q0nK3= Q0nJ 1= Q0n Q3n K1 = Q0nC = Q0n Q3n1. 8421码十进制加法计数
