《电子线路》课件时序逻辑电路

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1、 时序逻辑电路数字电子电路基础1触发器的描述方法 特性表（状态转换表）、特性方程、状态转换图RS触发器的特性方程01S=1,R=0S=0,R=1S=,R=0S=0,R=RS触发器的状态转换图21 概 述组合逻辑电路：如译码器，全加器，数据 选择器时序逻辑电路：（简称时序电路）任意时 刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信 号，而且还取决于电路原来的状态，即与 以前的输入信号有关，如触发器，寄存器 ，计数器和移位寄存器等3时序电路结构图输 入输 出 q1qkz1zrz1 z2 zmx1 x2 xn内 部 输 入内 部 输 出组合逻辑电路触发器特点：包含组合逻辑电路和记忆（存储）电路；在电路的结构上

2、，具有反馈。456根据记忆电路中存储单元状态变化的特点将时序电路 分为： 同步时序电路：所有存储电路中存储单元状态的变化 都是在同一时钟信号操作下同时发生的。 异步时序电路：存储单元状态的变化不是同时发生的 。可能有公共的时钟信号，也可能没有公共的时钟信 号。 按照输出信号的不同，分为： 米利（Mealy）型电路：某时刻的输出是该时刻的输 入和电路状态的函数 穆尔（Moore）型电路：某时刻的输出仅是该时刻电 路状态的函数，与该时刻的输入无关，如同步计数器 。72 时序逻辑电路的分析根据其逻辑图分析出该电路实现的功能分析步骤1、从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动 方程（即写出存储电路中每个触

3、发器输入信号 的逻辑表达式）； 2、将驱动方程代入触发器的特性方程，得出 每个触发器的状态方程； 3、根据逻辑电路写出电路的输出方程。8触发器的驱动方程时序电路的状态方程JK触发器的状态方程时序电路的输出方程整理得x1 J 1KC1Q111 J 1KC1Q22&11J1J2K1K2时钟z例9两个触发器可以有四种状态Q1Q2=00,01,10,11，将n时刻的现 在状态和n时刻的现在输入代入时序电路的状态方程和输出 方程，可得到n+1下一时刻的状态和n时刻的输出，从而列出 代码形式的状态表状态转换表输出方程状态方程10S00S01S10S111/0 输入x/输出z1/01/00/00/01/10

4、/00/0状态图 逻辑功能：1111序列检测器，每当检测到输入序列为连续4 个和4个以上的1时，电路的输出z为1；否则，输出z为0用S00，S01，S10，S11分别表示四种状态Q1Q2=00,01,10,11113 寄存器时 序 逻辑电路寄存器和移位寄存器计数器顺序脉冲发生器分析设计123.1 数码寄存器 Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取数 脉冲接收 脉冲 ( CP )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。采用任何一种类型的触发器均可构成寄存器。每个触 发器存放一位二进制数或一个逻辑变量，由n个触发器构成的寄 存器可存放n位二进制数或n

5、个逻辑变量的值。四位数码寄存器131 2 3 45 6 7109814 13 12 111516171819201Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND输出 控制时钟VCC5D6D7D8D5Q6Q7Q8Q7 4 L S 3 7 4低电平 有效正边沿 触发八D寄存器 ：三态输出 共输出控制 共时钟143.2 移位寄存器所谓“移位”，就是将寄存器所存各位数据，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，常把它分成三种：寄存器左移(a)寄存器右移(b)寄存器双向 移位(c)15根据移位数据的输 入输出方式，又 可将它分为四种：FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

6、FFFFFFFFFF串入串出串入并出并入串出并入并出串行输入串行输出串行输入并行输出并行输入串行输出并行输入并行输出：16SDQQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3RDCLRLOAD移位 脉冲CP0串行 输出数 据 预 置 3210存数 脉冲清零 脉冲四位并入 - 串出的左移寄存器初始状态： 设A3A2A1A0 1011在存数脉冲作用下， Q3Q2Q1Q0 1011 。D0 0 D1 Q0D2 Q1D3 Q2QQ DQQ DQQ DQQ D移位 脉冲CP0串行 输出321017D0 0 D1 Q0D2 Q1D3 Q2QQ DQQ DQQ DQQ D移位 脉冲CP0串行 输出3210

7、1 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 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 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0设初态 Q3Q2Q1Q0 1011 用波形图表示如下：Q3Q2Q1Q0CP11010011001100000000000118四位串入 - 串出的左移寄存器：D0 L D1 Q0 D2 Q1 D3 Q2四位串入 - 串出的右移寄存器：D1 Q2 D2 Q3 D3 RD0 Q1QQ DQQ DQQ DQQ DCP串行 输出3210串行 输入QDQQ3DQDQDCP串行 输出Q1

8、Q2Q0串行 输入双向移位寄存器的构成：只要设置一个控制端S， 当S0 时左移；而当S1时右移即可。集成组件 电路74LS194就是这样的多功能移位寄存器。19R右移串行输入L左移串行输入A、B、C、D 并行输入VCCQAQBQCQDS1S0CPQAQBQCQDCP S1 S0CLR LDCBARABCDRLCLRGND74LS194151614131211109123456780 1 1 1 10 0 0 1 1 0 1 1直接清零保 持 右移(从QA向QD移动) 左移(从QD向QA移动) 并行输入 CLRCPS1 S0功 能203.3 寄存器应用举例例：数据传送方式变换电路D6 D5 D4

9、 D3 D2 D1 D0并 行 输 入串行输出数 据 传 送 方 式变 换 电 路1. 实现方法 (1). 因为有7位并行输入，故需使用两片74LS194；(2). 用最高位QD2作为它的串行输出端。212. 具体电路&G1S0 S1 CP1QA1QB1QC1QD1S0 S1 CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1B1C1D1A2B2C2D2D0D1D2D3D4D5D6+5V+5VCP启动 脉冲移位 脉冲&G2串行输出并行输入74LS194 (1)74LS194 (2)22寄存器各输出端状态QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2寄存器工作方式0 D0 D1 D2 D3 D4 D

10、5 D6 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 1 1 1 0 D0 D1 D2 D3 1 1 1 1 0 D0 D1 D2 1 1 1 1 1 0 D0 D1 1 1 1 1 1 1 0 D0 CP并行输入 ( S1S0=11)并行输入 ( S1S0=11)右移 ( S1S0=01)右移 ( S1S0=01)右移 ( S1S0=01)右移 ( S1S0=01)右移 ( S1S0=01)3.工作效果 在电路中，“右移输入”端接 5V。23集成移位寄存器简介并行输入并行输出 ( 双向 )74LS194、74LS198、74LS299，等 。 并行输

11、入串行输出 74LS165、74LS166，等。串行输入并行输出 74LS164，等。串行输入串行输出 74LS91，等。 244 计数器的分析 4.1 计数器的功能和分类1. 计数器的作用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。 2. 计数器的分类 按工作方式分：同步计数器和异步计数器。按功能分：加法计数器、减法计数器和可逆计数器。按计数器的计数容量(或称模数)来分：各种不同的 计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十 进制计数器等等。254.2 异步计数器异步计数器的特点：在异步计数器内部，有的 触发器直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

12、出信号作为自己的时钟 脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不 一，故被称为“ 异步计数器 ”。有异步二进制计数器和异步十进制计数器，常 用的异步二进制计数器有4位、7位、12和14位。26QA 1 J1KC1AQB1 J1KC1BQC1 J1KC1CQD1J1KC1D 计数 脉冲一、 四位二进制加法计数器二进制加法规则：每一位如果是1，则再加1 时应变为0，同 时向高位发出进位信号，使高位翻转。由1变为0，对应为 下降沿，而触发器为下降沿触发，因此只要将低位触发器 的Q端接到高位触发器的时钟输入端。每一级输出状态的改 变发生在上一级的下降沿（如果为上升沿触发，则每一级 触发器的进位脉冲应由

13、端输出）。2728QAQBQCQD计数 脉冲二进制加法计数器波形图（时序图）12345611 12 13 14 15 16789 1029二进制加法计数器状态转换图30四位二进制加法计数器（用D触发器构成）1 D C1A1DC1B1DC1C1DC1D计数 脉冲上升沿触发31二、 四位二进制减法计数器1 J1KC 1A 1 J1KC 1B 1 J1KC 1C 1 J1KC 1D 计数 脉冲二进制减法规则：若低位触发器为0，则再输入一个减法计 数脉冲后应变为1，同时向高位发出借位信号，使高位翻转 。由0变为1，对应为上升沿，而触发器为下降沿触发，因 此只要将低位触发器的 端接到高位触发器的时钟输入

14、端 。每一级输出状态的改变发生在上一级的上升沿（如果为 上升沿触发，则每一级触发器的进位脉冲应由Q端输出）。32334.3 同步计数器同步计数器的特点：在同步计数器内部，各个触发器都受 同一时钟脉冲输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更 新几乎是同时的，故被称为 “ 同步计数器 ”。一、三位二进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲CP二进制加法运算规则：对一个多位二进制而言 ，最低位每次加1都改变状态，而第i位（除最 低位外）仅有当以下各位皆为1时才改变状态 34分析步骤: 1. 先列写控制端的逻辑表达式： J2 = K2 = Q1Q0 J1 = K1 = Q0J0 = K0 = 1Q0： 来一个CP，它就翻转一次； Q1：当Q01时，它可翻转一次； Q2：只有当Q1Q011时，它才能翻转一次。三位二进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲CP352. 再列写状态转换表，分析其状态转换过程。2 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 13 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 05 1 0 0 0 0 0