6.5 若干典型的时序逻辑集成电路6.5 若干典型的时序逻辑集成电路 6.5.1 寄存器和移位寄存器6.5.1 寄存器和移位寄存器 一、 寄存器一、 寄存器 寄存器寄存器:是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部 件它的主要组成部分是触发器 是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部 件它的主要组成部分是触发器 一个触发器能存储一个触发器能存储1位二进制代码，存储位二进制代码，存储 n 位二进 制代码的寄存器需要用 位二进 制代码的寄存器需要用 n 个触发器组成寄存器实际 上是若干触发器的集合 个触发器组成寄存器实际 上是若干触发器的集合 2. 脉冲边沿敏感的寄存器2. 脉冲边沿敏感的寄存器 1. 电平敏感的寄存器1. 电平敏感的寄存器 1 1D C1 CP 1 OE 1 E Q0 1 1D C1 E Q1 1 1D C1 E Q7 D0D1D7 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 8位位CMOS寄存器寄存器74LV374 D3 D2 D1 D0 & & & & R S R S R S R S FF3 FF2 FF1 FF0 Q3 Q2 Q1 Q0 Cr LD 置 数 输 入 置 0 输 入 数 码 输 出 数 码 输 入 D3 D2 D1 D0 & & & & R S R S R S R S FF3 FF2 FF1 FF0 Q3 Q2 Q1 Q0 Cr LD 置 数 输 入 置 0 输 入 数 码 输 出 数 码 输 入 8位位CMOS寄存器寄存器74LV374 高阻高阻HH↑↑H 高阻高阻LL↑↑H 存入数据，禁止输出存入数据，禁止输出 HH↑↑L 对应内部触发 器的状态 对应内部触发 器的状态 LL↑↑L 存入和读出数据存入和读出数据 Q0~Q7DNCP 输出 内部触发器 输 入输出 内部触发器 输 入 工作模式工作模式 OE 1+n N Q 二、 移位寄存器二、 移位寄存器 •移位寄存器的逻辑功能移位寄存器的逻辑功能 移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用下使数 码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。
移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用下使数 码向高位或向低位移动的逻辑功能部件 按移动方式分按移动方式分 单向移位寄存器单向移位寄存器 •移位寄存器的逻辑功能分类移位寄存器的逻辑功能分类 左移位寄存器左移位寄存器 右移位寄存器右移位寄存器 双向移位寄存器双向移位寄存器 1、 基本移位寄存器1、 基本移位寄存器 （1）电路（1）电路 串行数据 输入端 串行数据 输入端 串行数据 输出端 串行数据 输出端 并行数据输出端并行数据输出端 1D Q0 DS C ＞＞ 1D ＞＞ 1D ＞＞ 1D ＞＞ Q1Q2Q3 Q3Q0Q1Q0 DS 时钟信号输入端时钟信号输入端 (2). 工作原理(电路分析)(2). 工作原理(电路分析) D3=Qn2D1=Q0nD0=DS D2=Qn1 激励方程：激励方程： Qn+1=DD触发器的特性方程触发器的特性方程状态方程：状态方程： Q1n+1= Q0nQ0n+1=DS Q2n+1=Qn1 Q3n+1=Qn2 1D Q0 DS C ＞＞ 1D ＞＞ 1D ＞＞ 1D ＞＞ Q1Q2Q3 Q3Q0Q1Q0 DS D S Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP Q0 Q1Q2Q3 11 0 0 0 21 1 0 0 30 1 1 0 4 1 0 1 1 1234567 89 经过经过7个个CP脉冲作用后，从脉冲作用后，从DI 端串行输入的数码 就可以从 端串行输入的数码 就可以从DO 端串行输出。
串入→串出端串行输出串入→串出 经过经过4个个CP脉冲作用后，从脉冲作用后，从DS 端串行输入的数码 就可以从 端串行输入的数码 就可以从Q0 Q1 Q2 Q3并行输出串入→并出并行输出串入→并出 1 1 0 11 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 DS=1100 0 00 0 FF0 FF1 FF2FF3 CR=0 Q1n+1= Q0nQ0n+1=DI 00 0 1 1CP 后后 1 Q2n+1=Qn1Q3n+1=Qn2 1 10 02CP 后 后 1 1 01 1 0 11 0 3CP 后后 0 4CP 后后 1 （2）典型集成电路 CMOS 4位双向移位寄存器74HCT194 1D C1 FF0 S1 1 & 1R R 1 DSR 1 S0 1 1 1 &&& 1 D0 &&&& 1 D1 &&&& 1 D2 &&&& 1 D3 1 DSL ≥1 D0 D0 CP 1 1D C1 FF1 1R R 1 ≥1 D1 D1 1D C1 FF2 1R R 1 ≥1 D2 D2 1D C1 FF3 1R R 1 ≥1 D3 D3 MR 1 1 Q0 1 Q1 1 Q2 1 Q3 四选一数据 选择器 Q0Q1Q2Q3 74194的功能表的功能表 ××××××××××××××LLH8 L××××××××L××LHH7 H××××××××H××LHH6 L××××××××××LHLH5 H××××××××××HHLH4 ABCDABCD××××HHH3 ××××××××H(L)××××××××H2 LLLL××××××××××××××××××L1 ABCD右移右移DSR左移左移DSLS0S1 QAQBQCQD 并行输入 时钟脉 冲 并行输入 时钟脉 冲CP 串行输入控制信号 输出输入 清 零串行输入控制信号 输出输入 清 零 RD 序 号 序 号 QC n QB n QA n QD n QC n QB n QD n QC n QB n QD n QC n QB n QA n QC n QB n QA n QC n QB n QA n QD n 保持保持异步清零异步清零 高位向低位移动高位向低位移动 低位向高位移动低位向高位移动同步置数同步置数 例例3 时序脉冲产生器。
电路如图所示画出时序脉冲产生器电路如图所示画出 QA--QD波形，分 析逻辑功能 波形，分 析逻辑功能 启动信号为启动信号为0: S1=1 S0=1,同步置数同步置数QA~QD=0111 解：解： 启动启动 & & CP QAQBQC QD S 1 S 0 C R DS R 7419 4 A B C D 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 启动信号为启动信号为1后后: S1=0 S0=1, 高位移向的低位状态高位移向的低位状态, QD = DSR 因为因为QA-QD总有一个为总有一个为0，， S1S0=01，则，则74194始终工作 在高位向低位移动循环移位 的状态 始终工作 在高位向低位移动循环移位 的状态 C P Q 0 Q 1 Q2 1 234 Q3 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 QA QD QC QB 1D C 1D C1 FFm 0 1 3 2 1 0 MUX MUXm Dm–1 Dm FFm–1 1D C1 FFm+1 Dm+1 Dm CP S1 S0 Qm–1QmQm+ 2. 多功能双向移位寄存器2. 多功能双向移位寄存器 。
Q0 FF0 Q1 FF1 Q2 FF2 Q3 FF3 并行输出并行输出 并行输入并行输入 右移串行输入 左移串行输出 右移串行输出右移串行输入 左移串行输出 右移串行输出 D 左移串行输入左移串行输入 D0D1D2 D3 7.1 计数器7.1 计数器 概述概述 1、计数器的逻辑功能1、计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数它也 可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数 字运算等等 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数它也 可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数 字运算等等 2、计数器的分类2、计数器的分类 •按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器 •按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器 •按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器 加计数器加计数器 减计数器 可逆计数器 减计数器 可逆计数器 二进制计数器二进制计数器 非二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器十进制计数器 任意进制计数器任意进制计数器 •同步计数器同步计数器 …… 加计数器加计数器 减计数器 可逆计数器 减计数器 可逆计数器 二进制计数器二进制计数器 非二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 •异步计数器异步计数器 …… 一、 二进制计数器一、 二进制计数器 1.三位二进制异步加计数器三位二进制异步加计数器(分析）分析） 1、电路、电路:2、电路分析：、电路分析：1. )根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式 CP2= Q1CP1= Q0，， CP0=CP, ① 时钟方程① 时钟方程 ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ CR 1D1D1D C1C1 C1 RRR Q0 Q1Q2 CP FF0FF1 FF2 ②驱动方程②驱动方程: 0 n 0 DQ= 1 000 nn QDQ + == 11 n DQ= 1 111 nn QDQ + == 22 n DQ= 1 222 nn QDQ + == ③状态方程③状态方程: (CP由由0→→1时，状态方程有效时，状态方程有效) 3)列出状态转换表或画出状态图3)列出状态转换表或画出状态图 1 00 nn + = 1 11 nn + = 1 22 nn + = (CP由0→1时，此式有效) (Q0由1→0时，此式有效) (Q1由1→0时，此式有效) (CP由0→1时，此式有效) (Q0由1→0时，此式有效) (Q1由1→0时，此式有效) CP0=CP CP1= Q0 CP0=CP CP1= Q0CP2= Q1CP2= Q1 状态转换表状态转换表 次态次态现态现态 n 0 Q n 2 Q n 1 Q 1+ +n 0 Q 1+ +n 2 Q 1+ +n 1 Q 0 00 00 0 1 10 00 0 0 01 10 0 0 0 00 0 0 1 11 11 1 1 1 11 1 1 0 01 11 1 1 1 01 1 01 10 01 1 1 0 11 0 1 0 00 01 1 1 0 0 1 0 0 1 11 10 0 0 1 10 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 00 1 0 状态图状态图 Q0 Q1 Q2 000 001 010 011 100 101 110 111 如考虑每个触发器都有如考虑每个触发器都有1tpd的延时，电路会出现什么问题？的延时，电路会出现什么问题？ 时序图时序图 CP0=CP CP1= Q0CP2= Q1 Q1 0 Q Q2 000 001 010 011 100 101 110 111 CP Q0 Q1 Q2 1tpd 2tpd 3tpd 结论结论: CPQ ff 2 1 0 = = CPQ ff 4 1 1 = = CPQ ff 8 1 2 = = ? 计数器的功能：不仅可以计数也可作为分频器计数器的功能：不仅可以计数也可作为分频器。
?异步计数脉冲的最小周期异步计数脉冲的最小周期 Tmin=ntpdn为位数）为位数） 2 2、3位二进制同步加法计数器、3位二进制同步加法计数器 （2）电路分析：（2）电路分析： （1）电路:（1）电路: C1 1J ＞＞ 1K 1 Q0 & Q0 C1 1J ＞＞ 1K Q1 Q1 & C1 1J ＞＞ 1K Q2 Q2 CP C FFFFFF 驱动方程:驱动。