數字電路與邏輯設計.ppt

第七章 常用中規(guī)模時序邏輯電路,71 計數器 72 寄存器和移位寄存器 73 脈沖序列信號發(fā)生器,計數器 711 計數器的概述 7111 計數器概念模的概念 7112 計數器分類 712 異步計數器 713 同步計數器,711 計數器的概述 計數器是一種對輸入脈沖進行計數的時序邏輯電路，被計數的脈沖信號稱為計數脈沖。 7111 計數器概念模的概念 計數器中的“數”是用觸發(fā)器的狀態(tài)組合來表示，它在運行時，所經歷的狀態(tài)是周期性，即總是在有限個狀態(tài)中循環(huán)，通常一次循環(huán)所包含的狀態(tài)總數稱為計數器的“模”。 7112 計數器分類 1.按計數的功能來分：加法、減法和可逆計數器 2.按進位基數來分：二進制計數器和非二進制計數器 3.按計數的進位方式（脈沖輸入方式）：同步（并行）和異步（串行）,712 異步計數器,7121 異步二進制計數器 1異步二進制加計數器 2異步二進制減計數器 *3異步二進制可逆計數器 7122 中規(guī)模異步計數器 1電路符號和引腳含義 2邏輯功能 3應用,7121 異步二進制計數器 1異步二進制加計數器,2異步二進制減計數器,*3異步二進制可逆計數器,7122 中規(guī)模異步計數器,二五十進制異步計數器（7490） 1電路符號與引腳符號,14個引腳的集成芯片 6個輸入端，4個輸出端 QAQBQCQD為數據輸出端 S91和S92 為直接置位端 R01和R02為直接復位端 CPA和CPB分別為脈沖輸入端 電源VCC（5腳） 地GND（10腳）,邏輯功能,直接復位 置9 計數,2應用 1）構成二進制和五進制計數器 i)一位二進制計數器,ii)一位五進制計數器,2）構成十進制計數器 8421碼,5421碼,3）構成九進制計數器（采用反饋復位法）,4）構成二十四進制計數器 *5）構成1000分頻器,1 0 0 1,1,0 0 0 0,713同步計數器,7131 同步計數器 1同步二進制加計數器 2同步二進制減計數器 *3同步二進制可逆計數器 7132 中規(guī)模同步計數器 1電路符號和引腳含義 2邏輯功能 3應用,分別用J-K 觸發(fā)器和D觸發(fā)器設計一個三位二進制加計數器。,推廣到n位二進制計數器,7131 同步計數器 1同步二進制加計數器 用JK觸發(fā)器實現(xiàn)n位二進制同步加計數器，驅動方程為： J0K01 J1K1Q0 J2K2Q1Q0 J3K3Q2Q1Q0 Jn1Kn1Qn-2Qn-3Q1Q0,用D觸發(fā)器實現(xiàn)n位二進制同步加計數器，驅動方程為： D0Q0 D1Q1Q0 D2Q2(Q1Q0) D3Q3(Q2Q1Q0) Dn1Qn-1（Qn-2Qn-3Q1Q0）,2同步二進制減計數器 *3同步二進制可逆計數器 用JK觸發(fā)器實現(xiàn)n位二進制同步減計數器，驅動方程為： J0K01 J1K1Q0 J2K2Q1Q0 J3K3Q2Q1Q0 Jn1Kn1Qn-2Qn-3Q1Q0,用D觸發(fā)器實現(xiàn)n位二進制同步減計數器，驅動方程為： D0Q0 D1Q1Q0 D2Q2(Q1Q0) D3Q3(Q2Q1Q0) Dn1Qn-1（Qn-2Qn-3Q1Q0）,7132 中規(guī)模同步計數器 可預置的四位二進制同步計數器（74161） 1電路符號和引腳含義,16個引腳的集成芯片 9個輸入端，5個輸出端 QAQBQCQD為數據輸出端 CP為脈沖輸入端 T和P為使能輸入端 電源VCC（16腳） 地GND（8腳） OC為溢出進位輸出端 Cr 為異步清零端 LD為同步預置端,2邏輯功能,異步清零 同步預置 保持 計數 當同步計數器加到“1111”時，OC=TQAQBQCQD=1,74161工作原理波形圖,Cr 清除,Ld 置入,D0 D1 D2 D3,Q0 Q1 Q2 Q3,CP 時鐘,數 據 輸 入,P 允許,T 允許,輸 出,串行進位 輸出 Occ,異步 同步 同步 13 14 15 0 1 清除 清除 預置 計數 禁止,3應用 1）構成十六進制計數器,2）構成十進制計數器 i)采用反饋復位法,ii)采用反饋預置法（一),iii)采用反饋預置法（二),1 1 1 1,1,0,0 1 1 0,3）構成二十四進制計數器（采用同步連接和異步連接）,4）分析74161構成的電路，問這是多少進制計數器；有無掛起現(xiàn)象,72 寄存器和移位寄存器,寄存器和移位寄存器是常用的時序邏輯電路，能接受、發(fā)送和存放數據，具有記憶、清零、預置等功能，而且能對數據進行移位。 每個觸發(fā)器能存放一位二進制數，n個觸發(fā)器能存放n位數據。 寄存器的三個基本特征：數據存得進，記得住，取得出。 四位基本的寄存器：,寄存器和移位寄存器,721 鎖存器（暫存器） 722 寄存器 723 移位寄存器 7231 右移移位寄存器 7232 左移移位寄存器 7233 雙向移位寄存器 7234 中規(guī)模集成移位寄存器 1電路符號和引腳含義 2邏輯功能 3應用,721 鎖存器（暫存器）,采用鐘控觸發(fā)方式的觸發(fā)器，由電位信號控制，存在空翻現(xiàn)象。 八位鎖存器（74373）雙拍工作方式,“1”,“0”,722 寄存器 采用邊沿或主從觸發(fā)方式的觸發(fā)器，由同步時鐘信號控制，克服空翻毛病。 八位寄存器（74374）雙拍工作方式,“0”,723 移位寄存器,移位寄存器不僅能寄存數據，而且對數據可進行移位； 4種不同的工作方式： 并行輸入/并行輸出； 并行輸入/串行輸出； 串行輸入/并行輸出； 串行輸入/串行輸出； 7231 右移移位寄存器,7232 左移移位寄存器,7233 雙向移位寄存器 當M0時，右移 當M1時，左移,7234 中規(guī)模集成移位寄存器,通用的雙向移位寄存器（74194） 1電路符號和引腳含義,16個引腳的集成芯片 10個輸入端，4個輸出端 QAQBQCQD為并行數據輸出端 QA 為左移串行數據輸出端 QD 為右移串行數據輸出端 AD為并行數據輸入端 DR 為右移串行數據輸入端 DL 為左移串行數據輸入端 CP為移位時鐘脈沖輸入端 S1和S0為使能輸入端(控制端） 電源VCC（16腳） 地GND（8腳） Cr 為異步清零端,2邏輯功能,異步清零 靜態(tài)保持 并行送數,右移 左移 動態(tài)保持,3應用 1）構成環(huán)行計數器,2）構成扭環(huán)行計數器,3）構成奇數分頻器,七分頻,4）并行串行的轉換,0,1,1,0,0,1,0 N1 N2 N3,N4 N5 N6 N7,1,1 0 N1 N2,N3 N4 N5 N6,1 1 0 N1,N2 N3 N4 N5,1 1 1 0,N1 N2 N3 N4,1 1 1 1,0 N1 N2 N3,1 0 N1 N2,1 1 0 N1,1 1 1 0,0,N7,N6,N5,N4,N3,N2,N1,73 脈沖序列信號發(fā)生器,1、脈沖分配器（節(jié)拍發(fā)生器） 將輸入時鐘脈沖經過一定的分頻后分別送到各路輸出的邏輯電路，稱為脈沖分配器。它常用來產生各種定時信號（或節(jié)拍脈沖）。它分為計數型和移位型。 計數型節(jié)拍發(fā)生器的結構框圖如下：,三位二進制計數器和38譯碼器構成的脈沖分配器,1 0 0,111,1 0 0 0 0 0 0 0,0 1 0 0 0 0 0 0,0 0 1 0 0 0 0 0,0 0 0 1 0 0 0 0,0 0 0 0 1 0 0 0,0 0 0 0 0 1 0 0,0 0 0 0 0 0 1 0,0 0 0 0 0 0 0 1,工作波形圖,1 2 3 4 5 6 7 8 9,Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7,消除干擾信號的方法： 1）用時鐘脈沖封鎖譯碼門，但此時順序脈沖不再是一個接一個。 2）將選通脈沖或封鎖脈沖加在控制輸入端。 3）選用扭環(huán)行計數器作為脈沖分配器的計數器。 4）用環(huán)行計數器構成脈沖分配器，其本身即是。 移位型節(jié)拍發(fā)生器,Sd,2、序列信號發(fā)生器 用來產生規(guī)定的串行脈沖序列信號，它可用計數型和移位型脈沖分配器構成。 1）計數器型代碼發(fā)生器：,1,1,0,0,0,1,0,1,11000101序列信號發(fā)生器,1 0 0,移位型代碼發(fā)生器： 其結構與移位型計數器相似，但兩者有著本質區(qū)別。 序列信號發(fā)生器的結構框圖：,假定序列信號發(fā)生器產生的序列周期為Tp，移位寄存器的級數（觸發(fā)器個數）為n，應滿足關系式：2n Tp。,例1.（書中254頁）用一片74194和適當邏輯門構成“00011101”序列信號發(fā)生器。 例2.分析以下邏輯圖，求它的序列長度和序列信號。,每隔5個時鐘脈沖，電路的狀態(tài)循環(huán)一遍， 在每個Q端上時序輸出10100，10100，這樣 一組特定的串行序列信號，序列長度為5位， 序列值為10100。,串行加法器原理框圖,兩位串行輸入、并行輸出雙向移位寄存器。 該寄存器有兩個輸入端，其中X2為控制端，用于控制移位方向，X1為數據輸入端。當X20時， X1往寄存器高位串行送數，寄存器中的數據從高位移向低位；當X21時， X1往寄存器低位串行送數，寄存器中的數據從低位移向高位。,