数字电子技术 教学课件 作者 胡祥青 何晖 第五章.pptx

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1、数字电子技术第五章时序逻辑电路掌握时序逻辑电路的概念；熟练掌握时序逻辑电路的分析与设计方法；熟练掌握计数器、寄存器的工作原理；掌握构成N进制计数器的方法。目的与要求重点：同步时序电路的一般分析方法；计数器的一般分析方法；用集成计数器构成N进制计数器；寄存器的工作原理。难点：用集成计数器构成N进制计数器。重点与难点5.1.1时序逻辑电路的特点时序电路的特点是：在任何时刻电路产生的稳定输出信号不仅与该时刻电路的输入信号有关，而且还与电路过去的状态有关。5.1时序逻辑电路的基本概念5.1.2时序逻辑电路的分类时序

2、电路可分为两大类：同步时序电路和异步时序电路。在同步时序电路中，电路的状态仅仅在统一的信号脉冲（称为时钟脉冲）控制下才同时变化一次。如果脉冲没来，即使输入信号发生变化，它可能会影响输出，但绝不会改变电路的状态（即记忆电路的状态）。在异步时序电路中，没有统一的时钟脉冲。任何输入信号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化。5.1时序逻辑电路的基本概念分析时序逻辑电路的一般步骤：1）根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式：①各触发器的时钟方程。②时序电路的输出方程。③各触发器的驱动方程。2）将驱动方程代入相

3、应触发器的特性方程，求得各触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路的状态方程。3）根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图或时序图。4）根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。5.2时序逻辑电路的分析例5-1试分析图5-2所示的时序逻辑电路5.2时序逻辑电路的分析解：由于图5-2为同步时序逻辑电路，图中的两个触发器都接至同一个时钟脉冲源，所以各触发器的时钟方程可以不写。1）写出输出方程：2）写出驱动方程：5.2时序逻辑电路的分析3）写出JK触发器的特性方程，然后将各驱动方程代入

4、JK触发器的特性方程，得各触发器的次态方程：4）作状态转换表及状态图。由于输入控制信号X可取1，也可取0，所以分两种情况列状态转换表和画状设电路的现态为00，依次代入上述触发器的次态方程和输出方程中进行计算，得到电路的状态转换表。由状态转换表可得状态转换图，如图所示。当=1时，计算可得电路的状态转换表，状态图如图所示。5）画时序波形图，如图所示。6）逻辑功能分析。该电路一共有3个状态00、01、10。当X=0时，按照加1规律从00→01→10→00循环变化，并每当转换为10状态（最大数）时，输出Z=1。当X

5、=1时，按照减1规律从10→01→00→10循环变化，并每当转换为00状态（最小数）时，输出=1。状态转化图如图所示。所以该电路是一个可控的3进制计数器，当=0时，作加法计数，是进位信号；当=1时，作减法计数，是借位信号。5.3.1数码寄存器数码寄存器，用来存储二进制数码的时序电路组件，它具有接收和寄存二进制数码的逻辑功能。前面介绍的各种集成触发器，就是一种可以存储一位二进制数的寄存器，用n个触发器就可以存储n位二进制数。5.3寄存器如图所示是由D触发器组成的4位集成寄存器74LSl75的逻辑电路图，其引脚

6、图如图5-8所示。其中，是异步清零控制端；～是并行数据输入端；为时钟脉冲端；～是并行数据输出端；～是反码数据输出端。该电路的数码接收过程为：将需要存储的四位二进制数码送到数据输入端，在时钟端送一个时钟脉冲，脉冲上升沿作用后，四位数码并行地出现在四个触发器输出端。74LS175的功能见表。移位寄存器不但可以寄存数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移动1位。移位寄存器也是数字系统和计算机中应用很广泛的基本逻辑部件。5.3.2移位寄存器1.单向移位寄存器。将右移寄存器和左移寄存器组合起来

7、，并引入一控制端S便构成既可左移又可右移的双向移位寄存器.2．双向移位寄存器74194是由四个触发器组成的功能很强的四位移位寄存器，逻辑图和引脚图如下：3.集成移位寄存器74194（1）环形计数器4.移位寄存器构成的移位型计数器2．扭环形计数器5.4.1计数器的特点和分类计数器是用以统计输入时钟脉冲个数的电路。计数器的分类：按计数进制可分为二进制计数器和非二进制计数器。非二进制计数器中最典型的是十进制计数器。按数字的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。按计数器中触发器翻转是否与计数脉冲同步分为

8、同步计数器和异步计数器。5.4计数器1.二进制同步计数器结构5.4.2二进制计数器2.常用同步二进制计数器741613．常用4位二进制同步可逆计数器741911.同步十进制加法计数器结构5.4.3十进制计数器同步十进制加法计数器状态转换表同步十进制加法计数器状态转换图2.常用十进制同步加法计数器7416074160的功能表3.二—五—十进制异步加法计数器7429074290的功能表1.计数器的级联两个模N计数器级