数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路第二章第7章 时序逻辑电路7.1 概述时序电路在任何时刻的稳定输出,不仅与该时刻的输入信号有关,而且还与电路原来的状态有关。 图7.1.1时序逻辑电路的结构框图2、时序电路的分类(1) 根据时钟分类同步时序电路中,各个触发器的时钟脉冲相同,即电路中有一个统一的时钟脉冲,每来一个时钟脉冲,电路的状态只改变一次。异步时序电路中,各个
2、触发器的时钟脉冲不同,即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化,电路状态改变时,电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后,是异步进行的。(2)根据输出分类米利型时序电路的输出不仅与现态有关,而且还决定于电路当前的输入。穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态,与电路当前的输入无关;或者根本就不存在独立设置的输出,而以电路的状态直接作为输出。7.2 时序逻辑电路的分析方法时序电路的分析步骤:电路图 时钟方程、输出方程、驱动方程 状态方程 计算 状态表(状态图、时序图) 判断电路逻辑功能 分析电路能否自启动。7.2.1 同步时序电路的分析方法分析举例:例7.2.17.2.2 异步时序电路的分析
3、方法分析举例:例7.2.37.3 计数器概念:在数字电路中,能够记忆输入脉冲CP个数的电路称为计数器。计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”,用M表示。计数器的“模”实际上为电路的有效状态。计数器的应用:计数、定时、分频及进行数字运算等。计数器的分类:(1)按计数器中触发器翻转是否同步分:异步计数器、同步计数器。(2)按计数进制分:二进制计数器、十进制计数器、N进制计数器。(3)按计数增减分:加法计数器、减法计数器、加/减法计数器。7.3.1 异步计数器一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器分析图7.3.1 由JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器。分析方法:由逻辑图到波形图(
4、所有JK触发器均构成为T/ 触发器的形式,且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出Q),再由波形图到状态表,进而分析出其逻辑功能。2、异步二进制减法计数器减法运算规则:0000-1时,可视为(1)0000-1=1111;1111-1=1110,其余类推。由JK触发器组成的4位异步二进制减法计数器的工作情况分析略。二、异步十进制加法计数器由JK触发器组成的异步十进制加法计数器的由来:在4位异步二进制加法计数器的基础上经过适当修改获得。有效状态:00001001十个状态;无效状态:10101111六个状态。三、集成异步计数器CT74LS290为了达到多功能的目的,中规模异步计数器往往采用组合式
5、的结构,即由两个独立的计数来构成整个的计数器芯片。如:74LS90(290):由模2和模5的计数器组成;74LS92 :由模2和模6的计数器组成;74LS93 :由模2和模8的计数器组成。1.CT74LS290的情况如下。(1)电路结构框图和逻辑功能示意图(2)逻辑功能如下表7.3.1所示。注:5421码十进制计数时,从高位到低位的输出为。2、利用反馈归零法获得N(任意正整数)进制计数器方法如下:(1)写出状态SN的二进制代码。(2)求归零逻辑(写出反馈归零函数),即求异步清零端(或置数控制端)信号的逻辑表达式。(3)画连线图。举例:试用CT74LS290构成模小于十的N进制计数器。CT74L
6、S290则具有异步清零和异步置9功能。讲解教材P215的例7.3.1。注:CT74LS90的功能与CT74LS290基本相同。7.3.2 同步计数器一、同步二进制计数器1.同步二进制加法计数器2、同步二进制减法计数器3、集成同步二进制计数器CT74LS161(1)CT74LS161的引脚排列和逻辑功能示意图注:74LS163的引脚排列和74LS161相同,不同之处是74LS163采用同步清零方式。(2)CT74LS161的逻辑功能=0时异步清零。C0=0=1、=0时同步并行置数。=1且CPT=CPP=1时,按照4位自然二进制码进行同步二进制计数。=1且CPTCPP=0时,计数器状态保持不变。4
7、、反馈置数法获得N进制计数器方法如下:写出状态SN-1的二进制代码。求归零逻辑,即求置数控制端的逻辑表达式。画连线图。(集成计数器中,清零、置数均采用同步方式的有74LS163;均采用异步方式的有74LS193、74LS197、74LS192;清零采用异步方式、置数采用同步方式的有74LS161、74LS160;有的只具有异步清零功能,如CC4520、74LS190、74LS191;74LS90则具有异步清零和异步置9功能。等等)试用CT74LS161构成模小于16的N进制计数器5、同步二进制加/减计数器二、同步十进制加法计数器8421BCD码同步十进制加法计数器电路分析三、集成同计数器1、集
8、成十进制同步加法计数器CT74LS160(1)CT74LS160的引脚排列和逻辑功能示意图图7.3.3 CT74LS160的引脚排列图和逻辑功能示意图(2)CT74LS160的逻辑功能=0时异步清零。C0=0=1、=0时同步并行置数。=1且CPT=CPP=1时,按照BCD码进行同步十进制计数。=1且CPTCPP=0时,计数器状态保持不变。2.集成十进制同步加/减计数器CT74LS190其逻辑功能示意图如教材图7.3.15所示。功能如教材表7.3.10所示。集成计数器小结:集成十进制同步加法计数器74160、74162的引脚排列图、逻辑功能示意图与74161、74163相同,不同的是,74160
9、和74162是十进制同步加法计数器,而74161和74163是4位二进制(16进制)同步加法计数器。此外,74160和74162的区别是,74160采用的是异步清零方式,而74162采用的是同步清零方式。74190是单时钟集成十进制同步可逆计数器,其引脚排列图和逻辑功能示意图与74191相同。74192是双时钟集成十进制同步可逆计数器,其引脚排列图和逻辑功能示意图与74193相同。7.3.3 利用计数器的级联获得大容量N进制计数器计数器的级联是将多个计数器串接起来,以获得计数容量更大的N进制计数器。1、异步计数器一般没有专门的进位信号输出端,通常可以用本级的高位输出信号驱动下一级计数器计数,即
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