《时序逻辑电路 》PPT课件.ppt

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1、第六章第六章 时序逻辑电路时序逻辑电路6.1 概述概述6.2 寄储器寄储器6.3 计数器的分析计数器的分析6.4 计数器的设计计数器的设计6.5 计数器的应用举例计数器的应用举例6.6 顺序脉冲发生电路顺序脉冲发生电路6.1 概述概述 时时 序序逻辑电路逻辑电路寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器计数器计数器顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器分析分析设计设计教学要求教学要求：1.会使用移位寄存器组件会使用移位寄存器组件；3.会分析顺序脉冲发生器的原理。会分析顺序脉冲发生器的原理。2.会分析和设计计数器电路会分析和设计计数器电路；Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取数取数

2、脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)6.2 寄存器寄存器6.2.1 数码寄存器数码寄存器 寄存器是计算机的主要部件之一，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。它用来暂时存放数据或指令。四位数码寄存器四位数码寄存器QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3&Q3Q2Q1Q0&接收接收脉冲脉冲取数取数脉冲脉冲CLR1 2 3 45 6 7109814 13 12 111516171819201Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND输出出控制控制时钟VCC5D6D7D8D5Q6Q7Q8Q7 4 L S 3 7 4低低电平平有效有效正正边沿沿触触发八八D寄存器寄存器：三态输出

3、：三态输出共输出控制共输出控制共时钟共时钟6.2.2 移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”，寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)就是将寄存器所存各位就是将寄存器所存各位 数据，数据，在每个移位脉冲的作用下，在每个移位脉冲的作用下，向左或向左或向右移动一位。向右移动一位。根据移位方向，常把它分根据移位方向，常把它分成成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移位双向移位寄存器寄存器三种：三种：根据移位数据的输入输出根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为下述四种电方式，又可将它分为下述四种电路结构：路结构：串串行输行输入入串串

4、行输行输出出 串串行输行输入入并并行输行输出出 并并行输行输入入串串行输行输出出 并并行输行输入入并并行输行输出出FFFFFFFF串入串出串入串出输入输入输出输出输入输入串入并出串入并出FFFFFFFF一一个输个输入入端，端，一一个输个输出出端端输出输出一一个输个输入入端，端，多多个输个输出出端端并入串出并入串出FFFFFFFF输输 入入输出输出并入并出并入并出FFFFFFFF输输 入入输输 出出多多个输个输入入端，端，一一个输个输出出端端多多个输个输入入端，端，多多个输个输出出端端QQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出数

5、数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲1.四位四位串入串入-串出串出的左移寄存器的左移寄存器D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 20串行串行输出输出移位移位脉冲脉冲CP左移输左移输入入RDCLR清零清零脉冲脉冲&SDA0A1A2A3LOAD数数 据据 预预 置置 存数存数脉冲脉冲数据预置数据预置：设设A3A2A1A0 1011，在存数脉冲作用下，也有在存数脉冲作用下，也有 Q3Q2Q1Q0 1011。1 0 1 11011QQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出数数 据据

6、预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲四位串入四位串入-串出的左移寄存器串出的左移寄存器D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2QQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出数数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲四位串入四位串入-串出的左移寄存器串出的左移寄存器D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 21 0 1 1QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210下面将重点讨论下面将重点讨论 兰颜色的兰颜色的 那

7、部分电路的工作原理。那部分电路的工作原理。Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出32101 0 1 1D3 Q Q2 2 D2 Q Q1 1D1 Q Q0 0D0 0 0设初态设初态 Q3Q2Q1Q0 10111 0 1 11 0 1 10 1 1 00 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 1 1 00 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

8、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 用波形图表示如下：用波形图表示如下：Q3Q2Q1Q0CPCP1 11 10 01 10 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 01 0 1 11 0 1 10 1 1 00 1 1 0 0 1 1 00 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

9、0 0 Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210初态：初态：Q3Q2Q1Q0 1 0 1 10 00 01 11 1QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210四位串入四位串入-串出的串出的左移左移寄存器：寄存器：D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出Q1Q2Q02.四位串入四位串入-串出的串出的右移右移寄存器：寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 0 0D0 Q Q1 1右移右移输入输入串行

10、串行输入输入串行串行输出输出QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210四位串入四位串入-串出的左移寄存器：串出的左移寄存器：D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出Q1Q2Q0四位串入四位串入-串出的右移寄存器：串出的右移寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 0 0D0 Q Q1 1串行串行输出输出串行串行输入输入串行串行输入输入在同一电路中，如何实在同一电路中，如何实现既能左移，又能右移现既能左移，又能右移?当然不能临时改接线当然不能临时改接线!3.3.双向移位

11、寄存器的构成双向移位寄存器的构成 ：S0 时，左移时，左移；S1 时，右移时，右移。D0=SL SQ1 D2=SQ1 SQ3 D3=SQ2 SR D1=SQ0 SQ2 设置控制端设置控制端 S那么，那么，就需使：就需使：需要把这个设想检查验证一下。需要把这个设想检查验证一下。四位串入四位串入-串出串出的的左移左移寄存器：寄存器：D0 L LD1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2 四位串入四位串入-串出串出的的右移右移寄存器：寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1D0=SL SQ1 D2=SQ1 SQ3 D3=SQ2 SR D1=SQ0 SQ2

12、 S1 时，时，=0L +1Q1 =Q1=0Q0+1Q2=Q2=0Q1+1Q3=Q3=0Q2+1R =R确实能够实现右移确实能够实现右移!四位串入四位串入-串出串出的的左移左移寄存器：寄存器：D0 L LD1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2 四位串入四位串入-串出串出的的右移右移寄存器：寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1D0=SL SQ1 D2=SQ1 SQ3 D3=SQ2 SR D1=SQ0 SQ2 S0 时，时，=1L+0Q1=L=1Q0+0Q2=Q0=1Q1+0Q3=Q1=1Q2+0R =Q2也能够实现左移也能够实现左移,方案可行

13、方案可行!具体实施具体实施：D0=SL SQ1 D2=SQ1 SQ3 D3=SQ2 SR D1=SQ0 SQ2 QQ DQQ DQQ DQQ DCP32101&1&1&1&SRL右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入并行输入并行输入 集成组件集成组件 电路电路74LS194就是这样的就是这样的多功能移位寄存器。多功能移位寄存器。VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194011110 00 11 01 1直接清零直接清零保保 持持右移右移(从从QA向右移动向右移动

14、)左移左移(从从QD向左移动向左移动)并入并入-并出并出XXXVCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194CLRCPS1 S0功功 能能6.2.3 集成寄存器集成寄存器74LS194的应用举例的应用举例D6D5D4D3D2D1D0并并行行输输入入串行输出串行输出数数据据传传送送方方式式变变换换电电路路1.实现方法实现方法:(1).因为有因为有7位位并行输入，并行输入，故需使用故需使用两片两片74LS194；(2).用最高位用最高位QD2作为作为它的串行它的串行输出输出端。端

15、。例：数据传送方式变换电路例：数据传送方式变换电路(QD2)2.具体电路具体电路:0D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1B1C1D1A2B2C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194(1)74LS194(2)启动脉冲的效果必然是启动脉冲的效果必然是并行输入并行输入并行输出并行输出!11S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB21并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D62.具体电路具体电路:0D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1

16、S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1B1C1D1A2B2C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194(1)74LS194(2)并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D611S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2启动脉冲作用后，启动脉冲作用后，1074LS194必然转入必然转入右移状态右移状态!11寄存器各输出端状态寄存器各输出端状态QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2寄存器工作方式寄存器工作方式0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 1 0 D0 D1 D2 D3 D4

17、 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并行输入并行输入(S1S0=11)并行输入并行输入(S1S0=11)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)3.工作效果工作效果:提醒：提醒：在电路中，在电路中，“右移输入右移输入”端接端接 5VS0=1，S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2QD2D6D5D4D3D2D1D00D0D1D2D

18、3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2QD2R1R2A1B1C1D1A2B2C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194(1)74LS194(2)并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D611S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2启动脉冲作用后，启动脉冲作用后，1074LS194必然转入必然转入右移状态右移状态!1为什么为什么?4.思考题思考题：(1).0D0D1D2D3D4D5D6串行输出串行输出&G1S0S1CP1QA1QB1QC1QD1S0S1CP2QA2QB2QC2

19、QD2R1R2A1B1C1D1A2B2C2D2+5V+5VCP启动启动脉冲脉冲移位移位脉冲脉冲&G274LS194(1)74LS194(2)并并 行行 输输 入入D0D1D2D3D4D5D611S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB21074LS194必然转入必然转入右移状态右移状态!1为什么为什么?4.思考题思考题：(1).就是因为就是因为 A1=0 寄存器各输出端状态寄存器各输出端状态QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2寄存器工作方式寄存器工作方式0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 1 1 0 D0 D1 D2

20、 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并行输入并行输入(S1S0=11)并行输入并行输入(S1S0=11)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)S0=1，S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2QD2D6D5D4D3D2D1D04.思考题思考题：该电路能够该电路能够自动循环自动循环吗吗?为什么为什么?(2).寄存器各输出端状态寄存器各输出端状态QA1QB1QC1QD

21、1QA2QB2QC2 QD2寄存器工作方式寄存器工作方式0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 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并行输入并行输入(S1S0=11)并行输入并行输入(S1S0=11)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)右移右移(S1S0=01)S0=1，S1=QA1 QB1 QC1 QD1 QA2 QB2

22、QD2D6D5D4D3D2D1D04.思考题思考题：(2).1 1 1 1 1 1 =111111=1能够能够自动循环自动循环 !6.2.4 集成移位寄存器简介集成移位寄存器简介并行输入并行输出并行输入并行输出(双向双向)74LS194、74LS198、74LS299，等。，等。并行输入串行输出并行输入串行输出 74LS165、74LS166，等。，等。串行输入并行输出串行输入并行输出 74LS164，等。，等。串行输入串行输出串行输入串行输出 74LS91，等。，等。66.3 计数器的分析计数器的分析 计数器计数器的的分析分析计数器计数器的的设计设计电路由电路由触发器触发器构成构成电路由电路

23、由集成组件集成组件构成构成用用触发器触发器实现实现用用集成组件集成组件实现实现计数器计数器 计数器计数器是时序逻是时序逻 辑电路的重要组成辑电路的重要组成部分部分，理所当然地成为，理所当然地成为教学重点教学重点。6.3 计数器的分析计数器的分析 6.3.1 计数器的功能和分类计数器的功能和分类6.3.2 异步计数器的分析异步计数器的分析6.3.3 同步计数器的分析同步计数器的分析6.3.4 任意进制计数器的分析任意进制计数器的分析6.3.5 集成计数器的分析举例集成计数器的分析举例6.3 计数器的分析计数器的分析 6.3.1 计数器的功能和分类计数器的功能和分类1.计数器的计数器的功能功能2.

24、计数器的计数器的分类分类异步计数器和同步计数器异步计数器和同步计数器加法计数器、减法计数器和可逆计数器加法计数器、减法计数器和可逆计数器有时也用计数器的计数容量有时也用计数器的计数容量(或称模数或称模数)来区分各种不同的计数器，如二进制来区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、十进制计数器、二十进制计数器等等。计数器等等。记忆输入脉冲的个数；用于定时、分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。频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。异步计数器和同步计数器异步计数器和同步计数器什么叫什么叫“异步异步计数器计数器”?QFFQFFQFFQFFCP从

25、形式上看，从形式上看，每个触发器接收到时每个触发器接收到时钟钟CP的时间有早有晚的时间有早有晚；因而，每个触因而，每个触发器状态的变化次序也有先有后。发器状态的变化次序也有先有后。上图所示电路只是异步计数器若上图所示电路只是异步计数器若干组成的一种，只是比较典型而已。干组成的一种，只是比较典型而已。什么叫什么叫“同步同步计数器计数器”?QFFQFFQFFQFFCP异步计数器和同步计数器异步计数器和同步计数器 在同步计数器中，在同步计数器中，时钟时钟CP必须必须同同时时传送到每个触发器传送到每个触发器!这，既是它的这，既是它的条件，也是它的特点。条件，也是它的特点。在同步计数器中，在同步计数器中

26、，每个触发器的每个触发器的状态变化几乎都是同时发生的。状态变化几乎都是同时发生的。例例 1.三位二进制三位二进制异步异步加法计数器加法计数器CP0=CPCP1=Q0CP2=Q16.3.2 异步计数器的分析异步计数器的分析Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP21 00 11 00 11 00 11 00 11 0Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP2CP0=CPCP1=Q0CP2=Q1Q2 Q1 Q0 Q1 Q0100001110优点：电路简单、可靠优点：电路简单、可靠缺点：速度慢缺点：速度慢 0 0 0 1 10 11 0

27、1 00 10 11 01 00 10 1思考题：思考题：Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP2三位二进制加法计数器三位二进制加法计数器 1.试画出用试画出用 D-FF 实现的实现的三位二进制异步减法计数器的三位二进制异步减法计数器的电路图，并分析其工作过程。电路图，并分析其工作过程。Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲CP0CP1CP2三位二进制加法计数器三位二进制加法计数器思考题：思考题：2.你能画出用你能画出用JK-FF 实现的三位二进制异步减实现的三位二进制异步减法计数器的电路图吗法计数器的电路图吗?6.3.3 同步计数器的分析同

28、步计数器的分析 在同步计数器中，各个触发器都受在同步计数器中，各个触发器都受同一时钟脉冲同一时钟脉冲 输入计数脉冲的控制，输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎是同时的，因此，它们状态的更新几乎是同时的，故被称为故被称为“同步计数器同步计数器”。例例2.三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器三位二进制三位二进制同步同步加法计数器加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CPCP 在同步计数器中，学习的在同步计数器中，学习的难点难点在于在于必须正确理解必须正确理解“控制端控制端J、K的取值组的取值组合由时钟合由时钟CP下降沿到来前的下降沿到来前的

29、Q端原有端原有状态所决定状态所决定”。6.3.3 同步计数器的分析同步计数器的分析例例2.三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器三位二进制三位二进制同步同步加法计数器加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CP分析步骤分析步骤:1.先列写控制端的逻辑表达式先列写控制端的逻辑表达式三位二进制三位二进制同步同步加法计数器加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CPJ2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1Q0：来一个来一个CP，它就翻转一次；，它就翻转一次；Q1：当：当Q01时，它可翻转一次；时，它可翻转一

30、次；Q2：只有当：只有当Q1Q011时，它才能翻转一次。时，它才能翻转一次。&2.再列写状态转换表，分析其状态转换过程。再列写状态转换表，分析其状态转换过程。Q1Q0Q1Q0Q0Q0 原状态原状态 控控 制制 端端 下下 状状 态态CPQ2Q1Q0J2=J1=J0=K2=K1=K0=Q2Q1Q011,0 0 0 0 00 01 11 11 11 11 11 11 11 11 10 0 10 0 10 01 10 1 00 1 00 00 00 1 10 1 11 11 11 0 01 0 00 00 01 0 11 0 10 01 11 1 01 1 00 00 01 1 11 1 11 11

31、 10 0 00 0 0123045670 00 00 0 1CPQ0Q1Q23.用波形图显示状态转换表用波形图显示状态转换表Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数计数脉冲脉冲CPJ2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1思考题：思考题：1.模仿上图电路，试画出模仿上图电路，试画出四位四位二进二进制同步加法计数器的逻辑图。制同步加法计数器的逻辑图。2.来一个脑筋急转弯，你能设计出来一个脑筋急转弯，你能设计出三位二进制同步三位二进制同步减法减法计数器吗计数器吗?三位三位二进制同步二进制同步加法加法计数器计数器6.3.4 任意进制计数器的分析任意进制计数器的分析Q2Q2J

32、2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP1.写出控制端的逻辑表达式写出控制端的逻辑表达式 可见可见，Q2 与与 Q0 的翻的翻转时刻相同。转时刻相同。CP1 Q1 则在则在Q0下跳变时下跳变时翻转。翻转。J1=K1 1 J2=Q1 Q0 ，K2 1 J0=Q2 ，K0 1 CP Q2 Q1 Q0 J2=K2=J1=K1=J0=K0 =Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原状态原状态 控控 制制 端端 下状态下状态,1Q20 0 0 1111111111111111111101Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP2.再列写状态转换表，分析其状

33、态转换过程再列写状态转换表，分析其状态转换过程0 10 0 1010 0010 1 0010 110 1 1111 001 0 0000 0012345要密切关注要密切关注 Q0端何时产端何时产生下降沿生下降沿!3.还可以用波形图显示其状态转换表还可以用波形图显示其状态转换表 (此处略去不画此处略去不画)。CP Q2 Q1 Q0 J2=K2=J1=K1=J0=K0 =Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原状态原状态 控控 制制 端端 下状态下状态,1Q20 0 0 11111111111111111111010 10 0 1010 0010 1 0010 110 1 1111 001 0

34、0000 0012345 前图所示电路的计数周期为前图所示电路的计数周期为5个个CP，故它是一个故它是一个异步五进制加法计数器异步五进制加法计数器。Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP4.检验其能否检验其能否自动启动自动启动？什么叫什么叫“自动启动自动启动”?三个触发器本应有八个稳定状态三个触发器本应有八个稳定状态，可上，可上图电路只选用了五个，是为五进制。如果出图电路只选用了五个，是为五进制。如果出现了其余的三个状态当中的任一个状态，若现了其余的三个状态当中的任一个状态，若能够自动返回到计数链能够自动返回到计数链(即已选用的那五个即已选用的那五个状态状态)的，

35、人们就称其为能自动启动。的，人们就称其为能自动启动。Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP4.检验其能否检验其能否自动启动自动启动？如何检验如何检验它能否它能否“自动启动自动启动”?上图所示计数器的上图所示计数器的Q2Q1Q0 状态变化仅含状态变化仅含：000、001、010、011、100，尚有尚有 101、110 和和 111 不在其中，不在其中，只要把只要把 Q2Q1Q0的这三个状态值代入前述控制端的逻的这三个状态值代入前述控制端的逻辑表达式加以运算，辑表达式加以运算，便可知其结论了。便可知其结论了。1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0Q2Q2J2

36、K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CPCP Q2 Q1 Q0 J2=K2=J1=K1=J0=K0 =Q2 Q1 Q0 Q1Q0 1 1 1 原状态原状态 控控 制制 端端 下状态下状态,1Q2 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0结论：结论：经检验，可以自动启动。经检验，可以自动启动。有三个不会有三个不会出现的状态出现的状态:1011101111 0 11 1 01 1 10 0 01 0 00 1 10 0 10 1 0异步五进制加法计数器的状态图异步五进制加法计数器的状态图Q2 Q1 Q0“用触发器构成计数器电路的

37、分析用触发器构成计数器电路的分析”首先写出触发器的首先写出触发器的控制端的逻辑表达式控制端的逻辑表达式再列写计数器再列写计数器的状态转换表的状态转换表获得计数器的模获得计数器的模(即进制数即进制数)最后需检验计数器的可靠性最后需检验计数器的可靠性5.3.5 集成计数器的分析举例集成计数器的分析举例 可以提供若可以提供若干种不同功能的计数器类型和型号：干种不同功能的计数器类型和型号：下降沿触发异步计数器下降沿触发异步计数器(串行时钟串行时钟)*十进制十进制*四位二进制四位二进制*十二进制十二进制上升沿触发同步计数器上升沿触发同步计数器*十进制十进制*十进制十进制 加加/减减*四位二进制四位二进制

38、*四位二进制四位二进制 加加/减减等等，不再一一列举等等，不再一一列举 二二-五五-十进制计数器十进制计数器 74LS90 的介绍的介绍 74LS90 内部含有两个独立的计数电路：内部含有两个独立的计数电路：CPAQACPBQDQCQB例：例：集成计数器集成计数器74LS90的分析的分析QA01QD QC QB0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0一个是模一个是模 2 计数器计数器(CPA为其时钟，为其时钟，QA为其为其输出端输出端)，另一个是模另一个是模 5 计数器计数器 (CPB为为其时钟，其时钟，QDQCQB为其输出端为其输出端)。QCQAJKQBJKJKQDQDJKCPAC

39、PBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)QAQBQCQD74LS 90原理电路图原理电路图 CPACPBR 0(1)R 0(2)R 9(2)R 9(1)NCNC VCCQAQDQBQCGND1234567141312111098QAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)CPBCPA74LS9074LS 90管脚分布图管脚分布图CPAQACPBQDQCQB 外部时钟外部时钟 CP是是先先送送到到CPA 还是还是先先送送到到 CPB，在在QDQCQBQA 这这四个输出端四个输出端会会形成形成不同的码制关系不同的码制关系!分析：计数时钟先进入分析：计数时钟先进入CP

40、A时的计数编码。时的计数编码。CPACPCPBQBQDQCQA25QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QA0 1QD QC QB CPB QA QD QC QB CPB QA 十进十进 制数制数010101010100 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11 0 01 0 00 0 001234567890上述连接方式形成上述连接方式形成QDQCQBQA的的 8421 BCD 码码QA CPA QD QC QB 十进十进制数制数 再分析：计数时钟先再分析：计数时钟先进入进入 CPB 时的计数编码。时的计数编码。CPACPQ

41、A2CPBQBQDQC5QD QC QB 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0QA0 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 00 0 00100000111101234567890前述连接前述连接方式形成方式形成 QAQDQCQB 的的 5421 BCD 码码CPACPBQAQDQBQCR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90R 0(1)R 0(2)R 9(1)R 9(2)QD QC QB QA X X 1 1 1 0 0 1 1 1 0 X 0 0 0 0 1 1 X 0 0 0 0 0 0 X

42、0 X 0 X X 0 X 0 0 X X 0 X 0 计数状态计数状态74LS 90功能表功能表R 0(1)R 0(2)R 9(1)R 9(2)QD QC QB QA X X 1 1 1 0 0 1 1 1 0 X 0 0 0 0 1 1 X 0 0 0 0 0 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 0 X X 0 X 0 计数状态计数状态74LS 90功功能能表表归纳：归纳：1.74LS 90在在“计数状态计数状态”或或“清零状态清零状态”时，均要求时，均要求 R 9(1)和和 R 9(2)中中至少有一个至少有一个必须必须为为“0”。2.只有在只有在 R 0(1)和和 R 0(2)同时为

43、同时为“1”时，它时，它才才进入进入“清零清零状态状态”；否则；否则 它必定处于它必定处于“计数状态计数状态”。清零功能清零功能不受时钟不受时钟的控制的控制!异步清零异步清零 我们只是为正确使用集成计数器我们只是为正确使用集成计数器74LS90 做好前期准备，做好前期准备，至于它的具体至于它的具体应用举例，留在本章第四节应用举例，留在本章第四节“计数器的计数器的设计设计”中去解决。中去解决。6.4 计数器的设计计数器的设计 计数器的设计方法很多，计数器的设计方法很多，大抵可分为两类：一是根据要大抵可分为两类：一是根据要求求用触发器用触发器(Flop-Flip)构成，构成，再就是利再就是利用用具

44、有特定功能的具有特定功能的中中规模集成组件规模集成组件适当连接而成。适当连接而成。下面将下面将分别分别介绍两类设计方法。介绍两类设计方法。电动机运行时要求三个电动机运行时要求三个绕组以绕组以 A 6.4.1 利用触发器设计某计数电路利用触发器设计某计数电路举例说明其设计步骤：举例说明其设计步骤：例例1：数字控制装置中常用的步进电动机：数字控制装置中常用的步进电动机有有 A、B、C 三个绕组。三个绕组。再回到再回到 A 的顺序循环通电，的顺序循环通电，AB B BC C CA 试实现之。试实现之。设计步骤设计步骤如下：如下：(1).根据任务要求，根据任务要求，确定确定计数器的计数器的模数模数和和

45、所需的触发器所需的触发器个数个数。这个任务需要六个稳定状态这个任务需要六个稳定状态，因此，确定计数器的因此，确定计数器的模数模数为为 6；故而故而所需触发器的所需触发器的个数个数应当为应当为 3。(2).确定确定触发器的触发器的类型类型。最常用的触发器有最常用的触发器有 D 触发器和触发器和 JK触发器，在本任务中选用触发器，在本任务中选用 JK触发器触发器。(3).列写列写状态状态转换表转换表或转换图或转换图 用三个触发器的输出端用三个触发器的输出端 QA、QB、QC 分别控制电动机的三个绕组分别控制电动机的三个绕组 A、B、C，并以，并以“1”表示通电，表示通电，“0”表示不表示不通电。通

46、电。以以QCQBQA 为序排列：为序排列：001011010110100101ABABCBCCA (4).根据所选触发器的驱动表，确定各个触根据所选触发器的驱动表，确定各个触发器在状态转换时对控制端的电平要求。发器在状态转换时对控制端的电平要求。首先，需要首先，需要根据根据 JK 触发器的触发器的功能表功能表，找到找到其其驱动表驱动表。0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 J K Q N Q N+1JK触发器的触发器的功能表功能表Q N Q N+1 J KJK触发器的触发器的驱动表驱动表000000010

47、00X01100111011X10011010X11100111011X011牢记在心牢记在心!QC QB QA QC QB QA JC KC JB KB JA KA 原原 状状 态态 下下 状状 态态 对各控制端的电平要求对各控制端的电平要求,0 0 1 0 1 1 0 X 1 X X 0 0 1 1 0 1 0 0 X X 0 X 1 0 1 0 1 1 0 1 X X 0 0 X 1 1 0 1 0 0 X 0 X 1 0 X 1 0 0 1 0 1 X 0 0 X 1 X 1 0 1 0 0 1 X 1 0 X X 0步进电动机绕组通电激励表步进电动机绕组通电激励表 然后，再然后，再根

48、据根据它的它的驱动表驱动表，确定确定各个触发器在状态转换时对各个触发器在状态转换时对控制端的控制端的电平要求电平要求。(5).写出写出各个控制端的各个控制端的逻辑表达式逻辑表达式JC=QA KC=QA JB=QC KB=QC JA=QB KA=QB (6).画出画出计数器的计数器的逻辑电路图逻辑电路图。QCQBQA00 01 11 1001001XXXXXJCQCQCJCKCQBQBJBKBJAQAQAKARDRDSD预置数预置数计数脉冲计数脉冲CP最后，要对未利用的状态（约束项）进行校最后，要对未利用的状态（约束项）进行校验，以确定设计的电路能否自起动。验，以确定设计的电路能否自起动。QCQ

49、BQA有两个不会出现的状态：有两个不会出现的状态：0 0 01 1 1校验校验1 1 10 0 0电路电路不能自起动不能自起动 当电路不能自起动时，要采取措施加以解决。当电路不能自起动时，要采取措施加以解决。最简单的解决办法是：在电路开始工作时通过最简单的解决办法是：在电路开始工作时通过预置数预置数将它置为有效循环中的某一状态。例本将它置为有效循环中的某一状态。例本例中置为：例中置为：QCQBQA=001。另一种解决办法是通过修改设计过程，改变另一种解决办法是通过修改设计过程，改变反馈逻辑结构，使电路能自起动（此处略）。反馈逻辑结构，使电路能自起动（此处略）。例例2：某生产工艺流程分九个阶段，

50、如下：某生产工艺流程分九个阶段，如下图所示。假设各阶段的进入都受时钟脉冲的图所示。假设各阶段的进入都受时钟脉冲的控制，试设计工艺流程的控制电路控制，试设计工艺流程的控制电路(图中画图中画红线处表示各项工艺工作的阶段红线处表示各项工艺工作的阶段)。A 加热加热B 加压加压C 喷氧喷氧 D 吹粉吹粉工工 艺艺 1 2 3 4 5 6 7 8 9A 加热加热B 加压加压C 喷氧喷氧 D 吹粉吹粉工工 艺艺 1 2 3 4 5 6 7 8 9 根据工艺流程的要求，拟采用四个触发器，根据工艺流程的要求，拟采用四个触发器，且用它们构成九进制计数器。且用它们构成九进制计数器。采用采用 D功能触发器功能触发器