A习题课学习教程.pptx

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1、（3）按时钟分类同步:只有一个CP信号。异步：有多个CP信号。3.时序电路的分析目的:是为了找出该电路输出和输入之间的逻辑关系,以确定电路的逻辑功能。（1）分析电路结构 1）找出电路中哪些部分是组合电路。2）找出电路中哪些部分是存储电路。3）找出输入X和输出Z。4）确定电路是同步还是异步电路。第1页/共60页（2）写出四组方程（3）作状态转移表状态转移图或波形图。（4）叙述电路的逻辑功能。（难点）4.寄存器和移存器 (1)寄存器 用来存储“0”或“1”的一组二值代码的电路。介绍的典型芯片74175：结构特点：各FF之间没有连接，各自独立工作。CP1=CP2=CP3=CP4=CP（同步存数）有Q

2、和Q输出。要求掌握：功能表和管脚图。第2页/共60页（2）移存器暂存数码+移位功能（具有两种功能）结构特点：各FF之间有联系，除第一级外的各FF的数据输入端均连接相邻FF的输出端。两者在功能上的 相同之处：都能暂存数据。不同之处：移存器具有移位功能。寄存器无移位功能。强调：移存器中所使用的FF必须是无空翻的FF。否则，工作时会出现逻辑错误。第3页/共60页移存器的分类：按移位方向分类单向双向按IN/OUT方式分类典型芯片介绍了74194，74195，74165，其中：74194为重点掌握的芯片第4页/共60页MSI移位寄存器移位寄存器74194四位串入、并入四位串入、并入串出、并出双串出、并出

3、双向移位寄存器。向移位寄存器。74195四位右移移存器四位右移移存器74165串入、并出串入、并出串出串出8位右移移存器位右移移存器级联扩展级联扩展v74194级联可实现8位双向移存器第5页/共60页5、计数器的分析计数器的分析同步、异步分析步骤：由电路同步、异步分析步骤：由电路触发器激励触发器激励函数函数(公式和图解）公式和图解）状态转移表状态转移表分析模分析模长和自启动性。长和自启动性。用图解法，注意高低位顺序，一般数码越高用图解法，注意高低位顺序，一般数码越高位权越高：位权越高：Q3Q0移存型计数器属于同步计数器，只要求出第移存型计数器属于同步计数器，只要求出第一级触发器的次态方程和初始

4、状态，就可以一级触发器的次态方程和初始状态，就可以写出状态转移表。写出状态转移表。第6页/共60页6、计数器的设计同步计数器的设计：状态转移表激励函数和输出函数(自启动性检查)电路图状态转移图。异步计数器的设计：采用脉冲反馈法。反馈电路加基本SRFF，使电路可靠复位。移存型计数器的设计：列状态转移表必须满足移存规律，主要求解第一级触发器的激励函数。常用移存型计数器：环形和扭环形。第7页/共60页同步二进制加法计数器的规律同步二进制加法计数器的规律b.所有触发器都接成所有触发器都接成TFF形式形式a.CP1=CP2=CPn=CPc.T1=1，d.或写成：T2=Q1，T3=Q1Q2，Tn=Q1Q2

5、Q3Qn-1或写成：Z=QnQn-1Qn-2Q2Q1第8页/共60页同步二进制减法计数器的规律同步二进制减法计数器的规律b.TFF形式形式a.CP1=CP2=CPn=CPc.T1=1，d.或写成：T2=Q1，T3=Q1Q2，Tn=Q1Q2Q3Qn-1或写成：Z=QnQn-1Qn-2Q2Q1第9页/共60页异步二进制加法计数器的规律：异步二进制加法计数器的规律：（1）由）由n个个TFF构成。构成。（2）计数脉冲接）计数脉冲接第一级第一级触发器的时钟触发器的时钟CP0。（3）后后一一级级输输出出Qi+1是是前前一一级级输输出出Qi的的二二分分频，且在频，且在Qi的的下降沿下降沿触发，因此触发，因此

6、对于对于JKFF：QiCPi+1对于对于DFF：QiCPi+1进位信号进位信号Z=Q1Q2Qn第10页/共60页异步二进制减法计数器的规律：异步二进制减法计数器的规律：（1）由）由n个个TFF构成。构成。（2）计数脉冲接）计数脉冲接第一级第一级触发器的时钟触发器的时钟CP0。（3）后后一一级级输输出出Qi+1是是前前一一级级输输出出Qi的的二二分分频，且在频，且在Qi的的上升上升沿触发，因此沿触发，因此对于对于JKFF：QiCPi+1对于对于DFF：QiCPi+1进位信号进位信号Z=Q1 Q2 Qn第11页/共60页MSI同步计数器同步计数器741614位二进制加法计数器位二进制加法计数器,C

7、R：异：异步清步清0。741634位二进制加法计数器，位二进制加法计数器，CR：同：同步清步清0。74160十进制十进制8421BCD加法计数器加法计数器,CR：异步清：异步清0。引脚、功能与。引脚、功能与74161相同，只是相同，只是Qcc=1001时为时为1。第12页/共60页级联扩展级联扩展74161、74163、74160可同步级联也可异步可同步级联也可异步级联，级联后模长分别为：级联，级联后模长分别为：M=256，M=256，M=100。第13页/共60页MSI实现任意进制计数器实现任意进制计数器(MN)第15页/共60页几种连接方式的模长：几种连接方式的模长：M1CP1M2CP2进

8、位进位进位进位M=M1M2CPM1CP1M2CP2逻辑逻辑门门M为为M1和和M2的最小的最小公倍数公倍数进位进位进位进位CPCP1CP2级联级联进位进位CP反反馈馈门门第16页/共60页序列码发生器序列码发生器已知序列发生器：移存型和计数型。已知序列发生器：移存型和计数型。已知序列长度发生器：用最长线性序列加反已知序列长度发生器：用最长线性序列加反馈的设计方法。馈的设计方法。D1=f 起跳状态起跳状态+Qn Qn-1 Q1m序列反馈函数记住序列反馈函数记住n5。五、顺序脉冲发生器五、顺序脉冲发生器六、时序电路的分析和同步时序电路的设计六、时序电路的分析和同步时序电路的设计第17页/共60页二进

9、制计数器SSIDFFJKFF同步异步MSI7416174163十进制计数器：74160从教材的角度总结：第18页/共60页任意进制计数器SSI采用次态方程来设计,求各FF的激励函数(用门和FF自行设计,方法与书上的不同)。MSI（MN）异步级联前级的QCC输出经过一个反相器，加入后级的CP2。N=N1N2。同步级联CP1=CP2=CP，I片的P=T=1，片的P=T=QCC（I）。实现的方法：整体预置“0”，或整体复“0”。第20页/共60页6.移存型计数器（采用的典型芯片为：74194）典型电路环型计数器:特点:原码反馈。优点：电路结构简单，不需要另加译码器。缺点：FF的利用率不高，不具有自启

10、动性，需要人工干预。扭环计数器：特点:反码反馈。优点：FF的利用率提高了一倍。缺点：不具有自启动性，需要人工干预。第21页/共60页7.序列码发生器计数型=计数器+组合电路SSI:门+FF实现MSI:74161+74151反馈移存型=移存器+组合电路给定序列码给定序列长度最长线性序列码,m序列码的设计,M=15M=2n=16M2n1注意:用使能端避免冒险第22页/共60页8.时序脉冲发生器9.时序电路设计计数器+译码器SSI:门和FF构成。MSI：74161和74138构成。问题的提出抽象原始状态图化简最简的状态转移图状态分配电路设计确定FF获得电路方程（这里要考虑功能冒险）第23页/共60页

11、例一、填空题和选择题（1）通过级联方法，把两片4位二进制计数器7416l连接成为8位二进制计数器后，其最大模值是。（2）对MSI计数器，若，无论CP信号处于何状态，74161计数器立即清零，该清零方式称为；MSI计数器74163的清零方式为。（3）分析时序电路时所列的四组方程包括时钟方程、及电路输出方程。（4）设计模为12的二进制计数器，如使用74163利用CR端以复0法则其反馈态Q3Q2Q1Q0为，如使用74161利用LD端以置最小数法设计，则所置数为（）2。（5）74LS161，74LS160和74LS163均为常用的加法计数器。与74LS161之功能相比，不同之处在于74LS160为，7

12、4LS163为。256异步清零同步清零激励方程次态方程10110100模十计数器同步清零第24页/共60页（6）若将一片模值为10的74160芯片和一片模值为16的74161芯片同步级联，则级联后的模值为。（7）由3个JK触发器构成的3位二进制同步加法计数器的基本结构是:CP1=CP2=CP3=CP;各级触发器均接为,且T1=,T2=,T3=,Z=。（8）一个10位的二进制数最大可表示的十进制数是。(9)(9)两片7416074160组成的电路如图1 1所示，计数器是采用了 （置数法、复0 0法），级联的方式是 级联，实现的模长为 ，74160(1)74160(1)、74160(2)74160

13、(2)的反馈状态分别为（）2 2和（）2 2 。160TFF1Q1Q1Q2Q1Q2Q31023复0法同步4200100100第25页/共60页例二、试用整体预置零法在图5增加适当的连线,构成同步二十四进制计数器，（注：图中与非门的输入端数视需要而定）。解:74161异步清零,同步置数，采用置零法实现。(24)10=(00011000)2,计数状态:0000000000010111,反馈函数按(00010111)2写。第26页/共60页第27页/共60页例三、分析图所示计数器电路，说明是模长为多少例三、分析图所示计数器电路，说明是模长为多少的计数器，并列出状态转移表。的计数器，并列出状态转移表。

14、当当M=0时，预置数为时，预置数为(0010)2，则是，则是8进制计数器；进制计数器；当当M=1时，预置数为时，预置数为(0100)2，则为，则为6进制计数器。进制计数器。第28页/共60页将例三改为设计题：试用一片74160和一个开关设计计数器，当K=0时，计数器Q3Q2Q1Q0为00101001；当K=1时，计数器Q3Q2Q1Q0为01001001。请画出电原理图。解：解：当K=0时，预置数为(0010)2，则是8进制计数器；当K=1时，预置数为(0100)2，则为6进制计数器。第29页/共60页例四例四:判断下图所示电路是几进制计数器判断下图所示电路是几进制计数器?M=365M=512+

15、256+64+32+4+1=86974160是模十计数器,电路为同步级联并采用置”0”法,则M-1=36474161是M=16计数器,电路为同步级联并采用置”0”法实现,则M-1=001101100100第30页/共60页例五例五:试分析图所示电路的分频比试分析图所示电路的分频比(即即Y与与CP的分频比的分频比)。Y Y与与CPCP的分频比为的分频比为1 1：240 240 7416174161是是M=16M=16计数器计数器,电路为同步级联并采用置电路为同步级联并采用置”0 0”法法,则则M-1=01110111M-1=01110111。M=64+32+16+4+2+1+1=120,M=64

16、+32+16+4+2+1+1=120,则则Y=1202=240Y=1202=240。11第31页/共60页例六例六:试给出一个自动售饮料机的原始状态转移试给出一个自动售饮料机的原始状态转移图。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的图。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角硬币后机器自动给出一杯饮硬币。投入一元五角硬币后机器自动给出一杯饮料，投入两元（两枚一元）硬币后，在给出饮料料，投入两元（两枚一元）硬币后，在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。的同时找回一枚五角的硬币。解：解：输入变量为输入变量为A、B，输出变量为，输出变量为Y、Z；取投币信号为输入变量，用取投币信号为输入变

17、量，用A、B表示，给出饮表示，给出饮料信号和找钱信号为输出变量，用料信号和找钱信号为输出变量，用Y、Z表示。表示。第32页/共60页变量定义：变量定义：A：表示投入一枚一元硬币。表示投入一枚一元硬币。B：表示投入一枚五角硬币。表示投入一枚五角硬币。Y：表示给出饮料。表示给出饮料。Z：表示找回一枚五角硬币。表示找回一枚五角硬币。状态定义：状态定义：S0:初始状态。初始状态。S1:收到五角硬币。收到五角硬币。S2:收到一元硬币。收到一元硬币。S3:收到一元五角硬币。并入收到一元五角硬币。并入S0状态。状态。第33页/共60页例例1 1原始状态转移图原始状态转移图00/0000/0010/00AB/

18、YZS S2 2S S0 0S S1 101/0001/0001/1010/1000/0010/11变量定义：变量定义：A：表示投入一枚一元硬币。表示投入一枚一元硬币。B：表示投入一枚五角硬币。表示投入一枚五角硬币。Y：表示给出饮料。表示给出饮料。Z：表示找回一枚五角硬币。表示找回一枚五角硬币。状态定义：状态定义：S0:初始状态。初始状态。S1:收到五角硬币。收到五角硬币。S2:收到一元硬币。收到一元硬币。S3:收到一元五角硬币。收到一元五角硬币。并入并入S0状态。状态。第34页/共60页例七:试用JKFF和必要器件设计能产生输出序列为1110010,1110010，的移存型序列信号发生器。解

19、：1110010，1110010，第35页/共60页000001具有自启动性第36页/共60页电路图第37页/共60页例八:试分析下图电路,完成要求1和要求2。1.74194的状态转移表 右移注意别上当A2A1A0Q0Q1Q2Q3DSRF00001D0=010001D4=111001D6=011101D7=111110D7=101110D3=000110D1=100010D0=0第38页/共60页例九:用一片74194和若干与非门设计一个产生序列码为110100,且能自启动的序列信号发生器。要求：导出DSL的表达式并画出电路。解：110100，1101002.F端输出的序列信号为:F=0101

20、1010第39页/共60页Q1 Q2 Q3 DSL 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0检查自启动：000001，111110电路具有自启动性110100，110100 注意:考虑电路具有自启动性时，000和111这两个特殊格的圈化值得关注,即:000要圈画,111不能圈画。第40页/共60页电路图第41页/共60页第42页/共60页例十:分析下图的模长及自启动性。要求列出状态转移真值表，并写出Q3的输出序列。解：1）写出激励函数 D3=Q2；D2=Q1；D1=Q0；D0=Q3Q2。LD=Q0+Q1+Q2+Q32）列出状态转移表第43页

21、/共60页 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0LD=Q0+Q1+Q2+Q3当Q3Q2Q1Q0=0000时,即:LD=1,计数00000001D0=Q3Q2偏离状态:00000001电路具有自启动3)求出Q3序列为:000100110101111第44页/共60页例十一：试用74194及74151设计产生序列 11100010011010，要求电路具有自启动性。解：111

22、00010011010，111000 降去Q3：第45页/共60页注意：要使电路具有自启动性，0000一定要取“1”，才能使00000001。1111一定要取“0”，才能使11111110。第46页/共60页第47页/共60页例十二：电路如下图所示。（1）该电路的模长M=；（2）该电路（有无）自启动性；（3）如门G的输出断开，则电路的状态Q3(II)Q2(II)Q1(II)Q0(II)Q3(I)Q2(I)Q1(I)Q0(I)为：。解：本电路是按置最大数计算：LD=M2，则(10001000)2=(136)10 ,M=136+2=138第48页/共60页例十三:分析下图电路,写出状态转移表(设初

23、态 Q3 Q2 Q1 Q0=0111)。解：74161：D0=Q1 Q2，D1=Q0，D2=Q1 第49页/共60页74151：D0=D1=D2=D3=D5=0,D4=D6=D7=1A2=Q2，A1=Q1，A0=Q0。F1=Q2F2=Y第50页/共60页列状态转移表Q2 Q1 Q0 F1 F2 1 1 1 1 1（D7）1 1 0 1 1（D6）1 0 0 1 1（D4）0 0 1 0 0（D1）0 1 0 0 0（D2）1 0 1 1 0（D5）0 1 1 0 0（D3）1 1 1 1 1（D7）74151：D0=D1=D2=D3=D5=0,D4=D6=D7=1A2=Q2，A1=Q1，A0=

24、Q0。F1=Q2F2=Y74161：D0=Q1Q2，D1=Q0，D2=Q1第51页/共60页例十四：原始状态转移表如下表所示，完成以下项目。1.作该表的状态化简隐含表;2.在状态A B C D E中共有个等价对,它们分别是;3.在状态A B C D E中共有个最大等价类,它们分别是。解：第52页/共60页例十五、已知某电路具有1个输入信号CP，5个输出信号A、B、C、D和E，5个输出信号均为模值M8序列信号，输入信号与输出信号以及输出信号之间的关系如下图所示。要求：1）选用合适器件设计具有下图时序的电路。2）搭试所设计的电路，并记录其输入与输出信号的波形。第53页/共60页解:分析思路:电路具

25、有1个输入信号CP，5个输出信号A、B、C、D和E。选择芯片：74138 5个输出信号均为模值M8序列信号。选择芯片：7416174161；实现M=8M=8的计数器。000001 010 011 100101 110111000第54页/共60页所给的波形中有一个ABCDE=00000状态需要考虑。输入信号与输出信号以及输出信号之间的关系如下图所示。000001 010 011 100101 11011100000000第55页/共60页A=11000000B=00111100C=00011100D=00000010E=00000001m0m1m2m3m4m5m6m71缺少：“00000”状态第56页/共60页考虑“00000”状态，电路可修改如下：1111111100000第57页/共60页例十六、用合适器件设计一个N=18的分频器，要求分频器输出信号为方波信号。解:分析思路:关键词：方波 是指输出信号为方波。设计思路：N=18=92；即：先设计一个M=9的计数器；再设计一个M=2M=2的计数器。把两个计数器级联，再从M=2的计数器输出，这样可获得N=18分频的方波信号。第58页/共60页第59页/共60页感谢您的观赏！第60页/共60页