《数字电子技术基础》第五版阎石第6章.ppt
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1、,第 六 章,时 序 逻 辑 电 路,教学内容,6.1 概述6.2 时序逻辑电路的分析方法6.3 若干常用的时序逻辑电路6.4 时序逻辑电路的设计方法,教学要求,一.重点掌握的内容:,(1)时序逻辑电路的概念及电路结构特点;(2)同步时序电路的一般分析方法;(3)同步计数器的一般分析方法;(4)会用置零法和置数法构成任意进制计数器。,二.一般掌握的内容:,(1)同步、异步的概念,电路现态、次态、有效状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的概念,寄存的概念;(2)同步时序逻辑电路设计方法。,6.1 概述,一、组合电路与时序电路的区别,1.组合电路:,电路的输出只与电路的输入有关,,与电路的前
2、一时刻的状态无关。,2.时序电路:,电路在某一给定时刻的输出,取决于该时刻电路的输入,还取决于前一时刻电路的状态,由触发器保存,时序电路:,组合电路,+,触发器,电路的状态与时间顺序有关,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。,构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。,二、时序逻辑电路的分类:,按动作特点可分为,同步时序逻辑电路,异步时序逻辑电路,所有触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生。,触发器状态的变化不是同时发生。,按输出特点可分为,米利型时序逻辑电路,穆尔型时序逻辑电路,输出不仅取决于存储电路的状态,而且还决定于电路当前的输入。,
3、输出仅决定于存储电路的状态,与电路当前的输入无关。,三、时序逻辑电路的功能描述方法,特性方程:描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。驱动方程:(激励方程)触发器输入信号的逻辑 表达式。时钟方程:控制时钟CLK的逻辑表达式。状态方程:(次态方程)次态输出的逻辑表达式。驱动方程代入特性方程得状态方程。输出方程:输出变量的逻辑表达式。,1.逻辑方程组,2.状态表,反映输出Z、次态Q*与输入X、现态Q之间关系的表格。,3.状态图,反映时序电路状态转换规律,及相应输入、输出取值关系的图形。,箭尾:现态,箭头:次态,标注:输入输出,4.时序图,时序图又叫工作波形图,它用波形的形式形象地表达了输入信号、输出信号、
4、电路的状态等的取值在时间上的对应关系。,这四种方法从不同侧面突出了时序电路逻辑功能的特点,它们在本质上是相同的,可以互相转换。,电路图,时钟方程、驱动方程和输出方程,状态方程,状态图、状态表,时序图,1,5,时序电路的分析步骤:,4,6.2 时序逻辑电路的分析方法,判断电路逻辑功能,检查自启动,几个概念,有效状态:在时序电路中,凡是被利用了的状态。有效循环:有效状态构成的循环。,无效状态:在时序电路中,凡是没有被利用的状态。无效循环:无效状态若形成循环,则称为无效循环。,自启动:在CLK作用下,无效状态能自动地进入到有效循环中,则称电路能自启动,否则称不能自启动。,例,解:,写方程组,驱动方程
5、,同步时序电路,时钟方程省去。,输出方程,求状态方程,将驱动方程代入JK触发器的特性方程 中得电路的状态方程:,计算、列状态转换表,画状态转换图,作时序图,说明电路功能,这是一个同步七进制加法计数器,能自启动。,例,解:,写方程式,驱动方程,代入D触发器的特性方程,得到电路的状态方程,输出方程,求状态方程,计算、列状态转换表,画状态转换图,电路状态,转换方向,00,01,10,11,转换条件,作时序图,说明电路功能,A=0时是二位二进制加法计数器;A=1时是二位二进制减法计数器。,6.3 若干常用的时序逻辑电路,寄存器和移位寄存器,一、寄存器,在数字电路中,用来存放二进制数据或代码的电路称为寄
6、存器。,寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码,存放n位二进制代码的寄存器,需用n个触发器来构成。,同步触发器构成,4位寄存器,边沿触发器构成,(1)清零。,异步清零。即有:,(2)送数。时,CLK上升沿送数。即有:,(3)保持。在、CLK上升沿以外时间,寄存器内容将保持不变。,二、移位寄存器,单向移位寄存器,0,0,1,0,1,1,经过4个CLK信号以后,串行输入的4位代码全部移入寄存器中,同时在4个触发器输出端得到并行输出代码。,首先将4位数据并行置入移位寄存器的4个触发器中,经过4个CP,4位代码将从串行输出端依次输出,实现数据的并行串行转换。,单
7、向移位寄存器具有以下主要特点:(1)单向移位寄存器中的数码,在CLK脉冲操 作下,可以依次右移或左移。(2)n位单向移位寄存器可以寄存n位二进制 代码。n个CLK脉冲即可完成串行输入工作,此后可从Q0Qn-1端获得并行的n位二进制数码,再用n个CLK脉冲又可实现串行输出操作。(3)若串行输入端状态为0,则n个CLK脉冲后,寄存器便被清零。,双向移位寄存器,2片74LS194A接成8位双向移位寄存器,用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路,S1=0,S0=1右移控制,Q=0时LED亮,清0按键,本节小结:,本节小结:,本节小结:,计数器,在数字电路中,能够记忆输入脉冲个数的电路称为计
8、数器。,分类:,计数器,二进制计数器,十进制计数器,N进制计数器,加法计数器,同步计数器,异步计数器,减法计数器,可逆计数器,加法计数器,减法计数器,可逆计数器,二进制计数器,十进制计数器,N进制计数器,n位二进制同步加法计数器的电路连接规律:,驱动方程,输出方程,一、同步计数器,279页图,4位二进制同步加法计数器,若计数脉冲频率为f0,则Q0、Q1、Q2、Q3端输出脉冲的频率依次为f0的1/2、1/4、1/8、1/16。因此又称为分频器。,4位集成二进制同步加法计数器74LS161/163,预置数控制端,数据输入端,异步复位端,工作状态控制端,进位输出,(a)引脚排列图,4位同步二进制计数
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