数字电子技术基础第六章 时序逻辑电路.ppt

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1、6.1.1 时序电路的特点与分类时序电路的特点与分类 任何时刻电路的输出，不仅和该时刻的输入任何时刻电路的输出，不仅和该时刻的输入信号有关，而且还取决于电路原来的状态。信号有关，而且还取决于电路原来的状态。1.电路特点电路特点(1)与时间因素与时间因素(CP)有关；有关；(2)含有记忆性的元件含有记忆性的元件(触发器触发器)及反馈电路及反馈电路。组合逻辑组合逻辑电电 路路存储电路存储电路x1xiy1yjw1wkq1ql输输入入输输出出2.2.时序电路逻辑功能表示方法时序电路逻辑功能表示方法1）逻辑表达式）逻辑表达式(1)输出方程输出方程)(),()(nnntQtXFtY(3)状态方程状态方程)

2、(),()(1nnntQtWHtQ (2)驱动方程驱动方程)(),()(nnntQtXGtW 2）状态表、卡诺图、状态图和时序图）状态表、卡诺图、状态图和时序图组合逻辑组合逻辑电电 路路存储电路存储电路x1xiy1yjw1wkq1qlx1y1y2JKQ1Q2x21J1KC1CP3.时序逻辑电路分类时序逻辑电路分类1）按逻辑功能划分：）按逻辑功能划分：计数器、寄存器、读计数器、寄存器、读/写存储器、写存储器、顺序脉冲发生器等。顺序脉冲发生器等。2）按时钟控制方式划分：）按时钟控制方式划分：同步时序电路同步时序电路触发器共用一个时钟触发器共用一个时钟 CP，要更新，要更新状态的触发器同时翻转。状态

3、的触发器同时翻转。异步时序电路异步时序电路电路中所有触发器没有共用一个电路中所有触发器没有共用一个 CP。3）按输出信号的特性划分：）按输出信号的特性划分：)()(nntQFtY)(),()(nnntQtXFtY 存储存储电路电路Y(tn)输出输出WQX(tn)输入输入组合组合电路电路CPY(tn)输出输出CPX(tn)输入输入存储存储电路电路组合组合电路电路组合组合电路电路1.分析步骤分析步骤时序电路时序电路时钟方程时钟方程驱动方程驱动方程状态表状态表状态图状态图时序图时序图CP触触发发沿沿特性方程特性方程输出方程输出方程状态方程状态方程计算计算2.分析举例分析举例时钟方程时钟方程CPCPC

4、PCP 210输出方程输出方程nnnQQQY012 驱动方程驱动方程nnQK,QJ2020 nnQK,QJ0101 nnQK,QJ1212 状态方程状态方程特性方程特性方程nnnnnnQQQQQQ2020210 nnnnnnQQQQQQ0101011 nnnnnnQQQQQQ1212112 解解 1J1KC10Q0Q1J1KC11J1KC11Q2Q1Q2Q&FF1FF0FF2CPY YQ2n+1Q1n+1Q0n+10 0 00 0 10 1 11 1 11 1 01 0 00 1 01 0 1Q2n Q1n Q0n输出输出次态次态现态现态nnQQ210 nnQQ011 nnQQ112 nnnQ

5、QQY012 0 0 10 1 11 1 11 1 01 0 00 0 01 0 10 1 011110111CPQ2 Q1 Q0 Y0123450120 0 010 0 110 1 111 1 111 1 0101 0 00 1 011 0 110 1 01000001/1011/1111/1110/1100/1/0有效状态和有效循环有效状态和有效循环010101/1/1无效状态和无效循环无效状态和无效循环能否自启动能否自启动?能自启动：能自启动：存在无效状态，但没有存在无效状态，但没有形成循环。形成循环。不能自启动：不能自启动：无效状态形成循环。无效状态形成循环。Q2 Q1 Q000000

6、1/1011/1111/1110/1100/1/01 2 3 4 5 6CPCP下降沿触发下降沿触发Q2Q1Q0000001011111110100000YnnQQJ231nnQQK231nnQQJ132nQK32nnQQZ13nnQQJ123nQK23驱动方程驱动方程：，1nnnQJQKQnnnnnnnQQQQQQQ12312311nnnnnnnQQQQQQQ1231213nnnnnnQQQQQQ2321312nnnnnQQQQQ23123nnnnnnQQQQQQ3231213nnnnnQQQQQ23123驱动方程驱动方程nnQQZ13特性方程特性方程现态现态次态次态输出输出Q2n Q1n

7、Q0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1 Z0 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 0 11 0 01 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 例例 时钟方程时钟方程CPCPCPCP 210输出方程输出方程nnQSQY021 nnnQQQY0122 驱动方程驱动方程100 KJnnnQKSQQJ01201,SQQKQQJnnnn102012,nnnQKQJQ 1nnQQ010 状态方程状态方程nnnnnnnnQQQQQQQSQ010120111 nnnnnnnnQQQQSQQQQ02120

8、1212 解解 nnnnnnnnQQQQSQQQQ021201212 nnnnnnnnQQQQQQQSQ010120111 nnQQ010 输入输入现态现态次态次态输出输出SQ2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Y1Y200000000111111110 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 10 0 01 1 10 0 00 00 00 0

9、0 00 00 00 00 10 00 00 00 00 01 00 01 1000 001/00010/00011/00100/00101/001100/001110/000/011/101101111/00能自启动能自启动012QQQS/Y1Y21/11000 001/00010/00011/00100/00101/001100/001110/000/011/101101111/00当当 S=0 时，每时，每 8 个个 CP 一个循环；一个循环；当当 S=1 时，每时，每 6 个个 CP 一个循环。一个循环。13nJQnnQQJ123驱动方程：驱动方程：K1=1时钟方程时钟方程：K3=12

10、21JKnQZ3nnnQQQ1311nnQQ212nnnnQQQQ123130 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1时钟条件时钟条件Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q3nQ2nQ1n输出输出次态次态现态现态nnnQQQ1311122,nnQQ13321,nnnnQQ Q Q0 0 1cp2 cp0cp2 cp00 0cp2 cp00 1 1cp2 cp0cp2 cp01 0cp2 cp00 0 0cp2 cp00 1 00 00 0cp2 cp0 cp1 cp1cp1cp110101DC10Q0Q1DC11DC11Q1Q&FF1FF0FF2CP&2Q2Q

11、解解 时钟方程时钟方程CPCPCP 2001QCP 驱动方程驱动方程状态状态方程方程nnQQD020 nQD11 nnQQD012 DQn 1nnnQQQ0210 (CP 有效有效)nnQQ111 (Q0 有效有效)nnnQQQ0112 (CP 有效有效)现态现态次态次态输出输出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1时钟条件时钟条件0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1CPCPCP 2001QCP CP2 CP0CP2 CP1 CP0CP2 CP0CP2 CP1 CP0CP2 CP0CP2 CP1 CP0CP2 CP0CP2 CP1 CP0n

12、nnQQQ0210 nnQQ111 nnnQQQ0112 101000000110011000010001000 001010 011 100101 110 111能自启动能自启动CPCPCP 2001QCP 000001 010 011 100不画无不画无效状态效状态1 2 3 4 5CPQ0Q0Q1Q2讲课人：刘雪婷电子邮箱：nnQQJ231nnQQK231nnQQJ132nQK32nnQQZ13nnQQJ123nQK23驱动方程驱动方程：，1nnnQJQKQnnnnnnnQQQQQQQ12312311nnnnnnnQQQQQQQ1231213nnnnnnQQQQQQ2321312nnnn

13、nQQQQQ23123nnnnnnQQQQQQ3231213nnnnnQQQQQ23123驱动方程驱动方程nnQQZ13特性方程特性方程现态现态次态次态输出输出Q2n Q1n Q0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1 Z0 0 00 0 10 1 10 1 01 1 01 0 11 0 01 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 6.2 1.特点和分类特点和分类寄存：寄存：把二进制数据或代码暂时存储起来。把二进制数据或代码暂时存储起来。寄存器：寄存器：具有寄存功能的电路。具有寄存功能的电路。1)特点特

14、点 主要由触发器构主要由触发器构成成,一般不对存储一般不对存储内容进行处理。内容进行处理。并行并行输入输入并行并行输出输出FF0 FF1 FFn1D0 D1 Dn1 Q0 Q1 Qn1 串行串行输入输入串行串行输出输出2）分类分类（1）按按功能功能分分基本寄存器基本寄存器移位寄存器移位寄存器(并入并出并入并出)(并入并出、并入串出、并入并出、并入串出、串入并出、串入串出串入并出、串入串出)（2）按）按开关元件开关元件分分TTL 寄存器寄存器CMOS 寄存器寄存器基本寄存器基本寄存器移位寄存器移位寄存器多位多位 D 型触发器型触发器锁存器锁存器寄存器阵列寄存器阵列单向移位寄存器单向移位寄存器双向

15、移位寄存器双向移位寄存器基本寄存器基本寄存器移位寄存器移位寄存器(多位多位 D 型触发器型触发器)(同同 TTL)2.数码寄存器原理数码寄存器原理 一个触发器可以存储一个触发器可以存储 位二进制信号；寄存位二进制信号；寄存 n 位位二进制数码，需要二进制数码，需要 个触发器。个触发器。1 n1）4 边沿边沿 D 触发器触发器(74175、74LS175)C11DD0Q0Q0RDC11DD1Q1Q1C11DD2Q2Q2C11DD3Q3Q3RDRDRDFF0FF1FF2FF311CR异步清零异步清零00000同步送数同步送数1d0d1d2d3 特点：特点：并入并出，结构简单，抗干扰能力强。并入并出

16、，结构简单，抗干扰能力强。2）双）双 4 位锁存器位锁存器(74116)(1)引脚排列图和逻辑功能示意图引脚排列图和逻辑功能示意图Q0 Q1 Q2 Q3CRLEAD0 D1 D2 D3LEB21异步清零异步清零送数送数控制控制数码并行输入数码并行输入数码并行输出数码并行输出(2)逻辑功能逻辑功能清零清零0 CR送数送数00000123 QQQQ1 CR0BA LELE01230123ddddQQQQ 保持保持1 CR1BA LELE不不变变0123QQQQ3）4 4 寄存器阵列寄存器阵列(74170、74LS170)(1)引脚排列图和逻辑功能示意图引脚排列图和逻辑功能示意图Q0 Q1 Q2 Q

17、3ENRD0 D1 D2 D3ENWAW0AW1AR0AR1并行数码输入并行数码输入数数 码码 输输 出出AW0、AW1 写入地址码写入地址码AR0、AR1 读出地址码读出地址码ENW 写入时钟脉冲写入时钟脉冲ENR 读出时钟脉冲读出时钟脉冲(2)逻辑功能逻辑功能16个个D锁存器锁存器 构成存储矩阵构成存储矩阵能存放能存放4个字个字:W0、W1、W2、W3Q0 Q1 Q2 Q3ENRD0 D1 D2 D3ENWAW0AW1AR0AR1FF00FF01FF02FF03FF10FF11FF12FF13FF20FF21FF22FF23FF30FF31FF32FF330 0 0 10 0 0 1010

18、 0 1 00 0 1 0100 1 0 00 1 0 0111 0 0 01 0 0 000 0 0 0 101 0 0 1 010 0 1 0 011 1 0 0 0特点特点:能同时进行读写能同时进行读写;集电极开路输出集电极开路输出每个字有每个字有4位：位：3330232013100300QQQQQQQQ、2.移位寄存器移位寄存器1）单向移位寄存器）单向移位寄存器右移寄存器右移寄存器Q0Q1Q2Q3C11DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF3时钟方程时钟方程CPCPCPCPCP 3210驱动方程驱动方程nnniQDQDQDDD2312010 、状态方程状态方程nnnnnnin

19、QQQQQQDQ21311201110,Di000000001011100000000111100000001011000001101100000101000001000000100000左移寄存器左移寄存器Di左移左移输入输入左移左移输出输出驱动方程驱动方程innnDDQDQDQD 3322110、状态方程状态方程innnnnnnDQQQQQQQ 13312211110,主要特点：主要特点：1.输入数码在输入数码在 CP 控制下，依次右移或左移；控制下，依次右移或左移；2.寄存寄存 n 位二进制数码。位二进制数码。n 个个CP完成完成串行输入串行输入，并可，并可从从Q0 Q3 端获得端获得并

20、行并行输出，再经输出，再经 n 个个CP又获得又获得串行输出串行输出。3.若串行数据输入端为若串行数据输入端为 0，则，则 n 个个CP后寄存器被清零。后寄存器被清零。Q3Q0Q1Q2C11DFF0C11DFF1C11DFF2C11DFF32)8 位单向移位寄存器位单向移位寄存器 74164DSA DSB Q0 Q1 Q2 Q3 地地1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8VCC Q7 Q6 Q5 Q4 CR CPQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0CP CRDSA DSB异步异步清零清零0 0 0 0 0 0 0 0保持保持不变不变710SBSAQQQDDDS 送数送数&F

21、F0 FF1 1D 1D 1D 1D C1 C1 C1 C1 R R R R Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP CR DOL DSL DOR DSR S FF3 1 1 2011SR0QSQSDQSDSD SLDSQSDQSQSD 2331201QD SRDD 012QD 23QD 21QD 10QD 32QD 3SLDDS=1S=0右移右移左移左移还可实现串行输入还可实现串行输入/串行输出、串行输入串行输出、串行输入/并行输出。并行输出。D1L左移左移串行串行输入输入&111SCI1RRG10G20FF0D0Q0&111SCI1RRG11G21FF1D1Q1&111SCI1RRG12G22F

22、F2D2Q2&111SCI1RRG13G23FF3D3Q3111111D1R右移串行输入右移串行输入S1S0CPRDRDDIRD1D2D3DILGNDVCCQ0Q1Q2Q3CPS1S01234567816151413121110974LS194D04）集成双向移位寄存器）集成双向移位寄存器74LS194 74194的功能表的功能表 功能功能 输输 入入 输出输出 S1 S0 CP DIR DIL D0 D1 D2 D3 Q0n+1Q1n+1 Q2n+1 Q3n+1清零清零0 0 0 0 0保持保持1 0 Q0n Q1n Q2n Q3n并入并入1 1 1 d0 d1 d2 d3d0 d1 d2

23、d3右移右移1 0 1 1 1 Q0n Q1n Q2n1 0 1 0 0 Q0n Q1n Q2n左移左移1 1 0 1 Q1n Q2n Q3n 11 1 0 0 Q1n Q2n Q3n 0保持保持1 0 0 Q0n Q1n Q2n Q3nDR 例例2 完成算术运算完成算术运算移位寄存器移位寄存器发射发射接收接收移位寄存器移位寄存器CPCPD0 -D7D0 -D7左移一位，左移一位，0010 0100，相当于相当于2;左移两位左移两位 1000，相当于相当于4;同理，右移一位相当于同理，右移一位相当于2用左移、右移实现用左移、右移实现2，2运算。运算。如如(0010)2 =210例例3 3 时序

24、脉冲产生器。电路如图所示。画出时序脉冲产生器。电路如图所示。画出 Q Q0 0-Q-Q3 3波波形，分析逻辑功能。形，分析逻辑功能。启动启动解：解：开始启动，信号为开始启动，信号为0，S1=1此时此时S0=1，则，则194工作在工作在“并入并出并入并出”状态，状态，启动信号撤除后为启动信号撤除后为1，所以所以S1S0=01，则，则194工工作在作在“右移右移”状态。状态。DIR=Q3，故循环移位。，故循环移位。因为因为Q0-Q3总有一个为总有一个为0，S1一直为一直为0，不断右，不断右移。移。&CPQ0 Q1Q2 Q3S1S0CRDIR74194D0D1D2D3110 1 1 10 1 1 1

25、Q0-Q3=0111 C P Q0 Q1 Q2 1 2 3 4 Q3 由波形图可知，寄存器按固定的时序，输出低电平脉冲，由波形图可知，寄存器按固定的时序，输出低电平脉冲，所以称为时序脉冲产生器。其一个周期为四个脉冲，也所以称为时序脉冲产生器。其一个周期为四个脉冲，也称四相时序脉冲产生器。称四相时序脉冲产生器。01111011110111100111绘出波形图如下：绘出波形图如下：1.功能：功能：对时钟脉冲对时钟脉冲 CP 计数。计数。2.应用：应用：分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列、进行数字运算等。序列、进行数字运算等。3.计数器的特点计数器的特点1）输入信号：

26、）输入信号：计数脉冲计数脉冲 CPMoore 型型2）主要组成单元：）主要组成单元：时钟触发器时钟触发器4.计数器的分类计数器的分类按数制分：按数制分：二进制计数器二进制计数器十进制计数器十进制计数器N 进制进制(任意进制任意进制)计数器计数器按计数按计数方式分：方式分：加法计数器加法计数器减法计数器减法计数器可逆计数可逆计数(Up-Down Counter)按时钟按时钟控制分：控制分：同步计数器同步计数器(Synchronous )异步计数器异步计数器(Asynchronous )按开关按开关元件分：元件分：TTL 计数器计数器CMOS 计数器计数器 二进制计数器二进制计数器 进制计数器进制

27、计数器3 进制计数器进制计数器4 移位寄存器型计数器移位寄存器型计数器计数器计数器计数容量计数容量、长度长度或或模模的概念的概念 计数器能够记忆输入脉冲的数目，即电路的有效计数器能够记忆输入脉冲的数目，即电路的有效状态数状态数。3 位二进制同步加法计数器：位二进制同步加法计数器：823 M00001111/14 位二进制同步加法计数器：位二进制同步加法计数器：000111/11624 Mn 位二进制同步加法计数器：位二进制同步加法计数器：nM2 1.二进制同步加法计数器二进制同步加法计数器 2.二进制同步减法计数器二进制同步减法计数器3.二进制同步可逆计数器二进制同步可逆计数器4.集成二进制同

28、步计数器集成二进制同步计数器 C1 1J 1K 1 Q0&Q0 C1 1J 1K Q1 Q1&C1 1J 1K Q2 Q2 CP C FF0 FF1 FF2 为了提高计数速度，我们将为了提高计数速度，我们将CP脉冲同时接到全部脉冲同时接到全部FF，使，使FF的的状态变换与状态变换与CP脉冲同步。这种方式的计数器称为同步计数器。脉冲同步。这种方式的计数器称为同步计数器。C1 1J 1K 1 Q0&Q0 C1 1J 1K Q1 Q1&C1 1J 1K Q2 Q2 CP Z ZZ FF0 FF1 FF2 nnn012201100QQKJQKJ1KJ nnnnnnnnnnnnnnn0120212120

29、10111010QQQQQQQQQQQQQQQ驱动方程驱动方程:状态方程状态方程:输出方程输出方程:Z=Q2nQ1nQ0n同步二进制加计数器同步二进制加计数器计数计数顺序顺序 电路状态电路状态 Q2 Q1 Q0进位进位Z0 000001 100102 201003 301104 410005 510106 611007 711118 80000状态转换表状态转换表 nnnnnnnnnnnnnnn012021212010111010QQQQQQQQQQQQQQQZ=Q2nQ1nQ0n状态转换图状态转换图 000 001 010 011 111 110 101 100 Q2Q1 Q0 /0/0/0

30、/0/0/1/0/0 时序图时序图 C P 1 5 3 4 2 6 t Q0 t Q1 t Q2 t C t 7 8 C P t Q0 t Q1 t Q2 t C t 0 0 0 1 0 0 1 0 0 CP t Q0 t Q1 t Q2 t Z t 此电路为此电路为8进制进制计数器。计数器。1.3个触发器受同一个时钟信号个触发器受同一个时钟信号CP的控制，的控制，3个触发器个触发器的翻转是的翻转是同时同时进行的，都比进行的，都比CP的作用时间滞后一个的作用时间滞后一个tpd，因此，其因此，其工作速度工作速度一般比异步计数器的一般比异步计数器的高高。CP 1 5 3 4 2 6 t Q0 t

31、Q1 t Q2 t Z t 7 8 1tpd 功能：功能：B=Q2n Q1n Q0nBorrow若用若用T 触发器：触发器：2.二进制同步减法计数器二进制同步减法计数器CP Q2Q1Q0B012345670 0 01 1 11 1 01 0 11 0 00 1 10 1 00 0 110000000012FF FF FF、012 QQQ、向高位发出的借位信号向高位发出的借位信号T0=1T1=Q0nT2=Q1n Q0n级联规律：级联规律：1-00121 ijnjnnniniiQQQQQTCP1J1KC1FF011J1KC1FF11J1KC1FF1&BQ0Q1Q2Q0Q1Q23.二进制同步可逆计数

32、器二进制同步可逆计数器单时钟输入二进制同步可逆计数器单时钟输入二进制同步可逆计数器加加/减减控制端控制端 0/DU加计数加计数T0=1、T1=Q0n、T2=Q1nQ0n/012nnnQQQBC 1/DU减计数减计数T0=1、T1=Q0n、T2=Q1nQ0nnnnQQQBC012/CPQ01J1KC1FF01Q0Q21J1KC1FF2Q2Q11J1KC1FF1Q1U/D 1&1&1&1C/B双时钟输入二进制同步可逆计数器双时钟输入二进制同步可逆计数器加计数脉冲加计数脉冲减计数脉冲减计数脉冲CP0=CPU+CPD CP1=CPU Q0n+CPD Q0n CP2=CPU Q1n Q0n+CPD Q1

33、n Q0nCPU 和和CPD 互相排斥互相排斥CPU=CP，CPD=0CPD=CP，CPU=0CPUQ01J1KC1FF01Q0Q21J1KC1FF21Q2Q11J1KC1FF11Q11&1&1CPD4.集成二进制同步计数器集成二进制同步计数器（1）集成集成 4 位二进制同步加法计数器位二进制同步加法计数器1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LDCR CP D0 D1 D2 D3 CTP 地地引脚排列图引脚排列图逻辑功能示意图逻辑功能示意图Q0 Q1 Q2 Q3CTTLDCOCPCTPCR D0 D1 D2 D

34、30 0 0 00 0 1 1 0 0 1 1CR=0Q3 Q0=0000同步同步并行置数并行置数CR=1，LD=0，CP 异步异步清零清零Q3 Q0=D3 D0 74LS161 和和 74LS16374161的状态表的状态表 输输 入入 输输 出出 注注CR LD CTP CTT CP D3 D2 D1 D0Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1CO 0 1 0 d3 d2 d1d0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 计计 数数 保保 持持 保保 持持 0清零清零置数置数CR=1,LD=1,CP，CTP=CTT=1 二进制同步加法计数

35、二进制同步加法计数CTPCTT=0CR=1，LD=1，保持保持若若 CTT=0CO=0若若 CTT=1nnnnQQQQCO0123 74163 讲课人：刘雪婷电子邮箱：CC4520VDD 2CR 2Q32Q22Q12Q02EN2CP1CP1EN1Q0 1Q1 1Q1Q31CR VSS1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9Q0 Q1 Q2 Q3EN CP CR21使能端使能端也可作也可作计数脉计数脉冲输入冲输入计数脉计数脉冲输入冲输入也可作也可作使能端使能端异异步步清清零零 输输 入入 输输 出出CR EN CPQ3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1

36、1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0加加 计计 数数加加 计计 数数 保保 持持 保保 持持 (2)集成集成 4 位二进制同步可逆计数器位二进制同步可逆计数器74191（单时钟）（单时钟）Q0 Q1 Q2 Q3U/DLDCO/BOCPCTD0 D1 D2 D3RC加计数时加计数时CO/BO=Q3nQ2nQ1nQ0n并行异并行异步置数步置数减计数时减计数时CO/BO=Q3nQ2nQ1nQ0nCT=1,CO/BO=1时，时，CPRC CTBOCOCPRC /1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 地地VCC

37、 D0 CP RC CO/BO LD D2 D3LD CT U/D CP D3 D2 D1 D0Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 0 d3 d2 d1 d0 1 0 0 1 0 1 1 1 d3 d2 d1 d0加加 法法 计计 数数 减减 法法 计计 数数 保保 持持 1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 地地VCC D0 CR BO CO LD D2 D374193(双时钟双时钟)COQ0 Q1 Q2 Q3LDCPUCRD0 D1 D2 D3BOCPDCR LD CPU CPD D3 D2 D1

38、 D0Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1注注 1 0 0 d3 d2 d1 d0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 加加 法法 计计 数数 减减 法法 计计 数数 保保 持持异步清零异步清零异步置数异步置数BO=CO=11.二进制异步加法计数器二进制异步加法计数器2.二进制异步减法计数器二进制异步减法计数器3.3.集成二进制异步计数器集成二进制异步计数器n0QD0 nQD11 CR 1D 1D 1D C1 C1 C1 R R R Q0 Q1 Q2 CP FF0 FF1 FF2 nQD22 驱动方程驱动方程:状态方程状态方程:nnQQ01

39、0 nnQQ111 nnQQ212 1.二进制异步加法计数器二进制异步加法计数器 0 0 0 0 0 01 11 11 1 1 1 1 1 1 10 01 11 1 1 1 0 1 1 01 10 01 1 1 0 1 1 0 10 00 01 1 1 0 0 1 0 0 1 11 10 0 0 1 1 0 1 10 01 10 0 0 1 0 0 1 01 10 00 0 0 0 1 0 0 1 0 00 00 0次态次态现现 态态n0Qn2Qn1Q1 n0Q1 n2Q1 n1Q状态转换表状态转换表nnQQ010 nnQQ111 nnQQ212 状态转换图状态转换图 Q2 Q1 Q0 000

40、 001 010 011 100 101 110 111 图图 6.1.2 6.1.2(CP由由01时，此式有效时，此式有效)(Q0由由10时，此式有效时，此式有效)(Q1由由10时，此式有效时，此式有效)CPCPQ Q0 0Q Q1 1Q Q2 21t1tpdpd2t2tpdpd3t3tpdpd时序图时序图说明说明:计数脉冲的最小周期计数脉冲的最小周期 Tmin=ntpd。2 24 48 8图图 6.1.3 6.1.3 CPQff210 CPQff411 CPQff812 计数器也可作为分频器计数器也可作为分频器。异步计数器工作速度异步计数器工作速度慢慢。2.二进制异步减法计数器二进制异步减

41、法计数器CPQ2Q1Q00123456780 0 01 1 11 1 01 0 11 0 00 1 10 1 00 0 10 0 0用用T 触发器触发器(J=K=1)上升沿触发上升沿触发CP0=CPCP1=Q0CP2=Q1B=Q2n Q1n Q0n二进制异步计数器级间连接规律二进制异步计数器级间连接规律计数规律计数规律T 触发器的触发沿触发器的触发沿上升沿上升沿下降沿下降沿加法计数加法计数CPi=Qi-1CPi=Qi-1减法计数减法计数CPi=Qi-1CPi=Qi-11Q01J1KC1FF0Q0Q11J1KC1FF1Q11Q21J1KC1FF2Q21BCP&1 2 3 4 5 6 714 13

42、 12 11 10 9 8CT/LD Q2 D2 D0 Q0 CP1 地地VCC CR Q3 D3 D1 Q1 CP0Q0 Q1 Q2 Q3CRCP1D0 D1 D2 D3CP0CT/LD3.3.集成二进制异步计数器集成二进制异步计数器74197、74LS197计数计数/置数置数异步清零异步清零0 CR000030 QQ异步置数异步置数 1 CR0/LDCT 3030DDQQ 加法计数加法计数 1 CR1/LDCT二二 八八 十六进制计数十六进制计数二二-八八-十六进制计数器的实现十六进制计数器的实现M=2CPCP 0计数输出：计数输出：0QM=8CPCP 1计数输出：计数输出：1 23 QQ

43、QQ1Q1Q21J1KC1FF2Q21Q31J1KC1FF3Q3111J1KC1FF1CP1CP011J1KC1FF0Q0Q0M=16010,QCPCPCP 计数输出：计数输出：0 1 23QQQQ其它：其它：74177、74LS177、74293、74LS293 等。等。301,QCPCPCP 1 2 30QQQQ（8421BCD 码）码）1.十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器2.十进制同步减法计数器十进制同步减法计数器3.十进制同步可逆计数器十进制同步可逆计数器4.集成十进制同步计数器集成十进制同步计数器CP1KC1FF2&1JC1J1KC1FF01KC1FF3&1J1&Q1Q01K

44、C1FF1&1J&Q2Q3Q3驱动方程驱动方程:状态方程状态方程:输出方程输出方程:J0=K0=1,J1=Q3nQ0n,K1=Q0J2=K2=Q1nQ0nJ3=Q2nQ1nQ0n,K3=Q0n nnQQ010 nnnnnnQQQQQQ0101311 nnnnnnnnQQQQQQQQ021201212 nnnnnnQQQQQQ0301213 nnQQC03 1.十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器0123QQQQ00000001/00010/00011/00100/00101/00110/0011110001001/0/0/0/1检查能否自启动检查能否自启动将无效状态将无效状态1010 11

45、11代入状态方程：代入状态方程：1010 1011 01001110 1111 10001100 1011 0100能自启动能自启动2.十进制同步减法计数器十进制同步减法计数器00001001/11000/00111/00110/00101/00100/0001100100001/0/0/0/0(略略)3.十进制同步可逆计数器十进制同步可逆计数器(略略)4.集成十进制同步计数器集成十进制同步计数器74160、741621 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LDCR CP D0 D1 D2 D3 CTP 地地(引脚

46、排列与引脚排列与74161相同相同)0 CR(74162 同步清零同步清零)1 CR0 LD CP1 LDCR1PT CTCTnnQQCO03 nnQQCTCO03T 0PT CTCT1T CT进位信号保持进位信号保持0T CT进位输出低电平进位输出低电平（1）集成十进制同步加法计数器）集成十进制同步加法计数器（2）集成十进制同步可逆计数器集成十进制同步可逆计数器74190 (单时钟，引脚与单时钟，引脚与74191相同相同)0 LD 3030DDQQ 1 LD0 CT 0/DU加法计数加法计数1/DU减法计数减法计数nnQQBOCO03/nnnnQQQQBOCO0123 /1 LD1 CT1

47、2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 地地VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D374192(双时钟，引脚与双时钟，引脚与74193相同相同)1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 地地VCC D0 CR BO CO LD D2 D31 CR0 LD 3030DDQQ 0 CR1 LD0 CR1 DUCP,CP加法计数加法计数1 UDCP,CPnnUQQCPCO03 减法计数减法计数nnnnDQQQQCPBO0123 1 LD

48、0 CR 1 DUCPCP S R 1J 1K 1J 1K 1J 1K R R R S 1J 1K&QA QA QC QB QD CP0 CP1 R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)时钟输时钟输入端入端直接置直接置9 9端端直接直接置置零端零端输出端输出端集成十进制异步计数器集成十进制异步计数器 S R 1J 1K 1J 1K 1J 1K R R R S 1J 1K&QA QA QC QB QD CP0 CP1 R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)二进制计数器二进制计数器 CP0 QA 五进制计数器五进制计数器CP1 QD QC QB 008421BCD码十进制计数器码十进制计数器CP

49、0 QD QC QB QA 74LS290的功能的功能计计 数数LL计计 数数LL计计 数数LL计计 数数LLHLLHHHLLLLLHHLLLLLHHQDQCQBQACPS9(2)S9(1)R0(2)R0(1)输输 出出时钟时钟置位输入置位输入复位输入复位输入在计数或清零时，均要求在计数或清零时，均要求S9(1)和和S9(2)中至少一个必须为中至少一个必须为0。只有在只有在R0(1)和和R0(2)同时为同时为1时，才能清零。时，才能清零。1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8S9A S9B Q2 Q1 地地VCC R0B R0A CP1 CP0Q0 Q3S91 S92Q

50、0 Q1 Q2 Q3R01 R02M1=2M1=5CP0CP11 1 0 0 0 0 1 11 0 0 1M=2CPCP 00QM=5CPCP 11 23 QQQM=10CP010,QCPCPCP 01 23 QQQQ301,QCPCPCP 1 230QQQQCPCPCP方法方法用触发器和门电路设计用触发器和门电路设计用集成计数器构成用集成计数器构成4(210)MM或用已有的用已有的N进制芯片，组成进制芯片，组成M进制计数器，是常用进制计数器，是常用的方法。的方法。MNMN0000000100100011010001010111100010011010011010111111110011011