第3单元触发器和时序逻辑电路课件

下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.1 3.1 触发器触发器3.2 3.2 寄存器寄存器3.3 3.3 计数器计数器3.4 3.4 应用举例应用举例 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页本章要求本章要求1.1.掌握掌握掌握掌握 R RS S、J JKK、D D 触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及触发器的逻辑功能及 不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。不同结构触发器的动作特点。2.2.掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑 电路。电路。电路。电路。3.3.学会使用本章所介绍的各种集成电路。学会使用本章所介绍的各种集成电路。学会使用本章所介绍的各种集成电路。学会使用本章所介绍的各种集成电路。第第3单元单元 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于当时当时当时当时的输入信号，的输入信号，的输入信号，的输入信号，而且与电路而且与电路而且与电路而且与电路原来的状态原来的状态有关，当输入信号消失后，有关，当输入信号消失后，有关，当输入信号消失后，有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变电路状态仍维持不变电路状态仍维持不变电路状态仍维持不变。这种。这种。这种。这种具有存贮记忆功能具有存贮记忆功能具有存贮记忆功能具有存贮记忆功能的的的的电路称为时序逻辑电路。电路称为时序逻辑电路。电路称为时序逻辑电路。电路称为时序逻辑电路。时序逻辑电路的特点：时序逻辑电路的特点：下面介绍下面介绍双稳态触发器双稳态触发器双稳态触发器双稳态触发器，它是构成时序电路它是构成时序电路它是构成时序电路它是构成时序电路的基本逻辑单元。的基本逻辑单元。的基本逻辑单元。的基本逻辑单元。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.1 双稳态触发器双稳态触发器3.1.2 主从主从JK 触发器触发器3.1.3 D 触发器触发器3.1.4 触发器逻辑功能转换触发器逻辑功能转换3.1.1 RS 触发器触发器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.1 双稳态触发器双稳态触发器特点：特点：特点：特点：1 1、有、有、有、有两个稳定状态两个稳定状态两个稳定状态两个稳定状态“0”态态态态和和“1”态态；2、能根据输入信号将触发器置成能根据输入信号将触发器置成能根据输入信号将触发器置成能根据输入信号将触发器置成“0”“0”或或或或“1”“1”态态态态；3 3、输入信号消失后，被置成的、输入信号消失后，被置成的、输入信号消失后，被置成的、输入信号消失后，被置成的“0”或或“1”态能态能态能态能 保存下来，即具有记忆功能。保存下来，即具有记忆功能。保存下来，即具有记忆功能。保存下来，即具有记忆功能。双稳态触发器：双稳态触发器：双稳态触发器：双稳态触发器：是一种具有记忆功能是一种具有记忆功能是一种具有记忆功能是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存的逻辑单元电路，它能储存的逻辑单元电路，它能储存的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。一位二进制码。一位二进制码。一位二进制码。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.1.1 RS 触发器触发器两互补输出端两互补输出端1.1.基本基本基本基本 R RS S 触发器触发器触发器触发器两输入端两输入端&Q QQ Q.G1&.G2S SD DR RD D 正常情况下，正常情况下，正常情况下，正常情况下，两输出端的状态两输出端的状态两输出端的状态两输出端的状态保持相反。通常保持相反。通常保持相反。通常保持相反。通常以以以以Q Q端的逻辑电端的逻辑电端的逻辑电端的逻辑电平表示触发器的平表示触发器的平表示触发器的平表示触发器的状态，即状态，即状态，即状态，即Q Q=1=1，Q Q=0=0时，称为时，称为时，称为时，称为“1”“1”态；反之为态；反之为态；反之为态；反之为“0”“0”态。态。态。态。反馈线反馈线下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系10(1)SD=1，RD=01 10 01 10 0Q QQ Q.G1&.&G2S SD DR RD D 结论结论:不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态，当当 SD=1，RD=0时时，将使将使触发器触发器 置置“0”或称或称 为为复位复位。复位复位下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Q QQ Q.G1&.&G2S SD DR RD D01 10 00 01置位置位1 1 结论结论:不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态，当当 SD=0，RD=1时时，将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为置位置位。(2)SD=0，RD=1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 11 1设原态为设原态为“0”态态0 01 10 00 01 11保持为保持为“0”态态(3)SD=1，RD=1Q QQ Q.G1&.&G2S SD DR RD D下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页设原态为设原态为“1”态态11 11 10 00 00 01触发器保持触发器保持“1”态不变态不变1 1 当当 SD=1，RD=1时时，触发器保持触发器保持 原来的状态，原来的状态，即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功能忆功能。Q QQ Q.G1&.&G2S SD DR RD D下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页110011111110若若G1先翻转，则触发器为先翻转，则触发器为“0”态态“1”态态(4)SD=0，RD=0 当信号当信号SD=RD=0同时变为同时变为1时，由时，由于与非门的翻转于与非门的翻转时间不可能完全时间不可能完全相同，触发器状相同，触发器状态可能是态可能是“1”态，态，也可能是也可能是“0”态，态，不能根据输入信不能根据输入信号确定。号确定。Q QQ Q.G1&.&G2S SD DR RD D10若先翻转若先翻转若先翻转若先翻转下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页基本基本基本基本 R RS S 触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表逻辑符号逻辑符号R RD D(Reset Direct)-(Reset Direct)-直接置直接置直接置直接置“0”“0”端端端端(复位复位复位复位端端端端)S SD D(Set Direct)-(Set Direct)-直接置直接置直接置直接置“1”“1”端端端端(置位端置位端置位端置位端)QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 同时变同时变 1后不确定后不确定功能功能低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.同步（可控）同步（可控）同步（可控）同步（可控）RSRS 触发器触发器触发器触发器基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路&G4SR&G3C.&G1&G2.QQ时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当当C=0时时011 R R，S S 输入状态输入状态输入状态输入状态 不起作用。不起作用。不起作用。不起作用。触发器状态不变触发器状态不变触发器状态不变触发器状态不变.&G1&G2.QQ&G4SR&G3C被封锁被封锁被封锁被封锁被封锁被封锁被封锁被封锁下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当当 C=1 时时1打开打开触发器状态由触发器状态由触发器状态由触发器状态由R R，S S 输入状态决定。输入状态决定。输入状态决定。输入状态决定。打开打开打开打开触发器的翻转触发器的翻转触发器的翻转触发器的翻转时刻受时刻受时刻受时刻受C C控制控制控制控制（C C高电平时高电平时高电平时高电平时翻转）翻转）翻转）翻转），而触而触而触而触发器的状态由发器的状态由发器的状态由发器的状态由R R，S S的状态的状态的状态的状态决决决决定。定。定。定。.&G1&G2.QQ&G4SR&G3C下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当当 C=1 时时1打开打开打开打开(1)S=0,R=00011触发器保持原态触发器保持原态触发器状态由触发器状态由R，S 输入状态决定。输入状态决定。打开打开打开打开.&G1&G2.QQ&G4SR&G3C下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1101010(2)S=0,R=1触发器置触发器置“0”(3)S=1,R=0触发器置触发器置“1”.&G1&G2.QQ&G4SR&G3C下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1110011110若先翻若先翻若先翻若先翻若先翻若先翻若先翻若先翻Q=1Q=0(4)S=1,R=1当时钟由当时钟由 1变变 0 后后 触发器状态不定触发器状态不定11.&G1&G2.QQ&G4SR&G3C下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页可控可控可控可控RSRS状态表状态表状态表状态表0 0 SR0 1 01 0 11 1 禁态禁态/不定不定Qn+1QnQ Qn n时钟到来前触发器的状态时钟到来前触发器的状态时钟到来前触发器的状态时钟到来前触发器的状态Qn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态逻辑符号逻辑符号QQSR CSDRDC C高电平时触发器状态由高电平时触发器状态由高电平时触发器状态由高电平时触发器状态由R R、S S确定确定确定确定下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页特性方程特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：由功能表画出卡诺图得特性方程：（约束条件）（约束条件）Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 101不定不定0 0保持保持0101下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：例：例：例：画出可控画出可控画出可控画出可控 R RS S 触发器的输出波形触发器的输出波形触发器的输出波形触发器的输出波形R RS SC C不定不定不定不定可控可控可控可控 R RS S状态表状态表状态表状态表C C高电平时触发器高电平时触发器高电平时触发器高电平时触发器状态由状态由状态由状态由R R、S S确定确定确定确定QQ0 010 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1Qn下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页存在问题：存在问题：存在问题：存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。转一次以上。转一次以上。转一次以上。C克服办法：采用克服办法：采用克服办法：采用克服办法：采用 JKJK 触发器或触发器或触发器或触发器或 D D 触发器触发器触发器触发器(边沿触发器边沿触发器边沿触发器边沿触发器)0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnQ=SQ=R下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.1.2 3.1.2 主从主从主从主从JKJK触发器触发器触发器触发器1.1.1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构从触发器从触发器主触发器主触发器反反反反馈馈馈馈线线线线C C CF主主JKRS CF从从QQQSDRD1互补时互补时钟控制钟控制主、从主、从触发器触发器不能同不能同时翻转时翻转下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理01F F主主主主打开打开打开打开F F主主主主状态由状态由状态由状态由J J、K K决决决决定，接收信号并定，接收信号并定，接收信号并定，接收信号并暂存。暂存。暂存。暂存。F F从从从从封锁封锁封锁封锁F F从从从从状态保持不变。状态保持不变。状态保持不变。状态保持不变。01C CRS CF从从QQQSDRD1 CF主主JKC C01下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页10状态保持不变。状态保持不变。状态保持不变。状态保持不变。从触发器的状态取从触发器的状态取从触发器的状态取从触发器的状态取决于主触发器，并决于主触发器，并决于主触发器，并决于主触发器，并保持主、从状态一保持主、从状态一保持主、从状态一保持主、从状态一致，因此称之为主致，因此称之为主致，因此称之为主致，因此称之为主从触发器。从触发器。从触发器。从触发器。F F从从从从打开打开打开打开F主主封锁封锁0RS CF从从QQQSDRD1 CF主主JKC C01C010下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页10010C高电平时触发器接高电平时触发器接收信号并暂存（即收信号并暂存（即F主主状态由状态由J、K决定，决定，F从从状态保持不变）。状态保持不变）。要求要求C高电平期间高电平期间J、K的状态保持不变。的状态保持不变。C下降沿下降沿()触发器翻触发器翻转转（F从从状态与状态与F主主状状态一致）。态一致）。C低电平时低电平时,F主主封锁封锁J、K不起作用不起作用CRS CF从从QQQSDRD1 CF主主JKC 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.JKJK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能特性方程：特性方程：J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK JK触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表(保持功能保持功能保持功能保持功能)(置置置置“0”“0”功能功能功能功能)(置置置置“1”“1”功能功能功能功能)(计数功能计数功能计数功能计数功能)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK JK触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表(保持功能保持功能保持功能保持功能)(置置置置“0”“0”功能功能功能功能)(置置置置“1”“1”功能功能功能功能)(计数功能计数功能计数功能计数功能)C C下降沿触发翻转下降沿触发翻转下降沿触发翻转下降沿触发翻转S SD D 、R RD D为直接置为直接置为直接置为直接置 1 1、置、置、置、置 0 0 端，不受时钟控制，端，不受时钟控制，端，不受时钟控制，端，不受时钟控制，低电平有效，低电平有效，低电平有效，低电平有效，触发器工作时触发器工作时SD、RD应接高电平。应接高电平。逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号 CQJKSDRDQ下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：例：JK 触发器工作波形触发器工作波形CJKQ下降沿触发翻转下降沿触发翻转下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 40274027是双是双是双是双JKJK触发器，触发器，触发器，触发器，1 1块集成块中有块集成块中有块集成块中有块集成块中有两个独立的两个独立的两个独立的两个独立的JKJK触发器，触发器，触发器，触发器，CPCP上升沿触发上升沿触发上升沿触发上升沿触发，每个每个每个每个JKJK触发器都有高电平有效的直接置触发器都有高电平有效的直接置触发器都有高电平有效的直接置触发器都有高电平有效的直接置0 0端端端端R R及直接置及直接置及直接置及直接置1 1端端端端S S。402716151413121191012345687VDDVSS2Q2CL2R2K2J2S2Q1S1K1J1R1Q1CP1Q下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CD3.1.3 3.1.3 D D 触发器触发器触发器触发器1.1.1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构反反馈馈线线D下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页D D触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表D Qn+1 0101上升沿触上升沿触上升沿触上升沿触发翻转发翻转发翻转发翻转逻辑符号逻辑符号D CQQRDSDC C上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上降沿时触发器翻转，上降沿时触发器翻转，上降沿时触发器翻转，上降沿时触发器翻转，（其其其其Q Q的状态与的状态与的状态与的状态与D D状状状状态一致；但态一致；但态一致；但态一致；但Q Q的状态的状态的状态的状态总比总比总比总比D D的状态变化晚的状态变化晚的状态变化晚的状态变化晚一步，即一步，即一步，即一步，即Qn+1=Dn；上升沿后输入上升沿后输入上升沿后输入上升沿后输入 D D不再不再不再不再起作用，触发器状态起作用，触发器状态起作用，触发器状态起作用，触发器状态保持。保持。保持。保持。即即即即(不会空翻不会空翻不会空翻不会空翻)结论：结论：结论：结论：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页TTL 边沿边沿 D 触发器触发器7474 (双双 D 触发器触发器)符号符号引出端引出端功能功能Q1 Q1VCC SD1 CP1 SD2 CP2 D1 RD1 D2 RD2Q2 Q2地4 2 3 1 10 12 11 135 6 9 8147 三、主要特点三、主要特点 (一一)CP 的的上升沿上升沿(正正边沿边沿)或或下降沿下降沿(负负边沿边沿)触发；触发；(二二)抗干扰能力极强；抗干扰能力极强；(三三)只有置只有置 1、置、置 0 功能。功能。QQCPC11D D D S RSD RD3、集成边沿、集成边沿D 触发器触发器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：例：例：例：D D 触发器工作波形图触发器工作波形图触发器工作波形图触发器工作波形图CDQ上升沿触发翻转上升沿触发翻转上升沿触发翻转上升沿触发翻转下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页思考：思考：电路如图所示，设各触发器的初态为电路如图所示，设各触发器的初态为0，画，画出在出在CP脉冲作用下脉冲作用下Q端的波形。端的波形。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.2 寄存器寄存器 寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放参与运算的参与运算的参与运算的参与运算的数码或指令等。它由触发器和门电路组数码或指令等。它由触发器和门电路组数码或指令等。它由触发器和门电路组数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放 n n 位位位位二进制时，要二进制时，要二进制时，要二进制时，要 n n个触发器。个触发器。个触发器。个触发器。按功能分按功能分数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器数码的输入方式有并行和串行之分数码的输入方式有并行和串行之分,输出也有并行和串行之分。输出也有并行和串行之分。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.2.1 3.2.1 数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能。清零清零寄存指令寄存指令通常由通常由通常由通常由D D触发器或触发器或触发器或触发器或R-SR-S触发器组成触发器组成触发器组成触发器组成并行输入方式并行输入方式并行输入方式并行输入方式RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q300001101寄存数码寄存数码寄存数码寄存数码1101触发器状态不变触发器状态不变下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零清零1100寄存指令寄存指令寄存指令寄存指令&Q0&Q1&Q2&Q3取数指令取数指令取数指令取数指令1100并行输出方式并行输出方式并行输出方式并行输出方式&QQQQ00000011状态保持不变状态保持不变状态保持不变状态保持不变10101111下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.2.2 3.2.2 移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器不仅能不仅能不仅能不仅能寄存寄存寄存寄存数码，还有数码，还有数码，还有数码，还有移位移位移位移位的功能。的功能。的功能。的功能。所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。按移位方式分类按移位方式分类按移位方式分类按移位方式分类单向移位寄存器单向移位寄存器单向移位寄存器单向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页寄存数码寄存数码寄存数码寄存数码1.1.单向移位寄存器单向移位寄存器单向移位寄存器单向移位寄存器清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010010 010 011 1010 01101110 011 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3数据依次向左移动，称左移寄存器，数据依次向左移动，称左移寄存器，数据依次向左移动，称左移寄存器，数据依次向左移动，称左移寄存器，输入方式为串行输入。输入方式为串行输入。输入方式为串行输入。输入方式为串行输入。QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1110 0010110011000输出输出再输入四个移再输入四个移再输入四个移再输入四个移位脉冲，位脉冲，位脉冲，位脉冲，10111011由高位至低位由高位至低位由高位至低位由高位至低位依次从依次从依次从依次从Q Q3 3端输端输端输端输出。出。出。出。串行输出方式串行输出方式串行输出方式串行输出方式清零清零D10111QQ3Q1Q2RD101110 011 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲移位脉冲786下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页左移寄存器波形图左移寄存器波形图12345678C11110 011DQ0Q3Q2Q11110 0待存待存数据数据10111011存入寄存器存入寄存器存入寄存器存入寄存器0111从从从从Q Q3 3取出取出取出取出下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页四位左移移位寄存器状态表四位左移移位寄存器状态表四位左移移位寄存器状态表四位左移移位寄存器状态表0001123移位脉冲移位脉冲Q2 Q1 Q0移位过程移位过程Q3寄寄 存存 数数 码码 D001110000清清 零零110左移一位左移一位001011左移二位左移二位01011左移三位左移三位10114左移四位左移四位101并并 行行 输输 出出再继续输入四个移位脉冲再继续输入四个移位脉冲再继续输入四个移位脉冲再继续输入四个移位脉冲,从从从从 Q Q3 3端串行输出端串行输出端串行输出端串行输出10111011数码数码数码数码右移移位寄存器右移移位寄存器右移移位寄存器右移移位寄存器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 清零清零0寄存指令寄存指令寄存指令寄存指令并行输入并行输入并行输入并行输入串行输出串行输出串行输出串行输出DQ2SDRDd2&F2Q1SDRDd1&F1Q0SDRDd0&F0DDQ3SDRDd3&F3D串行输入串行输入串行输入串行输入移位脉冲移位脉冲移位脉冲移位脉冲DC2.2.并行、串行输入并行、串行输入并行、串行输入并行、串行输入/串行输出寄存器串行输出寄存器串行输出寄存器串行输出寄存器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页寄存器分类寄存器分类寄存器分类寄存器分类并行输入并行输入并行输入并行输入/并行输出并行输出并行输出并行输出串行输入串行输入串行输入串行输入/并行输出并行输出并行输出并行输出并行输入并行输入并行输入并行输入/串行输出串行输出串行输出串行输出串行输入串行输入串行输入串行输入/串行输出串行输出串行输出串行输出F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.双向移位寄存器：双向移位寄存器：双向移位寄存器：双向移位寄存器：既能左移也能右移。既能左移也能右移。DQ2DQ1DQ01&111&1&.RDCS左移输入左移输入 待输数据由待输数据由 低位至高低位至高 位依次输入位依次输入待输数据由待输数据由高位至低位高位至低位依次输入依次输入101右移输入右移输入移位控制端移位控制端000000&010下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4位双向移位寄存器位双向移位寄存器CPCPS S1 1S S0 0R RQQ0 0QQ1 1QQ2 2QQ3 3功能功能功能功能 0 00 01 1QQ0n0nQQ1n1nQQ1n1nQQ3n3n保持保持保持保持 0 01 11 1D DSRSRQQ0n0nQQ1n1nQQ1n1n右移右移右移右移 1 10 01 1QQ1n1nQQ1n1nQQ3n3nD DSLSL左移左移左移左移 1 11 11 1D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3并行输入并行输入并行输入并行输入 0 00 00 00 00 0清零清零清零清零40194功能表功能表下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3 计数器计数器(Counter)一、计数器的功能及应用一、计数器的功能及应用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。二、计数器的特点二、计数器的特点1.输入信号：输入信号：计数脉冲计数脉冲 CP2.主要组成单元：主要组成单元：时钟触发器时钟触发器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三、三、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 计数器计数器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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 M M 。3 位二进制同步加法计数器：位二进制同步加法计数器：00001111/14 位二进制同步加法计数器：位二进制同步加法计数器：000111/1n 位二进制同步加法计数器：位二进制同步加法计数器：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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，要更新状态的触发器同时翻转。，要更新状态的触发器同时翻转。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。QFFQFFQFFQFFCPQFFQFFQFFQFFCP下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.1 3.3.1 二进制计数器二进制计数器二进制计数器二进制计数器 按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其它进制计数器的基础。要构成它进制计数器的基础。要构成它进制计数器的基础。要构成它进制计数器的基础。要构成 n n位二进制计数器，位二进制计数器，位二进制计数器，位二进制计数器，需用需用需用需用 n n个具有计数功能的触发器。个具有计数功能的触发器。个具有计数功能的触发器。个具有计数功能的触发器。1.1.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器异步计数器：计数脉冲异步计数器：计数脉冲异步计数器：计数脉冲异步计数器：计数脉冲C C不是同时加到各位触发器不是同时加到各位触发器不是同时加到各位触发器不是同时加到各位触发器。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1010 当当当当J J、K K=1=1时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次.清零清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲三位异步二进制加法计数器三位异步二进制加法计数器在电路图中在电路图中J、悬空表示悬空表示J、K=1下降沿下降沿下降沿下降沿触发翻转触发翻转触发翻转触发翻转每来一个每来一个每来一个每来一个C C翻转一次翻转一次翻转一次翻转一次 当相邻低位触发当相邻低位触发器由器由1变变 0 时翻转时翻转下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(C)二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表二进制加法计数器状态表 从状态表可看出：从状态表可看出：从状态表可看出：从状态表可看出：最低位触发器来最低位触发器来最低位触发器来最低位触发器来 一个脉冲就翻转一个脉冲就翻转一个脉冲就翻转一个脉冲就翻转 一次，一次，一次，一次，每个触发每个触发每个触发每个触发 器由器由器由器由 1 1变为变为变为变为 0 0 时，时，时，时，要产生进位信号要产生进位信号要产生进位信号要产生进位信号,这个进位信号应这个进位信号应这个进位信号应这个进位信号应 使相邻的高位触使相邻的高位触使相邻的高位触使相邻的高位触 发器翻转。发器翻转。发器翻转。发器翻转。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页异步二进制加法器工作波形异步二进制加法器工作波形2 2分频分频分频分频4 4分频分频分频分频8 8分频分频分频分频 每个触发器翻转的时间有先后，每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步与计数脉冲不同步C12345678Q0Q1Q2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页用用用用D D触发器构成三位二进制异步加法器触发器构成三位二进制异步加法器触发器构成三位二进制异步加法器触发器构成三位二进制异步加法器？2 2、若构成减法计数器、若构成减法计数器、若构成减法计数器、若构成减法计数器C C又如何连接？又如何连接？又如何连接？又如何连接？思考思考1、各触发器、各触发器C应如何连接？应如何连接？各各各各D D触发器已接成触发器已接成触发器已接成触发器已接成T T 触发器，即具有计数功能触发器，即具有计数功能触发器，即具有计数功能触发器，即具有计数功能C清零清零清零清零RDQDQQ0F0QDQQ1F0QDQQ3F3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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-1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器异步二进制加法计数器线路联接简单。异步二进制加法计数器线路联接简单。异步二进制加法计数器线路联接简单。异步二进制加法计数器线路联接简单。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。同步计数器：同步计数器：同步计数器：同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各触计数脉冲同时接到各位触发器，各触计数脉冲同时接到各位触发器，各触计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步。发器状态的变换与计数脉冲同步。发器状态的变换与计数脉冲同步。发器状态的变换与计数脉冲同步。同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度快。但接线较复杂。快。但接线较复杂。快。但接线较复杂。快。但接线较复杂。同步计数器组成原则同步计数器组成原则同步计数器组成原则同步计数器组成原则:根据翻转条件根据翻转条件根据翻转条件根据翻转条件,确定触发器级间连接方式确定触发器级间连接方式确定触发器级间连接方式确定触发器级间连接方式找出找出找出找出J J、K K输入端的联接方式。输入端的联接方式。输入端的联接方式。输入端的联接方式。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CP1J1KC1FF011J1KC1FF11J1KC1FF2&CQ0Q1Q2Q0Q1Q2C=Q2 Q1Q0J0=K0=1J1=K1=Q0J2=K2=Q1Q0 CPQ2Q1Q0C0123456780 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0000000010n 位二进制位二进制同步加法同步加法计数器计数器级联级联规律：规律：从状态表可看出：从状态表可看出：从状态表可看出：从状态表可看出：最低位触发器最低位触发器最低位触发器最低位触发器F0F0每每每每来一个脉冲就翻转来一个脉冲就翻转来一个脉冲就翻转来一个脉冲就翻转一次；一次；一次；一次；F1F1：当：当：当：当Q Q0 0=1=1时，再时，再时，再时，再来一个脉冲则翻转来一个脉冲则翻转来一个脉冲则翻转来一个脉冲则翻转一次；一次；一次；一次；F2F2：当：当：当：当Q Q0 0=Q Q1 1=1=1时，时，时，时，再来一个脉冲则翻转再来一个脉冲则翻转再来一个脉冲则翻转再来一个脉冲则翻转一次。一次。一次。一次。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页C12345678Q0Q1Q2 各触发器状态的变换和计数脉冲同步各触发器状态的变换和计数脉冲同步各触发器状态的变换和计数脉冲同步各触发器状态的变换和计数脉冲同步下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器：十进制计数器：十进制计数器：十进制计数器：计数规律：计数规律：计数规律：计数规律：“逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一”。它是用。它是用。它是用。它是用四位二进制四位二进制四位二进制四位二进制数数数数表示对应的表示对应的表示对应的表示对应的十进制数十进制数十进制数十进制数，所以又称为二，所以又称为二，所以又称为二，所以又称为二-十进制十进制十进制十进制计数器。计数器。计数器。计数器。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(C)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RDQJKQF0QJKQF1C计数脉冲计数脉冲QJKQF2QJKQQ3F3Q2Q1Q0十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器十进制同步加法计数器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Q0Q1Q2Q3C12345678910十进制计数器工作波形十进制计数器工作波形十进制计数器工作波形十进制计数器工作波形下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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 辑电路的重要组成部分辑电路的重要组成部分，理所当然地成为，理所当然地成为教学重点教学重点。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页时序电路的基本分析方法时序电路的基本分析方法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触触发发沿沿特特性性方方程程输出方程输出方程状态方程状态方程计算计算下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页举例举例1 1、写方程式、写方程式、写方程式、写方程式时钟方程时钟方程输出方程输出方程(同步同步同步同步)驱动方程驱动方程2、状态方程、状态方程特性方程特性方程 解解 1J1KC11J1KC11J1KC1&FF1FF0FF2CPY下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3 3、计算，列状态转换表、计算，列状态转换表、计算，列状态转换表、计算，列状态转换表CP Q2 Q1 Q0 Y0123450120 0 010 0 110 1 111 1 111 1 0101 0 00 1 011 0 110 1 014 4、画状态转换图、画状态转换图、画状态转换图、画状态转换图000001/1011/1111/1110/1100/1/0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。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.4 3.3.4 环行计数器环行计数器环行计数器环行计数器工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：Q1DF1Q2DF2Q3DF3Q0DF0C先将计数器置为先将计数器置为先将计数器置为先将计数器置为Q3 Q2 Q1 Q0=1000 而后每来一个而后每来一个而后每来一个而后每来一个C C，其各触发器状态依次右移一位。，其各触发器状态依次右移一位。，其各触发器状态依次右移一位。，其各触发器状态依次右移一位。即：即：即：即：1000010000100001下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页环行计数器工作波形环行计数器工作波形环行计数器工作波形环行计数器工作波形C1234Q2Q1Q0Q3环行计数环行计数环行计数环行计数器可作为器可作为器可作为器可作为顺序脉冲顺序脉冲顺序脉冲顺序脉冲发生器。发生器。发生器。发生器。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页环行分配器环行分配器环行分配器环行分配器QJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CQ0Q1Q2K0=Q2 J0=Q2 J1=Q0J2=Q1 K1=Q0 K2=Q1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页环行分配器工作波形环行分配器工作波形环行分配器工作波形环行分配器工作波形Q2Q1Q0C12345678Q0Q1Q2 可产生相移为可产生相移为 的顺序脉冲。的顺序脉冲。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.5 3.3.5 集成计数器集成计数器集成计数器集成计数器 双时钟可逆可预置双时钟可逆可预置BCD计数器计数器40192CP+CP-PER功能功能110加计数加计数110减计数减计数00置数置数1清零清零多级多级BCD如何如何实现计数？实现计数？下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.5 应用举例应用举例3.5.13.5.1优先裁决电路优先裁决电路优先裁决电路优先裁决电路&1&LED1150 150 LED2+UA1A2RSRDRDSDSDQQQQ下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：&1&LED1150 150 LED2+UA1A2RSRDRDSDSDQQQQ开始比赛时，按下复位开关开始比赛时，按下复位开关S。001不亮不亮不亮不亮不亮不亮不亮不亮1100未比赛时未比赛时A1，A2为为“0”复位开关复位开关S断开。断开。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：&1&LED1150 150 LED2+UA1A2RSRDRDSDSDQQQQ00不亮不亮不亮不亮不亮不亮不亮不亮11001优先优先优先优先到达到达到达到达011亮亮亮亮0001封锁封锁封锁封锁封锁封锁封锁封锁保持不变保持不变下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.5.2 3.5.2 四人抢答电路四人抢答电路四人抢答电路四人抢答电路4 300 LEDCRD1Q1Q&G174LS175S14 1M+5VS2S3S4&G3&G2+5V8 3DG10010K C1D2D3D4D2Q4Q4Q3Q3Q2Q工作原理：工作原理：抢答前清抢答前清“0”0000截止截止截止截止0动画动画下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4 300 LEDCRD1Q1Q&G174LS175S14 1M+5VS2S3S4&G3&G2+5V8 3DG10010K C1D2D3D4D2Q4Q4Q3Q3Q2Q抢答开始，若抢答开始，若S1先被按下，先被按下，1D=“1”1000亮亮亮亮01导通导通导通导通响响响响0封锁封锁封锁封锁各触发器状态保持不变。各触发器状态保持不变。动画动画