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《数字电路与逻辑设计》第6章-(3)

上传人：考试不挂****2941... 文档编号：242938758 上传时间：2024-09-12 格式：PPT 页数：56 大小：1.24MB
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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,同步计数器的设计,1,（,4,）画出电路图,同步计数器的设计步骤：,（,1,）根据模长要求，确定,FF,的级数，列出状态转移表,（,2,）选择,FF,类型，求各级,FF,的激励方程。,（,3,）检查自启动性，若无自启动性，则修改激励方程。,设计要求 ：,2,）计数器应能自启动,3,）电路应力求简单,1,）用小规模集成电路（触发器和门电路）设计。,2,例：用,DFF,和,JKFF,设计具有下列状态转移表的,M=6,的计数器，要求具有自启动性。,序号,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,Q,2,n+1,Q,1,n+1,Z,0,1,2,3,4,5,0 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 0,0,0,0,0,0,1,3,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 0,解：状态转移表已确定，可以看出为,3,级触发器，有,6,个有效循环状态，,2,个偏离状态为,010,、,101,，列出,DFF,的激励表,序号,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,Q,2,n+1,Q,1,n+1,Z,D,3,D,2,D,1,0,1,2,3,4,5,0 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 0,0,0,0,0,0,1,4,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,D,3,D,2,D,1,=Q,2,n,=Q,1,n,=,Q,3,n,序号,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Z,D,3,D,2,D,1,0,1,2,3,4,5,0 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0,0,0,0,0,1,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 0,5,检查偏离态是否具有自启动性：,010,101, 101010,，电路不具有自启动性，需修改设计,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,D,3,D,2,D,1,=Q,2,n,=Q,1,n,=,Q,3,n,6,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,D,3,D,2,D,1,=Q,2,n,=Q,1,n,=,Q,3,n,Q,2,n,+,Q,3,n,Q,1,n,010100,101010100,电路具有自启动性。,7,1D 1Q,C1,1,Q,1D 1Q,C1,1,Q,1D 1Q,C1,1,Q,Q,3,Q,2,Q,3,Q,1,Q,3,Q,2,Q,1,Z,CP,R,D,电路图,8,序号,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,Q,2,n+1,Q,1,n+1,Z,J,3,K,3,J,2,K,2,J,1,K,1,0,1,2,3,4,5,0 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 1,0 1 1,1 1 1,1 1 0,1 0 0,0 0 0,0,0,0,0,0,1,0,0 ,1 ,0 ,1 ,0,1 ,0,0,0,0,1,0,1,0 ,1,0 ,0 ,列出,JKFF,的激励表,9,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,1,1,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,J,3,=Q,2,n,K,3,=,Q,2,n,J,2,=Q,1,n,K,2,=,Q,1,n,J,1,=,Q,3,n,K,1,= Q,3,n,10,练习,:,设计一个 具有自启动性的七进制计数器，要求它的状态转换图如下,001,100,010,101,011,111,110,Q,1,Q,2,Q,3,/Z,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/1,11,1,、填总的次态,/,输出卡诺图,XXX/X,100/0,001/1,101/0,010/0,110/0,011/0,111/0,2,、分解卡诺图,X 1 0 1,0 1 0 1,X 0 0 0,1 1 1 1,X 0 1 1,0 0 1 1,解：,0 0 0 1 1 1 1 0,Q,2,Q,3,Q,1,0,1,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Q,2,n+1,0,1,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Q,1,n+1,0,1,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Q,3,n+1,0,1,X 0 1 0,0 0 0 0,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Z,0,1,Q,1,Q,2,Q,3,/,C,12,修改设计：如果将,XXX,定义为有效循环中的任意一个状态，例如 将,XXX,定义为,010,，电路,将,能自启动。,3,、化简次态方程,因为它表明,000,的次态仍为,000,。,电路不具有自启动。,X 1 0 1,0 1 0 1,X 0 0 0,1 1 1 1,X 0 1 1,0 0 1 1,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Q,2,n+1,0,1,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Q,1,n+1,0,1,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Q,3,n+1,0,1,X 0 1 0,0 0 0 0,00 01 11 10,Q,1,Q,2,Q,3,Z,0,1,13,4,、写状态方程和输出方程,Q,1,n+1,= Q,2,Q,3,Q,3,n+1,= Q,2,Q,2,n+1,= Q,1,+Q,2,Q,3,5,、确定触发器的类型，写激励方程,若用,JK,触发器组成这个电路，就将状态方程化成,JK,触发器特性方程的标准形式：,Q,2,n+1,= Q,1,(Q,2,+ Q,2,) + Q,2,Q,3,= (Q,1,+ Q,3,)Q,2,+ Q,1,Q,2,Q,3,n+1,= Q,2,(Q,3,+Q,3,) = Q,2,Q,3,+ Q,2,Q,3,J,1,=Q,2,Q,3,； K,1,=Q,2,Q,3,J,2,=Q,1,Q,3,；K,2,=Q,1,J,3,= Q,2,；K,3,= Q,2,Q,n+1,= J Q,n,+ K Q,n,Q,1,n+1,=Q,2,Q,3,(Q,1,+ Q,1,) = (Q,2,Q,3,)Q,1,+ (Q,2,Q,3,)Q,1,激励方程,Z,= Q,1,Q,2,Q,3,14,J,1,=Q,2,Q,3,； K,1,=Q,2,Q,3,J,2,=Q,1,Q,3,；K,2,=Q,1,J,3,= Q,2,；K,3,= Q,2,激励方程,6,、根据驱动方程和输出方程画逻辑图,&,Q,3,Q,2,1J,C1,1K,1J,C1,1K,1J,C1,1K,&,C,CP,=1,1,15,7,、,画状态转换图,000,Q,1,Q,2,Q,3,/Z,001,100,010,101,011,111,110,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/1,16,Q,n+1,= D,Q,1,n+1,= Q,2,Q,3,Q,3,n+1,= Q,2,Q,2,n+1,= Q,1,+Q,2,Q,3,激励方程为,则,D,1,= Q,2,Q,3,D,2,= Q,1,+Q,2,Q,3,D,3,= Q,2,根据激励方程和输出方程画逻辑图。,已知次态方程,若用,D,触发器组成这个电路,:,将状态方程化成,D,触发器次态方程的标准形式：,=1,Q,1,Q,2,Q,3,1,CP,1D,C1,1D,C1,1D,C1,17,同步计数器的,MSI,器件,18,(1) 74 LS161,逻辑电路,3.MSI,二进制计数器,图,6.5.6 74161,逻辑符号,L,D,：,同步置数控制端,(c),简化符号,P,、,T,：,工作模式控制端,CR,：,异步清,0,控制端,19,功能表,表,6.5.2 74161,的功能表,=0,0,1,1,保持,1,0,1,1,计数,0000,1111,1,1,1,1,同步并入,d,0,d,1,d,2,d,3,d,0,d,1,d,2,d,3,0,1,异步清除,0,0,0,0,0,功能,D,0,D,1,D,2,D,3,CP,T(S,2,),P(S,1,),L,D,CR,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Q,0,n,Q,CC,n,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Q,0,n,Q,CC,n,Q,3,n+1,Q,2,n+1,Q,1,n+1,Q,0,n+1,Q,CC,=Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,T,20,异步级联方式：,74161,的应用,1:,级联扩展,1,1,进位,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,特点：,以低位片的进位输出信号作为高位片的时钟输入信号,CP,。,74161,的异步级联方式,21,两片之间用非门连接的原理,74LS161,是,CP,作用的计数器，若片间连接不用非门，则：,CP,15,16,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,Q,CC,Q,4,高位,1,1,第,15,个,CP,过后，电路输出（,1,，,1111,），出错。,0,1,1,1,1,0,0,0,0,低位,Q,CC,74161(2),CP,Q,CC,74161(1),CP,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,22,两片之间用非门连接的原理,74LS161,是,CP,作用的计数器，若片间连接用非门，则：,CP,15,16,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,Q4,1,Q,CC,若用非门连接，则正常输出。,0,高位,0,1,1,1,1,0,0,0,0,低位,Q,CC,74161(2),CP,Q,CC,74161(1),CP,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,1,23,74161,的同步级联方式,1,1,同步级联方式：,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,特点：,以低位片的进位,Q,CC,作为高位片的工作状态控制信号,P,和,T,。,24,74161,的应用,2,：实现任意进制计数器,一、实现模长,M16,的任意进制计数器,必须将多片计数器级联。,1,）整体清“,0”,法或整体置数法,基本思路：先将计数器级联组成模长大于,M,的计数器，计满,M,个状态后，采用清“,0”,或置数法实现,M,进制计数器。注意：,异步级联不能采用置数法,。,2,）分解法,基本思路：将,M=M,1,M,2,M,n,，其中,M,1,、,M,2,、,M,n,均不大于,N,，则用,n,片计数器分别组成,M,1,、,M,2,、,M,n,进制的计数器，然后异步级联即可构成,M,进制计数器。,43,例：用,整体异步复,0,法,将,74161,实现,M=28,的计数器：,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,CR,（,1,）,L,D,D,3,D,2,D,1,D,0,CP ,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,CR,（,2,）,L,D,D,3,D,2,D,1,D,0,CP,CP,1,1,1,1,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,反馈状态,S,28,=(00011100),2,44,例：用,整体置,0,法,将,74161,实现,M=28,的计数器：,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,L,D,（,1,）,CR,D,3,D,2,D,1,D,0,CP ,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,L,D,（,2,）,CR,D,3,D,2,D,1,D,0,CP,CP,1,1,1,1,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,反馈状态,S,27,=(00011011),2,45,异步级联,的计数器,不能,采用整体置数法,反馈状态,S,27,=(00011011),2,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,L,D,（,1,）,CR,D,3,D,2,D,1,D,0,CP ,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,L,D,（,2,）,CR,D,3,D,2,D,1,D,0,CP,CP,1,1,1,1,Q,7,Q,6,Q,5,Q,4,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1,1,1,46,例：用,分解法,将,74161,实现,M=28,的计数器：,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,L,D,（,1,）,CR,D,3,D,2,D,1,D,0,CP ,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,L,D,（,2,）,CR,D,3,D,2,D,1,D,0,CP CP D,3,D,2,D,1,D,0,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,P,Qcc,74161 T,CR,（,2,）,L,D,CP D,3,D,2,D,1,D,0,1,CP,Z,1,1,1,1,1,1,M,为,M,1,（,10,）和,M,2,（,6,）,的最小公倍数,M=30,。因此输出,Z,是,CP,的,30,分频。,48,74 LS163,同步清,0,；,74 LS161,异步清,0,(2) 74 LS163,74163,简化符号,49,例,3,将,74163,用复,0,法设计,M=6,的计数器。,解：,74163,为同步复,0,方式，起跳状态为,S,5,，,图,6.5.14 (c),同步复,0,法,即：,(0101),2,。电路图如下所示：,50,图,6.5.11 74160,的逻辑符号,74 LS160,模长为,10,；,74 LS161,模长为,16,。,(3) 74 LS160,51,表,6.5.8 74160,的功能表,保持,Q,CC,=0,0,1,1,保持,Q,CC,1,0,1,1,8421BCD,计数,0 0 0 0,1 0 0 1,1,1,1,1,同步并入,d,0,d,1,d,2,d,3,0,1,异步清,0,0,0,0,0,1,0,功 能,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,CP,T,P,L,D,CR,Q,n,Q,0,Q,1,n,Q,2,n,Q,3,n,n+1,n+1,n+1,n+1,n,Q,n,Q,0,Q,1,n,Q,2,n,Q,3,n,52,同步级联,例：试用,74160,组成百进制计数器。,异步级联,53,例：试用两片,74160,实现,54,进制计数器。,解：,M=54,，,74160,是具有异步清零、同步置数的十进制计数器。,整体置数法,计数：,S,0,S,53,。,5,3,0 1 0 1,0 0 1 1,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,54,分解法,M=54=69,，用两片,74160,分别构成六进制和九进制，然后级联即可。,六进制,九进制,55,CP,CP,为秒脉冲,(,周期为,1,秒,),24,进制计数器,60,进制计数器,60,进制计数器,ag,7,7448,7448,7448,7448,7448,7448,Q,D,Q,A,秒显示,0059秒,分显示,0059分,小时显示,0023小时,显示译码器,数码管,计数器应用举例电子表电路,56,
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