常用中规模时序逻辑电路课件

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,第七章 常用中规模时序逻辑电路,71 计数器,72 寄存器和移位寄存器,73 脉冲序列信号发生器,计数器,711 计数器的概述,7111 计数器概念模的概念,7112 计数器分类,712 异步计数器,713 同步计数器,711 计数器的概述,计数器是一种对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路，被计数的脉冲信号称为计数脉冲。,7111 计数器概念模的概念,计数器中的“数”是用触发器的状态组合来表示，它在运行时，所经历的状态是周期性，即总是在有限个状态中循环，通常一次循环所包含的状态总数称为计数器的“模”。,7112 计数器分类,1.按计数的功能来分：加法、减法和可逆计数器,2.按进位基数来分：二进制计数器和非二进制计数器,3.按计数的进位方式（脉冲输入方式）：同步（并行）和异步（串行）,712 异步计数器,7121 异步二进制计数器,1异步二进制加计数器,2异步二进制减计数器,*,3异步二进制可逆计数器,7122 中规模异步计数器,1电路符号和引脚含义,2逻辑功能,3应用,7121 异步二进制计数器,1异步二进制加计数器,1,J,0,Q,0,CP,0,K,0,Q,0,J,1,Q,1,CP,1,K,1,Q,1,J,2,Q,2,CP,2,K,2,Q,2,CP,1,J,0,Q,0,CP,0,K,0,Q,0,J,1,Q,1,CP,1,K,1,Q,1,J,2,Q,2,CP,2,K,2,Q,2,CP,2异步二进制减计数器,*,3异步二进制可逆计数器,1,J,0,Q,0,CP,0,K,0,Q,0,J,1,Q,1,CP,1,K,1,Q,1,J,2,Q,2,CP,2,K,2,Q,2,CP,1,J,0,Q,0,CP,0,K,0,Q,0,J,1,Q,1,CP,1,K,1,Q,1,J,2,Q,2,CP,2,K,2,Q,2,CP,7122 中规模异步计数器,二五十进制异步计数器（7490）,1电路符号与引脚符号,14个引脚的集成芯片,6个输入端，4个输出端,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,为数据输出端,S,91,和,S,92,为直接置位端,R,01,和,R,02,为直接复位端,CP,A,和,CP,B,分别为脉冲输入端,电源,V,CC,（5,脚）,地,GND（10,脚）,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,A,7490,CP,B,S,91,S,92,R,01,R,02,(6) (7) (2) (3),(12) (9) (8) (11),(14),(1),逻辑功能,直接复位,置9,计数,输入,输出,CP,R,01,R,02,S,91,S,92,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,1,1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,0,计数,0,0,0,0,0,0,2应用,1）构成二进制和五进制计数器,i),一位二进制计数器,ii),一位五进制计数器,M=2,Q,A,CP,A,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,A,7490,CP,B,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,A,7490,CP,B,M=5,Q,B,Q,C,Q,D,CP,B,(最高位),(最低位),2）构成十进制计数器,8421码,5421码,M=5,M=2,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,最低位,(LSB),最高位,(MSB),计数脉冲,CP,A,M=5,M=2,Q,B,Q,C,Q,D,Q,A,最低位,(LSB),最高位,(MSB),计数脉冲,CP,B,CP,A,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,A,7490,CP,B,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,A,7490,CP,B,3）构成九进制计数器（采用反馈复位法）,4）构成二十四进制计数器,*,5）构成1000分频器,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,A,7490,CP,B,S,91,S,92,R,01,R,02,&,&,1 0 0 1,1,0 0 0 0,713同步计数器,7131 同步计数器,1同步二进制加计数器,2同步二进制减计数器,*3同步二进制可逆计数器,7132 中规模同步计数器,1电路符号和引脚含义,2逻辑功能,3应用,分别用,J-K,触发器和,D,触发器设计一个三位二进制加计数器。,推广到,n,位二进制计数器,000,001,111,110,010,101,100,011,Q,2,Q,1,Q,0,Q,2,n,+1,Q,1,n+1,Q,0,n+1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,Q,1,Q,0,Q,2,00,01,11,10,0,0,0,1,0,1,1,1,0,1,Q,1,Q,0,Q,2,00,01,11,10,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,Q,1,Q,0,Q,2,00,01,11,10,0,1,0,0,1,1,1,0,0,1,7131 同步计数器,1同步二进制加计数器,用,JK,触发器实现,n,位二进制同步加计数器，驱动方程为：,J,0,K,0,1,J,1,K,1,Q,0,J,2,K,2,Q,1,Q,0,J,3,K,3,Q,2,Q,1,Q,0,J,n,1,K,n,1,Q,n,-2,Q,n-3,Q,1,Q,0,用,D,触发器实现,n,位二进制同步加计数器，驱动方程为：,D,0,Q,0,D,1,Q,1,Q,0,D,2,Q,2,(,Q,1,Q,0,),D,3,Q,3,(,Q,2,Q,1,Q,0,),D,n,1,Q,n,-1,（,Q,n,-2,Q,n-3,Q,1,Q,0,）,2同步二进制减计数器,*3同步二进制可逆计数器,用,JK,触发器实现,n,位二进制同步减计数器，驱动方程为：,J,0,K,0,1,J,1,K,1,Q,0,J,2,K,2,Q,1,Q,0,J,3,K,3,Q,2,Q,1,Q,0,J,n,1,K,n,1,Q,n,-2,Q,n-3,Q,1,Q,0,用,D,触发器实现,n,位二进制同步减计数器，驱动方程为：,D,0,Q,0,D,1,Q,1,Q,0,D,2,Q,2,(,Q,1,Q,0,),D,3,Q,3,(,Q,2,Q,1,Q,0,),D,n,1,Q,n,-1,（,Q,n,-2,Q,n-3,Q,1,Q,0）,7132 中规模同步计数器,可预置的四位二进制同步计数器（74161）,1电路符号和引脚含义,16个引脚的集成芯片,9个输入端，5个输出端,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,为数据输出端,CP,为脉冲输入端,T,和,P,为使能输入端,电源,V,CC,（16,脚）,地,GND（8,脚）,O,C,为溢出进位输出端,Cr,为异步清零端,L,D,为同步预置端,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P,74161 O,C,CP,Cr L,D,A B C D,(1) (9) (3) (4) (5) (6),(14) (13) (12) (11),(10),(7),(2),(15),2逻辑功能,异步清零,同步预置,保持,计数,当同步计数器加到“1111”时，,O,C,=T,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,=1,输入,输出,CP,Cr,L,D,P,T,A,B,C,D,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,0,0,0,0,0,1,0,A,B,C,D,A,B,C,D,1,1,0,保持,1,1,0,保持,1,1,1,1,计数,74161工作原理波形图,Cr,清除,Ld,置入,D,0,D,1,D,2,D,3,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,CP,时钟,数,据,输,入,P,允许,T,允许,输,出,串行进位,输出,Occ,异步 同步 同步 13 14 15 0 1,清除 清除 预置 计数 禁止,3应用,1）构成十六进制计数器,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P,74161 O,C,CP,C,r,L,D,A B C D,1 1 ,1,1,2）构成十进制计数器,i),采用反馈复位法,ii),采用反馈预置法（一),T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P,74161 O,C,CP,C,r,L,D,A B C D,&,1 ,1,1,&,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P,74161 O,C,CP,C,r,L,D,A B C D,&,1 0 0 0 0,1,1,&,iii),采用反馈预置法（二),T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P,74161 O,C,CP,C,r,L,D,A B C D,1 0 1 1 0,1,1,1,1,1 1 1 1,1,0,0 1 1 0,3）构成二十四进制计数器（采用同步连接和异步连接）,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P 74161 O,C,CP,Cr L,D,A B C D,1,1,1,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P 74161 O,C,CP,Cr L,D,A B C D,1,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P 74161 O,C,CP,Cr L,D,A B C D,1,1,1,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P 74161 O,C,CP,Cr L,D,A B C D,1,1,1,1,4）分析74161构成的电路，问这是多少进制计数器；有无挂起现象,T Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,P,74161 O,C,CP,C,r,L,D,A B C D,1 0 0 1,1,1,72 寄存器和移位寄存器,寄存器和移位寄存器是常用的时序逻辑电路，能接受、发送和存放数据，具有记忆、清零、预置等功能，而且能对数据进行移位。,每个触发器能存放一位二进制数，,n,个触发器能存放,n,位数据。,寄存器的三个基本特征：,数据存得进,，,记得住,，,取得出,。,四位基本的寄存器：,Q Q,D C1,Q Q,D C1,Q Q,D C1,Q Q,D C1,CP,D,3,D,2,D,1,D,0,Q,3,Q,3,Q,2,Q,2,Q,1,Q,1,Q,0,Q,0,寄存器和移位寄存器,721 锁存器（暂存器）,722 寄存器,723 移位寄存器,7231 右移移位寄存器,7232 左移移位寄存器,7233 双向移位寄存器,7234 中规模集成移位寄存器,1电路符号和引脚含义,2逻辑功能,3应用,721 锁存器,（暂存器）,采用钟控触发方式的触发器，由电位信号控制，存在空翻现象。,八位锁存器（74373）双拍工作方式,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,输出,控制,使能,G,1,Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q,1,D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D,“1”,“0”,722 寄存器,采用边沿或主从触发方式的触发器，由同步时钟信号控制，克服空翻毛病。,八位寄存器（74374）双拍工作方式,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,Q,D,输出,控制,时,钟,1,Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q,1,D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D,“0”,723 移位寄存器,移位寄存器不仅能寄存数据，而且对数据可进行移位；,4种不同的工作方式：,并行输入/并行输出；,并行输入/串行输出；,串行输入/并行输出；,串行输入/串行输出；,7231 右移移位寄存器,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,串行,输入,D,in,移位,脉冲,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,D,out,串行,输出,7232 左移移位寄存器,7233 双向移位寄存器,当,M0,时，右移,当,M1,时，左移,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,串行,输出,D,out,移位,脉冲,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,D,in,串行,输入,7234 中规模集成移位寄存器,通用的双向移位寄存器（74194）,1电路符号和引脚含义,16个引脚的集成芯片,10个输入端，4个输出端,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,为并行数据输出端,Q,A,为左移串行数据输出端,Q,D,为右移串行数据输出端,AD,为并行数据输入端,D,R,为右移串行数据输入端,D,L,为左移串行数据输入端,CP,为移位时钟脉冲输入端,S,1,和,S,0,为使能输入端(控制端）,电源,V,CC,（16,脚）,地,GND（8,脚）,Cr,为异步清零端,S,1,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,0,74194,CP,Cr D,R,A B C D D,L,(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),(15) (14) (13) (12),(10),(9),(11),2逻辑功能,异步清零,静态保持,并行送数,右移,左移,动态保持,输 入,输 出,C,r,S,1,S,0,CP,D,L,D,R,A,B,C,D,Q,A,n,+1,Q,B,n,+1,Q,C,n,+1,Q,D,n,+1,0,0,0,0,0,1,0,Q,A,n,Q,B,n,Q,C,n,Q,D,n,1,1,1,A,B,C,D,A,B,C,D,1,0,1,0,0,Q,A,n,Q,B,n,Q,C,n,1,0,1,1,1,Q,A,n,Q,B,n,Q,C,n,1,1,0,0,Q,B,n,Q,C,n,Q,D,n,0,1,1,0,1,Q,B,n,Q,C,n,Q,D,n,1,1,0,0,Q,A,n,Q,B,n,Q,C,n,Q,D,n,3应用,1）构成环行计数器,S,0,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,74194,CP,Cr D,R,A B C D D,L,1 ,1,0,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,2）构成扭环行计数器,S,0,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,74194,CP,C,r,D,R,A B C D D,L,1 ,1,0,1,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,1,D,C1,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,1,3）构成奇数分频器,S,0,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,74194,CP,Cr D,R,A B C D D,L,1 ,1,0,&,七分频,4）并行,串行的转换,S,0,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,74194,CP,C,r,D,R,A B C D D,L,1 1 0,N,1,N,2,N,3,1,&,S,0,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,74194,CP,C,r,D,R,A B C D D,L,1,N,4,N,5,N,6,N,7,1,&,ST,CP,0,1,1,0,0,1,0,N,1,N,2,N,3,N,4,N,5,N,6,N,7,1,1 0,N,1,N,2,N,3,N,4,N,5,N,6,1 1 0,N,1,N,2,N,3,N,4,N,5,1 1 1 0,N,1,N,2,N,3,N,4,1 1 1 1,0 N,1,N,2,N,3,1 0 N,1,N,2,1 1 0 N,1,1 1 1 0,0,N,7,N,6,N,5,N,4,N,3,N,2,N,1,73 脉冲序列信号发生器,1、脉冲分配器（节拍发生器）,将输入时钟脉冲经过一定的分频后分别送到各路输出的逻辑电路，称为脉冲分配器。它常用来产生各种定时信号（或节拍脉冲）。它分为计数型和移位型。,计数型节拍发生器,的结构框图如下：,译码器,模,M,计数器,三位二进制计数器和38译码器构成的脉冲分配器,Q,2,Q,2,D,2,CP,2,Q,1,Q,1,D,1,CP,1,Q,0,Q,0,D,0,CP,2,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,74138,A,2,A,1,A,0,S,1,S,2,S,3,1,1,1,1,1,1,1,1,1 0 0,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0 0 0 0 0 0 0,0,1,0 0 0 0 0 0,0 0,1,0 0 0 0 0,0 0 0,1,0 0 0 0,0 0 0 0,1,0 0 0,0 0 0 0 0,1,0 0,0 0 0 0 0 0,1,0,0 0 0 0 0 0 0,1,工作波形图,1 2 3 4 5 6 7 8 9,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,消除干扰信号的方法：,1）用时钟脉冲封锁译码门，但此时顺序脉冲不再是一个接一个。,2）将选通脉冲或封锁脉冲加在控制输入端。,3）选用扭环行计数器作为脉冲分配器的计数器。,4）用环行计数器构成脉冲分配器，其本身即是,。,移位型节拍发生器,D,0,Q,0,CP,0,D,1,Q,1,CP,1,D,2,Q,2,CP,2,D,3,Q,3,CP,3,D,4,Q,4,CP,4,D,5,Q,5,CP,5,D,6,Q,6,CP,6,D,7,Q,7,CP,7,S,d,2、序列信号发生器,用来产生规定的串行脉冲序列信号，它可用计数型和移位型脉冲分配器构成。,1）计数器型代码发生器：,Q,2,Q,2,D,2,CP,2,Q,1,Q,1,D,1,CP,1,Q,0,Q,0,D,0,CP,2,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,74138,A,2,A,1,A,0,S,1,S,2,S,3,&,1,1,0,0,0,1,0,1,11000101序列信号发生器,1 0 0,移位型代码发生器：,其结构与移位型计数器相似，但两者有着本质区别。,序列信号发生器的结构框图：,假定序列信号发生器产生的序列周期为,Tp,，,移位寄存器的级数（触发器个数）为,n，,应满足关系式：,2,n,Tp,。,移位寄存器（右移）,反馈逻辑电路,Q,0,Q,1,Q,n,Z（,序列输出,）,F=f(Q,0,Q,1,Q,n,),F,移位脉冲,例1.（书中254页）用一片74194和适当逻辑门构成“00011101”序列信号发生器。,例2.分析以下逻辑图，求它的序列长度和序列信号。,每隔5个时钟脉冲，电路的状态循环一遍，,在每个,Q,端上时序输出10100，10100，这样,一组特定的串行序列信号，序列长度为5位，,序列值为10100。,D,0,Q,0,CP,0,Q,0,D,1,Q,1,CP,1,D,2,Q,2,CP,2,D,3,Q,3,CP,3,Q,3,串行加法器原理框图,A,n-1,A,n-2,A,1,A,0,B,n,-1,B,n,-2,B,1,B,0,C,n,S,n,-1,S,n,-2,S,1,S,0,B,i,A,i,C,i,FA,S,i,C,i,+1,Q,D,移位方向,R,CP,n,位被加数移位寄存器,A,n,位被加数移位寄存器,B,n1,位和数移位寄存器,S,两位串行输入、并行输出双向移位寄存器。,该寄存器有两个输入端，其中,X,2,为控制端，用于控制移位方向，,X,1,为数据输入端。当,X,2,0,时，,X,1,往寄存器高位串行送数，寄存器中的数据从高位移向低位；当,X,2,1时，,X,1,往寄存器低位串行送数，寄存器中的数据从低位移向高位。,01,10,11,00,01,10,00,11,01,10,10 01,00 11,11,00,01,11,00,10,X,2,X,1,