第六章_数电课件

⇒ 输出方程
z1 = g1 ( x1 , x 2 , L , x i , q1 , q2 , L , ql ) M z = g ( x , x ,L , x , q , q ,L , q ) k 1 2 i 1 2 l k
q1 * = h1 ( z1 , z 2 ,L , z i , q1 , q2 ,L , ql ) M q * = h ( z , z , L , z , q , q , L , q ) l 1 2 i 1 2 l l
00 01/1 11/0
01 10/0 00/0
10 11/0 01/0
11 00/0 10/1
A
0 1
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二、状态转换图
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四、时序图
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6.3 常用的时序逻辑电路 6.3.1 寄存器 用于存储二值信息代码， ①用于存储二值信息代码，由N个触发器组成的寄存器能存 储一组N位的二值代码。 储一组N位的二值代码。 只要求其中每个触发器可置1 ②只要求其中每个触发器可置1，置0。 例1：
X
0 1
X 0 1 1 1
X X 0 X 1
X X 1 0 1
X X
1 1 1
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（3）任意进制计数器的构成方法 用已有的N进制芯片，组成M进制计数器，是常用的方法。 用已有的N进制芯片，组成M进制计数器，是常用的方法。
N进制
M进制
N > M N < M
6.3.2 移位寄存器（代码在寄存器中左/右移动） 移位寄存器（代码在寄存器中左/右移动） 具有存储 + 移位功能
因为 触发器有延迟时间 t pd 所以 CLK ↑ 到达时，各触发器按前 一级触发器原来的状态 翻转
数据依次右移1位
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应用： 代码转换，串 ⇔ 并 数据运算
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器件实例：74LS 194A， 器件实例：74LS 194A，左/右移，并行输入，保持，异步 置零等功能 置零等功能
并行输入
并行输出
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D1
′ S1 S1 ′ S0 S0
由图得到驱动方程： 由图得到驱动方程： S = Y R = Y ′ 带入SR触发器的特性方程， 触发器的特性方程， 得到状态方程 Q1 * = S + R′Q1 = Y ′ ′ ′ ′ QY = S1 S 0 ⋅ Q1 + S1 S 0 ⋅ Q0 + S1 S 0Q2 + S1 S 0 D1 ′ ′ ′ ′ ∴ Q1 * = S1 S 0 ⋅ Q1 + S1 S 0 ⋅ Q0 + S1 S 0Q2 + S1 S 0 D1
分类： 分类： 按时钟分，同步、 按时钟分，同步、异步 按计数过程中数字增减分， 按计数过程中数字增减分，加、减 ……
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1. 异步计数器 异步二进制加法计数器 在末位+1 +1时 在末位+1时，从低位到高位逐位进 位方式工作。 位方式工作。 原则： 位从“ 原则：每1位从“1”变“0”时，向高 位 发出进位，使高位翻转。 发出进位，使高位翻转。
T0 = 1
′ T1 = Q0Q3
T2 = Q0Q1
T3 = Q0Q1Q2 + Q0Q3
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能自启动
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器件实例：74SN160 器件实例：
异步置0 异步置0
CLK
R ′ LD ′ D
EP ET
工作模式 置 0 预置数 保持 保持（C=0） 保持（C=0） 计数
⇒ 驱动方程
⇒ 状态方程
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三、时序电路的分类 1. 同步时序电路与异步时序电路 同步：所有触发器都是在同一时钟操作下, 同步：所有触发器都是在同一时钟操作下,状态转换是同步 发生的 异步：不是所有的触发器都使用同一个时钟信号, 异步：不是所有的触发器都使用同一个时钟信号,因而在电 路转换过程中触发器的翻转不是同步发生的 2. Mealy型和Moore型 Mealy型和 型和Moore型 Mealy型 Mealy型：Y = F ( X , Q ) Moore型 Moore型：Y = F ( Q )
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N > M 原理：计数循环过程中设法跳过N 个状态。 原理：计数循环过程中设法跳过N－M个状态。 具体方法： 具体方法：置零法 置数法
异步置零法 同步置零法
异步预置数法 同步预置数法
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同步置零和异步置零法 将同步十六进制计数器74163→ 例：将同步十六进制计数器74163→十二进制计数器 同步置0 如双线所示， 同步置0法，如双线所示，实现如下图所示
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状态转换表
状态方程： 状态方程： ′ Q1 * == Q1 Q2 * = A ⊕ Q1 ⊕ Q2
输出方程 ′ ′ Y = (( AQ1Q2 )′( A′ Q1Q2 )′)′ ′ ′ = AQ1Q2 + A′ Q1Q2
Q2Q1
* * Q2 Q1 Y
R’D S1 S0 工作状态
通过控制 S1 S 0 就可以选择 194的工作状态
Q0
0 1 1 1 1
X 0 0 1 1
X 0 1 0 1
置零 保持 右移 左移 并行输入
Q1
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6.3.3 计数器 • • 用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲等 用于计数、分频、定时、
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2. 同步计数器
（1）同步二进制计数器 ①同步二进制加法计数器 原理： 原理：根据二进制加法运算 规则可知： 规则可知：在多位二进 制数末位加1 若第i 制数末位加1，若第i位 以下皆为1 则第i 以下皆为1时，则第i位 应翻转。 应翻转。 由此得出规律，若用T触发 由此得出规律，若用T 器构成计数器，则第i 器构成计数器，则第i位 触发器输入端Ti的逻辑 触发器输入端Ti的逻辑 式应为： 式应为： Ti = Qi −1Qi − 2 ...Q1Q0
74 LS 75 CLK 高电平期间 Q 随 D 改变
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74LS175
74 LS 175 CLK ↑ 时，将 D0 ~ D3 存入四个触发器中，直 到下一个 CLK ↑ 到达。 到达。 存入四个触发器中， ′ 有异步置 0输入端 RD。
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《数字电子技术基本教程》教学课件 数字电子技术基本教程》 清华大学 陈莉平
王红
阎石
联系地址： 联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码： 邮政编码：100084 电子信箱：wang_hong@ 电子信箱： 联系电话：(010)62792973
与 X 、 Q 有关 仅取决于电路状态
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6.2 时序电路的分析方法 分析： 分析：找出给定时序电路的逻辑功能 即找出在输入和CLK作用下 电路的次态和输出。 作用下， 即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出。 一般步骤： 一般步骤： ①根据给定的逻辑图写出存储电路中每个触发器输入端的逻 辑函数式，得到电路的驱动方程 驱动方程。 辑函数式，得到电路的驱动方程。 将每个触发器的驱动方程代入它的特性方程， ②将每个触发器的驱动方程代入它的特性方程，得到电路的 状态方程。 状态方程。 从逻辑图写出输出方程 输出方程。 ③从逻辑图写出输出方程。
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第六章
时序逻辑电路
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6.1 时序逻辑电路的特点和逻辑功能的描述 一、时序逻辑电路的特点 1. 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入， 与电路原来的状态有关。 与电路原来的状态有关。 串行加法器， 例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加
表示只有CLK上升沿达到时 R′ = 0 的信号才起作用 上升沿达到时 表示只有
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②同步二进制减法计数器 原理： 原理：根据二进制减法运算 规则可知： 规则可知：在多位二进制数 若第i位以下皆为0 减1时，若第i位以下皆为0 则第i位应当翻转， 时，则第i位应当翻转，否则 应保持不变。 应保持不变。 由此得出规律，若用T触发 由此得出规律，若用T 器构成计数器， 器构成计数器，则每一位触 发器的驱动方程为
T0始终等于1 始终等于1
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器件实例：SN74163 器件实例：
同步置0 同步置0
CLK
R′
LD′ EP ET 工作模式
0 1 X X 1 1 1
X 0 1 1 1置 零 预置数 保持 保持（C=0） 保持（C=0） 计数
④为了能更加直观地显示电路的逻辑功能，还可以从方程式 为了能更加直观地显示电路的逻辑功能， 状态转换表， 状态转换图或 求出电路的状态转换表 画出电路的状态转换图 时序图。 求出电路的状态转换表，画出电路的状态转换图或时序图。