第6章寄存器与计数器
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第六章 时序逻辑电路(14课时)本章教学目的、要求:1.掌握时序逻辑电路的分析方法。
2.掌握常用时序逻辑部件:寄存器、移位寄存器、由触发器构成的同步二进制递 增计数器和异步十进制递减计数器,及由集成计数器构成任意进制计数器。
3.熟悉常用中规模集成时序逻辑电路的逻辑功能及使用方法。
4.掌握同步时序逻辑电路的设计方法。
重点:时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上的特点;同步时序逻辑电路的分析方法;常用中规模集成时序逻辑电路的逻辑功能及使用方法;由集成计数器构成任意进制计数器。
难点:同步时序逻辑电路的设计方法第一节 概述(0.5课时)一、定义:1.定义:任一时刻电路的稳定输出不仅取决于当时的输入信号,而且还取决于电路原来的状态。
2.例:串行加法器:指将两个多位数相加时,采取从低位到高位逐位相加的方式完成相加运算。
需具备两个功能:将两个加数和来自低位的进位相加, 记忆本位相加后的进位结果。
全加器执行三个数的相加运算, 存储电路记下每次相加后的运算结果。
CP a i b i c i-1(Q ) s i c i (D )0 a 0 b 0 0 s 0 c 0 1 a 1 b 1 c 0 s 1 c 1 2 a 2 b 2 c 1 s 2 c2 3.结构上的特点:①时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两部分,存储电路(触发器)是必不可少的;②存储器的输出状态必须反馈到组合电路的输入端,与外部输入信号共同决定组合逻辑电路的输出。
∑CI COCLKC1<1DQ 'Qia ic i-1c ib is 串行加法器电路二、时序电路的功能描述原状态:q1, q2, …, q l新状态:q1*,q2 *,…,q l*1.逻辑表达式。
Y = F [X,Q] 输出方程。
Z = G [X,Q] 驱动方程(或激励方程)。
Q* = H [Z,Q] 状态方程。
2.状态表、状态图和时序图。
三、时序电路的分类1. 按逻辑功能划分有:计数器、寄存器、移位寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器等。
《数字电子技术》目录第1章数制与编码1.1 数字电路基础知识1.1.1 模拟信号与数字信号1.1.2 数字电路的特点1.2 数制1.2.1 十进制数1.2.2 二进制数1.2.3 八进制数1.2.4 十六进制数1.3 数制转换1.3.1 二进制数与八进制数的相互转换1.3.2 二进制数与十六进制数的相互转换1.3.3 十进制数与任意进制数的相互转换1.4 二进制编码1.4.1 加权二进制码1.4.2 不加权的二进制码1.4.3 字母数字码1.4.4 补码1.5带符号二进制数的加减运算1.5.1 加法运算1.5.2 减法运算第2章逻辑门2.1 基本逻辑门2.1.1 与门2.1.2 或门2.1.3 非门2.2 复合逻辑门2.2.1 与非门2.2.2 或非门2.2.3 异或门2.2.4 同或门2.3 其它逻辑门2.3.1 集电极开路逻辑门2.3.2 集电极开路逻辑门的应用2.3.3 三态逻辑门2.4 集成电路逻辑门2.4.1 概述2.4.2 TTL集成电路逻辑门2.4.3 CMOS集成电路逻辑门2.4.4 集成逻辑门的性能参数2.4.5 TTL与CMOS集成电路的接口*第3章逻辑代数基础3.1 概述3.1.1 逻辑函数的基本概念3.1.2 逻辑函数的表示方法3.2 逻辑代数的运算规则3.2.1 逻辑代数的基本定律3.2.2 逻辑代数的基本公式3.2.3 摩根定理3.2.4 逻辑代数的规则3.3 逻辑函数的代数化简法3.3.1 并项化简法3.3.2 吸收化简法3.3.3 配项化简法3.3.4 消去冗余项法3.4 逻辑函数的标准形式3.4.1 最小项与最大项3.4.2 标准与或表达式3.4.3 标准或与表达式3.4.4 两种标准形式的相互转换3.4.5 逻辑函数表达式与真值表的相互转换3.5 逻辑函数的卡诺图化简法3.5.1 卡诺图3.5.2 与或表达式的卡诺图表示3.5.3 与或表达式的卡诺图化简3.5.4 或与表达式的卡诺图化简3.5.5 含无关项逻辑函数的卡诺图化简3.5.6 多输出逻辑函数的化简*第4章组合逻辑电路4.1 组合逻辑电路的分析4.1.1 组合逻辑电路的定义4.1.2 组合逻辑电路的分析步骤4.1.3 组合逻辑电路的分析举例4.2 组合逻辑电路的设计4.2.1 组合逻辑电路的一般设计步骤4.2.2 组合逻辑电路的设计举例4.3 编码器4.3.1 编码器的概念4.3.2 二进制编码器4.3.3 二-十进制编码器4.3.4 编码器应用举例4.4 译码器4.4.1 译码器的概念4.4.2 二进制译码器4.4.3 二-十进制译码器4.4.4 用译码器实现逻辑函数4.4.5 显示译码器4.4.6 译码器应用举例4.5 数据选择器与数据分配器4.5.1 数据选择器4.5.2 用数据选择器实现逻辑函数4.5.3 数据分配器4.5.4 数据选择器应用举例4.6 加法器4.6.1 半加器4.6.2 全加器4.6.3 多位加法器4.6.4 加法器应用举例4.6.5 加法器构成减法运算电路*4.7 比较器4.7.1 1位数值比较器4.7.2 集成数值比较器4.7.3 集成数值比较器应用举例4.8 码组转换电路4.8.1 BCD码之间的相互转换4.8.2 BCD码与二进制码之间的相互转换4.8.3 格雷码与二进制码之间的相互转换4.9 组合逻辑电路的竞争与冒险4.9.1 冒险现象的识别4.9.2 消除冒险现象的方法第5章触发器5.1 RS触发器5.1.1 基本RS触发器5.1.2 钟控RS触发器5.1.3 RS触发器应用举例5.2 D触发器5.2.1 电平触发D触发器5.2.2 边沿D触发器5.3 JK触发器5.3.1 主从JK触发器5.3.2 边沿JK触发器5.4 不同类型触发器的相互转换5.4.1 概述5.4.2 D触发器转换为JK、T和T'触发器5.4.3 JK触发器转换为D触发器第6章寄存器与计数器6.1 寄存器与移位寄存器6.1.1 寄存器6.1.2 移位寄存器6.1.3移位寄存器应用举例6.2 异步N进制计数器6.2.1 异步n位二进制计数器6.2.2 异步非二进制计数器6.3 同步N进制计数器6.3.1 同步n位二进制计数器6.3.2 同步非二进制计数器6.4 集成计数器6.4.1 集成同步二进制计数器6.4.2 集成同步非二进制计数器6.4.3 集成异步二进制计数器6.4.4 集成异步非二进制计数器6.4.5 集成计数器的扩展6.4.6 集成计数器应用举例第7章时序逻辑电路的分析与设计7.1 概述7.1.1 时序逻辑电路的定义7.1.2 时序逻辑电路的结构7.1.3 时序逻辑电路的分类7.2 时序逻辑电路的分析7.2.1时序逻辑电路的分析步骤7.2.2 同步时序逻辑电路分析举例7.2.3 异步时序逻辑电路分析举例7.3 同步时序逻辑电路的设计7.3.1 同步时序逻辑电路的基本设计步骤7.3.2 同步时序逻辑电路设计举例第8章存储器与可编程器件8.1 存储器概述8.1.1 存储器的分类8.1.2 存储器的相关概念8.1.3 存储器的性能指标8.2 RAM8.2.1 RAM分类与结构8.2.2 SRAM8.2.3 DRAM8.3 ROM8.3.1 ROM分类与结构8.3.2 掩膜ROM8.3.3 可编程ROM8.3.4 可编程ROM的应用8.4 快闪存储器(Flash Memory)8.4.1 快闪存储器的电路结构8.4.2 闪存与其它存储器的比较8.5 存储器的扩展8.5.1 存储器的位扩展法8.5.2 存储器的字扩展法8.6 可编程阵列逻辑8.6.1 PAL的电路结构8.6.2 PAL器件举例8.6.3 PAL器件的应用8.7 通用阵列逻辑8.7.1 GAL的性能特点8.7.2 GAL的电路结构8.7.3 OLMC8.7.4 GAL器件的编程与开发8.8 CPLD、FPGA和在系统编程技术8.8.1 数字可编程器件的发展概况8.8.2数字可编程器件的编程语言8.8.3数字可编程器件的应用实例第9章D/A转换器和A/D转换器9.1 概述9.2 D/A转换器9.2.1 D/A转换器的电路结构9.2.2 二进制权电阻网络D/A转换器9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器9.2.4 D/A转换器的主要技术参数9.2.5 集成D/A转换器及应用举例9.3 A/D转换器9.3.1 A/D转换的一般步骤9.3.2 A/D转换器的种类9.3.3 A/D转换器的主要技术参数9.3.4 集成A/D转换器及应用举例第10章脉冲波形的产生与整形电路10.1 概述10.2 多谐振荡器10.2.1 门电路构成的多谐振荡器10.2.2 采用石英晶体的多谐振荡器10.3 单稳态触发器10.3.1 门电路构成的单稳态触发器10.3.2 集成单稳态触发器10.3.3 单稳态触发器的应用10.4 施密特触发器10.4.1 概述10.4.2 施密特触发器的应用10.5 555定时器及其应用10.5.1 电路组成及工作原理10.5.2 555定时器构成施密特触发器10.5.3 555定时器构成单稳态触发器10.5.4 555定时器构成多谐振荡器第11章数字集成电路简介11.1 TTL门电路11.1.1 TTL与非门电路11.1.2 TTL或非门电路11.1.3 TTL与或非门电路11.1.4 集电极开路门电路与三态门电路11.1.5 肖特基TTL与非门电路11.2 CMOS门电路11.2.1 概述11.2.2 CMOS非门电路11.2.3 CMOS与非门电路11.2.4 CMOS或非门电路11.2.5 CMOS门电路的构成规则11.3 数字集成电路的使用。
先明白定义再说区别和原理:1、程序存储器(program storage)在计算机的主存储器中专门用来存放程序、子程序的一个区域。
2、指令寄存器(IR ):用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器(DR)中,然后再传送至IR。
指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。
为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。
指令译码器就是做这项工作的。
指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。
操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。
3、程序计数器(PC):为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去,CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。
而程序计数器正是起到这种作用,所以通常又称为指令计数器。
在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC,因此程序计数器(PC)的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。
当执行指令时,CPU将自动修改PC的内容,即每执行一条指令PC增加一个量,这个量等于指令所含的字节数,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。
由于大多数指令都是按顺序来执行的,所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。
当程序转移时,转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值,此PC值就是转去的地址,以此实现转移。
有些机器中也称PC为指令指针IP(Instruction Pointer)4、地址寄存器:用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别,所以必须使用地址寄存器来保持地址信息,直到内存的读/写操作完成为止。
当CPU和内存进行信息交换,即CPU向内存存/取数据时,或者CPU从内存中读出指令时,都要使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。
同样,如果我们把外围设备的设备地址作为像内存的地址单元那样来看待,那么,当CPU和外围设备交换信息时,我们同样使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。
第六章输入/输出方式与接口芯片第一节输入/输出方式第二节中断第三节可编程定时/计数器8254及其应用第四节可编程并行I/O接口芯片8255A及其应用第五节可编程中断控制器8259及其应用第一节输入/输出方式●教学目标介绍I/O 接口的基本概念介绍I/O端口的编址方式介绍CPU与外设间的数据传送关系●学习要求掌握I/O接口的基本功能,了解接口的一般结构熟悉I/O端口的编址方式,了解IN/OUT指令的执行过程掌握微机与外设的各种传送方式,了解DMA传送过程一、I/O接口1)I/O接口的基本概念I/O接口是连接CPU与外设的逻辑控制部件,它主要在CPU与外设间起着传输状态与命令信息,实现数据的缓冲、数据格式转换等作用。
它的主要功能有:选择外设对外设进行控制和监视进行数据寄存和缓冲进行数据格式转换进行信号电平转换I/O接口的分类并行I/O接口和串行I/O接口可编程接口和不可编程接口专用接口和通用接口2)I/O接口的基本结构主要包含有数据端口、状态端口和控制端口数据端口用于存放数据信息,包括数据输入寄存器和数据输出寄存器,主要作用是协调CPU和外设之间的数据传输速度。
控制端口用于存放控制信息,控制信息是CPU通过接口传送给外设的,其主要作用是控制外设工作,如控制输入输出装置的启/停等。
状态端口用于存放状态信息,即反映外设当前工作的状态信息,CPU可通过读取这些信息,了解外设当前的工作情况。
3)I/O端口的寻址方式在一个微机系统中既有存储单元地址又有I/O端口地址,根据两者地址的不同安排可分为以下两种寻址方式。
存储器统一编址在这种方式中,把I/O端口作为存储器的一个单元来对待,即每个端口占用一个存储单元地址。
此时,对I/O端口操作可以使用全部的存储器指令,而不必另设专门的I/O指令。
由于该方式是将I/O地址映射到了存储器地址空间,所以也称为存储器映像方式。
I/O端口独立编址在这种方式下,I/O端口与存储器各自独立编址,这样存储器地址和I/O端口地址可以重叠。
先明白定义再说区别和原理:1、程序存储器(progra m storag e)在计算机的主存储器中专门用来存放程序、子程序的一个区域。
2、指令寄存器(IR ):用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器(DR)中,然后再传送至IR。
指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。
为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。
指令译码器就是做这项工作的。
指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。
操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。
3、程序计数器(PC):为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去,CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。
而程序计数器正是起到这种作用,所以通常又称为指令计数器。
在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC,因此程序计数器(PC)的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。
当执行指令时,CPU将自动修改PC的内容,即每执行一条指令PC增加一个量,这个量等于指令所含的字节数,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。
由于大多数指令都是按顺序来执行的,所以修改的过程通常只是简单的对P C加1。
当程序转移时,转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值,此PC值就是转去的地址,以此实现转移。
有些机器中也称PC为指令指针IP(Instru ctionPointe r)4、地址寄存器:用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别,所以必须使用地址寄存器来保持地址信息,直到内存的读/写操作完成为止。
计数器与寄存器原理解析计数器和寄存器是数字电路中常见的组件,具有重要的作用和原理。
本文将对计数器和寄存器的原理进行解析,并深入探讨其在数字电路中的应用。
一、计数器的原理解析计数器是一种特殊的组合逻辑电路,用于生成一系列连续的数字。
它由触发器和逻辑门组成,其中触发器用于存储和转移数据,而逻辑门用于控制触发器的状态。
计数器的工作原理基于触发器的状态转移。
触发器根据输入信号的变化(如时钟信号),在两个状态之间进行切换。
常见的触发器有D触发器、JK触发器和T触发器等。
计数器根据触发器的状态转移规律实现数字的累加或减少。
当计数器的触发器达到一个特定的状态时,会产生一个输出信号,称为溢出信号。
溢出信号可以用于控制其他电路的工作状态。
二、计数器的应用计数器在数字电路中具有广泛的应用,如频率分频器、时序控制器和计时器等。
1. 频率分频器频率分频器是一种常见的应用,用于将输入信号的频率分频为较低的频率。
通过将计数器的输出信号与输入信号进行比较,当计数器达到预设的值时,输出一个脉冲信号,从而实现频率分频的效果。
2. 时序控制器时序控制器是数字系统中用来控制电路运行顺序的重要组件。
计数器可以用来实现时序控制器,通过控制计数器的工作模式,可以实现不同的时序控制功能。
3. 计时器计时器是用于测量时间间隔的重要设备,如秒表和定时器等。
计数器可以用来实现计时器的功能,通过计数器的工作原理,可以精确计算时间间隔。
三、寄存器的原理解析寄存器是一种存储器件,用于存储和传输数据。
它由多个触发器组成,每个触发器都可以存储一个比特的数据。
寄存器的工作原理基于触发器的状态。
当输入数据进入寄存器时,触发器将数据存储起来,并根据时钟信号的变化,将存储的数据传输到输出端口。
寄存器通常由多个比特组成,例如8位寄存器和16位寄存器等。
不同位数的寄存器可以存储和处理不同位数的数据。
四、寄存器的应用寄存器在数字电路和微处理器中具有广泛的应用,如存储数据、地址和指令等。