常用时序逻辑电路及其应用

《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例1 时序逻辑电路应用举例1
设计串行比较器。串行比较器对两个位数 设计串行比较器。 相同的二进制数A 进行比较，如果A>B， 相同的二进制数A，B进行比较，如果A>B， 则输出Z1Z0=10，A<B则输出 则输出Z1Z0=01， 则输出Z1Z0=10，A<B则输出Z1Z0=01， A=B则输出 A=B则输出Z1Z0=00。 则输出Z1Z0=00。
《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例1 时序逻辑电路应用举例1
分析：根据题意， 分析：根据题意，电路的输入为两个位数相同的数 输出为Z1Z0，状态A>B用S1，A<B用S2， 据A，B；输出为Z1Z0，状态A>B用S1，A<B用S2， A=B用S0表示 画出状态转换图如下： A=B用S0表示。画出状态转换图如下： 表示。
AB=11 × × × ×
《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例4 时序逻辑电路应用举例4
设计售4分的邮票机。 设计售4分的邮票机。自动售邮票机能 出售一张4分邮票，并向顾客退回余款， 出售一张4分邮票，并向顾客退回余款，它 的投币口每次只能接受一个1 的投币口每次只能接受一个1分、2分、5分 的硬币。 的硬币。
00/00 11/10 S5 10/00 01,10/01 00,01, 10/00 S0 01,11/00 10/00 10,11/01 S4 00/00 01/00 S3 00/00 10,11/00 01/00 S2 00/00 X1X2/F1F2 00/00 11/00 S1
01,11/01
《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例3 时序逻辑电路应用举例3

1
工作特点：随CP的不断输入， 0 电路递减计数。（略）
0X 0X 1X 1X C Q3 Q2 Q1 Q0 CP RD 74LS161 EP LD D3 D2 D1 D0 ET
X0 X0 X1 X1
4、四位二进制可逆计数器74LS191
逻辑符号 C/B Q3 Q2 Q1 Q0 CPI S 74LS191 CPO LD D3 D2 D1 D0 U/D （二） 同步十进制计数器
1、写输出方程 2、写驱动方程 3、写状态方程 4、填状态转换表
5、画状态转换图 6、画时序波形图 7、分析其功能 8、检查自启动
二、举例
CP
试分析下图时序电路的逻辑功能。
1J Q1
1J Q2
1J Q3 &
1Y
C1
1K
Q1 &
C1 Q2 1K
C1 Q3 1K
解： 1）输出方程 Y = Q3Q2
2）驱动方程
一、同步计数器
(一) 同步二进制计数器
1、同步二进制加法计数器（四块T触发器组成）
C
Q3
Q2
Q1
Q0
&
C1 1N
C1 1N
C1 1N
C1 1N
CP
T3
T2
&
&
T1 T0=1
(1) 输出方程
C=Q3Q2Q1Q0
(2) 驱动方程
T0=1； T1=Q0； T2=Q1Q0； T3=Q2Q1Q0
(3)时序波形图
1
1110 1111
0111 1010
1000 1011
1001 0110
❖状态转换图（Q3Q2Q1Q0 / Y）
0000 /0 0001 /0 0010

时序逻辑电路的功能时序逻辑电路是数字电子电路中一种重要的电路类型，它的功能主要用于处理和控制时序信号。

时序信号是指按照一定的时间顺序变化的信号，如时钟信号、计数信号等。

时序逻辑电路能够对这些时序信号进行处理和控制，实现各种复杂的功能。

时序逻辑电路主要由触发器、计数器、移位寄存器等组成，通过这些元件的组合和连接，可以实现各种不同的功能需求。

下面将介绍几种常见的时序逻辑电路及其功能。

1. 时钟发生器时钟发生器是时序逻辑电路中最基本的电路之一。

它的功能是产生稳定的时钟信号，用于同步整个数字系统中的各个部件。

时钟信号的频率和占空比可以通过时钟发生器进行调节，以满足不同的应用需求。

2. 触发器触发器是一种存储器件，它的功能是在时钟信号的作用下，根据输入信号的变化产生相应的输出信号。

触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器、T触发器等。

它们可以用于存储和传输数据，实现数据的暂存和延迟等功能。

3. 计数器计数器是一种能够对输入的时序信号进行计数操作的电路。

它的功能是将输入的时序信号进行计数，并输出相应的计数值。

计数器可以实现简单的计数功能，也可以根据特定的计数模式，实现复杂的计数功能，如循环计数、递减计数等。

4. 移位寄存器移位寄存器是一种具有移位功能的存储器件。

它的功能是将输入信号按照一定的规律进行移位操作，并输出相应的移位结果。

移位寄存器可以实现数据的串行输入和串行输出，还可以实现数据的并行输入和并行输出，广泛应用于数据通信和数字信号处理等领域。

5. 状态机状态机是一种能够根据输入信号的变化，自动改变状态和执行相应操作的电路。

它的功能是根据特定的状态转移规则，实现复杂的控制逻辑。

状态机可以分为Moore型和Mealy型，它们在输出信号的计算方式上有所不同，但都能实现复杂的状态和控制逻辑。

时序逻辑电路的功能多种多样，它们在数字系统中起到了至关重要的作用。

无论是计算机、通信设备还是数字家电，都离不开时序逻辑电路的支持。

时序逻辑电路时序逻辑电路是一种在电子数字电路领域中应用广泛的重要概念，它主要用于解决电路中的时序问题，如时钟同步问题、时序逻辑分析等。

本文将详细介绍时序逻辑电路的基础概念、工作原理以及应用。

一、时序逻辑电路的基础概念1、时序逻辑和组合逻辑的区别组合逻辑电路是一类基于组合逻辑门的电路，其输出仅取决于输入信号的当前状态，不受先前的输入状态所影响。

而时序逻辑电路的输出则受到先前输入信号状态的影响。

2、时序逻辑电路的组成时序逻辑电路通常由时钟、触发器、寄存器等组成。

时钟信号被用于同步电路中的各个部分，触发器将输入信号存储在内部状态中，并在时钟信号的作用下用来更新输出状态。

寄存器则是一种特殊类型的触发器，它能够存储多个位的数据。

3、时序逻辑电路的分类根据时序逻辑电路的时序模型，可将其分为同步和异步电路。

同步电路按照时钟信号的周期性工作，这意味着电路通过提供时钟信号来同步所有操作，而操作仅在时钟上升沿或下降沿时才能发生。

异步电路不同，它不依赖时钟信号或时钟信号的上升和下降沿，所以在一次操作完成之前，下一次操作可能已经开始了。

二、时序逻辑电路的工作原理时序逻辑电路的主要工作原理基于触发器的行为和时钟电路的同步机制。

在时序逻辑电路中使用了一些触发器来存储电路状态，待时钟信号到达时更新输出。

时钟信号提供了同步的机制，确保电路中所有部分在时钟信号到达时同时工作。

触发器的基本工作原理是将输入信号存储到内部状态中，并在时钟信号的作用下，用来更新输出状态。

时钟信号的边沿触发触发器，即在上升沿或下降沿时触发触发器状态的更新。

这意味着在更新之前，电路的状态保持不变。

三、时序逻辑电路的应用1、时序电路在计算机系统中的应用时序逻辑电路在计算机系统中有着广泛的应用。

例如，计算机中的时钟信号可用来同步处理器、主存储器和其他外设间的工作。

此外，电路中的寄存器和触发器也被用于存储和更新信息，这些信息可以是计算机程序中的指令、运算结果或其他数据。

时序电路和逻辑电路时序电路和逻辑电路是数字电路中两个重要的概念。

它们在数字系统中起着至关重要的作用，用于处理和控制数字信号的传输和处理。

本文将介绍时序电路和逻辑电路的基本概念、特点和应用。

一、时序电路时序电路是指根据时钟信号来控制电路的工作状态和输出的电路。

时序电路中的各个组件按照时钟信号的脉冲来进行同步操作，从而实现对数据的处理和控制。

时序电路的关键是时钟信号的稳定性和精确性，它决定了电路的工作速度和可靠性。

时序电路一般由触发器、计数器、锁存器等组成。

触发器是最基本的时序电路元件，它能够根据时钟信号的触发来改变其输出状态。

计数器可以对时钟信号进行计数，实现对计数值的控制和输出。

锁存器可以将输入数据保存在内部，直到时钟信号到来时才将数据输出。

时序电路在数字系统中有着广泛的应用。

例如，计算机中的时序电路用于控制指令的执行和数据的读写，以及各种外设的访问和控制。

时序电路还可以用于数字通信系统中的时分多路复用和解调等。

此外，时序电路还常用于各种测量和控制系统中，如自动化生产线和机器人控制系统等。

二、逻辑电路逻辑电路是指根据输入信号的逻辑关系来进行逻辑运算和转换的电路。

逻辑电路中的逻辑门是最基本的逻辑元件，它可以实现逻辑运算的功能，如与门、或门、非门等。

逻辑电路还可以通过多个逻辑门的组合来实现复杂的逻辑运算，如加法器、减法器、多路选择器等。

逻辑电路的输入和输出信号只有两个取值，通常表示为0和1。

0表示低电平或逻辑假，1表示高电平或逻辑真。

逻辑电路根据输入信号的取值进行逻辑运算，然后将结果输出。

逻辑电路的基本特点是具有确定的逻辑关系和固定的逻辑功能。

逻辑电路在数字系统中有着广泛的应用。

例如，计算机中的逻辑电路用于实现算术运算、逻辑运算和控制运算等。

逻辑电路还可以用于数字信号处理系统中的滤波、编码和解码等。

此外，逻辑电路还常用于各种数字显示和计数器等。

三、时序电路与逻辑电路的关系时序电路和逻辑电路在数字系统中密切相关，二者相互依赖、相互作用。

Y
二、状态转换图： 将状态转换表以图形的方式 直观表示出来，即为状态转换图
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
循环状态之外的状态在时钟信号的作用下， 都能进入状态转换图中的循环状态之中，具有 这种特点的时序电路叫做能自启动的时序电路。 电路为七进制计数器，能自启动。
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1
状态转换表的另一种形式
CLK Q3 Q2 Q1 Y
Q3 Q2 Q1
* * Q3 Q2 Q1* Y
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1Q1 Q2 * Q1Q2 Q1Q3Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
(3)输出方程：
Y Q2Q3
6.2.2 时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图、和时 序图 从逻辑电路的三个方程还不能一目了然看出电路 的功能。
例 试分析图示的时序逻辑电路的逻辑功能，写出它的 驱动方程、状态方程和输出方程，写出电路的状态转 换表，画出状态转换图和时序图。输入端悬空时等效 为逻辑1。
解：(1) 驱动方程： J1 (Q2Q3 ), K1 1 K 2 (Q1Q3 ) J 2 Q1 , J QQ , K 3 Q2 1 2 3
同步时序电路
异步时序电路
米利（Mealy）型时序电路
按输出信号的特点 穆尔(Moore)型时序电路 米利（Mealy）型电路：输出信号取决于存储电路 的状态和输入变量。 穆尔(Moore)型电路：输出信号仅取决于存储电路 的状态。 穆尔(Moore)型电路是米利（Mealy）型电路的一 种特例。

通过优化电路结构和布局布线，减 小信号传输延时，提高电路工作频 率。
功耗优化
通过优化电路结构和降低工作电压， 减小电路功耗，延长电池寿命。
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集成电路
FPGA和CPLD
现场可编程门阵列和复杂可编程逻辑 器件，可以通过编程实现时序逻辑电 路，具有灵活性高、可重复编程等优 点。
通过集成电路工艺实现时序逻辑电路， 具有高速、低功耗等优点，但成本较 高。
时序逻辑电路的性能优化
面积优化
在满足功能和性能要求的前提下， 尽量减小电路规模，降低成本。
速度优化
寄存器
总结词
寄存器是一种能够存储二进制数据的电路，它可以保存数据并按照时钟信号的节 拍进行数据的读写操作。
详细描述
寄存器由多个触发器组成，每个触发器存储一位二进制数。在时钟信号的上升沿 或下降沿时，寄存器会将输入的数据保存到触发器中，并在下一个时钟信号的上 升沿或下降沿时将数据输出。寄存器常用于数据的串行传输和并行传输。
02 常用时序逻辑电路
触发器
总结词
触发器是一种具有记忆功能的电路，它能够存储二进制数据，并在特定条件下改变状态。
详细描述
触发器有两个稳定状态，分别表示二进制数的0和1。当触发器的输入信号满足一定条 件时，触发器会从一个状态跳变到另一个状态，并保持该状态直到外部信号改变其状态。
常见的触发器有RS触发器、D触发器和JK触发器等。
常用时序逻辑电路及其应用
目录
• 时序逻辑电路概述 • 常用时序逻辑电路 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的设计与实现
01 时序逻辑电路概述
时序逻辑电路的定义
总结词
时序逻辑电路是一种能够存储二进制状态，并按照一定的逻辑关系进行输入和输出的电路。

异步 置0端
CLK异0为步计计数数输器入与端、同Q步0为计输数出器端比，二，进具制有计如数下器 特点： CLK* 1电为计路数简输单入；端、Q3为输出端，五进制计数器 CLK* 1速与Q度0慢相连；、CLK0为输入端、Q3为输出端，十进制计数器
四、任意进制计数器的构成方法 设已知计数器的进制为N,要构成的任意进制计数
圆圈表示电路的各个状态，箭头表示状态表示的方向， 箭头旁注明转换前的输入变量取值和输出值
三、状态机流程图（SM图） 采用类似于编写计算机程序时使用的程序流程图的形
式，表示在一系列时钟脉冲作用下时序电路状态的流程以及 每个状态下的输入和输出。
四、时序图 在输入信号和时钟脉冲序列作用下，电路状态、
输出状态随时间变化的波形图。
电路在某一给定时刻的输出
取决于该时刻电路由的触输发入器保存 还取决于前一时刻电路的状态
时序电路： 组合电路 + 触发器
电路的状态与时间顺序有关
例：串行加法器电路
利用D触发器 把本位相加后 的进位结果保 存下来
时序电路在结构上的特点：
（1）包含组合电路和存储电路两个组成部分
（2）存储输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入 信号共同决定组合逻辑电路的输出
串行进位方式以低位片的进位输出信号作为高位片的时 钟输入信号;
并行进位方式以低位片的进位输出信号作为高位片的 工作状态控制信号（计数的使能信号），两片的CLK同时接 计数输入信号。
二、异步计数器
B、减法计数器
二、异步计数器
B、减法计数器
根据T触发器的翻转规律即可画出在一系列CLK0脉冲信号 作用下输出的电压波形。
2、异步十进制计数器
J K端悬空相当于接逻辑1电平 将4位二进制计数器在计数过程中跳过从1010到1111这6个状态。

时序逻辑电路时序逻辑电路是数字电路中的一种重要设计方式，也是现代计算机和数字系统的核心组成部分之一。

它通过存储当前状态以及根据特定的输入信号进行状态转换来实现特定的功能。

在本文中，我们将详细介绍时序逻辑电路的工作原理、设计方法以及常见的应用场景。

工作原理时序逻辑电路的工作原理基于状态机理论。

状态机是指由一组状态和状态转移函数组成的抽象数学模型，用于描述系统在不同状态下的行为和转移关系。

在数字电路中，可以通过使用触发器、计数器等元件来实现状态机的功能。

在一个典型的时序逻辑电路中，状态转移发生在时钟信号的上升沿、下降沿或信号延迟后，也就是说状态转移的时机是由时钟信号控制的。

这种工作原理使时序逻辑电路具有高度的可控性和可预测性，可以确保状态转移的准确性和时序正确性。

设计方法时序逻辑电路的设计方法基本上可以分为两种类型：同步设计和异步设计。

同步设计是指以时钟信号为主导，采用同步触发器等元件实现状态机的转移。

异步设计则是指无时钟信号或者时钟信号不是主导的设计方式，采用异步触发器等元件实现状态机的转移。

在进行时序逻辑电路的设计时，需要根据具体的需求选择不同的设计方法，并合理选择元件、时钟信号频率等参数。

此外，在设计过程中同时要考虑到时序正确性、可靠性、功耗等因素，以确保设计出的电路能够满足实际应用中的需求。

应用场景由于时序逻辑电路具有高度的可控性和可预测性，以及快速的状态转移速度等特点，因此在数字电路中得到了广泛的应用。

以下是时序逻辑电路常见的应用场景：计数器计数器是一种常见的时序逻辑电路，可以通过状态机的方式来实现二进制、十进制或其他进制数的计数功能。

计数器在编码器、分频器、时序生成器等应用中得到了广泛的应用。

时序生成器时序生成器是指能够生成精确时序脉冲、时序信号的一类电路。

它可以通过使用状态机的方式来生成各种复杂的时序信号，并被应用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。

控制器控制器是一种具有时序控制功能的电路，可以通过状态机的方式来实现对系统的控制和管理。

第5章 时序逻辑电路 ①时钟方程：
CP0=CP
n Z Q1n Q0
CP1=Q0
②输出方程：
③各触发器的驱动方程：
n D0 Q0
D1 Q1n
（2）将各驱动方程代入D触发器的特性方程，得各触发器的次态 方程：
Q0
Q1
现 0 1 1 0 态 0 1 0 1
n 1
n D0 Q0
（CP由0→1时此式有效） （Q0由0→1时此式有效）
/0
001
/0 010 /0
011 /0
/Y
6） 时序图
CP Q1 Q2 Q3 1 2
/1 110 /0 101 /0 100
7、分析电路的功能 t
0 0
t
1 0
1 0
t
t t
随CP的输入，电路循 环输出七个稳定状态， 所以是七进制计数器。 Y端的输出是此七进制 计数器的进位脉冲。
8、检查自启动 由状态转换表知，此 电路能自启动。
的输入端。
Q0 串行 输出 D0 FF0 1D
∧
并
行 Q1
输 Q2
出 Q3 DI 串行 输入 Q
FF1 Q D1 1D
∧
FF2 Q D2 1D
∧
FF3 Q D3 1D
∧
C1
C1
C1
C1
R CP CR
R
R
R
2 ．双向移位寄存器 将右移寄存器和左移寄存器组合起来，并引入一控制 端S便构成既可左移又可右移的双向移位寄存器。
Vcc Q0 Q1 Q2 Q3 CP
16 15 14 13 12 11
S1 S0
10 9
CP
Q 0Q 1 Q 2Q 3 74194 D 0 D 1 D2 D 3 S0 S1 DSL

常用的时序逻辑电路时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。

时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。

本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。

一、触发器触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。

触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。

触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK 触发器等。

触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。

二、时序计数器时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。

时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。

时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。

时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。

三、时序比较器时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。

它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。

时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。

常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。

四、时序多路选择器时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。

它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。

时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。

五、时序移位寄存器时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。

它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。

时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。

常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。

六、状态机状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。

它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。

状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。

以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。

时序逻辑电路的定义时序逻辑电路是一种基于时钟信号进行操作的电路，它根据输入信号的状态变化和时钟信号的边沿触发，在特定的时刻产生相应的输出信号。

时序逻辑电路在数字系统设计中起着重要的作用，它能够实现复杂的计算、存储和控制功能。

本文将从时序逻辑电路的基本概念、设计原则和应用范围等方面进行详细介绍。

一、时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路由触发器、计数器、状态机等基本元件组成。

触发器是最基本的时序逻辑电路元件，它能够存储一个比特的信息，并在时钟信号的作用下按照一定的规则进行状态转换。

计数器是一种特殊的触发器，它能够根据时钟信号的边沿触发，在每个时钟周期内对计数器的值进行加一或减一的操作。

状态机是由一组触发器和组合逻辑电路组成的复杂时序逻辑电路，它能够根据输入信号的变化和时钟信号的触发，在不同的状态之间进行切换，并产生相应的输出信号。

二、时序逻辑电路的设计原则时序逻辑电路的设计需要遵循以下原则：1. 合理选择触发器类型：触发器有很多种类型，如D触发器、JK 触发器、T触发器等。

在选择触发器类型时，需要考虑电路的功能需求、时钟频率和面积等因素，并综合考虑时序逻辑电路的性能和成本等因素。

2. 确定时钟信号：时序逻辑电路的运行是基于时钟信号的，因此选择合适的时钟信号是非常重要的。

时钟信号的频率和占空比需要根据电路的工作频率和响应时间进行合理的设计，以确保电路的稳定性和可靠性。

3. 确定状态转换规则：状态转换规则是时序逻辑电路的关键，它决定了电路在不同状态之间如何切换，并产生相应的输出信号。

在确定状态转换规则时，需要考虑输入信号的变化和时钟信号的触发，以确保电路能够正确地响应输入信号的变化。

4. 进行时序分析和优化：时序逻辑电路的设计需要进行时序分析和优化，以确保电路的正确性和性能。

时序分析主要包括时序约束分析和时序验证，通过对电路的传输延迟、时钟频率和时序关系等进行分析，以确保电路的稳定性和可靠性。

时序优化主要包括时钟树优化、时序合并和时序缩减等，通过对电路的布局、时钟分配和时序逻辑优化，以提高电路的性能和可靠性。

时序逻辑电路的设计与应用列子一、时序逻辑电路的概念和应用时序逻辑电路是一种在数字电路中广泛使用的电路类型，它能够根据输入信号的时序关系来控制输出信号的状态。

时序逻辑电路通常由触发器、计数器、状态机等基本元件组成，这些元件能够实现各种复杂的逻辑功能，如计数、定时、控制等。

在实际应用中，时序逻辑电路被广泛应用于各种数字系统中，如计算机、通信设备、工业自动化控制等领域。

其中，计算机是最典型的应用之一，它通过时序逻辑电路实现了诸如指令执行、存储器读写等功能。

二、设计一个简单的时序逻辑电路假设我们需要设计一个简单的计数器，它能够从0开始循环计数到9，并在达到9后重新从0开始计数。

为了实现这个功能，我们可以采用以下步骤：1. 确定输入和输出信号首先，我们需要确定输入和输出信号。

对于这个计数器而言，输入信号可以是一个时钟脉冲信号（CLK），每当CLK上升沿到来时就进行一次计数操作；输出信号可以是一个4位二进制数码（BCD），用于表示当前的计数值。

2. 选择适当的触发器为了实现计数操作，我们需要使用一个触发器来存储当前的计数值，并在时钟脉冲到来时更新计数值。

在这个例子中，我们可以选择一个4位D触发器作为存储器，它能够存储4位二进制数。

3. 设计逻辑电路根据计数器的功能要求，我们需要设计一组逻辑电路来实现以下功能：（1）初始化：当CLK上升沿到来时，如果当前计数值为9，则将其清零（即重新开始计数）；否则将其加1。

（2）输出：将当前的二进制计数值转换为4位BCD码，并输出到外部接口。

为了实现这些功能，我们可以采用以下电路设计：首先，我们需要将CLK信号输入到一个D触发器中，并设置其初始状态为0。

每当CLK上升沿到来时，该触发器会将其输入端的信号存储到输出端，并且同时产生一个反相输出Q'信号。

接下来，我们需要将Q'信号输入到一个与门中，并且将该门的另一输入端连接到一个4位全加器中。

全加器的另一输入端连接到一个常量1信号源。

第6章 时序逻辑电路
20
2）列出电路的状态方程
J1 Q3 K1 1 CP CP 1 J 2 K 2 1 CP2 Q1 J 3 Q1Q2 K 3 1 CP3 CP
Q
n 1
J Q KQ
n
n
Q1n 1 Q1 Q3 n 1 Q2 Q2 n 1 Q3 Q1Q2 Q3
第6章 时序逻辑电路 46
（3）减法计数器 由此得出规律，若用T触发
74LS194
CR DSR D0 D1 D2 D3 DSLGND
5V 1
第6章 时序逻辑电路
SB
清零
34
6.3.2 计数器
计数器是数字系统中使用最多的时序电路。
功能：计算输入脉冲CP的个数；
应用：计数、分频、定时、产生脉冲序列及节拍
脉冲，进行数字运算等。
第6章 时序逻辑电路
35
计数器分类 按计数增减分为
40
第6章 时序逻辑电路
3
6.1 概述
时序逻辑电路的特点：
由组合逻辑电路和存储电路构成，它在某一时
刻的输入状态不仅与该时刻输入信号有关，还
与电路原来的输出状态有关。
第6章 时序逻辑电路
4
时序逻辑电路结构上的特点
1、 包含组合电路和存储电路两部分
2、存储电路的输出反馈到组合电路的输入端。
第6章 时序逻辑电路
6.2.1 同步时序逻辑电路分析方法 时序电路的分析：
找出电路的状态和输出状态在输入变量和时钟 信号的作用下的变化规律，即已知逻辑图说明 其逻辑功能。
步骤 ： 1、写方程：根据逻辑电路图写出各触发器的
时钟方程、驱动方程、输出方程

时序逻辑电路应用举例1 抢答器在智力竞赛中，参赛者通过抢先按动按钮，取得答题权。

图1是由4个D触发器和2个“与非”门、1个“非”门等组成的4人抢答电路。

抢答前，主持人按下复位按钮SB，4个D触发器全部清0，4个发光二极管均不亮，“与非”门G1输出为0，三极管截止，扬声器不发声。

同时，G2输出为1，时钟信号CP经G3送入触发器的时钟控制端。

此时，抢答按钮SB1~SB4未被按下，均为低电平，4个D 触发器输入的全是0，保持0状态不变。

时钟信号CP可用555定时器组成多谐振荡器的输出。

当抢答按钮SB1~SB4中有一个被按下时，相应的D触发器输出为1，相应的发光二极管亮，同时，G1输出为1，使扬声器响，表示抢答成功，另外G1输出经G2反相后，关闭G3，封锁时钟信号CP，此时，各触发器的时钟控制端均为1，如果再有按钮被按下，就不起作用了，触发器的状态也不会改变。

抢答完毕，复位清零，准备下次抢答。

图1四人抢答器2。

八路彩灯控制器八路彩灯控制器由编码器、驱动器和显示器（彩灯）组成，编码器根据彩灯显示的花型按节拍送出八位状态编码信号，通过驱动器使彩灯点亮、熄灭。

图2给出的八路彩灯控制器电路图中，编码器用两片双向移位寄存器74LS194实现，接成自启动脉冲分配器（扭环形计数器），其中D1为左移方式，D2为右移方式。

驱动器电路如图3，当寄存器输出Q为高电平时，三极管T导通，继电器K通电，其动合触点闭合，彩灯亮；当Q为低电平时，三极管截止，继电器复位，彩灯灭。

图2 八路彩灯控制器电路工作时，先用负脉冲清零，使寄存器输出全部为0，然后在节拍脉冲（可由555定时器构成的多谐振荡器输出）的控制下，寄存器的各个输出Q按下表所示的状态变化，每8个节拍重复一次。

这里假定8路彩灯的花型是：由中间向两边对称地逐次点亮，全亮后，再由中间向两边逐次熄灭。

图3 驱动器电路寄存器输出状态3 数字钟在许多场合大量使用的数字电子钟，具有显示时、分、秒，以及自动计时和校正对时的功能。

代表存储器的输出状态，Q为状态向量
二、按照存储单元状态变化的特点，时序电路可以分成同步时序 电路和异步时序电路两大类。 在同步时序电路中，所有触发器的状态变化都是在同一时钟 信号作用下同时发生的。而在异步时序电路中，各触发器状 态的变化不是同时发生，而是有先有后。异步时序电路根据 电路的输入是脉冲信号还是电平信号，又可分为：脉冲异步 时序电路和电平异步时序电路。
111 0
0 11 0
/0
/0
11 0 1
0 111
/0
/0
1100 /0 1011 /0 1010 /0 1001 /0 1000
第六章 时序逻辑电路— 6.1 概述
Y(tn) = F[X(tn)，Q(tn)] —— 输出方程 Q(tn+1) = G[Z(tn)，Q(tn)] —— 状态方程（对与独立的一个RS、
JK、D触发器称为特征方程） Z(tn) = H[X(tn)，Q(tn)] —— 驱动方程（激励方程） tn，tn+1表示相邻的两个离散时间；q1，q2，…, qL为状态变量，
001 /0
/0 010
011
/1
/1
/0
111
110
/0 101
/0 100
→代表转换方向，输入变量取值写出斜线之上，输出值写在斜线之 下。
时序图： 在时钟脉冲序列作用下电路状态，输出状态随时间变化的波形图叫 做时序图。
CP
Q1
t
Q2
t
Q3
t
Y
t
t
第六章 时序逻辑电路— 6.3 常用的时序电路分析（寄存器）
一、寄存器：
维持阻塞结构的单拍工 作方式寄存器,其接收数 码时所有数码都是同时 读入的,称此种输入、输 出方式为并行输入，并 CP 行输出方式。

第十三章 时序逻辑电路
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（2）电路组成
4位二进制同步加法计数器逻辑图
工
程
应
用
计数不正常的故障检测 第一步，先查工作电源是否正常；第二步，检查触 发器的复位端是否被长置成复位状态；第三步，用示波器观测计数脉冲是否加到 了触发器的CP端；第四步，替换触发器，以确定集成电路是否损坏。
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3．异步减法计数器
（1）3位递减计数器的状态
（2）电路组成3位二进来自异步减法计数器逻辑图 第十三章 时序逻辑电路
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二、十进制计数器
十进制递减计数器的状态
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意见和建议可联系电子信箱：chen-zhenyuan@
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工
程
应
用
利用计数器测量脉冲频率，见图（a）。 由计数器构成数字钟，见图（b）。
（a）测量脉冲频率的框图
（b）数字钟组成框图
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应用实例
由计数器所组成的 物件计数电路如右图所 示，用于检测生产线输 送带上的物件并对其进 行计数，计数范围为 1~99。该电路主要由检 测、计数、译码显示三 部分组成。
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图中FF0为最低位触发器，其控制端Cl 接收输入脉冲，输出信号Q0 作为触发器 FF1的CP，Q1 作为触发器FF2的CP，Q2 作为FF3的CP。各触发器的J、K 端均悬空， 相当于J=K=1，处于计数状态。各触发器接收负跳变脉冲信号时状态就翻转，它的 时序图见下图。