若干常用的时序逻辑电路_寄存器和移位寄存器解读

1.1 寄存器在实际的数字系统中，通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器．由于触发器内有记忆功能，因此利用触发器可以方便地构成寄存器。

由于一个触发器能够存储一位二进制码，所以把n个触发器的时钟端口连接起来就能构成一个存储n位二进制码的寄存器。

1.2 锁存器由若干个钟控D触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路。

数据有效迟后于时钟信号有效。

这意味着时钟信号先到，数据信号后到。

在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。

1.3 缓冲器缓冲器相当于一个寄存器，暂时保存数据.缓冲是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。

除了在关键的地方采用少量硬件缓冲器之外，大都采用软件缓冲。

软件缓冲区是指在I/O操作期间用来临时存放输入/输出数据的一块存储区域。

在操作系统中，引入缓冲的主要原因如：缓和CPU与l/0设备间速度不匹配的矛盾。

一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。

以输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待;然而在计算阶段，打印机又无事可做。

如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行;而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。

1.4 寄存器和锁存器的区别（1）寄存器是同步时钟控制，而锁存器是电位信号控制。

（2）寄存器的输出端平时不随输入端的变化而变化，只有在时钟有效时才将输入端的数据送输出端（打入寄存器），而锁存器的输出端平时总随输入端变化而变化，只有当锁存器信号到达时，才将输出端的状态锁存起来，使其不再随输入端的变化而变化可见，寄存器和锁存器具有不同的应用场合，取决于控制方式以及控制信号和数据之间的时间关系：若数据有效一定滞后于控制信号有效，则只能使用锁；数据提前于控制信号而到达并且要求同步操作，则可用寄存器来存放数据。

一、锁存器1. 锁存器的工作原理锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。

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。

第6章时序逻辑电路6.1复习笔记本章系统地讲述了时序逻辑电路的工作原理和分析方法、设计方法。

首先讲述了时序逻辑电路在逻辑功能和电路结构上的特点以及分析时序逻辑电路的具体方法和步骤。

然后介绍了移位寄存器、计数器、顺序脉冲发生器等各类时序逻辑电路的工作原理和使用方法。

最后介绍了时序逻辑电路的竞争-冒险现象。

一、概述时序电路称为状态机（简称SM）、有限状态机（FSM）或算法状态机（ASM），工作时在电路的有限个状态间按一定的规律转换，关于时序电路的要点总结如表6-1-1所示。

表6-1-1时序电路要点总结二、时序逻辑电路的分析方法1．同步时序逻辑电路的分析方法分析一个时序电路，就是要求找出电路的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。

由于同步时序电路中所有触发器都是在同一个时钟信号操作下工作的，因此分析方法比较简单。

分析同步时序电路时一般按如下步骤进行：（1）由逻辑图得到每个触发器的驱动方程；（2）将驱动方程代入相应触发器的特性方程，得到状态方程；（3）得到整个时序电路的状态方程组；（4）根据逻辑图得到电路的输出方程。

2．时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图、状态机流程图和时序图（1）状态转换表：①状态方程和输出方程中代入任意一组输入变量及电路初态的取值；②计算出电路的次态和现态下的输出值；③将其再代入状态方程和输出方程；④得到一组新的次态和输出值；⑤将所有计算结果列成真值表的形式，得到状态转换表。

（2）状态转换图：将电路的各个状态用圆圈表示，状态转换方向用箭头表示。

箭头旁注明状态转换前的输入变量取值和输出值。

输入变量取值通常写在斜线以上，输出值写在斜线以下。

（3）状态机流程图（SM图）：SM图表示在一系列时钟脉冲作用下时序电路状态转换的流程以及每个状态下的输入和输出。

SM图常用图形符号见表6-1-2。

表6-1-2SM图常用图形符号（4）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称为时序图。

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。