第七章常用时序逻辑功能器件2
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时序逻辑电路分类介绍时序逻辑电路是一种用于处理时序信号的电路,它由逻辑门和存储元件组成。
时序逻辑电路按照其功能和结构的不同,可以分为多种类型。
本文将对时序逻辑电路的分类进行全面、详细、完整和深入的探讨。
一、根据功能分类1. 同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路是指其数据在同一个时钟上升沿或下降沿进行传递和存储的电路。
这类电路广泛应用于计算机中的寄存器、时钟驱动器和状态机等。
同步时序逻辑电路具有可靠性高、稳定性强的特点。
2. 异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路是指其数据不依赖时钟信号而进行传递和存储的电路。
这种电路在通信系统中常用于数据传输和处理,如异步串行通信接口(UART)。
异步时序逻辑电路具有处理速度快和实时性强的特点。
二、根据结构分类1. 寄存器寄存器是一种时序逻辑电路,用于存储和传递数据。
寄存器通常采用D触发器作为存储元件,可以实现数据的暂存和移位操作。
寄存器广泛应用于计算机的数据存储和寄存器阵列逻辑器件(RALU)等。
2. 计数器计数器是一种时序逻辑电路,用于生成特定的计数序列。
计数器可以按照时钟信号对计数进行增加或减少,并可以在达到指定计数值时触发其他操作。
计数器被广泛应用于时钟发生器、频率分频器和时序控制等电路中。
3. 时序控制器时序控制器是一种时序逻辑电路,用于控制其他电路的时序和操作。
时序控制器根据输入的控制信号和当前的状态,通过逻辑运算和状态转移进行运算和控制。
时序控制器被广泛应用于计算机的指令译码和状态机的设计中。
三、根据存储方式分类1. 同步存储器同步存储器是一种时序逻辑电路,用于存储和读取数据。
同步存储器是在时钟信号作用下进行数据存取的,并且数据的读取和写入操作都在时钟的上升沿或下降沿进行。
同步存储器主要包括静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)等。
2. 异步存储器异步存储器是一种时序逻辑电路,用于存储和读取数据。
与同步存储器不同的是,异步存储器的读取和写入操作不依赖时钟信号,而是由数据访问信号和存储器内部的同步电路进行控制。
常用时序逻辑器件习题一、选择题1、同步计数器和异步计数器比较,同步计数器的显著优点是(C )。
A.工作速度高B.触发器利用率高C.电路简单D.不受时钟CP控制。
2、把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到( D )进制计数器。
A.4B.5C.9D.203、下列逻辑电路中为时序逻辑电路的是(C )。
A.变量译码器B.加法器C.数码寄存器D.数据选择器4、N个触发器可以构成最大计数长度(进制数)为(D )的计数器。
A.NB.2NC.N2D.2N5、N个触发器可以构成能寄存( B )位二进制数码的寄存器。
A.N-1B.NC.N+1D.2N6、五个D触发器构成环形计数器,其计数长度为(A )。
A.5B.10C.25D.327、同步时序电路和异步时序电路比较,其差异在于后者(B )。
A.没有触发器B.没有统一的时钟脉冲控制C.没有稳定状态D.输出只与内部状态有关8、一位8421BCD码计数器至少需要( B )个触发器。
A.3B.4C.5D.109、欲设计0,1,2,3,4,5,6,7这几个数的计数器,如果设计合理,采用同步二进制计数器,最少应使用( B )级触发器。
A.2B.3C.4D.810、8位移位寄存器,串行输入时经(D )个脉冲后,8位数码全部移入寄存器中。
A.1B.2C.4D.811、用二进制异步计数器从0做加法,计到十进制数178,则最少需要(D )个触发器。
A.2B.6C.7D.8E.1012、某电视机水平-垂直扫描发生器需要一个分频器将31500HZ 的脉冲转换为60HZ 的脉冲,欲构成此分频器至少需要( A )个触发器。
A.10B.60C.525D.3150013、某移位寄存器的时钟脉冲频率为100KHZ ,欲将存放在该寄存器中的数左移8位,完成该操作需要( B )时间。
A.10μSB.80μSC.100μSD.800ms14、若用JK 触发器来实现特性方程为AB Q A Q n 1n +=+,则JK 端的方程为( A )。
实验七时序逻辑电路设计一、实验目的1. 学习用集成触发器构成计数器的方法。
2. 熟悉中规模集成十进制计数器的逻辑功能及使用方法。
3. 学习计数器的功能扩展。
4. 了解集成译码器及显示器的应用。
二、实验原理计数器是一种重要的时序逻辑电路,它不仅可以计数,而且用作定时控制及进行数字运算等。
按计数功能计数器可分加法、减法和可逆计数器,根据计数体制可分为二进制和任意进制计数器,而任意进制计数器中常用的是十进制计数器。
根据计数脉冲引入的方式又有同步和异步计数器之分。
1. 用D触发器构成异步二进制加法计数器和减法计数器:图10—1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器,它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器形式,再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接,即构成异步计数方式。
若把图10—1稍加改动,即将低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接,即构成了减法计数器。
图10—1本实验采用的D触发器型号为74LS74A,引脚排列见前述实验。
2. 中规模十进制计数器中规模集成计数器品种多,功能完善,通常具有予置、保持、计数等多种功能。
74LS182同步十进制可逆计数器具有双时钟输入,可以执行十进制加法和减法计数,并具有清除、置数等功能。
引脚排列如图10—2所示。
其中LD−−置数端;CP u−−加计数端;CP D−−减计数端;DO−−非同步进位输出端;CO−−非同步借位输出端;Q A、Q B、Q C、Q D−−计数器输出端;D A、D B、D C、D D−−数据输入端;CR−−清除端。
表10—1为74LS192功能表,说明如下:当清除端为高电平“1”时,计数器直接清零(称为异步清零),执行其它功能时,CR置低电平。
当CR为低电平,置数端LD为低电平时,数据直接从置数端D A、D B、D C、D D置入计数器。
当CR为低电平,LD为高电平时,执行计数功能。
执行加计数时,减计数端CP D接高电平,计数脉冲由加计数端Cp u输入,在计数脉冲上升沿进行842编码的十进制加法计数。
时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路是指由组合逻辑电路、存储器件和时钟信号组成的一种电路。
它与组合逻辑电路不同的是,时序逻辑电路可以根据不同的输入信号产生不同的输出,而组合逻辑电路的输出只取决于当前的输入。
时序逻辑电路广泛应用于各种计算机和数字系统中。
首先是功能规范的设计。
这个步骤定义了对电路的功能要求,包括输入和输出的信号类型和范围,以及输出与输入之间的关系。
在这个步骤中,需要考虑电路的功能、性能和复杂度等因素,以及对工程的其他限制。
第二步是状态图和状态转移表的设计。
状态图是描述电路不同状态之间的转移关系的图形,每个状态是一个节点,状态之间的转移是有向边。
状态转移表则是用表格的形式描述状态之间的转移关系。
在这个步骤中,需要确定电路的初始状态和输入信号对状态的影响。
第三步是状态方程和状态表的设计。
状态方程是用逻辑方程的形式描述每个状态输出与输入信号之间的关系。
状态表是用表格的形式描述每个状态输出与输入信号之间的关系。
在这个步骤中,需要使用状态图和状态转移表来确定每个状态的输出逻辑方程和输入输出关系。
最后一步是电路逻辑的设计和测试。
根据前面步骤中得出的状态方程和状态表,可以使用逻辑门和存储器件等来实现时序逻辑电路。
在此过程中,常用的电路设计方法有门级设计和扫描设计等。
设计完成后,需要对电路进行测试,以验证其功能和正确性。
此外,还有一些设计时的注意事项。
首先是时钟信号的引入和控制。
时频信号是时序逻辑电路的基础,需要正确地引入和控制时钟信号,避免产生不稳定和错误的输出。
其次是信号延迟和时序正确性的保证。
时序逻辑电路中存在信号传播延迟和时序正确性的问题,需要合理设计时序,避免产生冲突和错误。
总结起来,时序逻辑电路的设计方法包括功能规范、状态图和状态转移表的设计、状态方程和状态表的设计、电路逻辑的设计和测试。
在设计过程中,需要注意时钟信号的引入和控制,以及信号传播延迟和时序正确性的保证。
这些方法和注意事项可以帮助工程师设计出功能准确、可靠稳定的时序逻辑电路。
《数字电子技术》知识点第1章 数字逻辑基础1.数字信号、模拟信号的定义2.数字电路的分类3.数制、编码其及转换要求:能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 之间进行相互转换。
举例1:(37.25)10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解:(37.25)10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4.基本逻辑运算的特点与运算:见零为零,全1为1;或运算:见1为1,全零为零;与非运算:见零为1,全1为零;或非运算:见1为零,全零为1;异或运算:相异为1,相同为零;同或运算:相同为1,相异为零;非运算:零变 1, 1变零;要求:熟练应用上述逻辑运算。
5.数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表(组合逻辑电路)或状态转换真值表(时序逻辑电路):是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式:是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图:是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图:是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
⑤波形图或时序图:是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。
⑥状态图(只有时序电路才有):描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。
要求:掌握这五种(对组合逻辑电路)或六种(对时序逻辑电路)方法之间的相互转换。
6.逻辑代数运算的基本规则①反演规则:对于任何一个逻辑表达式Y ,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,原变量换成反变量,反变量换成原变量,那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y (或称补函数)。
这个规则称为反演规则。
②对偶规则:对于任何一个逻辑表达式Y ,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,而变量保持不变,则可得到的一个新的函数表达式Y ',Y '称为函Y 的对偶函数。
《数字电子技术》知识点《数字电子技术》知识点第1章 数字逻辑基础1.数字信号、模拟信号的定义 2.数字电路的分类 3.数制、编码其及转换 要求:能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 之间进行相互转换。
举例1:(37.25)10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解:(37.25)10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4.基本逻辑运算的特点与运算:见零为零,全1为1; 或运算:见1为1,全零为零;与非运算:见零为1,全1为零; 或非运算:见1为零,全零为1; 异或运算:相异为1,相同为零;同或运算:相同为1,相异为零; 非运算:零变 1, 1变零; 要求:熟练应用上述逻辑运算。
5.数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表(组合逻辑电路)或状态转换真值表(时序逻辑电路):是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式:是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图:是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图:是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
⑤波形图或时序图:是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。
⑥状态图(只有时序电路才有):描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。
要求:掌握这五种(对组合逻辑电路)或六种(对时序逻辑电路)方法之间的相互转换。
6.逻辑代数运算的基本规则 ①反演规则:对于任何一个逻辑表达式Y ,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,原变量换成反变量,反变量换成原变量,那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y (或称补函数)。
这个规则称为反演规则。
②对偶规则:对于任何一个逻辑表达式Y ,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,而变量保持不变,则可得到的一个新的函数表达式Y ',Y '称为函Y 的对偶函数。
第七章触发器及时序电路第一节RS触发器一、填空题1触发器具有_______ 个稳定状态,在输入信号消失后,它能保持 __________ 不变。
2、“与非”门构成的基本RS触发器,输入端是 ____________ 和_____________ ;输出端是 _____________ 和_____________________ ,将 _____________ 称为触发器的0状态,称为触发器的1状态。
3、“与非”门构成的基本RS触发器R D =1,S D =0时,其输出状态为 ____ 。
4、触发器电路中,R D端、S D端可以根据需要预先将触发器____________ 或_______ ,而不受的同步控制。
5、同步RS 触发器状态的_________ 与___________ 同步。
二、判断题(正确的在括号中打“,错误的打“X” ))1、触发器只需具备两个稳态功能,不必具有记忆功能。
2、基本RS触发器要受时钟的控制。
3、Q n+1表示触发器原来所处的状态,即现态。
4、当CP处于下降沿时,触发器的状态一定发生翻转。
二、绘图题1、设“与非”门组成的基本RS触发器的输入信号波形如图所示,试在输入波形下方画出Q和Q端的信号波形。
R ----- ----------------------QQ2、已知同步RS触发器的S、R、CP脉冲波形如图所示。
试在它们下方画出Q端的信号波形(设触发器的初始状态为0)R -------------- ---------Q第二节JK触发器一、填空题1、在时钟脉冲的控制下,JK触发器根据输入信号J、K的不同情况,具有______、、和功能。
2、在时钟脉冲下,JK触发器输入端J = 0、K = 0时,触发器状态为_________ ; J= 0、K = 1时,触发器状态为 ________ ; J= 1、K = 0时,触发器状态为_______ ;J= 1、K = 1时,触发器状态随CP脉冲的到来而。