数字电子技术基础全套课件-6
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《数字电子技术 》课件第6章
图6.3 SRAM存储元
2. DRAM存储元 静态MOS管组成的存储元中管子数目较多， 不利于提 高集成度。 为了克服这些缺点， 人们利用大规模集成工艺， 研制出了动态DRAM。 DRAM存储信息的原理基于MOS管 栅极电容的电荷存储效应。 由于漏电流的存在， 电容上存储的信息不能长久保持， 因而必须定期给电容补 充电荷， 以免存储的信息丢失， 这种操作称为再生或刷新。
图6.5 随机读/写存储器位扩展方式
2. 字扩展方式 字扩展的方法是将地址线、 输出线对应连接, CS分别与译码器的输出端连接。 图6.6所示为4片256×8 RAM扩展为1024 ×8 RAM， 需要有10根地址输入线。
图6.6 随机读/写存储器字扩展方式
然而每片集成电路上的地址输入端只有8位(A0~A7)， 给出的地址范围全部是0～255， 无法区分4片中同样的地址 单元。 因此增加了两位地址代码A8、A9， 使地址代码增加 到10位， 才得到1024地址。 图6.6中通过2线-4线译码器选 择每片RAM的片选端CS， 当CS=0时， 该片被选中工作, 当 CS=1时， 该片RAM不工作， 从而实现了4片RAM轮流选通 工作。
3. 可擦除可编程只读存储器 可擦除可编程只读存储器(EPROM)不仅可以编程, 而且 写入的信息可以擦除， 从而再编入新的信息， 即可多次编 程。 因此熔丝结构、 二极管结构不能作为EPROM的编程单 元， 而应采用浮栅型MOS管。 编程时， 给写入“0”信息的 MOS管的浮栅充电； 若要擦除信息， 则以紫外光照射使浮 栅上所积累的电荷消失。
地址译码电路实现地址的选择。 在大容量的存储器中， 通常采用双译码结构， 即将输入地址分为行地址和列地址 两部分， 分别由行地址译码电路、 列地址译码电路译码。 行地址译码电路、 列地址译码电路的输出作为存储矩阵的 行地址选择线、 列地址选择线， 由它们共同确定欲选择的 地址单元。 地址单元的个数N与二进制地址码的位数 n满足关系式N=2n。 图6.2是一个1024×4位的RAM实例。
数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
数字电子技术基础教学课件PPT
小结
日常生活中使用十进制，但在计算机中基本上使用二进制， 有时也使用八进制或十六进制。利用权展开式可将任意进制数
常用的几种 BCD 码
十进 制数 8421 BCD码 2421 BCD码 5121 BCD码 余 3码 余3 循环码
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111
注意：如无特别说明，本课程中的BCD码一概指组合的8421BCD码。
格雷码（Gray）
任意两个相邻码组之间只有一位码元不同（0和最大 数之间也只有一位不同），因此格雷码也称为循 环码；这种编码在形成和传输时不易出错。
比如：十进制3转换为4时，对应二进制的每一位变化，都会产
生很大的尖峰电流脉冲
上述编码方式是针对 “一位” 十进制数字而言的，一个多位的十进制数 与相应的8421BCD码之间的转换关系如下例所示： 3 0 9 1 十进制数：
对应的8421BCD码：
0011
0000
1001
0001
这样得到的BCD码在存放或处理时有两种格式： • 组合BCD码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以四个二进制位来存放； （3091）10＝（0011 0000 1001 0001）BCD • 非组合BCD码格式：每位十进制数字对应的BCD编码以八个二进制位来存放， 其中低四位存放真正的BCD码，高四位根据具体应用的不同定义为不同的 值 —— 如无特殊要求，高四位通常为全0； （3091）10＝（00000011 00000000 00001001 00000001）BCD
数字电子技术基础-第六章_时序逻辑电路(完整版)
T0 1
行修改，在0000 时减“1”后跳变 T1 Q0 Q0(Q3Q2Q1)
为1001，然后按
二进制减法计数
就行了。T2 Q1Q0 Q1Q0 (Q1Q2Q3 )
T3 Q2Q1Q0
50
能自启动
47
•时序图 5
分 频
10 分 频c
0
t
48
器件实例：74 160
CLK RD LD EP ET 工作状态 X 0 X X X 置 0（异步） 1 0 X X 预置数（同步） X 1 1 0 1 保持（包括C） X 1 1 X 0 保持（C=0） 1 1 1 1 计数
49
②减法计数器
基本原理：对二进 制减法计数器进
——74LS193
异步置数 异步清零
44
（采用T’触发器，即T=1）
CLKi
CLKU
i 1
Qj
j0
CLKD
i 1
Qj
j0
CLK0 CLKU CLKD
CLK 2 CLKU Q1Q0 CLK DQ1Q0
45
2. 同步十进制计数器 ①加法计数器
基本原理：在四位二进制 计数器基础上修改，当计 到1001时，则下一个CLK 电路状态回到0000。
EP ET 工作状态
X 0 X X X 置 0（异步）
1 0 X X 预置数（同步）
X 1 1 0 1 保持（包括C）
X 1 1 X 0 保持（C=0）
1 1 1 1 计数
39
同步二进制减法计数器 原理：根据二进制减法运算 规则可知：在多位二进制数 末位减1，若第i位以下皆为 0时，则第i位应翻转。
Y Q2Q3
数字电路技术基础全清华大学出版社PPT课件
《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形，图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码，基数为8，它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F，其中符号0~9与十进制符 号相同，字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”，一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 （16） 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码（Binary Coded Decimal）
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换，例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小，而表示两 种不同的逻辑状态，如，电平的高、低；晶 体管的导通、截止；事件的真、假等等。
《数字电子技术基础》
电子课件
郑州大学电子信息工程学院 2020年6月16日
《数字电子技术基础》
第一章 逻辑代数基础
《数字电子技术基础》
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
图1.1.1几种常见的脉冲波形，图(a)为 矩形波、图(b)为锯齿波、图(c)为尖峰波、 图(d)为阶梯波。
八进制有0~7个数码，基数为8，它的计数 规则是“逢八进一”。八进制一般表达式为
D 8 ki8i
《数字电子技术基础》
十六进制数的符号有0、1、2、…、8、9、 A、B、C、D、E和F，其中符号0~9与十进制符 号相同，字母A~F表示10~15。十六进制的计数 规则“逢十六进一”，一般表示形式为
D 16 ki 16 i
十进制数325.12用位置计数法可以表示为
D 1 0 3 1 2 2 0 1 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 2 1 20
任意一个具有n为整数和m为小数的二进制 数表示为
D 2 k n 1 2 n 1 k n 2 2 n 2 k 1 2 1 k 0 2 0 k 1 2 1 k m 2 m
14 2
12
4
10 8 6
• 0110 + 1010 =24 • 1010是- 0110对模24 （16） 的补码
《数字电子技术基础》
四、BCD码（Binary Coded Decimal）
8421BCD码与十进制数之间的转换是直接按位转 换，例如
(2.3 9 )D (001 10 0 . 0 01 0 )84 1 21 1 B
母A、B、C、…表示。其取值只有0或者l两 种。这里的0和1不代表数量大小，而表示两 种不同的逻辑状态，如，电平的高、低；晶 体管的导通、截止；事件的真、假等等。
《数字电子技术基础》(第五版)教学课件
与（AND）
或（OR）
非（NOT）
以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开； 以Y=1表示灯亮，Y=0表示灯不亮； 三种电路的因果关系不同：
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
与
❖ 条件同时具备，结果发生 ❖ Y=A AND B = A&B=A·B=AB
AB Y 0 00 0 10 1 00 1 11
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
或
❖ 条件之一具备，结果发生 ❖ Y= A OR B = A+B
AB 00 01 10 11
Y 0 1 1 1
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
非
❖ 条件不具备，结果发生
❖ YANOT A
A
Y
0
1
1
0
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
几种常用的复合逻辑运算
公式（17）的证明（真值表法）：
ABC BC 000 0 001 0 010 0 011 1 100 0 101 0 110 0 111 1
A+BC 0 0 0 1 1 1 1 1
A+B A+C （A+B）(A+C)
0
0
0
0
1
0
1
00
1
1
1
1
1
1
1
11
1
1
1
1
1
1
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
ACBCADBCD
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
2.5 逻辑函数及其表示方法
❖ 2.5.1 逻辑函数 ❖ Y=F(A,B,C,······)
数字电子技术基础课件 第6章2(共35张PPT)
2、可以用一个或多个十进制计数器组成任意进制的计数器，具体可以采用 置零法和置数法。
作业：第4版 P302 题5.9 题 5.10 第5版 P349 题6.12 题6.14
异步二进制加法计数器 异步二进制减法计数器
（三）、任意进制计数器的构成方法
（一）、同步计数器 1、同步二进制加法计数器
10110 11
+
1
1011100
用T触发器构成的
同步二进制加法计数器
驱动方程
将驱动方程代入如下特性方程得状态方程
状态方程
输出方程
状态转换表
状态转换图
时序图
2、同步二进制减法计数器
第六章 时序逻辑电路
一、概述
二、同步时序逻辑电路的分析方法 三、若干常用时序逻辑电路
1、寄存器和移位寄存器
2、计数器
四、同步时序逻辑电路的设计方法
第一讲
第二讲
第三讲
第六章 时序逻辑电路 (第二讲）
计数器
计数器是典型的时序电路，所谓计数，就是统计时 钟脉冲（CLK）的个数。还可以用于分频、定时、产 生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。
10110 0 0
-
1
用T触发器构成的
同步二进制减法计数器
3、同步十进制 加法计数器
驱动方程
状态方程
输出方程
CQ0Q3
状态转换表
状态转换图
同步十进制加法计数器74160
同步计数器同样有传输延迟时间，但触发器之间无延迟，而是共同对被计数CLK的延迟。
四、同步时序逻辑电路的设计方法
+
1
关于同步计数器的传输延时时间问题
2、 由下降沿T触发器构成的异步二进制减法计数器
作业：第4版 P302 题5.9 题 5.10 第5版 P349 题6.12 题6.14
异步二进制加法计数器 异步二进制减法计数器
（三）、任意进制计数器的构成方法
（一）、同步计数器 1、同步二进制加法计数器
10110 11
+
1
1011100
用T触发器构成的
同步二进制加法计数器
驱动方程
将驱动方程代入如下特性方程得状态方程
状态方程
输出方程
状态转换表
状态转换图
时序图
2、同步二进制减法计数器
第六章 时序逻辑电路
一、概述
二、同步时序逻辑电路的分析方法 三、若干常用时序逻辑电路
1、寄存器和移位寄存器
2、计数器
四、同步时序逻辑电路的设计方法
第一讲
第二讲
第三讲
第六章 时序逻辑电路 (第二讲）
计数器
计数器是典型的时序电路，所谓计数，就是统计时 钟脉冲（CLK）的个数。还可以用于分频、定时、产 生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。
10110 0 0
-
1
用T触发器构成的
同步二进制减法计数器
3、同步十进制 加法计数器
驱动方程
状态方程
输出方程
CQ0Q3
状态转换表
状态转换图
同步十进制加法计数器74160
同步计数器同样有传输延迟时间，但触发器之间无延迟，而是共同对被计数CLK的延迟。
四、同步时序逻辑电路的设计方法
+
1
关于同步计数器的传输延时时间问题
2、 由下降沿T触发器构成的异步二进制减法计数器
《数字电子技术基础》全套课件(完整版)
表1-3 四位格雷码
格雷码
十进制数 二进制码
0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
8
1000
9
1001
10
1010
11
1011
12
1100
13
1101
14
1110
15
1111
格雷码
1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
1.4.1 十进制编码 【例1-8】 把二进制数1001转换成格雷码。 解：
1.2 数字系统中的数制
1.2.1 十进制数表述方法
1.在每个位置只能出现（十进制数）十个数码中的一个。
特点
2.低位到相邻高位的进位规则是“逢十进一”，故称为十进制。
3.同一数码在不同的位置(数位)表示的数值是不同的。
(N )10 an110n1
n1
ai 10i im
a1101 a0100 a1101 am10m
● 格雷码到二进制码的转换 （1）二进制码的最高位（最左边）与格雷码的最高位相同。 （2）将产生的每个二进制码位加上下一相邻位置的格雷码位，作为 二进制码的下一位（舍去进位）。
1.4.1 十进制编码
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
1.4 数字系统中数的表示方法与格式
1.4.1 十进制编码
1. 8421 BCD码
在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值， 把每一位中的1所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表 的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的1分别表示8、4、2、 1（权值），即从左到右，它的各位权值分别是8、4、2、1。所以把 这种代码叫做8421码。8421 BCD码是只取四位自然二进制代码的 前10种组合。
数字电子技术基础6时序逻辑电路
Q* Q1 Q2 Q3 Q2Q3 3
Q1 Q3 * Q2 * Q1 * Y
输 出 方 程
Y Q2Q3
Q1 Y
CLK Q3 Q2
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 1 1 1 0 0
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
DI 串行 输入
D Q3 Q D Q2 Q D Q1 D Q0 Q
0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 缺少111为 0 1 1 初态的情况 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 1
7进制计数器
其中Q3Q2Q1为计数状态，Y为进位
我们可以把状态转换表表示为状态转换图的形式
/Y /0 /0
CLK Q3 0 1 0 0
*
Q
* 3
Q Q Q (Q )
1 2 3 0
C Q0Q3
设初态为0000
作状态转换图
可以看出这是一个异步十进制加法计数器！ 3. 检验其能否自动启动 ？
什么叫 “自动启动” ? 四个触发器本应有十六个稳定状态 ，可 上图电路的状态图中只有十个状态。如果由 于某种原因进入了其余的六个状态当中的任 一个状态，若电路能够自动返回到计数链 ( 即有效循环 ) ，人们就称其为能自动启动。
*6.2.3
异步时序逻辑电路的分析方法
例6.2.4 分析图6.2.10所示电路的逻辑功能。
1、写三大方程
驱 动 方 程 状 Q0 Q 0 cp0 Q 0 (cp0 ) * 态 Q1 Q 3 Q 1 (cp1 ) Q 3 Q 1 (Q0 ) * 方 Q2 Q 2 (cp2 ) Q 2 (Q1 ) 程 *
Q1 Q3 * Q2 * Q1 * Y
输 出 方 程
Y Q2Q3
Q1 Y
CLK Q3 Q2
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 1 1 1 0 0
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
DI 串行 输入
D Q3 Q D Q2 Q D Q1 D Q0 Q
0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 缺少111为 0 1 1 初态的情况 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 1
7进制计数器
其中Q3Q2Q1为计数状态，Y为进位
我们可以把状态转换表表示为状态转换图的形式
/Y /0 /0
CLK Q3 0 1 0 0
*
Q
* 3
Q Q Q (Q )
1 2 3 0
C Q0Q3
设初态为0000
作状态转换图
可以看出这是一个异步十进制加法计数器！ 3. 检验其能否自动启动 ？
什么叫 “自动启动” ? 四个触发器本应有十六个稳定状态 ，可 上图电路的状态图中只有十个状态。如果由 于某种原因进入了其余的六个状态当中的任 一个状态，若电路能够自动返回到计数链 ( 即有效循环 ) ，人们就称其为能自动启动。
*6.2.3
异步时序逻辑电路的分析方法
例6.2.4 分析图6.2.10所示电路的逻辑功能。
1、写三大方程
驱 动 方 程 状 Q0 Q 0 cp0 Q 0 (cp0 ) * 态 Q1 Q 3 Q 1 (cp1 ) Q 3 Q 1 (Q0 ) * 方 Q2 Q 2 (cp2 ) Q 2 (Q1 ) 程 *
数字电子技术基础 第六章
图6. 3.28
图6.3.27电路的时序图
常见的 异步二进制加法器产品有4位的（如74LS293、 74LS393、74HC393）等、7位的（如CC4024等）、12位的 （如74HC4040等）和14位的（如74HC4020等）几种类型。
2、异步十进制计数器
是在4位异步二进制加法计数器的基础上加以修改得到。 在计数过程中跳过从1010到1111这6个状态。
穆尔型：
状态机：State Machine简称SM。或称算法状态机 (Algorithmic State Machine，简称ASM)。
6.2 时序逻辑电路的分析方法
6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 分析步骤：
1、从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动方程。 （存储电路中每个触发器输入信号的逻辑函数式）。 2、将得到的这些驱动方程代入相应触发器的特性方 程，得出每个触发器的状态方程，从而得到由这些状 态方程组成的整个时序电路的状态方程组。 3、根据逻辑图写出电路的输出方程。
图6. 3.38
例6.3.3电路的并行进位方式
图6. 3.39
例6.3.3电路的串行进位方式
例 6.3.4 P304
当M为大于N的素数时，不能分解成N1和N2，不能采用并行 进位方式和串行进位方式。必须采用整体置零方式或整体置 数方式。
图6. 3.40
例6.3.4电路的整体置零方式
整体置零方式： １、先将两片N进制计数器按最简单的方式接成一个大于M进制的计数器（如N*N进 制）。 ２、然后在计数器为M状态时译出异步置零信号，将两片N进制计数器同时置零。 整体置数方式： １、先将两片N进制计数器按最简单的方式接成一个大于M进制的计数器（如N*N进 制）。 ２、然后在选定的某状态下译出LD’=0信号，将两片N进制计数器同时置入适当数 值，获得Ｍ进制计数器。
《数字电子技术基础》课件
数字信号的特点与优势
总结词
易于存储、传输和处理
详细描述
数字信号可以方便地存储在各种存储介质上，如硬盘、光盘等，并且可以轻松地 进行传输，如通过互联网或数字电视广播。此外，数字信号还可以通过各种数字 信号处理技术进行加工处理，如滤波、压缩、解调等。
数字信号的特点与优势
总结词：灵活性高
详细描述：数字信号可以方便地进行各种形式的变换和处理，如时域变换、频域 变换等，使得信号处理更加灵活和方便。
存储器设计
实现n位静态随机存取存储器（SRAM）。
移位器设计
实现n位左/右移位器。
微处理器设计
实现简单的微处理器架构。
CHAPTER 04
数字信号处理
数字信号的特点与优势
总结词
清晰、稳定、抗干扰能力强
详细描述
数字信号以离散的二进制形式表示，信号状态明确，不易受到噪声和干扰的影 响，具有较高的稳定性和抗干扰能力。
数字系统集成测试
对由多个数字电路组成的数字系统进 行集成测试，确保系统整体功能和性 能达标。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对数字电路进行全面测试，确保产品质量 ，提高客户满意度。
数字电路的调试方法与技巧
分段调试
将数字电路分成若干段，逐段进行调试，以 确定问题所在的位置。
仿真测试
利用仿真软件对数字电路进行测试，模拟实 际工作情况，以便发现潜在问题。
逻辑分析
使用逻辑分析仪对数字电路的信号进行实时 监测和分析，以便快速定位问题。
编码器和译码器的应用
编码器和译码器在数字电路中有 着广泛的应用，如数据转换、数 据传输和显示驱动等。
CHAPTER 03
数字系统设计
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输出方程
279页图6.3.10
C Qn1Qn2 Q1 Q0
4位二进制同步加法计数器
若计数脉冲频率为f0，则Q0、Q1、Q2、Q3端输出脉冲的 频率依次为f0的1/2、1/4、1/8、1/16。因此又称为分频器。
4位集成二进制同步加法计数器74LS161/163
数据输入端 工作状态 控制端 进位 输出
4位集成二进制同步可逆计数器74LS191
使能端
串行时钟输出
加／减控 制端
预置数控 制端
4位同步二进制可逆计数器74LS191功能表
74LS191具有异步置数功能.
0
1 0 1
1
1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1
1 0 0 0
双时钟加/减计数器74LS193
74LS193具有异步清零和异步置数功能.
电路在某一给定时刻的输出
由触发器保存 取决于该时刻电路的输入
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
输 入
X1 Xp
Y1
…
组合电路
…
Ym
输 出
Q1 Qt
W1
…
存储电路
… Wr
时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与
该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的
状态有关。 构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
③计算、列状态转换表
Q1* (Q2 Q3 ) Q1 * Q2 Q1 Q2 Q1 Q3 Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
Q1* (Q2 Q3 ) Q1 * Q2 Q1 Q2 Q1 Q3 Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
输出仅决定于存储电路的状态，与电路 当前的输入无关。
三、时序逻辑电路的功能描述方法 逻辑方程组 状态表 卡诺图 状态图 时序图 逻辑图
1. 逻辑方程组
特性方程：描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。 驱动方程：（激励方程）触发器输入信号的逻辑 表达式。 时钟方程：控制时钟CLK的逻辑表达式。 状态方程：（次态方程）次态输出的逻辑表达式。 驱动方程代入特性方程得状态方程。 输出方程：输出变量的逻辑表达式。
2. 状态表 反映输出Z、次 态Q*与输入X、 现态Q之间关系 的表格。
3. 状态图 反映时序电路 状态转换规律， 及相应输入、 输出取值关系 的图形。
箭尾： 现态
标注：输入／输出
箭头： 次态
4. 时序图
时序图又叫工作波形图，它用波形的形式形 象地表达了输入信号、输出信号、电路的状态等 的取值在时间上的对应关系。
这四种方法从不同侧面突出了时序电路逻 辑功能的特点，它们在本质上是相同的，可以
互相转换。
6.2 时序逻辑电路的分析方法
时序电路的分析步骤：
电路图
1
时钟方程、 驱动方程和 输出方程
2 将驱动方 程代入特 性方程
状态方程
3 计算
判断电路逻 辑功能,检查 自启动
5
4
时序图
பைடு நூலகம்
状态图、 状态表
几个概念
有效状态：在时序电路中，凡是被利用了的状态。
输出
电路状态
A
转换方向
Q2 Q1
0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1
Q Q
0 1 1 0 1 1 0 0
* 2
* 1
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
00 0/1 1/1
1/0
01 1/0
11
1/0
10
0 0 0 0 1 1 1 1
1 0 1 0 1 0 1 0
④作时序图
1 0 1
画状态转换图
Q3Q2Q1 /Y
000
/1 /1 111
/0
001
/0 010
/0
011 /0
110
/0
101
/0
100
④作时序图
1 0 0 1
1
0 1
1
0 0 1 0 1 0
0 0
0 0 0 0
0 1
0 1
⑤说明电路功能
这是一个同步七进制加法计数器，能自启动。
例6.2.3
解: ①写方程式 驱 D1 Q1 动 方 D2 A Q1 Q2 程
J 0 K0 1 J1 K1 Q0 J 2 K 2 Q1 Q0 J n 1 K n 1 Qn 2Qn 3 Q1 Q0
B Qn1Qn2 Q1 Q0
驱动方程
输出方程
284页图6.3.15
二、时序逻辑电路的分类： 按 动 作 特 点 可 分 为
同步时序逻辑电路
所有触发器状态的变化都是在 同一时钟信号操作下同时发生。
异步时序逻辑电路
触发器状态的变化不是同时发生。
按 输 出 特 点 可 分 为
米利型时序逻辑电路
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还 决定于电路当前的输入。
穆尔型时序逻辑电路
单向移位寄存器具有以下主要特点：
（ 1）单向移位寄存器中的数码，在CLK脉冲操
作下，可以依次右移或左移。
（2）n位单向移位寄存器可以寄存n位二进制
代 码 。 n 个 CLK 脉 冲 即 可 完 成 串 行 输 入 工 作 ，
此后可从Q0 ～Qn-1 端获得并行的n位二进制数码， 再用n个CLK脉冲又可实现串行输出操作。 （3）若串行输入端状态为0，则n个CLK脉冲后， 寄存器便被清零。
第 六 章
时序逻辑电路 -
教学内容
§6.1 概述
§6.2 时序逻辑电路的分析方法
§6.3 若干常用的时序逻辑电路 §6.4 时序逻辑电路的设计方法
教学要求
一.重点掌握的内容：
（1）时序逻辑电路的概念及电路结构特点； （2）同步时序电路的一般分析方法；
（3）同步计数器的一般分析方法；
（4）会用置零法和置数法构成任意进制计数器。
K1 1 K 2 (Q1 Q3 ) K 3 Q2
同步时序电路，时钟方程省去。 输出方程
Y Q2 Q3
②求状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程
Q* JQ K Q
中得电路的状态方程:
Q1* J1Q1 K1Q1 (Q2 Q3 ) Q1 * Q2 J 2Q2 K 2Q2 Q1 Q2 Q1 Q3 Q2 Q* J Q K Q Q Q Q Q Q 3 3 3 3 1 2 3 2 3 3
4位寄存器 0，异步 （1）清零。RD
清零。即有：
Q3 Q2 Q1 Q0 0000
（2）送数。 RD 1 时， CLK上升沿送数。即有：
* * * Q3 Q2Q1*Q0 D3 D2 D1D0
（3）保持。在 RD 1
、
CLK上升沿以外时间，寄 存器内容将保持不变。 同步触发器构成 边沿触发器构成
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k LED 发光 二极管
RD Q0 Q1 Q2 Q3 S1 74LS194
+5V
Q=0时
LED亮
RD Q0 Q1 D1 Q2 D2 D3 Q3 S1
DIR D0 D1
D2
D3
S0 DIL CLK +5V
(a)引脚排列图
异步复位端
预置数控 制端
4位同步二进制计数器74161功能表
74161具有异步清零和同步置数功能.
4位同步二进制计数器74163功能表
74163具有同步清零和同步置数功能.
74LS163的引脚排列和74LS161相同，不同之处是74LS163采用 同步清零方式。
n位二进制同步减法计数器的连接规律：
2、同步十进制计数器
同步十进制加法计数器:在同步二进制加法计数 器基础上修改而来.
同步十进制加法计数器74LS160与74LS161 逻辑图和功能表均相同,所不同的是74LS160是 十进制而74LS161是十六进制。
同步十进制可逆计数器也有单时钟和双时钟
两种结构形式。属于单时钟的有74LS190等，属
加法计数器 二进制计数器
同步计数器 计 数 器 异步计数器
十进制计数器
N进制计数器 二进制计数器 十进制计数器 N进制计数器
减法计数器 可逆计数器 加法计数器 减法计数器 可逆计数器
· · · · · ·
一、同步计数器
n位二进制同步加法计数器的电路连接规律：
J 0 K0 1 J1 K1 Q0 驱动方程 J 2 K 2 Q1 Q0 J n 1 K n 1 Qn 2Qn 3 Q1 Q0
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念； （2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。 2. 时序电路：
二、移位寄存器
单向移位寄存器
* * * * Q0 Di、Q1 Q0、Q2 Q1 、Q3 Q2
0 1 0
1 01 0 1
0 10 1
1 00
0 1
首先将4位数据并行置入移位寄存器的4个触发器中，经 经过4个CLK信号以后，串行输入的4位代码全部移入寄 过4个CP,4位代码将从串行输出端依次输出，实现数据的并行 存器中，同时在4个触发器输出端得到并行输出代码。 －串行转换。
279页图6.3.10
C Qn1Qn2 Q1 Q0
4位二进制同步加法计数器
若计数脉冲频率为f0，则Q0、Q1、Q2、Q3端输出脉冲的 频率依次为f0的1/2、1/4、1/8、1/16。因此又称为分频器。
4位集成二进制同步加法计数器74LS161/163
数据输入端 工作状态 控制端 进位 输出
4位集成二进制同步可逆计数器74LS191
使能端
串行时钟输出
加／减控 制端
预置数控 制端
4位同步二进制可逆计数器74LS191功能表
74LS191具有异步置数功能.
0
1 0 1
1
1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1
1 0 0 0
双时钟加/减计数器74LS193
74LS193具有异步清零和异步置数功能.
电路在某一给定时刻的输出
由触发器保存 取决于该时刻电路的输入
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
输 入
X1 Xp
Y1
…
组合电路
…
Ym
输 出
Q1 Qt
W1
…
存储电路
… Wr
时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与
该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的
状态有关。 构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
③计算、列状态转换表
Q1* (Q2 Q3 ) Q1 * Q2 Q1 Q2 Q1 Q3 Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
Q1* (Q2 Q3 ) Q1 * Q2 Q1 Q2 Q1 Q3 Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
输出仅决定于存储电路的状态，与电路 当前的输入无关。
三、时序逻辑电路的功能描述方法 逻辑方程组 状态表 卡诺图 状态图 时序图 逻辑图
1. 逻辑方程组
特性方程：描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。 驱动方程：（激励方程）触发器输入信号的逻辑 表达式。 时钟方程：控制时钟CLK的逻辑表达式。 状态方程：（次态方程）次态输出的逻辑表达式。 驱动方程代入特性方程得状态方程。 输出方程：输出变量的逻辑表达式。
2. 状态表 反映输出Z、次 态Q*与输入X、 现态Q之间关系 的表格。
3. 状态图 反映时序电路 状态转换规律， 及相应输入、 输出取值关系 的图形。
箭尾： 现态
标注：输入／输出
箭头： 次态
4. 时序图
时序图又叫工作波形图，它用波形的形式形 象地表达了输入信号、输出信号、电路的状态等 的取值在时间上的对应关系。
这四种方法从不同侧面突出了时序电路逻 辑功能的特点，它们在本质上是相同的，可以
互相转换。
6.2 时序逻辑电路的分析方法
时序电路的分析步骤：
电路图
1
时钟方程、 驱动方程和 输出方程
2 将驱动方 程代入特 性方程
状态方程
3 计算
判断电路逻 辑功能,检查 自启动
5
4
时序图
பைடு நூலகம்
状态图、 状态表
几个概念
有效状态：在时序电路中，凡是被利用了的状态。
输出
电路状态
A
转换方向
Q2 Q1
0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1
Q Q
0 1 1 0 1 1 0 0
* 2
* 1
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
00 0/1 1/1
1/0
01 1/0
11
1/0
10
0 0 0 0 1 1 1 1
1 0 1 0 1 0 1 0
④作时序图
1 0 1
画状态转换图
Q3Q2Q1 /Y
000
/1 /1 111
/0
001
/0 010
/0
011 /0
110
/0
101
/0
100
④作时序图
1 0 0 1
1
0 1
1
0 0 1 0 1 0
0 0
0 0 0 0
0 1
0 1
⑤说明电路功能
这是一个同步七进制加法计数器，能自启动。
例6.2.3
解: ①写方程式 驱 D1 Q1 动 方 D2 A Q1 Q2 程
J 0 K0 1 J1 K1 Q0 J 2 K 2 Q1 Q0 J n 1 K n 1 Qn 2Qn 3 Q1 Q0
B Qn1Qn2 Q1 Q0
驱动方程
输出方程
284页图6.3.15
二、时序逻辑电路的分类： 按 动 作 特 点 可 分 为
同步时序逻辑电路
所有触发器状态的变化都是在 同一时钟信号操作下同时发生。
异步时序逻辑电路
触发器状态的变化不是同时发生。
按 输 出 特 点 可 分 为
米利型时序逻辑电路
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还 决定于电路当前的输入。
穆尔型时序逻辑电路
单向移位寄存器具有以下主要特点：
（ 1）单向移位寄存器中的数码，在CLK脉冲操
作下，可以依次右移或左移。
（2）n位单向移位寄存器可以寄存n位二进制
代 码 。 n 个 CLK 脉 冲 即 可 完 成 串 行 输 入 工 作 ，
此后可从Q0 ～Qn-1 端获得并行的n位二进制数码， 再用n个CLK脉冲又可实现串行输出操作。 （3）若串行输入端状态为0，则n个CLK脉冲后， 寄存器便被清零。
第 六 章
时序逻辑电路 -
教学内容
§6.1 概述
§6.2 时序逻辑电路的分析方法
§6.3 若干常用的时序逻辑电路 §6.4 时序逻辑电路的设计方法
教学要求
一.重点掌握的内容：
（1）时序逻辑电路的概念及电路结构特点； （2）同步时序电路的一般分析方法；
（3）同步计数器的一般分析方法；
（4）会用置零法和置数法构成任意进制计数器。
K1 1 K 2 (Q1 Q3 ) K 3 Q2
同步时序电路，时钟方程省去。 输出方程
Y Q2 Q3
②求状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程
Q* JQ K Q
中得电路的状态方程:
Q1* J1Q1 K1Q1 (Q2 Q3 ) Q1 * Q2 J 2Q2 K 2Q2 Q1 Q2 Q1 Q3 Q2 Q* J Q K Q Q Q Q Q Q 3 3 3 3 1 2 3 2 3 3
4位寄存器 0，异步 （1）清零。RD
清零。即有：
Q3 Q2 Q1 Q0 0000
（2）送数。 RD 1 时， CLK上升沿送数。即有：
* * * Q3 Q2Q1*Q0 D3 D2 D1D0
（3）保持。在 RD 1
、
CLK上升沿以外时间，寄 存器内容将保持不变。 同步触发器构成 边沿触发器构成
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k LED 发光 二极管
RD Q0 Q1 Q2 Q3 S1 74LS194
+5V
Q=0时
LED亮
RD Q0 Q1 D1 Q2 D2 D3 Q3 S1
DIR D0 D1
D2
D3
S0 DIL CLK +5V
(a)引脚排列图
异步复位端
预置数控 制端
4位同步二进制计数器74161功能表
74161具有异步清零和同步置数功能.
4位同步二进制计数器74163功能表
74163具有同步清零和同步置数功能.
74LS163的引脚排列和74LS161相同，不同之处是74LS163采用 同步清零方式。
n位二进制同步减法计数器的连接规律：
2、同步十进制计数器
同步十进制加法计数器:在同步二进制加法计数 器基础上修改而来.
同步十进制加法计数器74LS160与74LS161 逻辑图和功能表均相同,所不同的是74LS160是 十进制而74LS161是十六进制。
同步十进制可逆计数器也有单时钟和双时钟
两种结构形式。属于单时钟的有74LS190等，属
加法计数器 二进制计数器
同步计数器 计 数 器 异步计数器
十进制计数器
N进制计数器 二进制计数器 十进制计数器 N进制计数器
减法计数器 可逆计数器 加法计数器 减法计数器 可逆计数器
· · · · · ·
一、同步计数器
n位二进制同步加法计数器的电路连接规律：
J 0 K0 1 J1 K1 Q0 驱动方程 J 2 K 2 Q1 Q0 J n 1 K n 1 Qn 2Qn 3 Q1 Q0
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念； （2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。 2. 时序电路：
二、移位寄存器
单向移位寄存器
* * * * Q0 Di、Q1 Q0、Q2 Q1 、Q3 Q2
0 1 0
1 01 0 1
0 10 1
1 00
0 1
首先将4位数据并行置入移位寄存器的4个触发器中，经 经过4个CLK信号以后，串行输入的4位代码全部移入寄 过4个CP,4位代码将从串行输出端依次输出，实现数据的并行 存器中，同时在4个触发器输出端得到并行输出代码。 －串行转换。