第二十二讲 移位寄存器和计数器

X X
1 1 1
0
0 1 1
8
9 10 11
0
0 0 0 0 0 0 1 0
C Q0Q1Q2Q3
12
13 14 15
0
0 1 1
12
13 14 15 0
16
0
0
e.状态转换图：
f.时序图：
g.逻辑功能: (1)由于每输入16个CLK 脉冲触发器的状态一循环，并 在输出端C产生一进位信号，故为16进制计数器。若 二进制数码的位数为n，而计数器的循环周期为2n， 这样的计数器又叫二进制计数器。
同步时序逻辑电路分析步骤：
内容回顾
1. 写出每个触发器的驱动方程。
2.把驱动方程代入触发器的特性方程中，得到每个触 发器的状态方程。 3. 写出输出方程。 4.写出整个电路的状态转换表、状态转换图和时序图。 5.由状态转换表或状态转换图得出电路的逻辑功能，并 判断电路能否自启动。
6.3.1 寄存器和移位寄存器
1
1
EP、ET 相与的结果为 0时，计数器保持
1 0 0 0
1
1
0
EP、ET
1
计数使能控制， 1有效
0 0 1
1
1
1
74161功能表
CLK R D LD EP ET
工作状态 置 0（异步） 预置数（同步） 保持（包括C） 保持（C=0） 计数
X
0 1
X 0 1 1 1
X X 0 X 1
X X 1 0 1
(2) 计数器有分 频功能，也把它 叫做分频器。若 CLK脉冲的频率 为 f0 , 则由16进 制计数器的时序 图可知，输出端 Q0、Q1、Q2、Q3 的频率为f0 / 2、 f0 / 4 、 f 0 / 8、 f0 / 16.
器件实例：74161
R' D 异步置0
0
0
LD' 同步预置数
0 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1
等效 十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
进位输出 C 0 0 0 0
0 1 2 3
Q0 Q0 Q1 Q0 Q1 Q0Q1 (Q0Q1 )Q2 Q0Q1Q2
4
5 6 7
1
1 1 1
0
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
0
0 0 0
(Q0Q1 ) Q2 * (Q0Q1Q2 )Q3 Q3 Q0Q1Q2Q3 (Q Q Q ) Q 0 1 2 3
8
9 10 11
1
1 1 1 1 1 1 1 0
0
0 0 0 1 1 1 1
D1
S1
S1 S0 S0
Q2
1 RQ1 SQ Q1* SQ1
通过控制 S1 S0 就可以选择 194 的工作状态
R’D S1 S0 工作状态
0
1 1 1 1
X
0 0 1 1
X
0 1 0 1
置零
保持 右移 左移 并行输入
扩展应用（4位
8位）
6.3.2 计数器
计数器是用来记忆输入脉冲个数的逻辑器件； 可用于定时、分频、产生节拍脉冲和脉冲序列及进 行数字运算等等,是使用最多的时序逻辑电路。 计数器的分类 按工作方式分：同步计数器和异步计数器。 按功能分：加法计数器、减法计数器和可逆计数器。 按数字的编码方式分：二进制计数器、二－十进制 计数器、循环码计数器等。 按计数器的计数容量来分：七进制计数器、十进制 计数器、六十进制计数器等等。
一 、同步计数器 1.同步二进制计数器 （1）加法计数器： 原理：根据二进制加法运算规则可 知，在多位二进制数末位加1，若第i 位以下皆为1时，则第i 位应翻转。 由此得出规律，若用T 触发器构成 计数器，则第i位触发器输入端Ti 的 逻辑式应为：
CLK
Q2 Q1 Q0
0 1 2 3 4 5 6 7
一、寄存器 ①用于寄存一组二值代码，N位寄存器由N个触发器组成， 可存放一组N位二值代码。 ②要求其中每个触发器可置1，置0。
74LS 75 clk高电平期间 Q随D改变
例：边沿触发结构的74HC175
74HC175 CLK 时，将D0 ~ D3存入， 有异步置0功能。
数据并行输入并行输出
二、移位寄存器（代码在寄存器中左/右移动）
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
Ti Qi 1Qi 2 ...Q0 T0 1
4位同步二进制计数器的逻 辑电路。每个触发器都连 成T 触发器。 a.驱动方程
T0 1 T Q 1 0 T2 Q0Q1 T3 Q0Q1Q2
具有存储 + 移位功能
CLK 到达时，各触发器按前 一级 触发器原来的状态变化
数据依次右移 1位
可实现数据的串行输入串行输出、串行输入并行输出。
用JK触发器构成的移位寄存器
器件实例：74LS 194A，左/右移，并行输入，保 持，异步置零等功能
Leabharlann Baidu
S 0 Q1 S1 S0 Q0 S1 S0 Q2 S1 S0 D1 SQ1 S1
b. 状态方程： T触发器的特性方程为
驱动方程
Q* TQ T Q
则状态方程为
* Q0 * Q1 * Q2 * Q3
Q0 Q0 Q1 Q0 Q1 Q0Q1
T0 1 T Q 1 0 T2 Q0Q1 T3 Q0Q1Q2
(Q0Q1 )Q2 (Q0Q1 ) Q2 Q0Q1Q2 (Q0Q1Q2 )Q3 (Q0Q1Q2 ) Q3 Q0Q1Q2Q3
c.输出方程：
C Q0Q1Q2Q3
计数 脉冲顺序
电路状态
d. 状态转换表：
* Q0 * Q1 * Q2
Q3 Q2 Q1 Q0