数字电路常见时序逻辑电路计数器(ppt)
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计数器(Counter) 数电课件
市场上能买到的集成计数器一般为二进制和8421BCD码十进制计数器，如果需要其他 进制的计数器，可在现有的二进制或十进制集成计数器的基础上，利用其清零端或预置数 端，外加适当的门电路，从而构成按自然态序进行计数的N进制计数器。
2. N进制计数器的构成方法
Ⅰ. 用同步清零端或置数端归零构成N进制计数器
数器。 M通常又叫做计数器的容量，或计数器的计数长度。
3. 分类
Ⅰ. 计数器按计数进制可分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器； Ⅱ. 按计数的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；
Ⅲ. 按计数器中各触发器的状态翻转是否与计数脉冲同步分为同步计数器和异步计数器。
二、二进制计数器 1. 二进制同步计数器
CP0 CP
CP1 Q0n CP2 Q1n
CP3 Q0n
Q n 1 0
Q0n
Q n 1 1
Q3n Q1n
Q n 1 2
Q2n
Q n 1 3
Q2nQ1n
D触发器特性方程 ⑥. 驱动方程组
Qn1 D
D0 Q0n；
二进制同步减法计数器的级间连接规律 ①. 驱动方程组
T0 J0 K0 1；
T1 J1 K1 Q0n；
T2 J2 K2 Q1n Q0n；
L
L
Ti
Ji
Ki
Q Q n n i1 i2
L
Q1n Q0n
i 1
Q
n。
j
2. N进制计数器的构成方法
Ⅰ. 用同步清零端或置数端归零构成N进制计数器
数器。 M通常又叫做计数器的容量，或计数器的计数长度。
3. 分类
Ⅰ. 计数器按计数进制可分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器； Ⅱ. 按计数的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；
Ⅲ. 按计数器中各触发器的状态翻转是否与计数脉冲同步分为同步计数器和异步计数器。
二、二进制计数器 1. 二进制同步计数器
CP0 CP
CP1 Q0n CP2 Q1n
CP3 Q0n
Q n 1 0
Q0n
Q n 1 1
Q3n Q1n
Q n 1 2
Q2n
Q n 1 3
Q2nQ1n
D触发器特性方程 ⑥. 驱动方程组
Qn1 D
D0 Q0n；
二进制同步减法计数器的级间连接规律 ①. 驱动方程组
T0 J0 K0 1；
T1 J1 K1 Q0n；
T2 J2 K2 Q1n Q0n；
L
L
Ti
Ji
Ki
Q Q n n i1 i2
L
Q1n Q0n
i 1
Q
n。
j
数字电子技术基础第五章时序逻辑电路PPT课件
减小功耗
优化电路结构，降低电路的 功耗，减少能源浪费。
提高可靠性
通过优化设计，提高电路的 可靠性和稳定性，降低故障 发生的概率。
提高性能
优化电路结构，提高电路的 响应速度和性能，满足设计 要求。
05 时序逻辑电路的实现技术
基于中小规模集成电路的时序逻辑电路实现技术
概述
中小规模集成电路是将多个晶体管集成在一块芯片上，实现时序逻辑功能。
冒险现象
由于竞争现象的存在，时序逻辑电路 的输出可能会产生短暂的不确定状态， 这种现象称为冒险现象。
04 时序逻辑电路的设计方法
同步时序逻辑电路的设计方法
建立原始状态图
根据设计要求，确定系统的输入和输出变量，并使用状 态图表示系统的状态转换关系。
逻辑方程组
根据状态图和状态编码，列出逻辑方程组，包括状态转 移方程、输出方程和时钟方程。
分类
根据触发器的不同，时序逻辑电 路可分为同步时序电路和异步时 序电路；根据电路结构，可分为 摩尔型和米立型。
时序逻辑电路的功能与特点
功能
实现数据的存储、记忆、计数、分频 等功能。
特点
具有记忆功能、输出状态不仅与当前 输入有关还与之前状态有关、具有时 钟信号控制等。
时序逻辑电路的应用场景
01
02
数字电子技术基础第五章时序逻辑 电路ppt课件
目 录
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的基本电路的实现技术 • 时序逻辑电路的应用实例
01 时序逻辑电路概述
时序逻辑电路的定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路，其输出不仅取决于当 前的输入，还与之前的输入状态 有关。
03
数字钟
利用时序逻辑电路实现时 间的计数和显示。
数电-时序逻辑电路 计数器
?用触发器构成
——依照一般同步时序电路的设计步骤
例题
用D触发器设计同步十进制加法计数器 用JK触发器设计同步六进制减法计数器
（1）异步二-十进制计数器 74HC/HCT390
FF0 二进制计数器 CP0输入，Q0输出
FF1——FF3
异步五进制计 数器（P277）
CP1输入，Q3、Q2、Q1输出
CP1 1
1000~1111 8进制
异步计数器
方法二 整体反馈清0法实现72进制加法计数器
1 CP
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(0) TC CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(1) TC
CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
TC
CEP
74161
PE
>CP Q0 Q1 Q2 Q3
CR: 异步清零端
CP:
有效
PE: 同步并行置数使能端
D0 - D3 ：预置数据输入端 CET、CEP: 计数使能端
TC:进位输出端，用于级连（TC = CET·Q3·Q2·Q1·Q0）
74161逻辑功能表
输入
输出
清预 零置
使能
时 钟
预置数据输入
连接方式1 Q2 Q1 Q0 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001
（5421码）
连接方式2 Q0 Q3 Q2 Q1 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100
二-五-十进制加法计数器
——依照一般同步时序电路的设计步骤
例题
用D触发器设计同步十进制加法计数器 用JK触发器设计同步六进制减法计数器
（1）异步二-十进制计数器 74HC/HCT390
FF0 二进制计数器 CP0输入，Q0输出
FF1——FF3
异步五进制计 数器（P277）
CP1输入，Q3、Q2、Q1输出
CP1 1
1000~1111 8进制
异步计数器
方法二 整体反馈清0法实现72进制加法计数器
1 CP
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(0) TC CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(1) TC
CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
TC
CEP
74161
PE
>CP Q0 Q1 Q2 Q3
CR: 异步清零端
CP:
有效
PE: 同步并行置数使能端
D0 - D3 ：预置数据输入端 CET、CEP: 计数使能端
TC:进位输出端，用于级连（TC = CET·Q3·Q2·Q1·Q0）
74161逻辑功能表
输入
输出
清预 零置
使能
时 钟
预置数据输入
连接方式1 Q2 Q1 Q0 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001
（5421码）
连接方式2 Q0 Q3 Q2 Q1 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100
二-五-十进制加法计数器
数字电子技术时序逻辑电路
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数字电子技术时序逻辑电路
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图5-3 4位寄存器74LS175的逻辑图
数字电子技术时序逻辑电路
2. 移位寄存器 移位寄存器不仅具有存储的功能，而且还有移位功能，可以 用于实现串、并行数据转换。如图5-4所示为4位移位寄存器 的逻辑图。
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数字电子技术时序逻辑电路
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
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数字电子技术时序逻辑电路
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
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数字电子技术时序逻辑电路
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
数字电子技术时序逻辑电路
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图5-5 同步二进制加法计数器的数时字电序子图技术时序逻辑电路
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图5-8 同步4位二进制加法计数器74LS16数1字的电逻子技辑术图时序逻辑电路
表5-1 同步4位二进制加法计数器74LS161的功能表
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数字电子技术时序逻辑电路
写驱动方程：
写状态方程：
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数字电子技术时序逻辑电路
列状态转换表：
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数字电子技术时序逻辑电路
画状态转换图：
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数字电子技术时序逻辑电路
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
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图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
数字电子技术时序逻辑电路PPT
CP0 CP0 CP1 CP3 Q0 CP2 Q1
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
时序逻辑电路讲解ppt
Q JQ C KQ
CP
J K AQn AQn ，A与Qn是异或关系
A与Qn相同时， J K 0 Qn1 Qn 具有保持原状态功能
A与Qn不同时，J K 1 Qn1 Qn 具有计数功能
时序逻辑电路
特点:
在数字电路中,凡就是任一时刻得稳定输出不仅决定 于该时刻得输入,而且还与电路原来得状态有关者,都 叫做时序逻辑电路,简称时序电路。
3、动作特点: 在CP=1得全部时间里,输入信号 得变化都对主触发器起控 制作用,所以当CP下降沿到达时从触发器得状态不仅仅由 此时刻输入信号得状态决定,还必须考虑整个CP=1期间输 入信号得变化过程。
三、 主从RS、JK触发器
主从RS触发器 的图形符号
S
1S
Q
CP C1
R
1R
Q
主从JK触发器 的图形符号
4. 根据状态转换情况总结电路功能。
例:时序电路见下图, FF1～FF3为主从JK触发器、下降沿动作。 分析其逻辑功能。输入端悬空时等同逻辑1。
1J
Q1
C1
1K
Q1 &
FF1
1J
Q2
C1
1K
Q2
FF2
& 1J Q3 &
1
Y
C1
1K
Q3
FF3 CP
J1 Q2 • Q3
K1 1
1、驱动方程 J2 Q1
RD
0–t1： RD=0、 SD=1
Q=1、Q=0
SD t1 t2 t3 t4 t5 t
t1–t2： RD= SD=0
保持Q=1、Q=0
t2 –t3： RD=1、 SD=0
Q
t
Q=0、Q=1
数字电子技术课件第六章 时序逻辑电路(调整序列码)0609
（3）移入数据可控的并行输入移位寄存器
Z
M
Z D3 X Q3MX Q3NX
N 0 1 0 1
Q3n+1 置0 Q3不变 Q3计翻 置1
0 0 1 1
X 0, Z D3 同步（并行）置数 X 1, Z M Q3 NQ3 右移
右移数据由MN组合而定
3、双向移位寄存器 加选通门构成。
t1
t2
t3
存1 个 数 据 占 用1 个 cp
D1 D2 D3、 Q1 Q2 Q3波形略
二、移位寄存器
移位：按指令(cp),触发器状态可 向左右相邻的触发器传递。 功能：寄存，移位。
构成：相同的寄存单元（无空翻触发器）
共用统一的时钟脉冲（同步工作） 分类：单向、双向
1、单向移位寄存器（4位，右移为例，JK触发器构成） （1）电路：4个相同寄存单元(4个JK触发器)； 同步cp为移位指令； 移1(即: Qn+1 =1) → J=1，K=0 移0(即: Qn+1 =0) → J=0，K=1
1
4个脉冲以后 可从Q3～Q0并 行输出1101
2、并行输入移位寄存器
可预置数的移 位寄存器
（1）选通门——与或逻辑，2选1数据选择器 A B X X:控制信号 F=AX+BX X=1,F=A X=0,F=B
1
&
≥1
F
（2）电路（4位，右移，JK触发器构成）
X控制信号：X＝0，置数； X＝1，右移。 Dr右移数据输入端。 D3～D0并行数据输入端。
X控制信号：X＝0，左移，DL左移数据输入端。 X＝1，右移，Dr右移数据输入端；
双向移位寄存器示例，X控制信号：X＝0，左移， X＝1，右移，
5时序逻辑电路
J0 = K0 = 1
Q0： 来一个CP，它就翻转一次； Q1：当Q0＝1时，它可翻转一次； Q2：只有当Q1Q0＝11时，它才能翻转一次。
（5-22）
2. 再列写状态转换表，分析其状态转换过程。
CP
原状态 Q2 Q1 Q0
J2＝
控 K2＝
制
端
J1＝ K1＝ J0＝1
K0＝1
下,状态, ,
Q2 Q1 Q0
1
11
并行输入
（5-12）
5.2.3 寄存器应用举例
例：数据传送方式变换电路
并
D6 D5
行 D4
输 D3
入
D2 D1
D0
数
据变 传换 送电 方路 式
串行输出
1. 实现方法
(1). 因为有7位并行输入，故需使用两片74LS194；
(2). 用最高位QD2作为它的串行输出端。
（5-13）
2. 具体电路
Q0 K0
计数 脉冲
CP
下状态
K0
=
,
Q2
Q1,
Q0,
1
1 001
1 010
1 011
1 100
1 000
所分析的电路为异步五进制加法计数器。
（5-26）
3. 还可以用波形图显示状态转换表( 略 )
4. 检验其能否自动启动 ？
另有三种状态111、110、101不在计数循环内， 如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入计数循 环，称为能够自行启动。
QA QB QC QD CP S1
CLR 74LS194 S0
RABCDL
12 3 4567 8
CLR R A B C D L GND
Q0： 来一个CP，它就翻转一次； Q1：当Q0＝1时，它可翻转一次； Q2：只有当Q1Q0＝11时，它才能翻转一次。
（5-22）
2. 再列写状态转换表，分析其状态转换过程。
CP
原状态 Q2 Q1 Q0
J2＝
控 K2＝
制
端
J1＝ K1＝ J0＝1
K0＝1
下,状态, ,
Q2 Q1 Q0
1
11
并行输入
（5-12）
5.2.3 寄存器应用举例
例：数据传送方式变换电路
并
D6 D5
行 D4
输 D3
入
D2 D1
D0
数
据变 传换 送电 方路 式
串行输出
1. 实现方法
(1). 因为有7位并行输入，故需使用两片74LS194；
(2). 用最高位QD2作为它的串行输出端。
（5-13）
2. 具体电路
Q0 K0
计数 脉冲
CP
下状态
K0
=
,
Q2
Q1,
Q0,
1
1 001
1 010
1 011
1 100
1 000
所分析的电路为异步五进制加法计数器。
（5-26）
3. 还可以用波形图显示状态转换表( 略 )
4. 检验其能否自动启动 ？
另有三种状态111、110、101不在计数循环内， 如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入计数循 环，称为能够自行启动。
QA QB QC QD CP S1
CLR 74LS194 S0
RABCDL
12 3 4567 8
CLR R A B C D L GND
数电课件时序电路
故障检测
通过测试和验证手段，发现时序电路中存在的故障和问题。
故障定位
确定故障发生的位置和原因，以便进行针对性的修复。
故障排除
根据故障定位结果，采取适当的措施排除故障，恢复时序电路的正常工作。
预防性维护
通过定期检查和维护，预防时序电路出现故障，提高系统的可靠性和稳定性。
THANKS
感谢观看
06
时序电路的测试与验证
测试方法
静态测试
通过输入一组已知的测试向量，观察输出结果是否符合预期，以检测 时序电路的功能性。
动态测试
模拟实际工作时序电路的行为，通过输入激励信号，观察输出响应是 否符合预期。
边界测试
针对电路的输入和输出边界进行测试，以确保电路在极限条件下的正 常工作。
仿真测试
利用仿真软件对时序电路进行模拟测试，以验证电路的功能和性能。
使用HDL对时序电路进行详细设计描述， 包括逻辑功能、输入输出接口和时序约
束等。
逻辑综合与优化
将HDL代码转换为具体的门级电路， 并进行优化，以满足性能、面积和功
耗等要求。
逻辑仿真与验证
利用HDL仿真工具对时序电路进行仿 真测试，验证设计的正确性和可靠性。
可编程逻辑器件开发
使用HDL在可编程逻辑器件（如 FPGA）上进行时序电路的开发和实 现。
详细描述
状态图是一种图形化表示时序电路状态转换的工具，通过状态图可以清晰地看出时序电 路的状态转换过程和状态转换条件。在状态图中，每个节点表示一个状态，箭头表示状 态转换的方向和条件。通过分析状态图，可以得出时序电路的次态方程和输出方程，进
而理解时序电路的工作原理。
状态转换表分析法
总结词
通过状态转换表可以系统地列出时序电路的所有可能的状态转换情况，是分析时序电路的另一种重要方法。
通过测试和验证手段，发现时序电路中存在的故障和问题。
故障定位
确定故障发生的位置和原因，以便进行针对性的修复。
故障排除
根据故障定位结果，采取适当的措施排除故障，恢复时序电路的正常工作。
预防性维护
通过定期检查和维护，预防时序电路出现故障，提高系统的可靠性和稳定性。
THANKS
感谢观看
06
时序电路的测试与验证
测试方法
静态测试
通过输入一组已知的测试向量，观察输出结果是否符合预期，以检测 时序电路的功能性。
动态测试
模拟实际工作时序电路的行为，通过输入激励信号，观察输出响应是 否符合预期。
边界测试
针对电路的输入和输出边界进行测试，以确保电路在极限条件下的正 常工作。
仿真测试
利用仿真软件对时序电路进行模拟测试，以验证电路的功能和性能。
使用HDL对时序电路进行详细设计描述， 包括逻辑功能、输入输出接口和时序约
束等。
逻辑综合与优化
将HDL代码转换为具体的门级电路， 并进行优化，以满足性能、面积和功
耗等要求。
逻辑仿真与验证
利用HDL仿真工具对时序电路进行仿 真测试，验证设计的正确性和可靠性。
可编程逻辑器件开发
使用HDL在可编程逻辑器件（如 FPGA）上进行时序电路的开发和实 现。
详细描述
状态图是一种图形化表示时序电路状态转换的工具，通过状态图可以清晰地看出时序电 路的状态转换过程和状态转换条件。在状态图中，每个节点表示一个状态，箭头表示状 态转换的方向和条件。通过分析状态图，可以得出时序电路的次态方程和输出方程，进
而理解时序电路的工作原理。
状态转换表分析法
总结词
通过状态转换表可以系统地列出时序电路的所有可能的状态转换情况，是分析时序电路的另一种重要方法。
第六章 时序逻辑电路计数器
EP ET
CLK Q0 Q1 Q2
C LD LD R D RD Q3
（b）功能表
图6.3.9 4注：74161和74LS161只是内部电路结构有些区别。74LS163 也是4位二进制加法计数器，但清零方式是同步清零
01
01
0
6.3.2 计数器
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
T 触发器
1.定义： 凡在时钟信号作用下，具有表5.6.3所示功能的触 发器称为T 触发器 表5.6.3
在数字电路中，凡在 CP 时钟脉冲 控制下，根据输入信号T取值的不 同，具有保持和翻转功能的电路 ，即当 T=0 时能保持状态不变 ， T=1 时一定翻转的电路，都称为 T 触发器。 2.特性方程： 由特性表可得
(a)逻辑图形符号 （b）功能表 图6.3.12 同步十六进制可逆计数器74LS193的图形符号及功能表
6.3.2 计数器
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。
T1 Q0 Q0Q3
6.3.2 计数器
K1 ＆ T3 J Q3 6 7 8 9 10 11 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 3 2 1 0 9 0 0 0 1 0
C K1
6.3.2 计数器
其逻辑电路如图6.3.15所示
驱动方程：
T0 1 (Q3 Q2 Q1 ) T1 Q0 Q0 (Q1 Q2 Q3 ) T2 Q1 Q1 Q0 T3 Q2
清华数字电路课件第六章-时序逻辑电路
YF(Q)
仅取决于电路
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
时序逻辑电路的分析：就是给定时序电路，找出该的 逻辑功能，即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和 输出。由于同步时序逻辑电路是在同一时钟作用下， 故分析比较简单些，只要写出电路的驱动方程、输出 方程和状态方程，根据状态方程得到电路的状态表或 状态转换图，就可以得出电路的逻辑功能。
6.2.时序逻辑电路的分析方法
(4）状态转换表：
Q Q12n n 1 1 D D12Q A1Q1Q2
A＝0时
Y [ A Q 1 ( Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ] A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2 A＝1时
Q2 Q1 Q2* Q1* Y
00 0 1 0 01 1 0 0 10 1 1 0 11 0 0 1
J3 Q1Q2,
K3 Q2
6.2.时序逻辑电路的分析方法
（2) 状态方程：
JK触发器的特性方程
Q *JQ KQ
将驱动方程代入JK触发器的特性方程中，得出电 路的状态方程，即
J1 (Q2Q3), K1 1
J2 Q1,
K2 (Q1Q3)
J3 Q1Q2,
K3 Q2
(3)输出方程：
QQ2*1*Q(1QQ22Q3)Q1QQ31Q2 Q3*Q1Q2Q3 Q2Q3
YQ2Q3
6.2.时序逻辑电路的分析方法
6.2.2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
从例题可以看出，逻辑电路的三个方程应该说已 经清楚描述一个电路的逻辑功能，但却不能确定电路 具体用途，因此需要在时钟信号作用下将电路所有的 的状态转换全部列出来，则电路的功能一目了然
时序逻辑电路分析幻灯片PPT
保
保
计
出
Q1 Q0 00 D1 D0 持 持 数
功能表
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47
四位二进制同步加法计数器74LSl61
符号图
74LS161输出及进位时序图
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48
四位二进制同步加法计数器74LSl61
符号图
①引脚简介 ②输出数据说明 ③异步清零功能 ④同步预置数功能 ⑤进位输出功能 ⑥工作方式选择
74LS194符号图
74LS194是4位双向移位存放器，能根据需要将 数码左移，也能将数码右移。同时还具有并行预置数、 清零等辅助功能，能较好的满足实际应用需要。在应 用中也可根据具体情况选用8位类似的移位存放器。
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41
4位双向移位存放器74LS194
输入
输出
CR S1
S0 DSL DSR CP D0
J0Q0n 1Q0n 1Q0n Q0n J1Q1n Q0nQ1n Q0nQ1n
ZQ0 Q1
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状态方程 输出方程
8
例5.2.1 时序逻辑电路分析
mi
tn
Q1
Q0
tn1
Q1
Q0
tn
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
2
1
0
1
1
0
3
1
1
0
0
1
状态转换表
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9
例5.2.1 时序逻辑电路分析
Q
n 2
Q
n 1
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➢ 同步计数器（十六进制、十进制） ➢ 任意进制计数器的构成方法 ➢ 移位寄存器型计数器
回顾：同步十进制计数器74160
CLK:时钟信号 Q0-Q3: 计数状态 C:进位输出信号 D0-D3: 预置数输入端 LD':预置数控制端 R'D:异步复位端 EP/ET:工作状态控制端
回顾：同步十进制计数器74160
工作状态
× 0 × × × 置0（异步）
1 0 × × 预置数(同步)
× 1 1 0 1 保持（包括C）
× 1 1 × 0 保持（C=0）
1 1 11
计数
设定预置数D0-D3= 0000;
电路一旦进入Q3Q2Q1Q0=0101后,设法产生一个低电平信号 加到计数器的预置位端.
➢ LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0 )’ ➢ 在0000-0101中, 只有 0101满足Q2Q0=11 : LD‘=(Q2Q0 )'
工作状态
× 0 × × × 置0（异步）
1 0 × × 预置数(同步)
× 1 1 0 1 保持（包括C）
× 1 1 × 0 保持（C=0）
1 1 11
计数
电路一旦进入Q3Q2Q1Q0=0110后,设法产生一个置零信号加 到计数器的异步置零端.
➢ R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0 )’ ➢ 在0000-0110七个状态中，只有 0110满足Q2Q1 =11 ，因
LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0 )'
说明： 1、电路的EP=ET=LD‘=1 2、输入D0-D3=0000； 3、电路状态没有1001，因此进位输 出始终C=0。
LD‘=(Q2Q0 )'
74160的状态图
电路(1) 对应的状态图
说明： 1、由于是同步预置数，因此状态0101是稳定状态。 2、避免“异步置零法”中复位脉冲过窄出现的可靠性不高缺陷。 3、进位输出信号C始终等于0；
工作原理：
➢ 设原有计数器状态从S0SN-1. ➢ 当电路进入SM后,将SM状态译
码,产生一个置零信号加到计 数器的异步置零端. ➢ 由于是异步置零，因此，SM 状态不稳定。
例：采用置零法将74160接成六进制计数器 解：74160的状态转换表以及功能表如下图:
CLK R'D LD' EP ET
数字电路常见时序 逻辑电路计数器 (ppt)
（优选）数字电路常见时序逻 辑电路计数器
本章主要内容
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 6.5 时序逻辑电路中的竞争-冒险现象
§6.3 若干常用的时序逻辑电路
寄存器 计数器
CLK R'D LD' EP ET
工作状态
× 0 × × × 置0（异步）
1 0 × × 预置数（同步）
× 1 1 0 1 保持（包括C）
× 1 1 × 0 保持（C=0）
1 1 11
计数
三、任意进制计数器的构成方法
目前常见的计数器芯片有十进制、十六进制、七 进制等。
需要其他任意M进制的计数器时，只能用已有的 N进制芯片，经过外电路的连接实现。
电路(4)
电路(4) 对应的状态图
2. N < M的情况
① M = N1×N2 先用前面的方法分别接成N1和N2两个计数器。 N1和N2间的连接有两种方式： a.并行进位方式：用同一个CLK，低位片的进位输
出作为高位片的工作状态控制信号（如74160的 EP和ET）
此：R‘D=(Q2Q1 )'
R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0 )'
电
路
说明： 1、电路的EP=ET=LD‘=1
(1)
2、输入D0-D3悬空即可； 3、电路状态没有1001，因此进
位输出始终C=0。
R‘D=(Q2Q1 )'
电
路
(2)
74160的状态图
电路(1) 对应的状态图
说明： 1、由于异步置零，因此状态0110会在电路状态中瞬间出现，
1. N > M的情况
(2)置数法
适用于有预置数端的计数器.
如:具有同步预置数十进制计数器 74160，十六进制计数器74161.
工作原理：
➢ 通过给计数器重复置入某个数值 的方法跳越N -M个状态；
➢ 预置数D0-D3=0000.当电路进入 SM-1后,将SM-1译码,产生一个低电 平信号加到计数器的预置位端 LD‘，待下一个时钟信号到来时， 才将置入的预置数0000置入计 数器中。稳定状态中包含SM-1。
1. N > M的情况
(2)置数法
需要说明的是：
➢ 置数操作可以在电路的任 何一个状态进行；
➢ 对于M进制计数器：只要 是M个状态进行循环，就 称为M进制计数器；因此 与取哪M个状态作为有效 状态无关。
例：采用置位法将74160接成六进制计数器 解：74160的状态转换表以及功能表如下图:
CLK R'D LD' EP ET
为了避免进位信号C取不到1问题： 改进电路：在电路状态中包含状态1001。
思路1：预置状态1001
0010 电路(3)
电路(3) 对应的状态图
思路2：选用01001001作为6进制的状态；
具体方法：将0100作为预置数，当计数器计到最大 值1001时，进位输出信号C反相后接至LD'作为预 置数的控制信号；
分两种情况进行说明： N>M N<M
1. N > M的情况
例：十进制 六进制 构造思路：在N 进制计数
器的顺序计数过程中，设
法跳过N－M个状态。
具体方法：
➢ 置零法（复位法） ➢ 置数法置位法）
1. N > M的情况
(1)置零法 适用于有置零端的计数器.
如:具有异步复位端的同步十进制 加法计数器74160，十六进制计 数器74161
不是稳定状态。 2、置零信号R‘D随计数器被置为0而立即消失；复位脉冲过
窄。如果4个触发器复位速度不同，R’D=0已经消失，导致 电路误操作。
改进电路：
S'
克服了复位脉 冲过窄的缺点!
R'
与非门G2与G3组成SR 锁存器，当第6个CLK到时,电路进入 0110状态,与非门G1输出低电平,S‘R’=01,将SR锁存器置1。 低电平Q' 立即将计数器置零。 此时, G1输出的低电平消失, S‘R’=11,锁存器状态保持(Q'=0). 直到CLK=0以后, S‘R’=10, 锁存器状态被置为0，Q'=1. 将锁存器Q端作为进位输出,其宽度与CLK高电平宽度相同。
回顾：同步十进制计数器74160
CLK:时钟信号 Q0-Q3: 计数状态 C:进位输出信号 D0-D3: 预置数输入端 LD':预置数控制端 R'D:异步复位端 EP/ET:工作状态控制端
回顾：同步十进制计数器74160
工作状态
× 0 × × × 置0（异步）
1 0 × × 预置数(同步)
× 1 1 0 1 保持（包括C）
× 1 1 × 0 保持（C=0）
1 1 11
计数
设定预置数D0-D3= 0000;
电路一旦进入Q3Q2Q1Q0=0101后,设法产生一个低电平信号 加到计数器的预置位端.
➢ LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0 )’ ➢ 在0000-0101中, 只有 0101满足Q2Q0=11 : LD‘=(Q2Q0 )'
工作状态
× 0 × × × 置0（异步）
1 0 × × 预置数(同步)
× 1 1 0 1 保持（包括C）
× 1 1 × 0 保持（C=0）
1 1 11
计数
电路一旦进入Q3Q2Q1Q0=0110后,设法产生一个置零信号加 到计数器的异步置零端.
➢ R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0 )’ ➢ 在0000-0110七个状态中，只有 0110满足Q2Q1 =11 ，因
LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0 )'
说明： 1、电路的EP=ET=LD‘=1 2、输入D0-D3=0000； 3、电路状态没有1001，因此进位输 出始终C=0。
LD‘=(Q2Q0 )'
74160的状态图
电路(1) 对应的状态图
说明： 1、由于是同步预置数，因此状态0101是稳定状态。 2、避免“异步置零法”中复位脉冲过窄出现的可靠性不高缺陷。 3、进位输出信号C始终等于0；
工作原理：
➢ 设原有计数器状态从S0SN-1. ➢ 当电路进入SM后,将SM状态译
码,产生一个置零信号加到计 数器的异步置零端. ➢ 由于是异步置零，因此，SM 状态不稳定。
例：采用置零法将74160接成六进制计数器 解：74160的状态转换表以及功能表如下图:
CLK R'D LD' EP ET
数字电路常见时序 逻辑电路计数器 (ppt)
（优选）数字电路常见时序逻 辑电路计数器
本章主要内容
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 6.5 时序逻辑电路中的竞争-冒险现象
§6.3 若干常用的时序逻辑电路
寄存器 计数器
CLK R'D LD' EP ET
工作状态
× 0 × × × 置0（异步）
1 0 × × 预置数（同步）
× 1 1 0 1 保持（包括C）
× 1 1 × 0 保持（C=0）
1 1 11
计数
三、任意进制计数器的构成方法
目前常见的计数器芯片有十进制、十六进制、七 进制等。
需要其他任意M进制的计数器时，只能用已有的 N进制芯片，经过外电路的连接实现。
电路(4)
电路(4) 对应的状态图
2. N < M的情况
① M = N1×N2 先用前面的方法分别接成N1和N2两个计数器。 N1和N2间的连接有两种方式： a.并行进位方式：用同一个CLK，低位片的进位输
出作为高位片的工作状态控制信号（如74160的 EP和ET）
此：R‘D=(Q2Q1 )'
R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0 )'
电
路
说明： 1、电路的EP=ET=LD‘=1
(1)
2、输入D0-D3悬空即可； 3、电路状态没有1001，因此进
位输出始终C=0。
R‘D=(Q2Q1 )'
电
路
(2)
74160的状态图
电路(1) 对应的状态图
说明： 1、由于异步置零，因此状态0110会在电路状态中瞬间出现，
1. N > M的情况
(2)置数法
适用于有预置数端的计数器.
如:具有同步预置数十进制计数器 74160，十六进制计数器74161.
工作原理：
➢ 通过给计数器重复置入某个数值 的方法跳越N -M个状态；
➢ 预置数D0-D3=0000.当电路进入 SM-1后,将SM-1译码,产生一个低电 平信号加到计数器的预置位端 LD‘，待下一个时钟信号到来时， 才将置入的预置数0000置入计 数器中。稳定状态中包含SM-1。
1. N > M的情况
(2)置数法
需要说明的是：
➢ 置数操作可以在电路的任 何一个状态进行；
➢ 对于M进制计数器：只要 是M个状态进行循环，就 称为M进制计数器；因此 与取哪M个状态作为有效 状态无关。
例：采用置位法将74160接成六进制计数器 解：74160的状态转换表以及功能表如下图:
CLK R'D LD' EP ET
为了避免进位信号C取不到1问题： 改进电路：在电路状态中包含状态1001。
思路1：预置状态1001
0010 电路(3)
电路(3) 对应的状态图
思路2：选用01001001作为6进制的状态；
具体方法：将0100作为预置数，当计数器计到最大 值1001时，进位输出信号C反相后接至LD'作为预 置数的控制信号；
分两种情况进行说明： N>M N<M
1. N > M的情况
例：十进制 六进制 构造思路：在N 进制计数
器的顺序计数过程中，设
法跳过N－M个状态。
具体方法：
➢ 置零法（复位法） ➢ 置数法置位法）
1. N > M的情况
(1)置零法 适用于有置零端的计数器.
如:具有异步复位端的同步十进制 加法计数器74160，十六进制计 数器74161
不是稳定状态。 2、置零信号R‘D随计数器被置为0而立即消失；复位脉冲过
窄。如果4个触发器复位速度不同，R’D=0已经消失，导致 电路误操作。
改进电路：
S'
克服了复位脉 冲过窄的缺点!
R'
与非门G2与G3组成SR 锁存器，当第6个CLK到时,电路进入 0110状态,与非门G1输出低电平,S‘R’=01,将SR锁存器置1。 低电平Q' 立即将计数器置零。 此时, G1输出的低电平消失, S‘R’=11,锁存器状态保持(Q'=0). 直到CLK=0以后, S‘R’=10, 锁存器状态被置为0，Q'=1. 将锁存器Q端作为进位输出,其宽度与CLK高电平宽度相同。