第七章常用中规模时序逻辑电路
最新数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路
第7章 时序逻辑电路7.1 概述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。
图7.1.1 时序逻辑电路的结构框图2、时序电路的分类 （1） 根据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。
异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
（2）根据输出分类米利型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。
穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。
7.2 时序逻辑电路的分析方法时序电路的分析步骤：电路图 时钟方程、输出方程、驱动方程 状态方程 计算 状态表（状态图、时序图） 判断电路逻辑功能 分析电路能否自启动。
7.2.1 同步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.1]7.2.2 异步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.3] 7.3 计数器概念：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP 个数的电路称为计数器。
计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”，用M 表示。
计数器的“模”实际上为电路的有效状态。
计数器的应用：计数、定时、分频及进行数字运算等。
计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转是否同步分：异步计数器、同步计数器。
(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器。
(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加/减法计数器。
7.3.1 异步计数器X X Y 1Y m输入输出一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器分析图7.3.1 由JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器。
分析方法：由逻辑图到波形图（所有JK触发器均构成为T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出Q），再由波形图到状态表，进而分析出其逻辑功能。
《时序逻辑电路分析》课件
采用低功耗、高速的触发器设计，减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术，提高电路的工作 速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求，合理选择 时钟的分频与倍频方案，以优化工作 速度。
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REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号 的设计方法，用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和 稳定性，能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中，所有操作都严 格在时钟信号的驱动下进行，保 证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析 》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻 辑电路和时钟信号源三部分组成 。
组合逻辑电路用于实现输入信号 到输出信号的逻辑变换，主要由 门电路组成。
总结词：时序逻辑电路的基本组 成
触发器是时序逻辑电路中的核心 元件，用于存储状态信息，常见 的触发器有RS触发器、D触发器 、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上，时 钟信号独立作用于各个触发器，实现状态异步转换。
第七章 时序逻辑电路
Q1上升沿时刻有效 Q0上升沿时刻有效 CP上升沿时刻有效
FF0
3
计算、列状态表
Q0
CP
1D C1
Q0
FF1 1D C1
Q1
FF2 1D C1
Q2
Q1
Q2
现
态
次
态
注 时钟条件 CP0 CP1 CP2 CP0 CP0 CP1 CP0 CP0 CP1 CP2 CP0 CP0 CP1 CP0
n 1 Q2 Q2n Q1 Q2n Q1n Q0n n 1 n Q Q Q0 0 0 0 1 1 n 1 n 0 0 1 Q Q CP 0 0
n 1
K1 Q0n K0 Q
n 2
2
求状态方程
n n J Q K Q n 1 n n 1 2 1 2 n n Q JQ KQ J Q K Q 1 0 1 0 n n J 0 Q2 K Q 0 2 将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
0 0 0 0 1 1 0 0
3
n 1 n Q2 Q1 n 1 n Q Q 1 0 n 1 n Q Q 2 0
【电工基础知识】时序逻辑电路
【电⼯基础知识】时序逻辑电路时序逻辑电路定义时序逻辑电路主要由触发器构成。
在理论中，时序逻辑电路是指电路任何时刻的稳态输出不仅取决于当前的输⼊，还与前⼀时刻输⼊形成的状态有关。
这跟相反，组合逻辑的输出只会跟⽬前的输⼊成⼀种函数关系。
换句话说，时序逻辑拥有储存器件（）来存储信息，⽽组合逻辑则没有。
从时序逻辑电路中，可以建出两种形式的：：输出只跟内部的状态有关。
（因为内部的状态只会在时脉触发边缘的时候改变，输出的值只会在时脉边缘有改变）：输出不只跟⽬前内部状态有关，也跟现在的输⼊有关系。
时序逻辑因此被⽤来建构某些形式的的，延迟跟储存单元，以及有限状态⾃动机。
⼤部分现实的电脑电路都是混⽤组合逻辑跟时序逻辑。
按“功能、⽤途”分为：1. 寄存器；2. 计数（分频）器；3. 顺序（序列）脉冲发⽣器；4. 顺序脉冲检测器；5. 码组变换器；寄存器定义寄存器：能够暂时存放数码、指令、运算结果的数字逻辑部件，称为寄存器。
寄存器的功能是存储，它是由具有存储功能的组合起来构成的。
⼀个触发器可以存储1位⼆进制代码，故存放n位⼆进制代码的寄存器，需⽤n个触发器来构成。
[1]按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和两⼤类。
基本寄存器只能并⾏送⼊数据，也只能并⾏输出。
移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作⽤下依次逐位右移或左移，数据既可以并⾏输⼊、并⾏输出，也可以串⾏输⼊、串⾏输出，还可以并⾏输⼊、串⾏输出，或串⾏输⼊、并⾏输出，⼗分灵活，⽤途也很⼴。
[1]知识点概述：1、寄存器，就是能够记忆或存储0和1数码的基本部件。
通常都是由各种触发器和门电路来构成的。
2、寄存器分为仅能存储0和1数码的数码寄存器，和既能存储数码同时也能实现数码的左移或右移的寄位移寄存器。
3、在实际中，通常使⽤集成寄存器。
本节讲解了寄存器的电路构成、⼯作原理、对74LS194双向移位寄存器的使⽤进⾏了介绍。
4、有点寄存器具有左移右移的功能寄存器电路如下：（1）由四个D触发器构成，因为每⼀个D触发器可以存放1位⼆进制信息，所以上述电路的寄存器可存放⼀个4位⼆进制数码，⼀般也把这种寄存器称为数码寄存器。
第七章 常用时序逻辑功能器件解读
4、计数器容量的扩展 异步计数器一般没有专门的进位信号输出端，通常可以用 本级的高位输出信号驱动下一级计数器计数，即采用串行 进位方式来扩展容量。
Q0 Q1 Q2 Q3 CP1 CP CP0 S9A S9B R0A R0B CP1 Q0 Q1 Q2 Q3
74LS90(个位) N1 =10
74LS90(十位) N2 =10 S9A S9B R0A R0B
CP1 CP CP0
74LS90(个位) S9A S9B R0A R0B
CP1 CP0
74LS90(十位) S9A S9B R0A R0B
64进制计数器
SN=64
同步计数器有进位或借位输出端，可以选择合适的进位或借位 输出信号来驱动下一级计数器计数。同步计数器级联的方式有 两种，一种级间采用串行进位方式，即异步方式，这种方式是 将低位计数器的进位输出直接作为高位计数器的时钟脉冲，异 步方式的速度较慢。另一种级间采用并行进位方式，即同步方 式，这种方式一般是把各计数器的CP端连在一起接统一的时钟 脉冲，而低位计数器的进位输出送高位计数器的计数控制端。
74LS163
1
74LS163
D0～D3可随意处理
D0～D3必须都接0
例
用 74LS197 （ 4 位二进制，异步清零、置数）来构成一个十二进制计数 器。
（1）写出状态SN的二进制代码。 SN＝S12＝1100 （2）求归零逻辑。
n n CR CT / LD P N P12 , PN P Q 1 3 Q2
（3）画连线图。
Q 0 Q 1 Q2 Q 3 & CP1 CP CP0 D0 D1 D2 D3 (a) 用异步清零端 CR 归零 (b) 1 CT/LD CP CR CP1 CP0 D0 D1 D2 D3 用异步置数端 CT /LD 归零 Q 0 Q 1 Q2 Q 3 & CT/LD 1 CR
《数字电路》考研复习大纲
《数字电路》考研复习大纲一.考试要求掌握逻辑基础，掌握组合逻辑分析及设计，掌握时序逻辑特征，掌握时序逻辑电路分析和设计，掌握中规模逻辑电路的应用，掌握脉冲信号的产生和整形，了解A/D和D/A的基本特性及其应用。
二.考试方式和考试时间1．考试方式：硕士研究生入学数字电路考试为笔试，总分75，考试时间为90分钟。
2.参考书：康华光电子技术基础（数字部分）（第五版）高等教育出版社3.试题分数分配：一. 组合电路分析 15分二. 组合电路设计 15分三. 时序电路分析 15分四. 时序电路设计 15分五．其他 15分三、考试内容、考试要求第一章制数、码制与半导体器件开关运用特性（1）熟知数制与码制的概念、表示方法、性质及相互转换，（2）掌握二极管、三极管MOS管的开关运用特性。
第二章逻辑代数基础（1）逻辑代数的基本定理和规则，（2）逻辑函数的化简。
第三章逻辑门电路（1）熟知基本逻辑门电路以及集成逻辑门电路工作原理和外特性，（2）熟练掌握TTL与非门及其它功能的TTL、 CMOS逻辑门。
第四章组合逻辑电路（1）熟练掌握组合逻辑电路的分析方法，（2）深刻理解全加器、代码转换、数值比较、译码、数据选择、数据分配、奇偶检测等典型电路的概念和功能，掌握它们的分析和设计方法。
第五章触发器（1）深刻理解触发器的性质，熟练掌握其功能，（2）理解触发器的结构，熟练其触发方式。
第六章时序逻辑电路（1）同步时序逻辑电路的分析；（2）同步时序逻辑电路的设计；（3）典型同步时序逻辑电路设计举例。
第七章采用中规模集成电路的逻辑设计（1）深刻理解几种常见的中规模集成电路（译码器、多路选择器、数值比较器、加法器、寄存器、计数器）的外部特性和逻辑功能，（2）熟练应用中规模集成电路进行逻辑电路设计。
第八章半导体存储器和可编程逻辑器件（1）RAM容量的扩展方法；(2) 可编程逻辑器件的基本特征及编程原理。
第九章脉冲的产生和整形（1）深刻理解555定时器的电路组成和功能；（2）熟练掌握施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器电路构成及其应用。
时序逻辑电路
3 ． 异步减 法计 数器
（1）3位递减计数器的状态
（2）电路组成
二 、 十进制计数器
十进制递减计数器的状态
1．电路组成
异步十进制加法计数器
2．工作原理
（1）计数器输入0～9个计数脉冲时，工作过程与4位二进制异步加法计数器完 全相同，第9个计数脉冲后，Q3Q2Q1Q0状态为1001。 （2）第10个计数脉冲到来后，此时计数器状态恢复为0000，跳过了1010~1111 的6个状态，从而实现842lBCD码十进制递增计数的功能。
④ 最 高 位 触 发 器 FF 3 是 在 Q 0 、 Q 1 、 Q 2 同 时 为 1 时 触 发 翻 转 ， 即 FF 0 ～ FF 2 原均为 1 ，作加 l 计数时，产生进位使 FF 3 翻转为 l 。
（2）电路组成
4位二进制同步加法计数器逻辑图
工
程
应
用
计数不正常的故障检测 第一步，先查工作电源是否正常；第二步，检查触 发器的复位端是否被长置成复位状态；第三步，用示波器观测计数脉冲是否加到 了触发器的CP端；第四步，替换触发器，以确定集成电路是否损坏。
第二节 计数器
在数字系统中，能统计输入脉冲个数的电路称为计数器。
一 、二进 制计 数器 1 ． 异步二 进制 加法计 数器
每输入一个脉冲，就进行一次加 1 运算的计数器称为加法 计数器，也称为递增计数器。 4 个 JK 触发器构成的异步加 法计数器如下图所示。
图中 FF 0 为最低位触发器，其控制端 C l 接收输入脉冲，输 出信号 Q 0 作为触发器 FF 1 的 CP ， Q 1 作为触发器 FF 2 的 CP ， Q 2 作为 FF 3 的 CP 。各触发器的 J 、 K 端均悬空，相当于 J = K =1 ，处于计数状态。各触发器接收负跳变脉冲信号时 状态就翻转，它的时序图见下图。
第7章 常用时序逻辑功能器件
5
第七章 常用时序逻辑功能器件
*** 中规模集成计数器
学习应注意以下几点： （1）编码 自然二进制/8421十进制 （2）模数 5进制、10进制、16进制 （3）加、减、可逆 （4）清0、置数端 同步还是异步
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第七章 常用时序逻辑功能器件
74x161(74LS161 ,74HCT161)： 4位二进制同步加法计数器 74x160： 8421十进制加法计数器（实验五） 74x290：异步二—五—十进制计数器 74x390：异步二—十进制计数器 主要任务： 读功能表掌握计数器使用方法 学会使用集成计数器构成任意进制计数器的方法
RCO ET Q D Q C Q B Q A
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第七章 常用时序逻辑功能器件
74x161计数状态
1
CR D D D D 1 CET 0 1 2 3 TC 1 CEP 74x161 CP ＞ Q Q Q Q PE 0 1 2 3
1
Ｍ＝１６
11
第七章 常用时序逻辑功能器件
1）异步清零。CR=0 时， 计数器输出直 接清零 Q3Q2Q1Q0 = 0000.无需CP 2）同步并行预置制数。
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第七章 常用时序逻辑功能器件
基本寄存器 按照功能
Q0
FF0
Q1
FF1
移位寄存器 并行
串行
按照存、取 数据方式
D0
D1
应用： 存储代码、串/并行转换、数值计算、缓冲区
32
第七章 常用时序逻辑功能器件
一、 集成中规模双向移位寄存器74x194 P284 DSR：右移串行输入端 Q0 Q1 Q2 Q3 CP S1 S0 DSL：左移串行输入端 VCC DI3,2,1,0 ：并行输入端 Q3~ Q0：数据输出端 74x194 CP：时钟脉冲输入端 D GND 上升沿触发 CR DSRDI0DI1 DI2 DI3 SL CR CR ：清零端， =0时清零
电子线路基础数字电路实验7 时序逻辑电路设计
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。
数字电路 第七章 时序逻辑电路
/0 001
/0
010 /0
101
100 /1 /0
011
结论:该电路是一个同步五进制( ⑥ 结论:该电路是一个同步五进制(模5)的加 法计数器,能够自动启动, 为进位端. 法计数器,能够自动启动,C为进位端.
§7.3 计数器
7.3.1 计数器的功能和分类
1. 计数器的作用
记忆输入脉冲的个数;用于定时,分频, 记忆输入脉冲的个数;用于定时,分频,产 生节拍脉冲及进行数字运算等等. 生节拍脉冲及进行数字运算等等.
1 0 1 0 1 0 1 0
3. 还可以用波形图显示状态转换表. 还可以用波形图显示状态转换表.
CP Q0 Q1 Q2
思考题: 思考题:试设计一个四位二进制同步加法计数 器电路,并检验其正确性. 器电路,并检验其正确性.
7.3.4 任意进制计数器的分析
例:
Q2 J2 Q2 K2 Q1 J1 Q1 K1 Q0 J0 Q0 K0
第七章 时序逻辑电路
§7.1 概述 §7.2 时序逻辑电路的分析方法 §7.3 计数器 §7.4 寄存器和移位寄存器 §7.5 计数器的应用举例
§7.1Байду номын сангаас概述
在数字电路中, 在数字电路中,凡是任一时刻的稳定 输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和 输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和 电路原来的状态有关者 电路原来的状态有关者,都叫做时序逻辑 电路,简称时序电路 时序电路. 电路,简称时序电路. 时序电路的特点:具有记忆功能. 时序电路的特点:具有记忆功能.
下面将重点 讨论蓝颜色 电路—移位 电路 移位 寄存器的工 寄存器的工 作原理. 作原理. D0 = 0 D1 = Q0 D2 = Q1 D3 = Q2
时序逻辑电路的分析方法
时序逻辑电路的分析方法1.时序图分析时序图是描述时序逻辑电路中不同信号随时间变化的图形表示。
时序图分析方法是通过绘制输入输出信号随时间变化的波形图，来观察信号之间的时序关系。
时序图分析的步骤如下：1)根据电路的逻辑功能，确定所需的时钟信号和输入信号。
2)根据电路的逻辑关系，建立出波形图的坐标系，确定时间轴和信号轴。
3)按照时钟信号的不同变化情况（上升沿、下降沿），在波形图中绘制相应的路径。
4)观察各个信号之间的时序关系，分析电路的逻辑功能和输出结果。
时序图分析方法的优点是直观、简单，可以清楚地显示信号的时序关系。
但它对于复杂的电路设计来说，图形绘制和分析过程相对繁琐，需要一定的经验和技巧。
2.状态表分析状态表分析方法是通过定义不同输入信号下的状态转移关系，来描述时序逻辑电路的行为。
状态表可以用表格的形式表示，其中包含了输入信号、当前状态、下一个状态和输出信号等信息。
状态表分析的步骤如下：1)根据电路的逻辑功能和输入信号，列出电路的状态转移关系。
2)构建状态表，定义不同输入信号下的状态转移关系和输出信号。
3)根据状态表，逐步推导出电路的状态转移路径和输出结果。
状态表分析方法的优点是逻辑严谨、结构清晰，适用于对于复杂的状态转移关系进行分析和设计。
但它对于大规模的电路设计来说，状态表会非常庞大，而且容易出现错误，需要仔细的计算和推导。
3.状态图分析状态图分析方法是通过绘制状态转移图，来描述时序逻辑电路中状态之间的转移关系。
状态图是由状态、输入信号、输出信号和状态转移路径等构成。
状态图分析的步骤如下：1)根据电路的逻辑功能和输入信号，确定电路的状态和状态转移关系。
2)构建状态图，按照状态的转移路径和输入信号绘制状态图。
3)根据状态图，分析电路的逻辑功能和输出结果。
状态图分析方法的优点是直观、清晰，可以清楚地描述状态之间的转移关系。
它可以帮助设计者对于电路的状态转移关系进行分析和调试。
但状态图也会随着电路规模的增大而变得复杂，需要仔细分析和理解。
时序电路概念总结
3、 MSI 移位寄存器 74x194 双向移位寄存器 （1） 注意左移和右移的定义
（2） 注意输入位置：LIN 是从最右边输入（左移寄存器的输入）。RIN 是从最左边输入。 4、 环形计数器 （1） 不具有健壮性，无法自动校正 （2） 自校正环形计数器：P531——BCD 加一个或非（非与） 6、 约翰逊计数器
（4） 画出状态转移图 区分 MOORE 机与 MEALY 机
注意！！！：每一根箭头都标有一个转移表达式： 转移表达式必须是互斥的！ 转移表达式最好是完备的！
5、 状态机的设计！ Lec13、 14——两个班都讲了密码锁和雷鸟车的例子。罗老师班还讲 了猜谜游戏。 设计过程： 1） 问题翻译：构造状态输出表 2） 选择时序器件 3） 状态\输出表中的状态数目最小化 4） 状态编码 5） 构造激励表 6） 写出激励方程 7） 电路实现 （1） 状态翻译 注意一定要设定初始状态 （2） 状态最小化 LEC14 相同状态的判断：（a）输出必须完全相同。 （b）对外状态转移必须完全相同 （二者之间的状态转移可以不同，因为如果是相同状态了，两状态之间的转移 应该互不关心） Nelson 的梯形表的画法！ （3） 状态编码 状态编码方式有相当多。编码的时候以下几点是需要考虑的： 复位电路简单：一般设置为 000； 激励方程简单：——最好能找到相邻状态 输出方程简单 几种编码方式的分析： （a） 自然数编码： 容易复位，可以用最小的 BIT（最少的 D 触发器） （b） One-hot 编码： 复位没有 00 状态，非法状态太多，需要保护，从而减慢了速 度。 但是可以省略译码电路。 （c） GRAY 码：每次改变最小 bit 位。（关键是如何找到相邻状态） （d） 相邻项编码相邻原则：两个班都强调了 输入确定时，下一状态的相同的当前状态放在一起。 输出相同的状态放在一起。 对于同一现态，下一装态相邻的放在一起。
第七章 常用时序逻辑功能器件
经过4个CP脉冲，各触发器的状态为Q3Q2Q1Q0=1101。
时序图
1 1 01 1 1 01 1 1 01 1 1 01
2. 双向移位寄存器
3. 集成移位寄存器74194
控制信号
S1
S0
0
0
0
1
1
0
1
1
完成的功能
保持 右移 左移 并行输入
作业： 7。2。1 7。2。2
实训 5 计 数 显 示 器
时钟脉冲CP ：存数指令或存数命令。
上升沿，触发器存入各自数据输入端D 的数据； 低电平、高电平、下降沿，各触发器保持各自的数据不变。
7.2.2 移位寄存器 ：具有移位功能的寄存器。
1. 移位寄存器的工作原理
所谓“移位”，就是将寄存器所存各位数据，在每 个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据 移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器三种：
J0=K0=1，J1 Q3nQ0n ， K1=Q0n，J2=K2=Q1nQ0n， J3=Q2nQ1nQ0n，K3=Q0n
时序图
6个状态1010-1111： 禁用状态；
偏离状态。 状态转移图： 有自启动能力
偏离状态转移表：
作业：6。2。8 7。1。4 7。1。6
7.1.3 集成计数器
要求： . 掌握主要集成计数器的功能和使用 . 掌握用集成计数器实现任意进制计数器的方法 .更加熟练使用时序逻辑电路的分析工具：状态表 和状态转换图
异 步
异步
二进制计数器
EWB仿真
五进制计数器
用74290构成十进制计数器
cp
EWB仿真
CP脉冲引入方式 型号 74161
74191
第七章 几种常用的时序逻辑电路试题及答案
第七章 几种常用的时序逻辑电路一、填空题1.（9-1易）与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的特点是：任何时刻的输出信号不仅与____________有关，还与____________有关，是______（a.有记忆性b.无记忆性）逻辑电路。
2.（9-1易）触发器是数字电路中______（a.有记忆b.非记忆）的基本逻辑单元。
3.（9-1易）在外加输入信号作用下，触发器可从一种稳定状态转换为另一种稳定状态，信号终止，稳态_________（a.不能保持下去 b. 仍能保持下去）。
4.（9-1中）JK 触发器是________（a.CP 为1有效b.CP 边沿有效）。
5.（9-1易）1n n n Q J Q K Q +=+是_______触发器的特性方程。
6.（9-1中）1n n Q S RQ +=+是________触发器的特性方程，其约束条件为___________。
7.（9-1易）1n n n Q T Q T Q +=+是_____触发器的特征方程。
8. （9-1中）在T 触发器中，若使T=____，则每输入一个CP ，触发器状态就翻转一次，这种具有翻转功能的触发器称为'T 触发器，它的特征方程是________________。
9.（9-1难）我们可以用JK 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器；令________________，即转换成D 触发器。
10.（9-1难）我们可以用D 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器。
11.（9-2易）寄存器存放数据的方式有____________和___________；取出数据的方式有____________和___________。
第7章 时序逻辑电路
第7章时序逻辑电路一、学习目的时序逻辑电路是数字电子电路的另一个主要分支。
通过本章的学习要掌握时序逻辑电路的工作特点，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，掌握各种类型的计数器的基本原理和使用方法。
二、内容概要本章在介绍了时序逻辑电路的分析方法及异步计数器、同步计数器、寄存器与移位寄存器的基本工作原理后，着重介绍了有关中规模集成电路的逻辑功能、使用方法和应用。
还介绍了时序逻辑电路的设计方法。
三、学习指导本章重点：时序逻辑电路分析和设计方法，同步计数器和异步计数器的应用，寄存器的工作原理和分析方法。
本章难点：同步计数器和异步计数器的设计。
方法提示: 对时序逻辑电路的分析设计方法要认真掌握，它是数字电路设计的一个基本功。
在计数器设计和分析时要把计数器看成是“状态转换器”，对计数器的理解要跳出“计数”的限制，把它看成是多种状态的相互转换关系。
7.1 概述教学要求理解时序逻辑电路的概念理解时序逻辑电路的工作特点7.2 时序逻辑电路的分析方法教学要求理解同步时序逻辑电路的分析方法了解异步时序逻辑电路的分析方法掌握状态方程、驱动方程、输出方程的概念和用法掌握状态转换图、状态转换真值表和时序图的用法时序逻辑电路的分析：根据给定的电路，写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序图，而后得出它的功能。
一、同步时序逻辑电路的分析方法同步时序逻辑电路的主要特点：在同步时序逻辑电路中，由于所有触发器都由同一个时钟脉冲信号CP来触发，它只控制触发器的翻转时刻，而对触发器翻转到何种状态并无影响，所以，在分析同步时序逻辑电路时，可以不考虑时钟条件。
1、基本分析步骤写方程式：输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态和输入信号的函数。
驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。
状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到该触发器的状态方程。
列状态转换真值表：将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算，求出相应的次态和输出，从而列出状态转换真值表。
数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路
第7章 时序逻辑电路7.1 概述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。
图7.1.1 时序逻辑电路的结构框图2、时序电路的分类 （1） 根据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。
异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
（2）根据输出分类米利型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。
穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。
7.2 时序逻辑电路的分析方法时序电路的分析步骤：电路图 时钟方程、输出方程、驱动方程 状态方程 计算 状态表（状态图、时序图） 判断电路逻辑功能 分析电路能否自启动。
7.2.1 同步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.1]7.2.2 异步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.3] 7.3 计数器概念：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP 个数的电路称为计数器。
计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”，用M 表示。
计数器的“模”实际上为电路的有效状态。
计数器的应用：计数、定时、分频及进行数字运算等。
计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转是否同步分：异步计数器、同步计数器。
(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器。
(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加/减法计数器。
7.3.1 异步计数器X X Y 1Y m输入输出一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器分析图7.3.1 由JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器。
分析方法：由逻辑图到波形图（所有JK触发器均构成为T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出Q），再由波形图到状态表，进而分析出其逻辑功能。
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Q2
Q1
Q0
Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1
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推广到n位二进制计数器
Q1 Q0
Q2 00 01 11 10 00 0 1 0 11 1 0 1
Q1 Q0
Q2 00 01 11 10 00 1 0 1 10 1 0 1
用D触发器实现n位二进制 同步加计数器，驱动方程为：
D0＝Q0 D1＝Q1Q0 D2＝Q2(Q1Q0) D3＝Q3(Q2Q1Q0)
Dn－1＝Qn-1（Qn-2Qn-
3…Q1Q0）
2．同步二进制减计数器 *3．同步二进制可逆计数器
用JK触发器实现n位二进制 用D触发器实现n位二进制
& 1
4）构成二十四进制计数器 *5）构成1000分频器
7．1．3同步计数器
7．1．3．1 同步计数器
1．同步二进制加计数器 2．同步二进制减计数器 *3．同步二进制可逆计数器
7．1．3．2 中规模同步计数器
1．电路符号和引脚含义 2．逻辑功能 3．应用
分别用J-K 触发器和D触发器设计一个三位二进制加计数器。
7490
(1)
CPB
S91 S92 R01 R02
(6) (7) (2) (3)
14个引脚的集成芯片 6个输入端，4个输出端 QAQBQCQD为数据输出端 S91和S92 为直接置位端 R01和R02为直接复位端 CPA和CPB分别为脉冲输
入端 电源VCC（5脚） 地GND（10脚）
(15) CP为脉冲输入端 T和P为使能输入端
电源VCC（16脚）
地GND（8脚）
(1) (9) (3) (4) (5) (6)
OC为溢出进位输出端 Cr 为异步清零端
第七章 常用中规模时序逻辑电路
7．1 计数器 7．2 寄存器和移位寄存器 7．3 脉冲序列信号发生器
计数器
7．1．1 计数器的概述
7．1．1．1 计数器概念－模的概念 7．1．1．2 计数器分类
7．1．2 异步计数器
7．1．3 同步计数器
7．1．1 计数器的概述
计数器是一种对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路，被计 数的脉冲信号称为计数脉冲。
CP
CP0
K0 Q0
J1 Q1 CP1 K1 Q1
*3．异步二进制可逆计数器
J2 Q2 CP2
K2 Q2
J2 Q2 CP2
K2 Q2
7．1．2．2 中规模异步计数器
二－五－十进制异步计数器（7490）
1．电路符号与引脚符号
(12) (9) (8) (11)
QA QB QC QD
(14)
CPA
Q1 Q0
Q2 00 01 11 10 01 0 0 1 11 0 0 1
7．1．3．1 同步计数器 1．同步二进制加计数器 用JK触发器实现n位二进
制同步加计数器，驱动方 程为： J0＝K0＝1 J1＝K1＝Q0 J2＝K2＝Q1Q0 J3＝K3＝Q2Q1Q0
Jn－1＝Kn－1＝Qn-2Qn3…Q1Q0
1．异步二进制加计数器
1
J0 Q0
CP
CP0
K0 Q0
J1 Q1 CP1 K1 Q1
J2 Q2 CP2
K2 Q2
1
J0 Q0
CP
CP0
K0 Q0
J1 Q1 CP1 K1 Q1
J2 Q2 CP2
K2 Q2
2．异步二进制减计数器
1
J0 Q0
CP
CP0
K0 Q0
J1 Q1 CP1 K1 Q1
1
J0 Q0
3…Q1Q0）
7．1．3．2 中规模同步计数器
可预置的四位二进制同步计数器（74161）
1．电路符号和引脚含义
16个引脚的集成芯片
(14) (13) (12) (11)
9个输入端，5个输出 端
(10)
T QA QB QC QD
(7)
P
74161
OC
(2)
CP
Cr LD A B C D
QAQBQCQD为数据输出 端
逻辑功能
输入
输出
CP R01 R02 S91 S92 QA QB QC QD
1 1 0×0 0 0 0
×1 1×0 0 0 0 0
×× 1 1 1 0 0 1
×0×0
0×0× 0 ×× 0
计数
×0 0×
直接复位 置9
计数
2．应用 1）构成二进制和五进制计数器 i)一位二PB
CPA M=2
ii)一位五进制计数器
QA QB QC QD CPA 7490 CPB
QBQCQD
(最低位)
(最高位)
M=5 CPB
2）构成十进制计数器 8421码
QA QB QC QD CPA 7490 CPB
最低位 QA (LSB) 计数脉冲
3.按计数的进位方式（脉冲输入方式）：同步（并行）和 异步（串行）
7．1．2 异步计数器
7．1．2．1 异步二进制计数器 1．异步二进制加计数器 2．异步二进制减计数器 *3．异步二进制可逆计数器
7．1．2．2 中规模异步计数器 1．电路符号和引脚含义 2．逻辑功能 3．应用
7．1．2．1 异步二进制计数器
同步减计数器，驱动方程为： 同步减计数器，驱动方程
J0＝K0＝1
为：
J1＝K1＝Q0
D0＝Q0
J2＝K2＝Q1Q0
D1＝Q1Q0
J3＝K3＝Q2Q1Q0
D2＝Q2(Q1Q0)
D3＝Q3(Q2Q1Q0)
Jn－1＝Kn－1＝Qn-2Qn-
3…Q1Q0
Dn－1＝Qn-1（Qn-2Qn-
7．1．1．1 计数器概念－模的概念
计数器中的“数”是用触发器的状态组合来表示，它在运 行时，所经历的状态是周期性，即总是在有限个状态中循 环，通常一次循环所包含的状态总数称为计数器的“模”。
7．1．1．2 计数器分类
1.按计数的功能来分：加法、减法和可逆计数器
2.按进位基数来分：二进制计数器和非二进制计数器
M=2
CPA
QBQCQD 最高位 (MSB)
M=5
5421码
QA QB QC QD CPA 7490 CPB
QBQCQD 最低位 (LSB)
计数脉冲 CPB
M=5
QA 最高位 (MSB)
M=2
CPA
3）构成九进制计数器（采用反馈复位法）
0000
1001
QA QB QC QD CPA 7490 CPB S91 S92 R01 R02