数字电子技术基础全套课件-6PPT资料.ppt
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组合电路:
电路的输出只与电路的输入有关,电路的输出只与电路的输入有关,与电路的与电路的前一时刻前一时刻的状态无关。
的状态无关。
2.时序电路:
时序电路:
电路在某一给定时刻的输出电路在某一给定时刻的输出取决于该时刻电路的输入取决于该时刻电路的输入还取决于还取决于前一时刻电路的状态前一时刻电路的状态由触发器保存由触发器保存时序电路:
组合电路组合电路+触发器触发器电路的状态与电路的状态与时间时间顺序有关顺序有关时序电路在任何时刻的稳定输出,时序电路在任何时刻的稳定输出,不仅不仅与与该时刻的输入信号有关,而且该时刻的输入信号有关,而且还与电路原来的还与电路原来的状态状态有关。
有关。
构成构成时序逻辑电路时序逻辑电路的基本单元是的基本单元是触发器触发器。
二、时序逻辑电路的分类:
按按动动作作特特点点可可分分为为同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路所有触发器状态的变化都是在所有触发器状态的变化都是在同一时钟信号同一时钟信号操作下操作下同时同时发生。
发生。
触发器状态的变化触发器状态的变化不是同时不是同时发生。
按按输输出出特特点点可可分分为为米利型时序逻辑电路米利型时序逻辑电路穆尔型时序逻辑电路穆尔型时序逻辑电路输出不仅取决于存储电路的状态,而且还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。
决定于电路当前的输入。
输出仅决定于存储电路的状态,与电路输出仅决定于存储电路的状态,与电路当前的输入无关。
当前的输入无关。
三、时序逻辑电路的功能描述方法三、时序逻辑电路的功能描述方法逻辑方程组逻辑方程组状态表状态表卡诺图卡诺图状态图状态图时序图时序图逻辑图逻辑图特性方程:
描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。
特性方程:
驱动方程驱动方程:
(激励方程)触发器输入信号的逻辑:
(激励方程)触发器输入信号的逻辑表达式。
表达式。
时钟方程时钟方程:
控制时钟:
控制时钟CLK的逻辑表达式。
的逻辑表达式。
状态方程状态方程:
(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。
输出方程输出方程:
输出变量的逻辑表达式。
1.逻辑方程组逻辑方程组2.状态表状态表反映输出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:
现态箭头:
次态标注:
输入输出4.时序图时序图时序图又叫时序图又叫工作波形图工作波形图,它用波形的形式形,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。
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,可以辑功能的特点,它们在本质上是相同的,可以互相转换。
互相转换。
电路图电路图时钟方程、时钟方程、驱动方程和驱动方程和输出方程输出方程状态方程状态方程状态图、状态图、状态表状态表时序图时序图15时序电路的分析步骤:
时序电路的分析步骤:
46.2时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法2将驱动方程代入特性方程判断电路逻判断电路逻辑功能辑功能,检查检查自启动自启动3计算几个概念几个概念有效状态:
有效状态:
在时序电路中,凡是被利用了的状态。
有效循环:
有效状态构成的循环。
无效状态:
在时序电路中,凡是没有被利用的状态。
无效循环:
无效状态若形成循环,则称为无效循环。
自启动:
在CLK作用下,无效状态能自动地进入到有效循环中,则称电路能自启动,否则称不能自启动。
例6.2.1解解:
写方程组写方程组驱动方程同步时序电路,时钟方程省去。
输出方程求状态方程求状态方程将驱动方程代入JK触发器的特性方程中得电路的状态方程:
计算、列状态转换表计算、列状态转换表画状态转换图画状态转换图000001010011100101110111/0/0/0/0/0/0/1/1Q3Q2Q1/Y作时序图作时序图说明电路功能说明电路功能这是一个同步七进制加法计数器,能自启动。
000001001011001011011000例6.2.3解:
写方程式驱动方程代入D触发器的特性方程,得到电路的状态方程输出方程求状态方程求状态方程输入现态次态输出AY000101011000001011110111100111100001110001000100计算、计算、列状态转列状态转换表换表输入现态次态输出AY000101011000001011111101100111100001110001100000画状态转换图画状态转换图电路状态电路状态转换方向转换方向00011011转换条件转换条件0/0A/YQ2Q10/10/00/01/01/01/11/0作时序图作时序图说明电路功能说明电路功能A=0时是二位二进制加法计数器;
A=1时是二位二进制减法计数器。
0111100110016.3若干常用的时序逻辑电路若干常用的时序逻辑电路寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器一、寄存器一、寄存器在数字电路中,用来存放二进制数据或代码在数字电路中,用来存放二进制数据或代码的电路称为的电路称为寄存器寄存器。
寄寄存存器器是是由由具具有有存存储储功功能能的的触触发发器器组组合合起起来来构构成成的的。
一一个个触触发发器器可可以以存存储储11位位二二进进制制代代码码,存存放放n位位二二进进制制代码的寄存器,需用代码的寄存器,需用n个个触发器来构成。
触发器来构成。
同步触发器构成4位寄存器边沿触发器构成
(1)清清零零。
,异步清零。
即有:
(2)送送数数。
时,CLK上升沿送数。
(3)保保持持。
在、CLK上升沿以外时间,寄存器内容将保持不变。
二、移位寄存器二、移位寄存器单向移位寄存器单向移位寄存器0010010011110110101经过经过4个个CLK信号以后,串行输入的信号以后,串行输入的4位代码全部移入寄位代码全部移入寄存器中,同时在存器中,同时在4个触发器输出端得到并行输出代码。
个触发器输出端得到并行输出代码。
首先将首先将4位数据并行置入移位寄存器的位数据并行置入移位寄存器的4个触发器中,经过个触发器中,经过4个个CP,4位代码将从串行输出端依次输出,实现数据的并行位代码将从串行输出端依次输出,实现数据的并行串行转换。
串行转换。
单向移位寄存器具有以下主要特点:
(11)单单向向移移位位寄寄存存器器中中的的数数码码,在在CLK脉脉冲冲操操作下,可以依次右移或左移。
作下,可以依次右移或左移。
(22)n位位单单向向移移位位寄寄存存器器可可以以寄寄存存n位位二二进进制制代代码码。
n个个CLK脉脉冲冲即即可可完完成成串串行行输输入入工工作作,此此后后可可从从Q0Qn-1端端获获得得并并行行的的n位位二二进进制制数数码码,再用再用n个个CLK脉冲又可实现串行输出操作。
脉冲又可实现串行输出操作。
(33)若若串串行行输输入入端端状状态态为为00,则则n个个CLK脉脉冲冲后后,寄存器便被清零。
寄存器便被清零。
双向移位寄存器双向移位寄存器2片片74LS194A接成接成8位双向移位寄存器位双向移位寄存器Q0Q1Q2Q3DIRD0D1D2D3DILRDS1S0CLK74LS194用双向移位寄存器用双向移位寄存器74LS194组成组成节日彩灯节日彩灯控制电路控制电路+5V+5VS1=0,S0=1右移控制右移控制+5VCLK1秒秒Q=0时时LED亮亮清清0按键按键1k二极管二极管发光发光LEDQ0Q1Q2Q3DIRD0D1D2D3DILRDS1S0CLK74LS194本节小结:
本节小结:
寄存器是用来存放二进制数据或代寄存器是用来存放二进制数据或代码的电路,是一种基本时序电路。
任何码的电路,是一种基本时序电路。
任何现代数字系统都必须把需要处理的数据现代数字系统都必须把需要处理的数据和代码先寄存起来,以便随时取用。
和代码先寄存起来,以便随时取用。
寄寄存存器器分分为为基基本本寄寄存存器器和和移移位位寄寄存存器器两两大大类类。
基基本本寄寄存存器器的的数数据据只只能能并并行行输输入入、并并行行输输出出。
移移位位寄寄存存器器中中的的数数据据可可以以在在移移位位脉脉冲冲作作用用下下依依次次逐逐位位右右移移或或左左移移,数数据据可可以以并并行行输输入入、并并行行输输出出,串串行行输输入入、串串行行输输出出,并并行行输输入入、串串行行输输出出,串串行行输输入入、并行输出。
并行输出。
寄存器的应用很广,特别是移位寄存器,寄存器的应用很广,特别是移位寄存器,不仅可将串行数码转换成并行数码,或将并不仅可将串行数码转换成并行数码,或将并行数码转换成串行数码,还可以很方便地构行数码转换成串行数码,还可以很方便地构成成移位寄存器型计数器移位寄存器型计数器和和顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器等等电路。
电路。
计数器计数器在数字电路中,能够记忆输入脉冲个数的电在数字电路中,能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。
路称为计数器。
分类:
按计数器中触发器是否同时翻转按计数器中触发器是否同时翻转同步计数器同步计数器异步计数器异步计数器按计数器中的数字增减按计数器中的数字增减加法计数器加法计数器减法计数器减法计数器可逆计数器可逆计数器按计数器容量按计数器容量二进制计数器二进制计数器N进制计数器进制计数器十进制计数器十进制计数器计计数数器器二进制计数器二进制计数器十进制计数器十进制计数器N进制计数器进制计数器加法计数器加法计数器同步计数器同步计数器异步计数器异步计数器减法计数器减法计数器可逆计数器可逆计数器加法计数器加法计数器减法计数器减法计数器可逆计数器可逆计数器二进制计数器二进制计数器十进制计数器十进制计数器N进制计数器进制计数器n位二进制同步加法计数器的电路连接规律:
位二进制同步加法计数器的电路连接规律:
驱动方程驱动方程输出方程输出方程一、同步计数器一、同步计数器279页图页图6.3.104位二进制同步加法计数器位二进制同步加法计数器若计数脉冲频率为若计数脉冲频率为f0,则,则Q0、Q1、Q2、Q3端输出脉冲的端输出脉冲的频率依次为频率依次为f0的的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位集成二进制同步加法计数器74LS161/163预置数控预置数控制端制端数据输入端数据输入端异步复位端工作状态工作状态控制端控制端进位进位输出输出(a)引脚排列图4位同步二进制计数器位同步二进制计数器74161功能表功能表74161具有具有异步清零异步清零和和同步置数同步置数功能功能.4位同步二进制计数器位同步二进制计数器74163功能表功能表74163具有具有同步清零同步清零和和同步置数同步置数功能功能.74LS16374LS163的引脚排列和的引脚排列和的引脚排列和的引脚排列和74LS16174LS161相同,不同之处是相同,不同之处是相同,不同之处是相同,不同之处是74LS1637
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