目錄

• 時(shí)序邏輯概述
• • 2、時(shí)序邏輯電路的組成
  • 3、時(shí)序電路的分類
• 時(shí)序邏輯電路分析
• • 1、時(shí)序邏輯電路分析步驟
• 寄存器、移位寄存器
• • 1、數(shù)碼寄存器
  • 2、移位寄存器
  • • 移位寄存器的應(yīng)用
• 同步計(jì)數(shù)器
• • 1、同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器
  • 2、二進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器
  • 3、二—十進(jìn)制計(jì)數(shù)器
  • 4、集成同步計(jì)數(shù)器
  • • （1）CT54161/CT74161（CT54160/CT74160） 【重點(diǎn)】
    • （2）十二位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（ 74LS161）【重要】
• 異步觸發(fā)器
• • 1、4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器（16分頻）
• 采用中規(guī)模集成器件實(shí)現(xiàn)任意模值計(jì)數(shù)（分頻）器
• • 方法一：利用清除端復(fù)位法
  • • 例1：4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（74LS161）實(shí)現(xiàn)模10分頻
    • • 思考問題：
      • • 1、為什么選1010（1010是第11個(gè)狀態(tài)），為什么會(huì)有11個(gè)狀態(tài)呢？
        • 2、基本觸發(fā)器有什么作用
  • 方法二：利用置入控制端的置位法
  • • 例2：應(yīng)用4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器CT54161，實(shí)現(xiàn)模12計(jì)數(shù)分頻，要求計(jì)數(shù)器從0000開始計(jì)數(shù)
• 用集成移位寄存器實(shí)現(xiàn)任意模值M的計(jì)數(shù)分頻
• • 1、環(huán)形計(jì)數(shù)器的構(gòu)成
  • 2、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器

---

時(shí)序邏輯概述

##1、 組合邏輯電路&&時(shí)序邏輯電路
（1）組合邏輯電路：任何一個(gè)時(shí)刻，輸入信號(hào)僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)
（2）時(shí)序邏輯電路：不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還取決于電路原本的工作狀態(tài)

2、時(shí)序邏輯電路的組成

（1）組合電路
組合電路最少一個(gè)輸出必須反饋到存儲(chǔ)電路的輸入端
（2）存儲(chǔ)電路—記憶以前的輸入和輸出
1）存儲(chǔ)電路由觸發(fā)器構(gòu)成，也可以由帶有反饋的組合電路構(gòu)成
2）存儲(chǔ)電路的狀態(tài)至少有一個(gè)作為組合邏輯電路的輸入，與其他輸入信號(hào)共同決定電路的輸出

x為輸入信號(hào)，z為輸出信號(hào)，y為狀態(tài)信號(hào)，w為驅(qū)動(dòng)信號(hào)

3、時(shí)序電路的分類

（1）同步時(shí)序邏輯電路
存儲(chǔ)電路狀態(tài)是靠時(shí)鐘脈沖同步更新的
（2）異步時(shí)序邏輯電路
存儲(chǔ)電路中，有的有時(shí)鐘脈沖作用，有的沒有時(shí)鐘脈沖作用
即使在有時(shí)鐘脈沖作用的存儲(chǔ)電路中，存儲(chǔ)器的更新也不是同步進(jìn)行的
（3）米里型
輸出信號(hào)不僅取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，而且取決于輸入變量
（4）摩爾型
輸入狀態(tài)只取決于存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，是米里型的一個(gè)特例

時(shí)序邏輯電路分析

1、時(shí)序邏輯電路分析步驟

（1）寫出存儲(chǔ)電路（觸發(fā)器）的驅(qū)動(dòng)方程
（2）寫出存儲(chǔ)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程
（3）由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程/輸出函數(shù)表達(dá)式，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表/劃出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
（4）畫出工作波形（時(shí)序圖）

寄存器、移位寄存器

1、數(shù)碼寄存器

數(shù)碼寄存器是能存放二進(jìn)制數(shù)碼的電路，由于觸發(fā)器具有記憶功能，因而可以作為數(shù)碼寄存器電路

2、移位寄存器

具有移位（左移、右移、雙向）功能的寄存器

M=0左移，M=1右移

移位寄存器的應(yīng)用

（1）串行轉(zhuǎn)并行

（2）并行轉(zhuǎn)串行


Q5=1不影響，Q5^n+1=Q4+D15，與Q5無關(guān)

（3）脈沖節(jié)拍延遲
由于移位寄存器串行輸入、串行輸出時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)過n級(jí)移位寄存后才到輸出端輸出。因此輸出信號(hào)延遲了n個(gè)移存脈沖才到達(dá)輸出端輸出，因此輸出信號(hào)比輸入信號(hào)延遲了n個(gè)移存脈沖的周期，這樣就起到節(jié)拍延遲的作用。
（4）構(gòu)成計(jì)數(shù)分頻器、序列信號(hào)發(fā)生器

同步計(jì)數(shù)器

數(shù)字電路中使用最多的時(shí)序電路

1、作用：用來對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，也可以做定時(shí)、分頻、執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算
2、分類
（1）計(jì)數(shù)脈沖引入方式：同步計(jì)數(shù)器、異步計(jì)數(shù)器
（2）數(shù)字增減趨勢：加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器
（3）計(jì)數(shù)器數(shù)模值：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1、同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：

2、二進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器

1、M=1，進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，M=0，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)
2、M=0時(shí)，高位輸入端的信號(hào)由低位觸發(fā)器Q端引出；M-1時(shí)，高位輸入信號(hào)由低位觸發(fā)器~Q輸入

3、二—十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1、偏離狀態(tài)：1010、1011、1100、1101、1110、1111，正常工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)，若計(jì)數(shù)器受到某種干擾，會(huì)錯(cuò)誤地進(jìn)入偏離狀態(tài)
2、自啟動(dòng)性：偏離狀態(tài)下自動(dòng)轉(zhuǎn)入有效序列的特性
3、輸出信號(hào)Z是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)，輸出信號(hào)的周期恰好為輸入計(jì)數(shù)脈沖CP周期的10倍，因此輸入信號(hào)也可以視為輸入計(jì)數(shù)脈沖CP的十分頻信號(hào)，因而模10計(jì)數(shù)器也可以看成十分頻器

4、集成同步計(jì)數(shù)器

（1）CT54161/CT74161（CT54160/CT74160） 【重點(diǎn)】

（背邏輯符號(hào)、功能表和引腳）

~CR端：清零端 ~LD：置數(shù)控制端（需要時(shí)鐘，同步）
CTt、CTp使能端，高電平有效 CP：時(shí)鐘 D3-D0：4位二進(jìn)制輸入
Q3-Q0：輸出 Co：進(jìn)位輸出

計(jì)數(shù)功能：每來一個(gè)脈沖就計(jì)數(shù)一次，對(duì)于74LS161是0000-1111，十六進(jìn)制，最后Co=1
74LS160是從0000-1001，是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，最后Co進(jìn)位

（2）十二位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（ 74LS161）【重要】

~LD是置數(shù)端，CPD、CPu是使能端，均為1時(shí)執(zhí)行計(jì)數(shù)功能
第一片接法就是16位計(jì)數(shù)
第二片CTp接Co，即第一片產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位Co才計(jì)數(shù)一次
第三片與第二片的區(qū)別：第二片的Co接在第三片的CTp上，即第二片記滿并且第一片記滿，第三片才記一次

異步觸發(fā)器

不同于同步計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘脈沖不一定都是計(jì)數(shù)輸入脈沖，各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移不是同一時(shí)鐘作用下同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移

1、4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器（16分頻）

前一級(jí)的輸出接后一級(jí)的時(shí)鐘

狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：

（畫工作波形會(huì)很直觀）

從0000-1111
對(duì)電路圖進(jìn)行改變改變：如果將輸入Qn變成~Qn，狀態(tài)會(huì)從1111變到0000，實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制減法
（4）最低位每來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次，其他觸發(fā)器在所有相鄰最低位觸發(fā)器由1->0時(shí)翻轉(zhuǎn)一次
（5）特點(diǎn)
1）電路簡單
2）工作速度慢，隨著位數(shù)的增加，延時(shí)也大大增加

時(shí)延：Q1從1->0之后，Q2才能從1—>0……以此類推，需要等待，這就是時(shí)延，而且在改變的過程中，之前觸發(fā)器的狀態(tài)不能改變，否則會(huì)造成混亂，異步計(jì)數(shù)頻率脈沖有非常嚴(yán)格的要求

采用中規(guī)模集成器件實(shí)現(xiàn)任意模值計(jì)數(shù)（分頻）器

設(shè)計(jì)原理：從N進(jìn)制（N<M=2^m）進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中跳躍（N-M）個(gè)狀態(tài)，從而得到M個(gè)狀態(tài)的M計(jì)數(shù)分頻器

方法一：利用清除端復(fù)位法

對(duì)于分頻比要求較大的情況下，應(yīng)用更方便

到達(dá)最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)，利用最后一個(gè)狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)清除信號(hào)，加到清除端，使計(jì)數(shù)器返回到S0狀態(tài)，這樣就跳躍了N-M個(gè)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了模值為M的計(jì)數(shù)分頻

例1：4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（74LS161）實(shí)現(xiàn)模10分頻

分析：在計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上增加判別和清零信號(hào)產(chǎn)生電路，當(dāng)電路狀態(tài)為1010時(shí)，產(chǎn)生清零信號(hào)，使計(jì)數(shù)器清零，回到0000狀態(tài)

思考問題：

1、為什么選1010（1010是第11個(gè)狀態(tài)），為什么會(huì)有11個(gè)狀態(tài)呢？

因?yàn)?61的清零是異步清零（不需要脈沖，只要滿足~CR=0，那么Q3Q2Q1Q0=0000），所以只要探測到這個(gè)狀態(tài)，就會(huì)立即清零，并不能維持一個(gè)時(shí)鐘脈沖的時(shí)間，所以完整的時(shí)鐘脈沖只是前面的10個(gè)脈沖，1010只是一瞬間，如果改成同步清零的話，因?yàn)椴捎猛綍r(shí)鐘，是一整個(gè)脈沖信號(hào)，因此選擇1001

2、基本觸發(fā)器有什么作用

圖中利用判別電路+基本觸發(fā)器去產(chǎn)生清零信號(hào)，其中基本觸發(fā)器可以忽略
（1）首先看看有沒有觸發(fā)器的區(qū)別

觸發(fā)器11是保持狀態(tài)，當(dāng)沒有觸發(fā)器時(shí)，_{CR變得和Vo1一樣長（沒有圖中那么長，因?yàn)榍辶阈盘?hào)只在一瞬間），當(dāng)有觸發(fā)器時(shí)，因?yàn)橛|發(fā)器的保持功能，}CR能維持一個(gè)脈沖寬度的寬度。
（2）那為什么需要保持一個(gè)脈沖寬度呢？
因?yàn)槿绻善骷饔|發(fā)器翻轉(zhuǎn)過程中，由于速度不等，就可能不能使全部觸發(fā)器置0，采用觸發(fā)器之后，Q端的清零信號(hào)寬度和計(jì)數(shù)脈沖CP=1的持續(xù)時(shí)間相等，可確保計(jì)數(shù)器可靠清零
（3）有沒有必要加入觸發(fā)器呢？
一般來說是沒有必要加入觸發(fā)器的，將Vo1直接加到計(jì)數(shù)器清零端是可以實(shí)現(xiàn)清零的，上述現(xiàn)象出現(xiàn)的概率很少

方法二：利用置入控制端的置位法

采用中規(guī)模集成器件的置入控制端，以置入某一固定二進(jìn)制數(shù)值的方法，從而使N進(jìn)制計(jì)數(shù)跳躍（N-M）個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)模值為M的計(jì)數(shù)分頻
例 用4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74161（16個(gè)狀態(tài)），實(shí)現(xiàn)模10數(shù)分頻

_{LD是置位端，跳過0000-0101的6個(gè)狀態(tài)，從0110到1111共10個(gè)狀態(tài)，到最后一個(gè)狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位Co標(biāo)志，因此令}LD=~Co實(shí)現(xiàn)“跳”到0110，采用同步置數(shù)，1111狀態(tài)是能維持1個(gè)脈沖周期的時(shí)間的。
電路是固定結(jié)構(gòu)，如果需要改變模值M，只需要改變輸入端D3-D0的輸入數(shù)據(jù)2^n-m的二進(jìn)制代碼

例2：應(yīng)用4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器CT54161，實(shí)現(xiàn)模12計(jì)數(shù)分頻，要求計(jì)數(shù)器從0000開始計(jì)數(shù)

（解法1）

當(dāng)在0000時(shí)，“跳”到0101開始，到1111剛好12個(gè)狀態(tài)，因此采用電路Q0+Q1+Q2+Q3，在四位均為0000的時(shí)候才會(huì)輸出0，啟動(dòng)置數(shù)

例2—— 置數(shù)輸出方波信號(hào)

（解法2）
方波信號(hào)就是對(duì)稱信號(hào)，將16位信號(hào)分成兩半，每一半對(duì)稱地跳過兩個(gè)信號(hào)總線，根據(jù)觀察，最高位D3 總是和輸出的最高位相同，所以直接將Q3連到D3處，低3位和解法1思路一樣

用集成移位寄存器實(shí)現(xiàn)任意模值M的計(jì)數(shù)分頻

移位寄存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移是按照移存規(guī)律進(jìn)行的，因此構(gòu)成任意模值技術(shù)分頻器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移必然符合一寸規(guī)律，一般稱為移存型計(jì)數(shù)器。常用的移存型計(jì)數(shù)器有環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)計(jì)數(shù)器

1、環(huán)形計(jì)數(shù)器的構(gòu)成

先回顧下74195的功能
（1）~CR=0是，是清除功能，Q3-Q0=0000
（2）SH/~LD=0，是置數(shù)功能，Q3-Q0=D3-D0
（3）SH/~LD=1，是移位功能，Q0->Q1->Q2->Q3，每來一個(gè)脈沖就移一位
（4）在移位狀態(tài)下，CP=0，是保持功能
再看看啟動(dòng)脈沖，只有一個(gè)簡單低電平，短時(shí)間的低電平是為了將0111置入到芯片中，置完就維持高電平不變，執(zhí)行移位功能
Q0是如何移位的呢？根據(jù)JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程可以算出Q0^n+1=Q3，（即Q3是Q0的下一個(gè)狀態(tài)）
所以移位步驟如下：
Q0->Q1->Q2->Q3->Q0

是一個(gè)模4計(jì)數(shù)器

2、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器

與環(huán)形計(jì)數(shù)器的區(qū)別是：環(huán)形計(jì)數(shù)器通過Q3端送到JK端，而扭環(huán)形計(jì)數(shù)器是通過~Q3端送到JK端
根據(jù)真值表可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)形計(jì)數(shù)器是模4計(jì)數(shù)器，而扭環(huán)形計(jì)數(shù)器是模8計(jì)數(shù)器
不管上面放什么數(shù)，甚至是不接（1111），也是模8計(jì)數(shù)器

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数字逻辑电路—第六章 时序逻辑电路的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。