第7章 触发器与时序逻辑电路(10).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,7,章,触发器和时序逻辑电路,电子技术,数字电路部分,1,内容,触发器,flip-flop,：,双稳态触发器：,符号、逻辑状态表、触发方式、波形分析,由,555,定时器组成的,单稳态触发器,由,555,定时器组成的,无稳态触发器,时序逻辑电路,：寄存器、计数器,组合逻辑电路,和,时序逻辑电路,组合逻辑电路,：输出变量状态完全由当时的输入变量的组合状态来决定，而,与电路的原来状态无关,，即，,不具有记忆功能,。,时序逻辑电路,：输出变量状态不仅由当时的输入变量的组合状态有关，而且还,与电路的原来状态有关,，即，,具有记忆功能,。,2,触发器,输出状态,：,0,、,1,；,输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；,触发器是有,记忆功能,的逻辑部件。,双稳态触发器，按逻辑功能分类,：,R-S,触发器、,D,型触发器、,JK,触发器、,T,型触发器等。,按稳定状态分类,：双稳态触发器,、,单稳态,触发器、无稳态触发器,。,3,双稳态触发器,bistable,flip-flop,双稳态触发器,：有,两个稳定状态,，从一个稳定状态翻转为另一个稳定状态必须,靠脉冲信号触发,，脉冲信号消失后稳定状态一直保持下去。,稳定状态,稳定状态,稳定状态,由外界触发,由外界触发,稳定状态为什么会保持,?,条件是什么,?,开关,4,单稳态触发器,monostable,flip-flop,单稳态触发器,：在触发信号未加之前，触发器处于稳定状态，经,信号触发,后，触发器翻转，但新的状态只能暂时保持（暂稳状态），经过一定时间（由电路参数决定）后自动翻转到原来的稳定状态。所以,只有一个稳定状态,。故名“单稳态触发器”。单稳态触发器简称单稳。,稳定状态,稳定状态,暂稳态,由外界触发,自动返回,学习的重点,:,为什么,会自动返回,?,需,多少时间,?,按钮,5,无稳态触发器,astable,flip-flop,无稳态触发器：无稳定状态,，同时也,不需要外加触发脉冲,，就能输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。因矩形脉冲含有丰富的的谐波，故也称“多谐振荡器”。,暂稳态,暂稳态,暂稳态,自动返回,自动返回,学习的重点,:,为什么,会,自激振荡,?,钟摆,6,7.1,双稳态触发器,7.1.1 RS,触发器,RS flip-flop,R-S,触发器,1.,基本,RS,触发器,2.,可控,RS,触发器,JK,触发器,D,型触发器,T,型触发器,7.1.1 RS,触发器,RS flip-flop,1.,基本,RS,触发器,2.,钟控,RS,触发器,7,&,G,1,&,反馈,两个输入端,两个输出端,G,2,基本,RS,触发器,2,，真值表,已知其逻辑结构图，分析其逻辑功能。,1,，逻辑表达式,分析：,几种情况？,8,种，哪,8,种？,Set Directly,，,直接置,1,，,低电平有效,Reset Directly,，,直接置,0,，,低电平有效,逻辑结构图,8,原状态：,0,1,1,1,0,1,1,0,置,0,置,1,输入无效，输出保持原状态,&,&,G,2,G,1,现状态：,原状态：,1,0,1,1,1,0,0,1,&,&,G,2,G,1,现状态：,9,&,&,原状态：,1,1,0,0,1,0,1,0,现状态：,G,1,G,2,&,&,原状态：,0,1,1,1,1,0,1,0,G,2,G,1,现状态：,置,0,输入有效，输出保持原状态,10,原状态：,1,0,1,0,1,0,1,1,&,&,G,2,G,1,现状态：,原状态：,0,0,1,1,0,1,0,1,&,&,G,2,G,1,现状态：,置,1,输入有效，输出保持原状态,11,输入,=0,=0,时,0,0,1,1,输出全是,1,但当,R,D,=,S,D,=0,同时变为,1,时，翻转快的门输出变为,0,，另一个不得翻转。,&,&,G,2,G,1,置,0,置,1,输入同时有效，输出状态无法确定,此种输入组合应禁止,12,S,R,Q,图形符号,无触发信号,基本,RS,触发器,的功能表,1,1,保持,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,同时变为,1,后不确定,触发方式？,13,R,、,S,为输入控制端,2.,钟控,RS,触发器,&,&,CP,G,4,G,3,&,&,G,1,G,2,0,保持,1,0,0,保持,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,不确定,CP,R,S,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,时钟信号,直接置,0,直接置,1,可控,RS,触发器的功能表,逻辑结构图,逻辑表达式,14,&,&,&,&,CP,直接置,0,、直接置,1,G,1,G,4,G,3,G,2,0,保持,1,0,0,保持,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,不确定,CP,R,S,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,可控,RS,触发器的功能表,逻辑结构图,逻辑表达式,15,&,&,&,&,CP,0,1,1,触发器保持原态,G,1,G,4,G,3,G,2,CP,=0,时,0,保持,1,0,0,保持,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,不确定,CP,R,S,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,可控,RS,触发器的功能表,逻辑表达式,逻辑结构图,16,1,&,&,&,&,CP,G,1,G,4,G,3,G,2,CP,=1,时,0,保持,1,0,0,保持,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,不确定,CP,R,S,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,可控,RS,触发器的功能表,逻辑表达式,逻辑结构图,17,可控,RS,触发器的功能表,0,保持,1,0,0,保持,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,不确定,CP,R,S,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,可控,RS,触发器的功能表,可控,RS,简化的功能表,R,S,Q,n+1,0,0,Q,n,0,1,1,1,0,0,1,1,不确定,R,S,1R,1S,C1,Q,S,R,CP,逻辑符号,触发方式,高电平触发,18,钟控,RS,触发器,波形分析,高电平,(,低电平,),触发方式,：,1.,触发器输出什么状态由,CP,脉冲,前沿,(,后沿,),对应的,R,和,S,决定。,2.,触发器输出相应状态的时间也在,CP,脉冲,前沿,(,后沿,),到来之时。,3.,在,CP,脉冲有效（,CP=1,）,（,CP=0,）,期间，若输入信号发生变化，输出状态也会发生相应变化。,存在空翻问题,。,例：已知高电平触发方式可控,RS,触发器,CP,、,R,、,S,波形。画出的输出波形。,CP,R,S,Q,Set,Reset,使输出全为,1,CP,撤去后,状态不定,19,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,JK,触发器有两个输入控制端,J,、,K,，它,的功能最完善,。,1,7.1.2 JK,触发器,JK,flip-flop,反相，,F,主,和,F,从,不能同时工作，受,CP,控制,F,主,和,F,从,结构同,RS,触发器,20,1,0,F,主,打开,F,从,关闭,R,2,S,2,C,F,从,CP,R,1,S,1,C,F,主,输出反馈到,F,主,主从分时翻转,K,J,21,1,F,主,输出,传送到,F,从,0,CP,F,主,关闭,F,从,打开,0,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,Q,的上个,状态引导,下一个状态,的变化,K,J,22,由此可见，主从触发器一个,CP,只能翻转一次。,翻转时刻描述：,前沿处，输出交叉反馈到,F,主,。,后沿处，输出传递到,F,从,翻转完成。,CP,23,JK,触发器的功能,=0,=0,被封锁,保持原态,J,=,K,=0,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,1,0,0,24,=1,=1,J,=,K,=1,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,1,1,0,1,0,1,0,1,0,JK,触发器的功能,1,0,25,=1,=1,J,=,K,=1,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,1,0,1,0,1,0,1,0,1,JK,触发器的功能,0,1,26,=0,=1,Q,n,=0时,0,1,Q,n,+1,=1,1,J,=1,，,K,=0,Q,n,=0,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,1,JK,触发器的功能,Q,n,+1,=1,27,=0,=1,Q,n,=1时,1,0,0,0,F,主,被封保持原态,Q,n,+1,=1,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,1,JK,触发器的功能,J,=1,，,K,=0,Q,n,=1,Q,n,+1,=1,28,=1,=0,Q,n,+1,=0,同样原理，分析可得,J,=0,，,K,=1,R,2,S,2,C,F,从,R,1,S,1,C,F,主,CP,K,J,1,JK,触发器的功能,Q,n,+1,=0,29,JK,触发器,功能表,JK,触发器,逻辑符号,R,S,C,Q,K,J,J,K,CP,触发方式,教材中称：下降沿触发方式,后沿主从触发,多输入,JK,触发器,P230,30,JK,触发器,波形分析,后沿,(,前沿,),主从触发方式,：,1.,触发器输出什么状态，由,CP,脉冲,前沿,(,后沿,),对应的,J,和,K,决定。,2.,触发器输出相应状态的时间，,却,在,CP,脉冲,后沿,(,前沿,),到来之时。,3.,在,CP,脉冲有效（,CP=1,）,（,CP=0,）,期间，,若输入信号发生变化，输出状态？,CP,K,J,Q,时序图,例：已知,后沿主从触发方式,JK,触发器,CP,、,J,、,K,波形。画出的输出波形。,31,功能表,逻辑符号,7.1.3 D,触发器,D,flip-flop,教材中称：,维持阻塞型触发方式,D,Q,n+1,0,0,1,1,C,Q,CP,D,触发方式,上升沿触发,边沿触发方式,为了免除,CP=1,期间输入控制电平不许改变的限制，可采用,边沿触发,方式。其,特点,是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在,CP=1,或,CP=0,期间，输入端的任何变化都不影响输出。,如果翻转发生在上升沿就叫“,上升沿触发,”或“,正边沿触发,”。如果翻转发生在下降沿就叫“,下降沿触发,”或“,负边缘触发,”。下面以边缘触发的,D,触发器为例讲解。,32,&,e,&,f,&,c,&,d,&,a,&,b,D,CP,1,c,、,d,被锁，,c,、,d,输出为,1,。,0,0,1,1,0,D=1,Q,n,=0,CP=0,33,1,c=1,、,d=1,反馈到,a,、,b,的输入，,a,、,b,输出,为,0,、,1,。,0,0,1,1,1,1,0,1,0,&,e,&,f,&,c,&,d,&,a,&,b,D,CP,D=1,Q,n,=0,CP=0,34,c、d开启，使c=1，d=0。,1,1,1,1,0,1,1,0,Q,翻转为1,0,1,&,e,&,f,&,c,&,d,&,a,&,b,D,CP,CP,正沿到达时,D=1,Q,n,=0,35,d=0,将,c,封锁,并使,b=1,，,维持,d=0,。,1,1,0,0,1,因此以后,CP=1,期间,D,的变化不影响输出。,0,0,1,&,e,&,f,&,c,&,d,&,a,&,b,D,CP,CP,正沿过后,其它情况下 的翻转，请大家自己分析。,36,功能表,D,触发器,D flip-flop,CP,D,0,f,Q,n,1,f,0,0,1,1,Q,n,Q,n+1,逻辑符号,下降沿触发,上升沿触发,C,Q,1.,触发器输出什么状态，由,CP,脉冲,上升沿,(,下降沿,),对应的,D,决定。,C,Q,D,触发器波形分析,2.,触发器输出相应状态的时间，,也,在,CP,脉冲,上升沿,(,下降沿,),到来之时。,3.,在,CP,脉冲有效（,CP=1,）,（,CP=0,）,期间，,即使,输入信号发生变化，输出状态也不会再变化。,上升沿,(,下降沿,),触发方式,上升沿触发,CP,D,Q,例子：画出,上升沿触发方式,D,触发器的输出波形。,37,JK,触发器转换成,D,触发器,C,Q,K,J,D,CP,触发方式？,后沿主从触发,波形分析如何分析？,不同类型触发器之间可以相互转换,例,1,双输入,D,触发器,P233,38,7.1.4,T,触发器,功能表,逻辑符号,T,0,1,R,D,S,D,C,Q,T,时序图,CP,Q,T,JK,触发器转换成,T,触发器,T,例,2,C,Q,K,J,CP,触发方式？,后沿主从触发,例子：后沿主从触发方式,T,触发器波形分析,T,触发器：,将,T,触发器中的,T,端接高电平，使,T=1,，则变为,T,触发器，具有计数功能，所以,T,触发器,又称为计数触发器,P234,不同触发器转换为,T,触发器,39,触发器的触发方式 同样逻辑功能的触发器 可以有不同的触发方式,按逻辑功能分：,R-S,触发器、,D,型触发器,、,JK,触发器、,T,型触发器等,按触发方式分：,电平触发方式、主从触发方式、边沿触发方式,触发方式？,研究翻转时刻与,时钟脉冲间的关系,例子：,3,种不同触发方式的,D,触发器,CP,D,Q,CP,D,Q,高电平触发方式,后沿主从触发方式,CP,D,Q,上升沿触发方式,空翻,翻转,无翻转,40,例：四人抢答电路,。四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。,电路的核心是,74LS175,四,D,触发器。它的内部包含了四个,D,触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。,应用举例：四人抢答电路,41,CLR,D,CP,Q,CLR,D,CP,Q,CLR,D,CP,Q,CLR,D,CP,Q,1Q,1D,2Q,2D,GND,4Q,4D,3Q,3D,时钟,清零,U,SC,公用清零,公用时钟,74LS175,管脚图,42,+5V,D,1,D,2,D,3,D,4,CLR,CP,&1,&2,&3,清零,CP,赛前先清零,0,输出为零发光管不亮,43,D,1,D,2,D,3,D,4,CLR,CP,+5V,&1,&2,&3,清零,CP,1,反相端都为,1,1,开启,44,D,1,D,2,D,3,D,4,CLR,CP,&1,&2,&3,清零,CP,+5V,若有一按钮被按下，比如第一个钮。,=1,=0,0,0,被封,这时其它按钮被按下也没反应,45,7.2,寄存器,register,数码寄存器：,只供暂时存储数码，然后根据需要取出数码。,移位寄存器：,不仅能存储数码，而且具有移位的功能，这是进行算术运算所必须的。,寄存器功能分析,送数，怎么送数？,存数,什么情况才能存数？,怎么存？,可以存多久？,取数，怎么取数？,寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它,由触发器和门电路组成,。,一个触发器只能存放一位二进制数,，存放,n,位二进制时，要,n,个触发器。,46,R,D,S,D,d,3,R,D,S,D,d,2,R,D,S,D,d,1,R,D,S,D,d,0,1,0,清零,1,1,0,0,寄存指令,&,Q,0,&,Q,1,&,Q,2,&,Q,3,取数指令,1,1,0,0,并行输出方式,&,&,&,&,Q,Q,Q,Q,0,0,0,0,0,0,1,1,状态保持不变,1,0,1,0,1,1,1,1,7.2.1,数码寄存器,digital register,47,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,&,&,&,&,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,A,0,A,1,A,2,A,3,CLR,取数脉冲,接收脉冲,(CP),A,0,-A,3,：,待存数据,Q,0,-Q,3,：,输出数据,工作过程：,接收脉冲到达后，将待存数据送至各,D,触发器,(,上升沿触发）,，,取数脉冲加入后将所存数据送出。,四位数码寄存器,清零指令,四位数码寄存器,48,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：,寄存器,左移,(a),寄存器,右移,(b),寄存器,双向,移位,(c),7.2.2,移位寄存器,shift register,1,移位方式？,2,输入输出方式？,两个问题：,串,行输,入,串,行输,出,串,行输,入,并,行输,出,并,行输,入,串,行输,出,并,行输,入,并,行输,出,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,3,种,4,种,49,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,FF,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,四种输入输出方式,50,寄存数码,清零,D,1,CP,2,3,4,1011,1,Q,Q,3,Q,1,Q,2,R,D,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,1,1011,1,0,1,1,Q,J,K,F0,Q,0,Q,J,K,F2,Q,J,K,F1,Q,J,K,F3,数据依次向左移动，称左移寄存器，输入方式为串行输入。,Q,Q,Q,从高位向低位依次输入,四位串入,-,串出,/,并出左移移位寄存器,数码输入,移位脉冲,CP,51,1,1,1,0,0,1,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,输出,再输入四个移位脉冲，,1011,由高位至低位,依次从,Q,3,端输出。,串行输出方式,清零,D,1011,1,Q,Q,3,Q,1,Q,2,R,D,1011,1,0,1,1,Q,J,K,F0,Q,0,Q,J,K,F2,Q,J,K,F1,Q,J,K,F3,Q,Q,Q,5,移位脉冲,7,8,6,52,左移串入串出寄存器波形图,1,2,3,4,5,6,7,8,C,1,1,1,1,0,1,1,D,Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,1,1,1,0,待存数据,1011,存入寄存器,0,1,1,1,从,Q,3,取出,53,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,&,&,&,&,A,0,A,1,A,2,A,3,S,D,R,D,R,D,LOAD,移位脉冲,CP,0,串行输出,数 据 预 置,3,2,1,0,存数脉冲,清零脉冲,数据预置：,A,3,A,2,A,1,A,0,1011,存数脉冲有效期间，存数,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1011,D,0,0,D,1,Q,0,D,2,Q,1,D,3,Q,2,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,3,2,1,0,兰颜色的电路,输入及保存数据过程,1 0 1 1,0 1 1 0,0 1 1 0,1 1 0 0,1 1 0 0,1 0 0 0,1 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,D,3,D,2,D,1,D,0,取数过程,保存数据,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1011,CP,1,2,3,4,5,6,四位并入,/,串入,-,串出的左移寄存器,54,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,Q,Q,D,移位脉冲,CP,0,串行输出,3,2,1,0,取数过程时序图,1 0 1 1,0 1 1 0,0 1 1 0,1 1 0 0,1 1 0 0,1 0 0 0,1 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,D,3,D,2,D,1,D,0,设初态,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,1011,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,CP,1,1,0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,取数过程,CP,1,2,3,4,5,6,55,四位串入串出,左移,寄存器,D,0,0,D,1,Q,0,D,2,Q,1,D,3,Q,2,四位串入串出,右移,寄存器,D,1,Q,2,D,2,Q,3,D,3,0,D,0,Q,1,四位串入串出,双向移位,寄存器,Q,D,3,Q,Q,3,Q,Q,移位脉冲,CP,0,串行输出,Q,1,Q,2,Q,0,D,2,D,1,D,0,Q,Q,Q,Q,移位脉冲,CP,0,串行输出,D,2,Q,3,D,3,D,1,D,0,Q,2,Q,1,Q,0,设置一个,控制端,S,，,当,S,0,时左移,；,当,S,1,时右移,即可。,L,即需左移的输入数据,R,即需右移的输入数据,56,3.,双向移位寄存器：,既能左移也能右移。,D,Q,2,D,Q,1,D,Q,0,1,&,1,1,1,&,1,&,.,R,D,C,S,左移输入,待输数据由,低位至高,位依次输入,待输数据由高位至低位依次输入,1,0,1,右移输入,移位控制端,0,0,0,0,0,0,&,&,&,&,&,&,0,1,0,57,右移串行输入,左移串行输入,并行输入,7.2.3,双向万能移位寄存器,74LS194,S,1,S,0,:,工作模式选择,S,1,S,0,00,，保持,S,1,S,0,01,，右移,S,1,S,0,10,，左移,S,1,S,0,11,，并行输入,CLEAR:,清零，低电平时所有触发器复位,D,SR,：右移串行输入,D,SL,：左移串行输入,V,CC,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,S,0,CP,16,15,14,13,12,11,10,9,1,3,4,5,6,7,8,2,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,S,1,S,0,CLR,L,D,C,B,A,R,A,B,C,D,D,SR,R,D,GND,74LS194,D,SL,右移串行输出,左移串行输出,并行输出,可实现,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,58,V,CC,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,S,1,S,0,CP,16,15,14,13,12,11,10,9,1,3,4,5,6,7,8,2,Q,A,Q,B,Q,C,Q,D,CP,S,1,S,0,R,D,L,D,C,B,A,R,A,B,C,D,R,L,R,D,GND,74LS194,0,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,直接清零,保 持,右移,(,从,Q,A,向右移动,),左移,(,从,Q,D,向左移动,),并入,R,D,CP,S,1,S,0,功 能,59,1.,计数器的,功能,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。,2.,计数器的,分类,按计数脉冲引入方式分,:,同步计数器和异步计数器。,按计数功能分,:,加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,按计数制分,:,有时也用计数器的计数循环规律,(,或称模数,),来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。,7.3,计数器,counter,60,在异步计数器中，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“异步计数器”。,异步计数器,Q,0,D,0,Q,1,D,1,Q,2,D,2,Q,0,Q,1,Q,2,CP,计数脉冲,三位二进制异步加法计数器,试画出三位二进制异步减法计数器的电路图，并分析其工作过程。,优点,：电路简单、可靠,缺点,：速度慢,Q,2,Q,1,Q,0,0,1,0 0 0,1010101010,0 0,1,0 1,0,1,1 0,1,1 1,0,0,0 0,0,1,0,1,CP,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,61,1,0,1,0,当,J,、,K,=1,时，具有计数功能，每来一个脉冲触发器就翻转一次,.,清零,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,F0,Q,J,K,Q,Q,1,F1,Q,J,K,Q,Q,2,F2,C,计数脉冲,三位异步二进制加法计数器,在电路图中,J,、,悬空表示,J,、,K,=1,下降沿,触发翻转,每来一个,C,翻转一次,当相邻低位触发器由,1,变,0,时翻转,62,二 进 制 数,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 1 1 0,7 1 1 1,8 0 0 0,脉冲数,(,C,),二进制加法计数器状态表,从状态表可看出：,最低位触发器来,一个脉冲就翻转,一次，,每个触发,器由,1,变为,0,时，,要产生进位信号,这个进位信号应,使相邻的高位触,发器翻转。,63,异步二进制加法器工作波形,2,分频,4,分频,8,分频,每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步,C,1,2,3,4,5,6,7,8,Q,0,Q,1,Q,2,异步二进制加法计数器线路联接简单。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。,64,分析步骤,1.,先列写控制端的逻辑表达式：,J,2,=K,2,=Q,1,Q,0,J,1,=K,1,=Q,0,J,0,=K,0,=1,Q,0,：,来一个,CP,，,它就翻转一次；,Q,1,：当,Q,0,1,时，它可翻转一次；,Q,2,：,只有当,Q,1,Q,0,11,时，它才能翻转一次。,在同步计数器中，各触发器受同一输入计数脉冲控制，,计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步,，,故称为“同步计数器”。由于各触发器同步翻转，因此工作,速度快，但接线较复杂,。异步二进制加法计数器线路联接简单，各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。,同步计数器,例,2,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,F0,Q,J,K,Q,Q,1,F1,Q,J,K,Q,Q,2,F2,C,计数脉冲,65,2.,再列写状态转换表，分析其状态转换过程。,2 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0,1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1,3 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1,6 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0,7 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1,8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,K,2,J,1,K,1,J,0,1 K,0,1 Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,Q,0,Q,0,原状态 控 制 端 下状态,分析步骤,1.,先列写控制端的逻辑表达式：,J,2,=K,2,=Q,1,Q,0,J,1,=K,1,=Q,0,J,0,=K,0,=1,Q,0,：,来一个,CP,，,它就翻转一次；,Q,1,：当,Q,0,1,时，它可翻转一次；,Q,2,：,只有当,Q,1,Q,0,11,时，它才能翻转一次。,66,3.,还可以用波形图显示状态转换表,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。,C,1,2,3,4,5,6,7,8,Q,0,Q,1,Q,2,001,010,011,100,101,110,111,000,各触发器状态的变换和计数脉冲同步,67,7.3.1,二进制计数器,二进制加法计数器,功能：状态表,P244,实现：异步二进制加法计数器 同步二进制加法计数器,二进制加法计数器,68,1.,异步四位二进制加法计数器,J,K,FF,0,J,K,FF,1,J,K,FF,2,J,K,FF,3,Q,Q,Q,Q,CP,移位脉冲,清零,Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,CP,Q,2,Q,0,Q,1,Q,3,工作时序图,0001,0011,0101,0111,1001,0,1011,1101,1111,69,2.,同步四位二进制加法计数器,J,K,FF,0,J,K,FF,1,J,K,FF,2,J,K,FF,3,Q,Q,Q,Q,CP,移位脉冲,清零,Q,0,Q,3,Q,2,Q,1,工作时序图 同上略,3.,二进制减法计数器,P247,70,R,D,Q,J,K,Q,Q,0,F,0,Q,J,K,Q,Q,1,F,1,Q,J,K,Q,Q,2,F,2,C,计数脉冲,C,0,=,C,K,0,=1,J,0,=,Q,2,K,1,=1,J,1,=1,C,1,=,Q,0,J,2,=,Q,0,Q,1,K,2,=1,C,2,=,C,例,分析图示逻辑电路的逻辑功能,说明其用途。设初始状态为“,000”,。,1.,列写控制端逻辑表达式：,解,异步五进制计数器工作波形,C,1,2,3,4,5,Q,0,Q,1,Q,2,001,010,011,100,000,000,2.,列写状态转换表，分析其状态转换过程。略,3.,波形图分析状态转换。,000,001,010,011,100,71,十进制计数器：,计数规律：“逢十进一”。它是用,四位二进制数,表示对应的,十进制数,，所以又称为二,-,十进制计数器。,四位二进制可以表示十六种状态，为了表示十进制数的十个状态，需要去掉六种状态，具体去掉哪六种状态，有不同的安排，这里仅介绍广泛使用,8421,编码的十进制计数器。,7.3.2,十进制计数器,二进制数,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,脉冲数,(,C,),十进制数,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,8421,编码十进制加法计数器状态表,72,R,D,Q,J,K,Q,F,0,Q,J,K,Q,F,1,C,计数脉冲,Q,J,K,Q,F,2,Q,J,K,Q,Q,3,F,3,Q,2,Q,1,Q,0,分析,同步十进制加法计数器,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0001,0011,0100,0110,0111,1000,1001,0000,0000,0010,0101,C,0,=,C,1,=,C,2,=,C,3,=,C,4,=,C,J,0,=,K,0,=1,J,2,=,K,2,=,Q,0,Q,1,J,1,=,Q,0,Q,3,K,1,=,Q,0,J,3,=,Q,0,Q,1,Q,2,K,3,=,Q,0,73,Q,1,Q,J,K,Q,F,1,Q,J,K,Q,F,2,Q,2,Q,J,K,Q,F,3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,R,D,C,0,S,D,C,1,Q,0,Q,J,K,Q,F,0,异步十进制加法计数器,Q,1,Q,J,K,Q,F,1,Q,J,K,Q,F,2,Q,2,Q,J,K,Q,F,3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,C,1,R,D,C,0,S,D,Q,0,Q,J,K,Q,F,0,74,7.3.3,任意进制计数器与集成计数器,75,2.,再列写状态转换表，分析其状态转换过程：,Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,计数脉冲,CP,1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1,2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0,3 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,=K,2,=J,1,=K,1,=J,0,=K,0,=Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,1,1,1,原状态 控 制 端 下状态,1,Q,2,J,2,=Q,1,Q,0,，K,2,1,J,1,=K,1,1,J,0,=Q,2,，K,0,1,1.,控制端的逻辑表达式,7.3.3,任意进制计数器与集成计数器,1.,任意进制计数器,计数器类型？,76,异步五进制加法计数器,3.,还可以用波形图显示状态转换表,(,略,),Q,2,Q,2,J,2,K,2,Q,1,Q,1,J,1,K,1,Q,0,Q,0,J,0,K,0,计数脉冲,CP,3,个方面判断计数器类型？几进制？加法减法？同步异步？,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,。,4.,检验其能否,自动启动？,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,=K,2,=J,1,=K,1,=J,0,=K,0,=Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,1,1,1,原状态 控 制 端 下状态,1,Q,2,1 1 1,1 1 1 1 0 1,0 0 0,1 1 0,0 1 1 1 0 1,0 1 0,1 0 1,0 1 1 1 0 1,0 1 0,结论：经检验，可以自动启动。,77,0 0 0,1 0 0,0 1 1,0 0 1,0 1 0,11 0,1 01,1 1 1,5,、状态转换图,CP Q,2,Q,1,Q,0,J,2,=K,2,=J,1,=K,1,=J,0,=K,0,=Q,2,Q,1,Q,0,Q,1,Q,0,1,1,1,原状态 控 制 端 下状态,1,Q,2,1 1 1,1 1 1 1 0 1,0 0 0,1 1 0,0 1 1 1 0 1,0 1 0,1 0 1,0 1 1 1 0 1,0 1 0,78,1.CT74LS293,二-,八,-十,六,进制集成计数器,Q,J,K,Q,Q,1,F1,Q,J,K,Q,Q,2,F2,Q,J,K,Q,Q,3,F3,Q,J,K,Q,Q,0,F0,C,0,C,1,R,0(1),&,R,0(2),二进制计数器,八进制计数器,7.3.3.2,集成计数器,P251,N,N,CT74LS293,N,Q,1,Q,2,N,U,CC,R,01,R,02,C,0,C,1,Q,0,Q,3,地,外引线排列图,1,7,8,14,CT74LS293,功能表,Q,2,Q,3,R,01,R,02,Q,1,Q,0,0,0,0,0,0,0,计数,1,1,79,六进制计数器状态表,六种状态,二进制数,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,脉冲数,(C),十进制数,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,1 0 1 0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,当状态,0110,（,6,）,出现时，将,Q,2,=1,，,Q,1,=1,送到复位端,R,01,和,R,02,，,使计数器立即清零,。状态,0110,仅瞬间存在。,CT74LS293,为异步清零的计数器,反馈置“,0”,实现方法,:,1,1,1,1,六进制计数器,Q,3,Q,0,Q,2,Q,1,R,01,R,02,C,1,C,0,计数脉冲,计数器清零,当出现,0110,（,6,）时，,应,立即使,计数器清零，重新开始新一轮计数。,用一片,CT74LS293,构成六进制计数器,80,Q,1,R,D,C,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,F,1,Q,J,K,Q,F,2,Q,2,Q,J,K,Q,F,3,Q,3,R,D,R,D,R,D,S,D,S,D,C,1,Q,0,Q,J,K,Q,F,0,2.CT74LS290,二-五-十进制集成计数器,CT74LS290,功能表,清零,置9,输 入,输 出,Q,2,Q,3,R,01,S,92,S,91,R,02,Q,1,Q,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,R,01,S,92,S,91,R,02,任一为,0,任一为,0,计数,S,91,N,CT74LS290,S,92,Q,2,Q,1,N,U,CC,R,01,R,02,C,0,C,1,Q,0,Q,3,地,外引线排列图,1,7,8,14,81,Q,1,R,D,C,0,&,R,02,R,01,S,91,S,92,&,Q,J,K,Q,F,1,Q,J,