第9章时序数字电路.ppt

第九章 时序数字电路;本章主要内容： 触发器 时序逻辑电路分析方法 寄存器 计数器 ;;9.1集成单元触发器;触发器的作用：;触发器的类型 ;一、基本R－S触发器;工作原理;;Q;;逻辑功能的特性表描述 ;0;二、同步R－S触发器 ;Q;同步R－S触 发器逻辑符号;同步 RS 触发器的特性表与特性方程 ;同步触发器的特点 ;无空翻触发器;主从触发器和边沿触发器有何异同？;　　给主从触发器提供反相的时钟信号，使它们在不同的时段交替工作。;Q;例：已知主从J－K触发器的CP、J输入和K输入的波形如下 所示。设触发器的初态为1态，试画出其输出波形。;四、边沿D 触发器 ;例：根据输入波形画D触发器输出波形。;常用无空翻触发器;9.1.2不同类型触发器之间的转换 一、触发器的逻辑功能及其表示方式;状态图（状态转换图）：图形的方法直观表述触发器的逻辑功能，图中用两个圆圈分别表示触发器的两个状态：0态和1态，用箭头表示状态转换的去向，箭头上的注释说明状态转换的条件。;;触发器五种逻辑功能的比较;1. JK D;3. D JK;9.2 时序逻辑电路分析方法;时序逻辑电路的逻辑功能的表示方法常用的也有三种：逻辑表达式、真值表（状态转换表）和状态转换图。 ; 在时序逻辑电路中，根据存储电路中的触发器是否同时动作，可将时序逻辑电路划分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两大类。 按电路输出信号的特性可分为米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型。 米里型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路的输入；而摩尔型时序电路的输出仅决定于电路的现态。 根据功能分类，最常用的时序逻辑电路有寄存器和计数器等。;9.2.2 时序逻辑电路的分析方法 ;9.3寄存器 9.3.1数码寄存器 数字系统中存放信息的部件。由触发器和逻辑门电路构成。 一、双拍接收方式的数码寄存器;二、单拍接收方式的数码寄存器;9.3.2;根据数据移位和输入输出方式，可分为：;一、单向移位寄存器;移位脉冲CP;二、中规模集成4位双向移位寄存器74194;一、功能;二、位数扩展示例;三、移位寄存器应用举例－串行加法器;9.4 计数器;工作原理： 4个JK触发器都接成T’触发器。; 由时序图可以看出，Q0、Ql、Q2、Q3的周期分别是计数脉冲(CP)周期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而计数器也可作为分频器。;CP;异步计数器的翻转延迟问题;由于该计数器的翻转规律性较强，只需用“观察法”就可设计出电路：;分析状态图可见： FF0：每来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J0=K0=1。 FF1：当Q0=1时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J1=K1= Q0 。 FF2：当Q0Q1=1时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J2=K2=Q0Q1。 FF3： 当Q0Q1Q3=1时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J3=K3=Q0Q1Q3。 ;分析时序逻辑电路的一般步骤： 1．由逻辑图写出下列各逻辑方程式： （1）各触发器的时钟方程。 （2）时序电路的输出方程。 （3）各触发器的驱动方程。 2．将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得时序逻辑电路的状态方程。 3．根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图或时序图。 4．根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。;1、 8421BCD码同步十进制加法计数器;（2）将各驱动方程代入JK触发器的特性方程，得到状态方程：; 设初态为Q3Q2Q1Q0=0000，代入状态方程进行计算，得状态转换表。;（4）作状态图及时序图。; 由于电路中有4个触发器，它们的状态组合共有16种。而在8421BCD码计数器中只用了10种，称为有效状态。其余6种状态称为无效状态。;CP2=Q1 （当FF1的Q1由1→0时，Q2才可能改变状态。）;②各触发器的驱动方程：;设初态为Q3Q2Q1Q0=0000，代入状态方程进行计算，得状态转换表。;9.4.3中规模集成计数器的功能分析与扩展;2、逻辑功能分析;二、中规模集成同步二进制可预置加法计数器74161;1、功能分析;3、集成计数器功能扩展;置零法适用于有置零输入端的计数器。 对于有异步置零输入端的计数器，它的工作原理为：原M进制计数器从全0状态开始计数，接收到N个计数脉冲后电路进入SN状态。如果将SN状态译码产生一个置零信号加到计数器的异步置零输入端，则计数器将立刻返回到S0状态，这样就可跳过M－N个状态而得到N进制计数器。由于电路一进入SN状态后立刻又被置为S0状态，因此在稳定的计数状态循环中不包括SN状态。 对于有同步置零输入端的计数器，由于置零输入信号变为有效后计数器并不马上被置零，还需要