数字电子技术课件讲义.ppt

*************************************计数器异步计数器在异步计数器中，只有第一个触发器由外部时钟直接驱动，而后续触发器的时钟输入则由前一级触发器的输出提供。这种级联结构使得时钟信号在各级触发器间存在传播延迟。特点：结构简单，电路连接少存在累积延迟，高频下性能受限容易产生毛刺输出适合简单低速应用典型电路：74LS93（4位二进制异步计数器）同步计数器在同步计数器中，所有触发器都由同一个时钟信号同时驱动，状态转换在同一时刻发生。这种结构需要更复杂的组合逻辑来控制各触发器的状态变化。特点：无累积延迟，高频性能好状态转换干净，无毛刺组合逻辑电路复杂适合高速和复杂应用典型电路：74LS163（4位二进制同步计数器）可逆计数器基本概念可逆计数器（又称双向计数器或上/下计数器）能够根据控制信号的不同，既可以实现递增计数（加法计数），也可以实现递减计数（减法计数）。这种灵活性使得可逆计数器在需要双向操作的场合非常有用，如电机控制、位置跟踪等应用。工作原理可逆计数器通常具有两个计数控制输入：向上计数输入（UP）和向下计数输入（DOWN）。当激活UP输入时，计数器在时钟脉冲作用下递增；当激活DOWN输入时，计数器递减。内部电路需要针对每个触发器设计合适的逻辑，以实现双向计数功能。通常采用JK触发器或T触发器构建，配合适当的控制逻辑。应用实例74LS193是典型的4位二进制可逆计数器，具有异步清零、同步置数、进位和借位输出等功能，广泛应用于数字系统中。在实际应用中，可逆计数器常用于定时器、频率计、电机控制系统、数字式仪表和位置控制装置等场合。多个可逆计数器级联可构成更大位数的计数系统。移位寄存器串入串出数据从一端串行输入，经过一定时钟周期后从另一端串行输出。在每个时钟脉冲，数据向一个方向移动一位。并入并出数据同时从多个输入端并行载入，并可从多个输出端并行读出。适用于需要同时处理多位数据的场合。串入并出数据从一端串行输入，但可从多个输出端并行读出。常用于串并转换，如将串行数据转换为并行总线格式。并入串出数据从多个输入端并行载入，但从一端串行输出。用于并串转换，如将并行数据转换为串行传输格式。移位寄存器是一种特殊的存储器，由多个触发器级联而成，能够存储和移动数据。每个触发器存储一位二进制信息，在时钟信号作用下，数据可以按特定方向移位。移位寄存器在数据传输、序列处理和时序控制等方面有着广泛应用。典型的集成电路如74LS164（8位串入并出移位寄存器）和74LS165（8位并入串出移位寄存器）在数字系统设计中被广泛使用。它们是实现数据格式转换和临时存储的重要工具。环形计数器与约翰逊计数器环形计数器初始状态：仅有一位为1，其余位为0工作原理：每个时钟周期，1向一个方向移动一位计数范围：n位寄存器产生n种不同状态特点：一热编码，容易检测状态，无毛刺输出约翰逊计数器初始状态：通常所有位为0工作原理：移位寄存器的输出取反后反馈到输入计数范围：n位寄存器产生2n种不同状态特点：状态编码轮换对称，解码简单，抗干扰能力强应用场景环形计数器：控制顺序操作，如打印机控制，LED显示扫描约翰逊计数器：多相时序发生器，状态机控制器，分频电路共同优势：无竞争冒险，解码简单，状态清晰第五章：存储器1基本概念存储器是数字系统中用于存储信息的器件2主要分类读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)性能参数容量、速度、功耗和可靠性应用范围计算机、通信设备、消费电子等各领域存储器是现代数字系统中不可或缺的组成部分，用于存储程序指令和数据。根据存储信息的保持特性，可分为易失性存储器（断电后信息丢失，如RAM）和非易失性存储器（断电后信息保持，如ROM）。不同类型的存储器在容量、速度、成本和使用方式上各有特点，设计者需根据应用需求选择合适的存储器类型。存储器技术的发展推动了整个电子信息产业的进步，从早期的磁芯存储器，到半导体RAM和ROM，再到现代的闪存和新型非易失性存储器，容量不断增大，速度不断提高，成本不断降低，为各类电子设备和系统提供了强大的信息存储能力。随机存取存储器（RAM）静态RAM（SRAM）静态RAM使用触发器（通常是六管MOS结构）作为基本存储单元，每个单元存储一位信息。只要供电维持，数据就能保持不变，无需刷新操作。特点：速度快，访问时间短无需刷新，设计简单功耗相对较高集成度低，成本高应用：高速缓存、寄存器文件等需要快速访问的场合动态RAM（DRAM）动态RAM使用电容存储电荷的方式保存信息，每个存储单元由一个晶体管和