《尹其暢第十九講寄存器和移位寄存器.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《尹其暢第十九講寄存器和移位寄存器.ppt（120頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、1,電子技術(shù),第六章 時(shí)序邏輯電路,數(shù)字電路部分,第十九講 寄存器和移位寄存器,2,第六章 時(shí)序邏輯電路,6.1 概述 6.2 寄存器 6.3 計(jì)數(shù)器的分析 6.4 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 6.5 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例,3,時(shí)序電路的特點(diǎn)：具有記憶功能,在數(shù)字電路中，凡是任一時(shí)刻的穩(wěn)定輸出不僅決定于該時(shí)刻的輸入，而且還和電路原來的狀態(tài)有關(guān)者，都叫做時(shí)序邏輯電路，簡稱時(shí)序電路。,6.1 概述,時(shí)序電路的基本單元：觸發(fā)器,4,,寄存器和移位寄存器,計(jì)數(shù)器,順序脈沖發(fā)生器,,分析,設(shè)計(jì),教學(xué)要求 ：,1. 會(huì)使用移位寄存器組件 ；,2. 會(huì)分析和設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器電路。,*,5,6.2 寄存器,6.2.1 數(shù)碼寄存器,
2、寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令。,四位數(shù)碼寄存器,A3,A2,A1,A0,A0,A1,A2,A3,6,八D寄存器 ：三態(tài)輸出,共輸出控制,共時(shí)鐘,7,6.2.2 移位寄存器,所謂“移位”，就是將寄存器所存各位 數(shù)據(jù)，在每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或向右移動(dòng)一位。根據(jù)移位方向，常把它分成三種：,,,,,8,根據(jù)移位數(shù)據(jù)的輸入輸出方式，又可將它分為四種：,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,串行輸入串行輸出 串行輸入并行輸出 并行輸入串行輸出 并行輸入并行輸出：,,9,四位并入 - 串出的左移寄存器,初始狀態(tài)： 設(shè)A3A2A1A0 1011,在存數(shù)脈沖作用下， Q3Q2Q
3、1Q0 1011 。,D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,下面將重點(diǎn)討論藍(lán)顏色電路移位寄存器的工作原理。,10,D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,1 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,設(shè)初態(tài) Q3Q2Q1Q0 1011,用波形圖表示如下：,11,四位串入 - 串出的左移寄存器：,四位串入 - 串出的右移寄存器：,雙向移位寄存器的構(gòu)成：只要設(shè)置一個(gè)控制端S，當(dāng)S0 時(shí)左移；而當(dāng)S1時(shí)右移即可。集成組件 電路74LS194就
4、是這樣的多功能移位寄存器。,12,4位雙向移位寄存器74LS194A的邏輯圖,13,14,0,1,1,1,1,,,,,0 0,0 1,1 0,1 1,直接清零,保 持,右移(從QA向QD移動(dòng)),左移(從QD向QA移動(dòng)),并行輸入,15,16,用JK觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器,17,6.2.3 寄存器應(yīng)用舉例,例1：數(shù)據(jù)傳送方式變換電路,1. 實(shí)現(xiàn)方法,(1). 因?yàn)橛?位并行輸入，故需使用兩片74LS194；,(2). 用最高位QD2作為它的串行輸出端。,18,2. 具體電路,19,寄存器各輸出端狀態(tài),QA1QB1QC1QD1QA2QB2QC2 QD2,寄存器工作方式,0 D0 D1 D2 D3
5、 D4 D5 D6,1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5,1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4,1 1 1 0 D0 D1 D2 D3,1 1 1 1 0 D0 D1 D2,1 1 1 1 1 0 D0 D1,1 1 1 1 1 1 0 D0,CP,,,,,,,,并行輸入 ( S1S0=11),并行輸入 ( S1S0=11),右移 ( S1S0=01),右移 ( S1S0=01),右移 ( S1S0=01),右移 ( S1S0=01),右移 ( S1S0=01),,,,,,,,,,,,,3.工作效果,在電路中，“右移輸入”端接 5V。,20,例2：試說明下圖電路邏輯功能,并指出t4時(shí)
6、刻輸出Y與輸入M、N的關(guān)系。,21,3.74LS194四位雙向移位寄存器,1）框圖,控制方式選擇,22,2）工作方式控制,23,3）功能 這是一種功能較齊全的移位寄存器，具有清零、左移、右移、并行加載、保持五種功能。,24,4）用74194實(shí)現(xiàn)左移、右移及 并行加載。,25,CP , 數(shù)據(jù),1 0 1,26,CP, ,1 1 1,,并行加載,（4位并行數(shù)據(jù)輸入）,27,三. 移位寄存器型計(jì)數(shù)器 1.環(huán)型計(jì)數(shù)器（M = N）,主循環(huán),該電路為一四進(jìn)制計(jì)器,28,1010,0000,0101,1111,無效循環(huán),不能自啟動(dòng)！,29,例：用環(huán)型計(jì)數(shù)器構(gòu)成順序脈沖 發(fā)生器。 （環(huán)型計(jì)數(shù)器本身就
7、是一個(gè)順序脈沖發(fā)生器。）,,,,,部件1,部件2,部件3,部件4,1000,0100,001 0,0001,30,31,用74194構(gòu)成環(huán)型計(jì)數(shù)器：,有 2N - N種無效狀態(tài)，無自啟動(dòng)能力。,四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,32,例：用74194構(gòu)成廣告流水燈電路。,,,,,,,,,33,例：用74194構(gòu)成 M = ?的計(jì)數(shù)器。,M=3,34,2.扭環(huán)型計(jì)數(shù)器（M = 2N）,有效循環(huán),此為循環(huán)碼,進(jìn)制計(jì)數(shù)器,35,無效循環(huán),有 2N -2N種無效狀態(tài)，無自啟動(dòng)能力。,36,用74194構(gòu)成扭環(huán)型計(jì)數(shù)器：,37,3.74LS194四位雙向移位寄存器,1）框圖,控制方式選擇,38,例. M=?,M=6,39,
8、例2. M=？,,0 1,M=14,40,例3. M=?,M=7,41,集成移位寄存器簡介,74LS194、74LS198、74LS299，等。,42,電子技術(shù),第六章 時(shí)序邏輯電路,數(shù)字電路部分,(第二十講 計(jì)數(shù)器),43,第二十講 計(jì)數(shù)器 課題：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 課時(shí)安排： 重點(diǎn)：集成計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 難點(diǎn)：74161、74193、74191的功能及特點(diǎn) 教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)學(xué)會(huì)看功能表，理解同步加、減法計(jì)數(shù) 器的構(gòu)成規(guī)律，理解異步與同步工作的區(qū)別，熟練掌握同 步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161、74191、74193的功能和特點(diǎn) 教學(xué)過程： 一、概述 二、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成規(guī)律 三、MSI計(jì)數(shù)器
9、 1、74161 2、74191 3、74193,44,計(jì)數(shù)器的分類,（2）按數(shù)字的增減趨勢(shì),（1）按計(jì)數(shù)進(jìn)制,（3）按是否由同 一計(jì)數(shù)脈沖控制,計(jì)數(shù)器主要用于對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，分頻、定時(shí)的時(shí)序電路,45,一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,1二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器 （1）四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器,工作原理： 4個(gè)JK觸發(fā)器都接成T觸發(fā)器。,每當(dāng)Q2由1變0，F(xiàn)F3向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。,每來一個(gè)CP的下降沿時(shí)，F(xiàn)F0向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；,每當(dāng)Q0由1變0，F(xiàn)F1向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；,每當(dāng)Q1由1變0，F(xiàn)F2向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次；,46,用“觀察法”作出該電路的時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖。,由時(shí)序圖可以看
10、出，Q0、Ql、Q2、Q3的周期分別是計(jì)數(shù)脈沖(CP)周期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而計(jì)數(shù)器也可作為分頻器。,47,（2）四位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器,用4個(gè)上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器組成的4位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。,工作原理：D觸發(fā)器也都接成T觸發(fā)器。 由于是上升沿觸發(fā)，則應(yīng)將低位觸發(fā)器的Q端與相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端相連，即從Q端取借位信號(hào)。它也同樣具有分頻作用。,48,二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的時(shí)序波形圖和狀態(tài)圖。,在異步計(jì)數(shù)器中，高位觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)必須在相鄰觸發(fā)器產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)（加計(jì)數(shù)）或借位信號(hào)（減計(jì)數(shù)）之后才能實(shí)現(xiàn)，所以工作速度較低。為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步計(jì)數(shù)器。,49,2二進(jìn)
11、制同步計(jì)數(shù)器,（1）二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器,由于該計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)規(guī)律性較強(qiáng)，只需用“觀察法”就可設(shè)計(jì)出電路：,因?yàn)槭恰巴健狈绞?，所以將所有觸發(fā)器的CP端連在一起，接計(jì)數(shù)脈沖。,然后分析狀態(tài)圖。若用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，選擇適當(dāng)?shù)腏K信號(hào)。,50,分析狀態(tài)圖可見： FF0：每來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J0=K0=1。,FF1：當(dāng)Q0=1時(shí)，來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J1=K1= Q0 。,FF2：當(dāng)Q0Q1=1時(shí)， 來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J2=K2= Q0Q1,FF3： 當(dāng)Q0Q1Q3=1時(shí)， 來一個(gè)CP，向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。所以選J3=K3= Q0Q1Q
12、3,51,（2）二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器,分析4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表，很容易看出，只要將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程改為：,將加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器合并起來，并引入一加/減控制信號(hào)X便構(gòu)成4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程為：,就構(gòu)成了4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器。,（3）二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器,52,當(dāng)控制信號(hào)X=1時(shí)，F(xiàn)F1FF3中的各J、K端分別與低位各觸發(fā)器的Q端相連，作加法計(jì)數(shù)。,二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器的邏輯圖：,當(dāng)控制信號(hào)X=0時(shí)，F(xiàn)F1FF3中的各J、K端分別與低位各觸發(fā)器的 端相連，作減法計(jì)數(shù)。,實(shí)現(xiàn)了可逆計(jì)數(shù)器的功能。,53,3集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例,（1）4位二進(jìn)制同步加法計(jì)
13、數(shù)器74161,54, 異步清零。,74161具有以下功能：, 計(jì)數(shù)。, 同步并行預(yù)置數(shù)。,RCO為進(jìn)位輸出端。, 保持。,55,56,（2）4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74191,57,第二十一講 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；N進(jìn)制計(jì)數(shù)器 課題：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；N進(jìn)制計(jì)數(shù)器 課時(shí)安排： 重點(diǎn)： N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的獲得 難點(diǎn)：二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成不同編碼的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)掌握MSI計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)及大容量N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)方法， 教學(xué)過程： 一、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1、同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 2、異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 3、集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 （1）同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74160
14、 （2）二五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74290 二、集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用 1、計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián) （1）、同步級(jí)聯(lián) （2）、異步級(jí)聯(lián) （3）、以計(jì)數(shù)器輸出端做為進(jìn)位/借位輸出進(jìn)行級(jí)聯(lián) 2、用M進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器 （1）NM,58,二、非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,N進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱模N計(jì)數(shù)器。,當(dāng)N=2n時(shí)，就是前面討論的n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；,當(dāng)N2n時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,59,1 8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,用前面介紹的同步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)行分析。,（1）寫出驅(qū)動(dòng)方程：,60,然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的
15、特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：,（2）轉(zhuǎn)換成次態(tài)方程： 先寫出JK觸發(fā)器的特性方程:,61,（3）作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。,設(shè)初態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表6.3.5所示。,62,（4）作狀態(tài)圖及時(shí)序圖。,63,（5）檢查電路能否自啟動(dòng),用同樣的分析的方法分別求出6種無效狀態(tài)下的次態(tài)，得到完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖?？梢?，該計(jì)數(shù)器能夠自啟動(dòng)。,由于電路中有4個(gè)觸發(fā)器，它們的狀態(tài)組合共有16種。而在8421BCD碼計(jì)數(shù)器中只用了10種，稱為有效狀態(tài)。其余6種狀態(tài)稱為無效狀態(tài)。,當(dāng)由于某種原因，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，如果能在時(shí)鐘信號(hào)作用下，最終進(jìn)入有效狀態(tài)，我們就稱該
16、電路具有自啟動(dòng)能力。,64,28421BCD碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,CP2=Q1 （當(dāng)FF1的Q1由10時(shí)，Q2才可能改變狀態(tài)。）,用前面介紹的異步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)行分析：,（1）寫出各邏輯方程式。,時(shí)鐘方程： CP0=CP （時(shí)鐘脈沖源的下降沿觸發(fā)。）,CP1=Q0 （當(dāng)FF0的Q0由10時(shí)，Q1才可能改變狀態(tài)。),CP3=Q0 （當(dāng)FF0的Q0由10時(shí)，Q3才可能改變狀態(tài)),65,各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：,66,（2）將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：,（CP由10時(shí)此式有效）,（Q0由10時(shí)此式有效）,（Q1由10時(shí)此式有效）,（Q0由10時(shí)此式有效）
17、,67,（3）作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。,設(shè)初態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。,68,3十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器舉例,（1）8421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器74160,69, 異步清零。,74161具有以下功能：, 計(jì)數(shù)。, 同步并行預(yù)置數(shù)。,RCO為進(jìn)位輸出端。, 保持。,70,（2）二五十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74290,二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP1，輸出端為Q0； 五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP2，輸出端為Q1、Q2、Q3。,74290包含一個(gè)獨(dú)立的1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)獨(dú)立的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,如果將Q0與CP2相連，CP1作時(shí)鐘脈沖輸入端，Q0Q3作輸出端，則為8421
18、BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,71,74290的功能：, 異步清零。, 計(jì)數(shù)。, 異步置數(shù)（置9）。,72,三、集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用,（1）同步級(jí)聯(lián) 例：用兩片4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74161采用同步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成的8位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，模為1616=256。,1計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián),73,（2）異步級(jí)聯(lián) 例：用兩片74191采用異步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成8位二進(jìn)制異步可逆計(jì)數(shù)器。,74,（3）用計(jì)數(shù)器的輸出端作進(jìn)位/借位端,有的集成計(jì)數(shù)器沒有進(jìn)位/借位輸出端，這時(shí)可 根據(jù)具體情況，用計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)Q3、Q2、Q1、Q 產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位/借位。,例：如用兩片74290采用異步級(jí)聯(lián)方式組成的二位8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)
19、數(shù)器。(模為1010=100),75,第二十二講 任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；順序脈沖發(fā)生器；序列信號(hào)發(fā)生器 課題：任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；順序脈沖發(fā)生器；序列信號(hào)發(fā)生器 課時(shí)安排： 重點(diǎn)： N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的獲得 難點(diǎn)：用異步清零和異步置數(shù)法構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)的過渡狀態(tài) 教學(xué)目標(biāo)：使同學(xué)掌握MSI計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)及大容量N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn) 方法，初步理解用MSI進(jìn)行時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì);了解順序脈沖發(fā)生器； 了解序列信號(hào)發(fā)生器 教學(xué)過程： 一、用M進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1、NM （1）用整體清零法或置數(shù)法 （2）乘數(shù)法 二、順序脈沖發(fā)生器 1、移位型脈沖計(jì)數(shù)器 2、計(jì)數(shù)器加譯
20、碼器 三、序列信號(hào)發(fā)生器,76,2組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,（1）異步清零法 異步清零法適用于具有異步清零端的集成計(jì)數(shù)器。,例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,77,（2）同步清零法,同步清零法適用于具有同步清零端的集成計(jì)數(shù)器。 例：用集成計(jì)數(shù)器74163和與非門組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,78,（3）異步預(yù)置數(shù)法,異步預(yù)置數(shù)法適用于具有異步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。 例：用集成計(jì)數(shù)器74191和與非門組成的余3碼10進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,79,（4）同步預(yù)置數(shù)法,同步預(yù)置數(shù)法適用于具有同步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。 例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門組成的7進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,80,例 用74160組成4
21、8進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,先將兩芯片采用同步級(jí)聯(lián)方式連接成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后再用異步清零法組成了48進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,解：因?yàn)镹48，而74160為模10計(jì)數(shù)器，所以要用兩片74160構(gòu)成此計(jì)數(shù)器。,81,3組成分頻器,前面提到，模N計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出端輸出脈沖的頻率是輸入脈沖頻率的1/N，因此可用模N計(jì)數(shù)器組成N分頻器。,解： 因?yàn)?2768=215，經(jīng)15級(jí)二分頻，就可獲得頻率為1Hz的脈沖信號(hào)。因此將四片74161級(jí)聯(lián)，從高位片（4）的Q2輸出即可。,例 某石英晶體振蕩器輸出脈沖信號(hào)的頻率為32768Hz，用74161組成分頻器，將其分頻為頻率為1Hz的脈沖信號(hào)。,82,4組成序列信號(hào)發(fā)生器,序列信號(hào)
22、在時(shí)鐘脈沖作用下產(chǎn)生的一串周期性的二進(jìn)制信號(hào)。,例：用74161及門電路構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器。,其中74161與G1構(gòu)成了一個(gè)模5計(jì)數(shù)器。 ，因此，這是一個(gè)01010序列信號(hào)發(fā)生器，序列長度P=5。,83,例 試用計(jì)數(shù)器74161和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個(gè)01100011序列發(fā)生器。,解：由于序列長度P=8，故將74161構(gòu)成模8計(jì)數(shù)器，并選用數(shù)據(jù)選擇器74151產(chǎn)生所需序列，從而得電路如圖所示。,84,5組成脈沖分配器,85,5.4 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì),計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法很多，大抵可分為兩類：一是根據(jù)要求用觸發(fā)器構(gòu)成，再就是利用具有特定功能的中規(guī)模集成組件適當(dāng)連接而成。,5.4.1 利用觸發(fā)器設(shè)計(jì)某
23、計(jì)數(shù)電路,舉例說明其設(shè)計(jì)步驟。,例：數(shù)字控制裝置中常用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有 A、B、C 三個(gè)繞組。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)要求三個(gè)繞組以 AAB B BC C CA再回到A的順序循環(huán)通電，試設(shè)計(jì)一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)之。,86,設(shè)計(jì)步驟(分7步)如下：,(1) 根據(jù)任務(wù)要求，確定計(jì)數(shù)器的模數(shù)和所需的觸發(fā)器個(gè)數(shù)。,本任務(wù)所需計(jì)數(shù)器的模數(shù)為 6 ，所以觸發(fā)器的個(gè)數(shù)為 3 。,(2) 確定觸發(fā)器的類型。,最常用的觸發(fā)器有 D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器，本任務(wù)中選用JK觸發(fā)器。,(3) 列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或轉(zhuǎn)換圖。,用三個(gè)觸發(fā)器的輸出端QA、QB、QC分別控制電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組A、B、C，并以“1”表示通電，“0”表示不通電。以QCQBQA
24、為序排列：,87,(4) 根據(jù)所選觸發(fā)器的激勵(lì)表，確定各個(gè)觸發(fā)器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)控制端的電平要求。,0 0 0 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 1 0,1 0 0 1,1 0 1 1,1 1 0 1,1 1 1 0,,0 0 0 X,0 1 1 X,1 0 X 1,1 1 X 0,注意：“X”表示可“0”可“1”。,88,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組通電激勵(lì)表,(5) 寫出各個(gè)控制端的邏輯表達(dá)式。,89,(6) 畫出計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。,(7) 檢驗(yàn)該計(jì)數(shù)電路能否
25、自動(dòng)啟動(dòng)。,本計(jì)數(shù)電路有三個(gè)觸發(fā)器，可有八個(gè)狀態(tài)組合，可是只用去六個(gè)，尚有兩 個(gè)未利用，因此需要檢驗(yàn)一下，若不能自行啟動(dòng)要進(jìn)行修改。,90,5.4.2 利用集成功能組件設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路,一、中規(guī)模計(jì)數(shù)器組件介紹及其應(yīng)用,1. 二 - 五 - 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90,74LS90 內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的 計(jì)數(shù)電路：一個(gè)是模 2 計(jì)數(shù)器(CPA為其時(shí)鐘，QA為其輸出端)，另一個(gè)是模 5 計(jì)數(shù)器(CPB為其時(shí)鐘，QDQCQB為其輸出端)。,外部時(shí)鐘CP是先送到CPA還 是先送到CPB，在QDQCQBQA這四個(gè)輸出端會(huì)形成不同的碼制。,(1) 74LS90的結(jié)構(gòu)和工作原理簡介,91,92,93,歸納：,1
26、. 74LS 90在“計(jì)數(shù)狀態(tài)”或“清零狀態(tài)”時(shí)，均要求R 9(1)和R 9(2)中至少有一個(gè)必須為“0”。,2. 只有在R0(1)和R0(2)同時(shí)為 “1”時(shí)，它才進(jìn)入“清零狀態(tài)”；否則 它必定處于“計(jì)數(shù)狀態(tài)”。,94,情況一：計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入CPA時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。,結(jié)論：上述連接方式形成 8421 碼。,95,情況 二： 計(jì)數(shù)時(shí)鐘先進(jìn)入CPB時(shí)的計(jì)數(shù)編碼。,結(jié)論：上述連接方式形成 5421 碼。,96,例1：構(gòu)成BCD碼六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,,方法：令 R0(1) = QB ， R0(2) = QC,CP,,(2) 74LS90的應(yīng)用,0110 0000,97,討論：下述接法行不行 ? 錯(cuò)在
27、何處 ?,注意：輸出端不可相互短路 ?。?,98,例2：用兩片74LS 90構(gòu)成 36 進(jìn)制8421碼計(jì)數(shù)器。,問題分析：,從右面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 中可以看到：個(gè)位片的 QD可以給十位片提供計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。,1. 如何解決片間進(jìn)位問題 ？,2. 如何滿足“ 36 進(jìn)制 ”的要求？,當(dāng)出現(xiàn) (0011 011036)狀態(tài)時(shí)，個(gè)位十位同時(shí)清零。,99,100,例3：用74LS 90構(gòu)成 5421 碼的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,,至此結(jié)束,在此狀態(tài)下清零,異步清零，此狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)間極短，不能計(jì)入計(jì)數(shù)循環(huán)。,101,,8421碼制下：,在QDQCQBQA 0110 時(shí)清零,同為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩種碼制不同接法的比較：,5
28、421碼制下：,在QAQDQCQB 1001 時(shí)清零,102,2. 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器 74LS163,前面所講述的74LS 90其清零方式通常稱為“ 異步清零 ”，即只要 Q 0(1) = Q 0(2) = 1，不管有無時(shí)鐘信號(hào)，輸出端立即為 0；而且它的計(jì)數(shù)方式是異步的，即CP不是同時(shí)送 到每個(gè)觸發(fā)器。,下面將要講述的74LS163，不但 計(jì)數(shù)方式是同步的，而且它的清零方式 也是同步的：即使控制端CLR0，清零目的真正實(shí)現(xiàn)還需等待下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿到來以后才能夠變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這就是“ 同步清零 ”的含義。,103,74LS 163 管腳圖,(1) 74LS163 的介紹,104,74LS
29、163功能表,105,,,,,106,例1：用一片74LS163構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,,六個(gè) 穩(wěn)態(tài),,準(zhǔn)備清零： 使 CLR 0,(2) 74LS163 的應(yīng)用,107,在QDQCQBQA 0110 時(shí)立即清零 。,比較 用74LS 90與用74LS 163構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器:,在QDQCQBQA 0101 時(shí) 準(zhǔn)備清零 。,,108,例2：用74LS163構(gòu)成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,(1). 需要兩片74LS163；,(2). 為了提高運(yùn)算速度，使用同步計(jì)數(shù)方式。,109,5.5 計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例,例1：數(shù)字頻率計(jì)原理電
30、路的設(shè)計(jì)。,,1 秒鐘,,,110,,,數(shù)字頻率計(jì)原理圖,1Hz !,計(jì)數(shù)器：用于確定清零、計(jì)數(shù)、顯示的時(shí)間。,根據(jù)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)確定何時(shí)清零、何時(shí)計(jì)數(shù)、何時(shí)顯示。,被測(cè)信號(hào),111,,Q2Q1Q0=001、101時(shí)：,ux作為CPA被送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),1. 計(jì)數(shù)顯示部分,112,Q2Q1Q0=100、000時(shí)：,計(jì)數(shù)器清零,113,Q2Q1Q0=010、011、111、110時(shí)：,ux被封鎖，計(jì)數(shù)器輸出保持。,114,2. 循環(huán)計(jì)數(shù)器部分,自動(dòng)時(shí):,Q2Q1Q0組成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器：,115,手動(dòng)時(shí)：,Q2Q1Q0的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系,116,自動(dòng)測(cè)量過程：,手動(dòng)測(cè)量過程：,117,例2. 電子表電路。,功能說明：,2. 只顯示 1、2、3、 9、10、11、12 ，十位不顯示 “0” !,1. 只計(jì) 12 個(gè)小時(shí)；,清零,,118,如何實(shí)現(xiàn)?,R 0(2) = 1,119,數(shù)字表整體框圖,120,第六章 結(jié)束,電子技術(shù),數(shù)字電路部分,
尹其暢第十九講寄存器和移位寄存器.ppt
