时序模块学习.pptx
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1、概述与组合电路相对,时序电路是具有记忆功能的逻辑电路,是数字电路的最重要的部分与常用组合电路模块类似,在时序电路中也有常用模块,它们是寄存器计数器移位寄存器本章介绍这些时序电路模块时序电路的分析与设计在第七章介绍第1页/共77页寄存器(Register)寄存器就是暂时存储数据的器件它可以存储二进制信息由锁存器或触发器组成寄存器广泛用于计算机系统、测控系统等数字系统中第2页/共77页锁存器组成的寄存器逻辑图逻辑符号RQ3Q2Q1Q0D0D1D2D3G工作过程:1.准备数据;2.将数据读入第3页/共77页74LS75 4D锁存器第4页/共77页触发器组成的寄存器 RQ3Q2Q1Q0D0D1D2D3
2、工作过程:1.准备数据;2.将数据读入第5页/共77页74LS175 4个D触发器组成的4位数据寄存器第6页/共77页同步时序电路与异步时序电路同步时序(Synchronous Sequential)电路:电路中所有触发器共用一个时钟,所有触发器同时动作异步时序(Asynchronous Sequential)电路:电路中触发器使用不同的时钟,触发器动作不同步第7页/共77页异步二进制计数器Asynchronous Binary Counter1.T触发器,下降沿翻转2.前一级触发器的输出Q作为 后一级触发器的时钟输入CP 3.是异步时序电路4.R,S无无效电路特点:第8页/共77页异步二进制
3、计数器Asynchronous Binary CounterCPQ0Q1Q2000001010011100101110111000Q2Q1Q0fcpfQ0=fcp/2fQ1=fcp/4fQ2=fcp/8分频器计数器:电路的状态是输入时钟的个数Qn+1=QnCP=?第9页/共77页异步二进制计数器CPQ0Q1Q2000001010011100101110111000状态图状态图Q2Q1Q0000001010011111110101100三个触发器共有8个状态,状态图就完全描述了它的工作情况计数容量为8,称为模8计数器模8加法计数器三位二进制加法计数器加法计数器UP COUNTER第10页/共77
4、页异步二进制计数器逻辑图逻辑符号02模8计数器第11页/共77页脉冲反馈复位式任意模M异步加法计数器 CPQ0Q1Q2000001010011100000001010000R101过渡状态过渡状态毛刺!第12页/共77页脉冲反馈复位式任意模M异步加法计数器完整完整(全全)状态图状态图Q2Q1Q0111110101CPQ0Q1Q2000001010011100000001010000R000001010011100模5计数器有效状态无效状态有效循环无效循环毛刺过渡状态第13页/共77页脉冲反馈复位式任意模M异步加法计数器模M计数器,用几清0?用M有效状态为0M-1 M为过渡状态在过渡状态会出毛刺
5、毛刺出在从状态M-1到状态M时由0变1的Q端上M=?状态由67时,Q0由0变1,所以毛刺出在Q0端上M=7第14页/共77页脉冲反馈复位式任意模M异步加法计数器如果要设计脉冲反馈式复位模M加法计数器,可分以下三步进行:确定触发器位数n:2n-1M2n;将n位触发器接成n位二进制计数器;用状态M去异步清0。有效状态为0、1、2M-1,状态M为过渡状态,其它为无效状态有毛刺第15页/共77页脉冲反馈置位式任意模M异步加法计数器计数器由000开始计数计数器为加法计数器计数到100时置位信号有效,将计数器置为111此时置位信号无效,111的次态为000,开始下一循环有效状态为000M-1,111.M为
6、过渡状态计数器的模为M+1可能会产生毛刺如果产生毛刺,出现在计数器状态由M-2变到M-1时由1变0的Q端上,是负毛刺。第16页/共77页异步二进制减法(DOWN)计数器 第17页/共77页可逆(UP/DOWN)计数器2-1MUX第18页/共77页异步二进制计数器小结组成:T触发器输出:Qn-1Qn-2.Q0加法计数器:使用下降沿翻转触发器:CP0=CP,CPi=Qi-1,i=1,2,n-1;使用上升沿翻转触发器:CP0=CP,CPi=Qi-1,i=1,2,n-1。减法计数器:使用下降沿翻转触发器:CP0=CP,CPi=Qi-1,i=1,2,n-1;使用上升沿翻转触发器:CP0=CP,CPi=Q
7、i-1,i=1,2,n-1第19页/共77页脉冲反馈式计数器小结脉冲反馈复位式模M加法计数器:用状态M清0有效状态为0、1、2、M-1状态M为过渡状态肯定会产生毛刺;第20页/共77页脉冲反馈式计数器小结脉冲反馈置位式模M加法计数器:用状态M-1置位有效状态为0、1、2、M-2、2n-1(全1状态)状态M-1为过渡状态,可能会产生毛刺第21页/共77页脉冲反馈式计数器小结脉冲反馈复位式模M减法计数器:用状态M的补码,即2n-M清0有效状态为2n-1(全1状态)、2n-2、2n-(M-1)、0状态2n-M为过渡状态,可能会产生毛刺第22页/共77页脉冲反馈式计数器小结脉冲反馈置位式模M减法计数器
8、:用状态M+1的补码,即2n-(M+1)置位有效状态为2n-1(全1状态)、2n-2、2n-M状态2n-(M+1)为过渡状态,肯定会产生毛刺第23页/共77页异步计数器的特点优点是电路结构简单缺点是速度慢:如果一个触发器的由时钟CP端到Q端的延时为tpd,则从时钟沿到达到所有触发器完成翻转,n级异步计数器最长需要时间ntpd才能完成所有触发器的翻转第24页/共77页同步二进制计数器Synchronous Binary Counter组成组成:T触发器触发器Ti=Q0Q1Qi-1(i=1,2,n-1),T0=1。CPi=CP,同步时序电路同步时序电路传输延迟传输延迟:tPD第25页/共77页同步
9、二进制计数器Synchronous Binary CounterTi=Q0Q1Qi-1(i=1,2,n-1),T0=1。Q0每个时钟沿翻转一次每个时钟沿翻转一次 Qi当其前边所有触发器均为当其前边所有触发器均为1时翻转一次时翻转一次 第26页/共77页同步二进制计数器Synchronous Binary CounterCPQ0Q1Q2000001010011100101110111000Q2Q1Q00?1?现态决定次态!第27页/共77页同步二进制减法计数器Ti=Q0Q1Qi-1(i=1,2,n-1),T0=1。第28页/共77页同步二进制计数器逻辑符号与异步同也可用脉冲反馈复位(置位)法将同
10、步二进制计数器构成任意模的计数器,方法与异步二进制计数器相同 也可构成可逆计数器第29页/共77页集成计数器 计数器在数字系统中的应用非常广泛为使用方便,有各式各样的集成计数器可供使用,如二进制计数器和非二进制计数器,同步计数器和异步计数器,加法计数器、减法计数器和可逆(加/减)计数器等在生产厂家提供的数据手册中都会给出逻辑图、功能表、逻辑符号和各种电参数等本节介绍几种74系列集成计数器及其使用方法 第30页/共77页异步二-五-十计数器74LS290模2计数器模5计数器复位输入置9输入第31页/共77页异步二-五-十计数器74LS290 R01 R02 S91 S92QD QC QB QAH
11、 H L X L L L LH H X L L L L LX X H H H L L H X L X L COUNTL X L X COUNTL X X L COUNTX L L X COUNT第32页/共77页异步二-五-十计数器74LS290CPCPQQA An nQQA An+1n+1A A QQA A0 0QQA A0 0CPCP(Q(QD DQQC CQQB B)n n(Q(QD DQQC CQQB B)n+1n+1B B 0 0 00 0 00 0 10 0 1B B 0 0 10 0 10 1 00 1 0B B 0 1 00 1 00 1 10 1 1B B 0 1 10 1
12、11 0 01 0 0B B 1 0 01 0 00 0 00 0 0CPCP(Q(QD DQQC CQQB B)n nB B 0 0 00 0 0B B 0 0 10 0 1B B 0 1 00 1 0B B 0 1 10 1 1B B 1 0 01 0 0状态转换表状态顺序表第33页/共77页74LS290模10计数器(8421)(Q(QD DQQC CQQB BQQA A)n n(Q(QD DQQC CQQB BQQA A)n+1n+10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 1
13、0 1 0 10 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 110101010100 0 10 0 00 1 00 0 10 1 10 1 01 0 00 1 10 0 01 0 0第34页/共77页74LS290模10计数器(8421)(Q(QD DQQC CQQB BQQA A)n n(Q(QD DQQC CQQB BQQA A)n+1n+10 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1
14、 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 110101010100 0 10 0 00 1 00 0 10 1 10 1 01 0 00 1 10 0 01 0 0QQD DQQC CQQB BQQA A00000000000100010010001000110011010001001001100110001000011101110110011001010101(Q(QD DQQC CQQB BQQA A)n n0 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0
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