常用时序逻辑功能器件课件.ppt

1、第七章第七章常用时序逻辑常用时序逻辑功能器件功能器件在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。计计数数器器二进制计数器二进制计数器十进制计数器十进制计数器N进制计数器进制计数器加法计数器加法计数器同步计数器同步计数器异步计数器异步计数器减法计数器减法计数器可逆计数器可逆计数器加法计数器加法计数器减法计数器减法计数器可逆计数器可逆计数器二进制计数器二进制计数器十进制计数器十进制计数器N进制计数器进制计数器7.1.1 二进制计数器二进制计数器1 1、二进制同步计数器、二进制同步计数器3位二进制同步加法计数器位二进制同步加法计数器 000

2、001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列顺序：/C nnnQQQ012选用选用3个个CP下降沿触发的下降沿触发的JK触发器，触发器，分别用分别用FF0、FF1、FF2表示。表示。状状态态图图nnnQQQC012输出方程：输出方程：CPCPCPCP210时钟方程：时钟方程：CPQ0Q1Q2C时时序序图图FF0每输入一个时钟脉每输入一个时钟脉冲翻转一次冲翻转一次FF1在在Q0=1时，在下一个时，在下一个CP触发沿到来时翻转。触发沿到来时翻转。FF2在在Q0=Q1=1时，在下一个时，在下一个CP触发沿到来时翻转。触发沿到来时翻转。100 KJn

3、QKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 CFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&电路图由于没有无由于没有无效状态，电效状态，电路能自启动。路能自启动。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推广到推广到n位位二进制同步二进制同步加法计数器加法计数器驱动方程驱动方程输出方程输出方程nnnnnnQQQQC01213位二进制同步减法计数器位二进制同步减法计数器选用选用3个个CP下降沿触发的下降沿触发的JK触发器，触发器，分别用分别用FF0、FF1、FF2表示。表示。状态图状态图输出方程：输出方程：0

4、00001010011/1 /0111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列顺序：/B nnnQQQ012CPCPCPCP210时钟方程：时钟方程：nnnQQQB012CPQ0Q1Q2B时时序序图图FF0每输入一个时钟脉每输入一个时钟脉冲翻转一次冲翻转一次FF1在在Q0=0时，在下一个时，在下一个CP触发沿到来时翻转。触发沿到来时翻转。FF2在在Q0=Q1=0时，在下一个时，在下一个CP触发沿到来时翻转。触发沿到来时翻转。100 KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&电路

5、图由于没有无由于没有无效状态，电效状态，电路能自启动。路能自启动。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推广到推广到n位二位二进制同进制同步减法步减法计数器计数器驱动方程驱动方程输出方程输出方程nnnnnnQQQQB01213位二进制同步可逆计数器位二进制同步可逆计数器设用设用U/D表示加减控制信号，且表示加减控制信号，且U/D0时作加计数，时作加计数，U/D 1时作减计数，则把二进制同步加法计数器的驱动方程和时作减计数，则把二进制同步加法计数器的驱动方程和U/D相相与，把减法计数器的驱动方程和与，把减法计数器的驱动方程和U/D相与，再把二者相加，

6、便相与，再把二者相加，便可得到二进制同步可逆计数器的驱动方程。可得到二进制同步可逆计数器的驱动方程。nnnnnnQQDUQQDUKJQDUQDUKJKJ010122001100/1输出方程输出方程nnnnnnQQQDUQQQDUBC210210/Q0Q0 C/B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K1&1&1&1U/D电路图 74LS161 Q0 Q1 Q2 Q3(b)逻辑功能示意图(a)引脚排列图 16 15 14 13 12 11 10 974LS161 1 2 3 4 5 6 7 8VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LDCR C

7、P D0 D1 D2 D3 CTP GND CR D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP CO LD4位集成二进制同步加法计数器位集成二进制同步加法计数器74LS161/163CR=0时异步清零。时异步清零。CR=1、LD=0时同步置数。时同步置数。CR=LD=1且且CPT=CPP=1时，按照时，按照4位自然二进制码进行位自然二进制码进行同步二进制计数。同步二进制计数。CR=LD=1且且CPTCPP=0时，计数器状态保持不变。时，计数器状态保持不变。CC4520 Q0 Q1 Q2 Q3(b)逻辑功能示意图(a)引脚排列图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4520 1 2

8、3 4 5 6 7 8VDD 2CR 2Q3 2Q2 2Q1 2Q0 2EN 2CP1CP 1EN 1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 1CR VSS EN CP CR双双4位集成二进制同步加法计数器位集成二进制同步加法计数器CC4520CR=1时，异步清零。时，异步清零。CR=0、EN=1时，在时，在CP脉冲上升沿作用下进行加法计数。脉冲上升沿作用下进行加法计数。CR=0、CP=0时，在时，在EN脉冲下降沿作用下进行加法计数。脉冲下降沿作用下进行加法计数。CR=0、EN=0或或CR=0、CP=1时，计数器状态保持不变。时，计数器状态保持不变。D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 GND R

9、C CO/BO LD 74LS191 Q0 Q1 Q2 Q3(b)逻辑功能示意图(a)引脚排列图 16 15 14 13 12 11 10 974LS191 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D3 D0 D1 D2 D3 CT U/D CP4位集成二进制同步可逆计数器位集成二进制同步可逆计数器74LS191U/D是加减计数控制端；是加减计数控制端；CT是使能端；是使能端；LD是异步置数控制端；是异步置数控制端；D0D3是并行数据输入端；是并行数据输入端；Q0Q3是计数器状态输出端；是计数器状态输出端；CO/BO是进位借位信号输出端；是进位借位信号输

10、出端；RC是多个芯片级联时级间串行是多个芯片级联时级间串行计数使能端，计数使能端，CT0，CO/BO1时，时，RCCP，由，由RC端产生端产生的输出进位脉冲的波形与输入计数脉冲的波形相同。的输出进位脉冲的波形与输入计数脉冲的波形相同。4位集成二进制同步可逆计数器位集成二进制同步可逆计数器74LS193 BO CO LD 74LS193 Q0 Q1 Q2 Q3(b)逻辑功能示意图(a)引脚排列图 16 15 14 13 12 11 10 974LS193 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CR CO BO LD D2 D3D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 GND D0 D1

11、 D2 D3 CR CPU CPDCR是异步清零端，高电平有效；是异步清零端，高电平有效；LD是异步置数端，低电平有效；是异步置数端，低电平有效；CPU是加法计数脉冲输入端；是加法计数脉冲输入端；CPD是减法计数脉冲输入端；是减法计数脉冲输入端；D0D3是并行数据输入端；是并行数据输入端；Q0Q3是计数器状态输出端；是计数器状态输出端；CO是进位是进位脉冲输出端；脉冲输出端；BO是借位脉冲输出端；多个是借位脉冲输出端；多个74LS193级联时，只要级联时，只要把低位的把低位的CO端、端、BO端分别与高位的端分别与高位的CPU、CPD连接起来，各个连接起来，各个芯片的芯片的CR端连接在一起，端连

12、接在一起，LD端连接在一起，就可以了。端连接在一起，就可以了。2 2、二进制异步计数器、二进制异步计数器3位二进制异步加法计数器位二进制异步加法计数器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列顺序：/C nnnQQQ012状状态态图图选用选用3个个CP下降沿触发的下降沿触发的JK触发器，触发器，分别用分别用FF0、FF1、FF2表示。表示。输出方程：输出方程：nnnQQQC012时钟方程：时钟方程：CPQ0Q1Q2C时时序序图图FF0每输入一个时钟脉每输入一个时钟脉冲翻转一次，冲翻转一次，FF1在在Q0由由1变变0时翻转，时翻转，F

13、F2在在Q1由由1变变0时翻转。时翻转。CPCP 001QCP 12QCP 3个个JK触发器都是在需要翻转时就有下降沿，不需要翻转时触发器都是在需要翻转时就有下降沿，不需要翻转时没有下降沿，所以没有下降沿，所以3个触发器都应接成个触发器都应接成T型。型。111221100KJKJKJ CQ0 Q1 Q2Q0 Q1 Q21FF0 FF1 FF2CP1J C11K1J C11K1J C11K&驱动方程：驱动方程：电路图电路图3位二进制异步减法计数器位二进制异步减法计数器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列顺序：/B nnnQQQ0

14、12状状态态图图选用选用3个个CP下降沿触发的下降沿触发的JK触发器，触发器，分别用分别用FF0、FF1、FF2表示。表示。输出方程：输出方程：nnnQQQB012CPQ0Q1Q2时钟方程：时钟方程：时时序序图图FF0每输入一个时钟脉每输入一个时钟脉冲翻转一次，冲翻转一次，FF1在在Q0由由0变变1时翻转，时翻转，FF2在在Q1由由0变变1时翻转。时翻转。CPCP 001QCP 12QCP 3个个JK触发器都是在需要翻转时就有下降沿，不需要翻转时触发器都是在需要翻转时就有下降沿，不需要翻转时没有下降沿，所以没有下降沿，所以3个触发器都应接成个触发器都应接成T型。型。111221100KJKJK

15、J驱动方程：驱动方程：电路图电路图CPQ0 Q1 Q2Q0 Q1 Q2 BFF0 FF1 FF2 C1 C1 C1&T触发器的触发沿连 接 规 律上 升 沿下 降 沿加 法 计 数1iiQCP1iiQCP减 法 计 数1iiQCP1iiQCP二进制异步计数器二进制异步计数器级间连接规律级间连接规律4位集成二进制异步加法计数器位集成二进制异步加法计数器74LS197 CP1 CP0 74LS197 Q0 Q1 Q2 Q3(b)逻辑功能示意图(a)引脚排列图 14 13 12 11 10 9 874LS197 1 2 3 4 5 6 7VCC CR Q3 D3 D1 Q1 CP0CT/LD Q2

16、D2 D0 Q0 CP1 GND D0 D1 D2 D3 CT/LD CRCR=0时异步清零。时异步清零。CR=1、CT/LD=0时异步置数。时异步置数。CR=CT/LD=1时，异步加法计数。若将输入时钟脉冲时，异步加法计数。若将输入时钟脉冲CP加在加在CP0端、把端、把Q0与与CP1连接起来，则构成连接起来，则构成4位二进制即位二进制即16进制异步加进制异步加法计数器。若将法计数器。若将CP加在加在CP1端，则构成端，则构成3位二进制即位二进制即8进制计数进制计数器，器，FF0不工作。如果只将不工作。如果只将CP加在加在CP0端，端，CP1接接0或或1，则形成，则形成1位二进制即二进制计数器

17、。位二进制即二进制计数器。7 常用时序逻辑功能器件常用时序逻辑功能器件引言引言计数器计数器：统计时钟脉冲的个数：统计时钟脉冲的个数寄存器寄存器：存储或传输二进制数据或信息：存储或传输二进制数据或信息7.1 计数器计数器计数脉冲触发方式计数脉冲触发方式同步计数器同步计数器异步计数器异步计数器计数制方式计数制方式二进制计数器二进制计数器非二进制计数器非二进制计数器计数过程中数值的增减分类计数过程中数值的增减分类 加法计数器加法计数器减法计数器减法计数器可逆计数器可逆计数器7.1.1 二进制计数器二进制计数器1.二进制异步计数器二进制异步计数器1）二进制异步加计数器）二进制异步加计数器Q2Q1Q0

18、Q Q010 0 010101010100 010 1011 0 11 1000 0010 1Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP计数计数脉冲脉冲三位二进制异步加法计数器三位二进制异步加法计数器时序图时序图000100010110111nnQQ11.二进制异步计数器二进制异步计数器1）二进制异步加计数器）二进制异步加计数器Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP计数计数脉冲脉冲三位二进制异步加法计数器三位二进制异步加法计数器000001010111 0111101011001.二进制异步计数器二进制异步计数器1）二进制异步加计数器）二进制异步加计数器2）二进制异步减计数器）二进制异步减计数

19、器Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP计数脉计数脉冲冲三位二进制异步减法计数器三位二进制异步减法计数器111110101000 100001010011优点优点：电路简单、可靠：电路简单、可靠缺点缺点：速度慢：速度慢Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP计数计数脉冲脉冲三位二进制异步加法计数器三位二进制异步加法计数器Q2D2Q1D1Q0D0Q2Q1Q0CP计数计数脉冲脉冲三位二进制异步减法计数器三位二进制异步减法计数器2.二进制同步计数器二进制同步计数器应翻转的触发器同时翻转，没有延迟时间的积累。应翻转的触发器同时翻转，没有延迟时间的积累。在同步计数器中，各个触发器都受同一时钟脉冲在同步

20、计数器中，各个触发器都受同一时钟脉冲-输入计数脉冲输入计数脉冲的控制，因此它们状态的更新几乎是同时的，故称为的控制，因此它们状态的更新几乎是同时的，故称为 同步计数器同步计数器。驱动方程：驱动方程：nQKJ011状态方程：状态方程：nnQQ010nnnnnQQQQQ101011nnnnnnnnnQQQQQQQQQ3012301213nnnnnnnQQQQQQQ20120112100KJnnQQKJ0122nnnQQQKJ01233同步同步4 4位二进制加法计数器位二进制加法计数器 状态方程：状态方程：nnQQ010nnnnnQQQQQ101011nnnnnnnnnQQQQQQQQQ301230

21、1213nnnnnnnQQQQQQQ20120112Q0：来一个来一个CP，它就翻转一次；它就翻转一次；Q1：当：当Q01时，时，它可翻转一次；它可翻转一次；Q2：只有当：只有当Q1Q011时，时，它才能翻转它才能翻转一次。一次。Q3：只有当：只有当Q2Q1Q0111时，它才能时，它才能翻转一次。翻转一次。nnnnQQQQZ0123Z：只有当：只有当Q3Q2Q1Q01111时，时，Z=1功能表功能表状态图状态图 状态方程：状态方程：nnQQ010nnnnnQQQQQ101011nnnnnnnnnQQQQQQQQQ3012301213nnnnnnnQQQQQQQ20120112nnnnQQQQZ

22、0123同步同步4 4位二进制加法计数器位二进制加法计数器 状态图状态图 Q3Q2Q1Q0Z 二进制计数器是指二进制计数器是指 M=2i 的计数器，的计数器，JK触发器组成的触发器组成的4位二进制加法计数器，其模值位二进制加法计数器，其模值M=24=16，也称为十六进制计数器。，也称为十六进制计数器。4位二进制计数器位二进制计数器状态图状态图4位二进制计数器时序图位二进制计数器时序图CPQ0Q1Q2计数器计数器-分频器分频器f01/2f01/4f01/8f0几进制几进制=几分频几分频计数器的应用计数器的应用计计数数译译码码显示显示8 8计数计数脉冲脉冲2.二进制同步计数器二进制同步计数器同步二

23、进制加法计数器同步二进制加法计数器同步二进制减法计数器同步二进制减法计数器同步二进制可逆计数器同步二进制可逆计数器7.1 计数器计数器7.1.1 二进制计数器二进制计数器1.二进制异步计数器二进制异步计数器7.1.2 非二进制计数器非二进制计数器7.1.2 非二进制计数器非二进制计数器同步十进制计数器同步十进制计数器同步十进制计数器同步十进制计数器激励方程：激励方程：J J0 0=K K0 0=1=1，K K1 1=Q Q0 0n n，J J2 2=K K2 2=Q Q1 1n nQ Q0 0n n，J J3 3=Q Q2 2n nQ Q1 1n nQ Q0 0n n，K K3 3=Q Q0

24、0n n nnQQJ031状态方程：状态方程：nnQQ010nnnnnnQQQQQQ1010311nnnnnnnQQQQQQQ30301213nnnnnnnQQQQQQQ20120112同步十进制计数器同步十进制计数器状态方程：状态方程：nnQQ010nnnnnnQQQQQQ1010311nnnnnnnQQQQQQQ30301213nnnnnnnQQQQQQQ20120112状态表状态表 nnQQZ03同步十进制计数器同步十进制计数器时序图时序图 000010000100110010016 6个状态个状态1010-11111010-1111：禁用状态；禁用状态；偏离状态。偏离状态。偏离状态转移

25、表偏离状态转移表：状态转移图状态转移图：选用选用4个个CP下降沿触发下降沿触发的的JK触发器，分别用触发器，分别用FF0、FF1、FF2、FF3表表示。示。00000001001000110100 /1 /0 10011000011101100101/0 /0 /0 /0/0 /0 /0 /0排列顺序：/C nnnnQQQQ01237.1.2 十进制计数器十进制计数器1 1、十进制同步计数器、十进制同步计数器状状态态图图输出方程：输出方程：时钟方程：时钟方程：nnQQC03CPCPCPCPCP3210C 的卡诺图00011110000000100111001000nnQQ23nnQQ01十进制

26、同步十进制同步加法计数器加法计数器(a)10nQ的卡诺图00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ01nnQQ0100011110000001010110010100100110000011010010001000110111nnQQ23次态卡诺图nnnnQQQQ0001011(b)11nQ的卡诺图00011110000000111011001011nnQQ23nnQQ01nnnnnnQQQQQQ101031100011110000100101011101001nnQQ23nnQQ01(c)12nQ的卡诺图nnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQ2

27、0120102120121200011110000010100011011000nnQQ23nnQQ01(d)13nQ的卡诺图nnnnnnnQQQQQQQ30301213状态方程状态方程nnnnnnnnnQKQQQJQQKJQKQQJKJ03012301220103100,1 CFF0 FF1 FF2 FF3Q1Q1Q0Q01CPQ2Q2 1J C11K 1J C1 1K1J C11K&Q3Q3 1J C11K&电路图比较，得驱动方程：比较，得驱动方程：将无效状态将无效状态10101111分别代入状态方程进行计算，可以验证分别代入状态方程进行计算，可以验证在在CP脉冲作用下都能回到有效状态，电

28、路能够自启动。脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ30301213201201121010311001011nnnQKQJQ1十进制同步减法计数器十进制同步减法计数器选用选用4个个CP下降沿触发下降沿触发的的JK触发器，分别用触发器，分别用FF0、FF1、FF2、FF3表表示。示。/0 /0 /0 /0 00000001001000110100 /1 /0 10011000011101100101/0 /0 /0 /0排列顺序：/B nnnnQQQQ0123状状态态图图输出方程：输出方程：时钟方

29、程：时钟方程：nnnnQQQQB0123CPCPCPCPCP3210B 的卡诺图00011110001000100011001000nnQQ23nnQQ01(a)10nQ的卡诺图00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ01nnQQ0100011110001001001101110100000100100011001001101000010101nnQQ23nnnnQQQQ0001011(b)11nQ的卡诺图00011110000110100011111000nnQQ23nnQQ01nnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQ10103201013

30、01211nnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQ201203021202312nnnnnnnQQQQQQQ30301213状态方程状态方程00011110000010101011011001nnQQ23nnQQ01(c)12nQ的卡诺图00011110001000100111001000nnQQ23nnQQ01(d)13nQ的卡诺图次次态态卡卡诺诺图图Q0Q0FF0 FF1 FF2 FF3 BQ1Q1Q2Q21CP 1J C11K 1J C1 1K1J C11K&Q3Q3 1J C11K&比较，得驱动方程：比较，得驱动方程：将无效状态将无效状态10101111分别代入状态方程

31、进行计算，可以验证分别代入状态方程进行计算，可以验证在在CP脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。nnnnnnnnnnnnQKQQQJQQKQQJQKQQQJKJ03012301203201023100,1电路图nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ303012132012031210102311001011nnnQKQJQ1十进制同步可逆计数器十进制同步可逆计数器集成十进制同步计数器集成十进制同步计数器集成十进制同步加法计数器集成十进制同步加法计数器74160、74162的引脚排列图、

32、逻的引脚排列图、逻辑功能示意图与辑功能示意图与74161、74163相同，不同的是，相同，不同的是，74160和和74162是十进制同步加法计数器，而是十进制同步加法计数器，而74161和和74163是是4位二进位二进制（制（16进制）同步加法计数器。此外，进制）同步加法计数器。此外，74160和和74162的区别的区别是，是，74160采用的是异步清零方式，而采用的是异步清零方式，而74162采用的是同步清采用的是同步清零方式。零方式。74190是单时钟集成十进制同步可逆计数器，其引脚排列图是单时钟集成十进制同步可逆计数器，其引脚排列图和逻辑功能示意图与和逻辑功能示意图与74191相同。相同

33、。74192是双时钟集成十进制同步可逆计数器，其引脚排列图是双时钟集成十进制同步可逆计数器，其引脚排列图和逻辑功能示意图与和逻辑功能示意图与74193相同。相同。把前面介绍的十进制加法计数器和十进制减法计数器用与或把前面介绍的十进制加法计数器和十进制减法计数器用与或门组合起来，并用门组合起来，并用U/D作为加减控制信号，即可获得十进制作为加减控制信号，即可获得十进制同步可逆计数器。同步可逆计数器。选用选用4个个CP上升沿触发上升沿触发的的D触发器，分别用触发器，分别用FF0、FF1、FF2、FF3表示。表示。00000001001000110100 /1 /0 1001100001110110

34、0101/0 /0 /0 /0/0 /0 /0 /0排列顺序：/C nnnnQQQQ01232 2、十进制异步计数器、十进制异步计数器状状态态图图输出方程：输出方程：nnQQC03C 的卡诺图00011110000000100111001000nnQQ23nnQQ01十进制异步加法计数器十进制异步加法计数器CPQ0Q1Q2Q3 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10时时序序图图时时钟钟方方程程CPCP 001QCP 12QCP FF0每输入一个每输入一个CP翻转一次，只能选翻转一次，只能选CP。FF1在在t2、t4、t6、t8时刻翻转，可选时刻翻转，可选Q0。FF2在在t

35、4、t8时刻翻转，可选时刻翻转，可选Q1。FF3在在t8、t10时刻翻转，可选时刻翻转，可选Q0。03QCP(a)10nQ的卡诺图00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ01CPQ0Q1Q2Q3 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10状状态态方方程程nnQQ010(b)11nQ的卡诺图000111100001110110010nnQQ23nnQQ01nnnQQQ1311000111100001111010nnQQ23nnQQ01(c)12nQ的卡诺图nnQQ212000111100001000110110nnQQ23nnQQ01(d)13n

36、Q的卡诺图nnnQQQ1213nnnnnnQQDQDQQDQD1232213100nnnnnnnnnnQQQQQQQQQQ12132121311010DQn1比较，得驱动方程：比较，得驱动方程：Q0Q0 YFF0 FF1 FF2 FF3Q2Q2Q1Q1Q3Q3 1D C11D C1&CP&1D C1&1D C1电路图将无效状态将无效状态10101111分别代入状态方程进行计算，可以验证分别代入状态方程进行计算，可以验证在在CP脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。十进制异步减法计数器十进制异步减法计数器选用选用4个个CP上升沿触发上升沿触发的的

37、JK触发器，分别用触发器，分别用FF0、FF1、FF2、FF3表表示。示。/0 /0 /0 /0 00000001001000110100 /1 /0 10011000011101100101/0 /0 /0 /0排列顺序：/B nnnnQQQQ0123状状态态图图输出方程：nnnnQQQQB0123B 的卡诺图00011110001000100011001000nnQQ23nnQQ01CPQ0Q1Q2Q3 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10时时序序图图时时钟钟方方程程CPCP 001QCP 12QCP FF0每输入一个每输入一个CP翻转一次，只能选翻转一次，只能选C

38、P。FF1在在t2、t4、t6、t8时刻翻转，可选时刻翻转，可选Q0。FF2在在t4、t8时刻翻转，可选时刻翻转，可选Q1。FF3在在t8、t10时刻翻转，可选时刻翻转，可选Q0。03QCP CPQ0Q1Q2Q3 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10(a)10nQ的卡诺图00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ01状状态态方方程程nnQQ010(b)11nQ的卡诺图000111100001101111000nnQQ23nnQQ01nnnnnQQQQQ121311000111100001011110nnQQ23nnQQ01(c)12nQ的卡

39、诺图nnQQ212000111100010001111000nnQQ23nnQQ01(d)13nQ的卡诺图nnnnQQQQ12313Q0Q0 BFF0 FF1 FF2 FF3Q2Q2Q1Q1Q3Q3 1J C11K1J C11K&CP&1J C11K1J C11K11比较，得驱动方程：比较，得驱动方程：电路图将无效状态将无效状态10101111分别代入状态方程进行计算，可以验证分别代入状态方程进行计算，可以验证在在CP脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。脉冲作用下都能回到有效状态，电路能够自启动。1111312322123100KQQJKJKQQJKJnnnn，nnnnnnnnnnnn

40、nnnnQQQQQQQQQQQQQQQQ331213221211231100101111)(11nnnQKQJQ1第七章第七章 常用时序逻辑功能器件常用时序逻辑功能器件7.1 计数器计数器一、二进制计数器：一、二进制计数器：1.二进制异步计数器：二进制异步计数器：1）二进制异步加计数器：）二进制异步加计数器：a）模（）模（M）：一次循环所包含的状态数称为计数器的模）：一次循环所包含的状态数称为计数器的模 b）分析下图：）分析下图：2）二进制异步减计数器）二进制异步减计数器结论：结论：1）n位二进制异步计数器有位二进制异步计数器有n个触发器；个触发器；2）高位触发器的状态翻转必须在低）高位触发器

41、的状态翻转必须在低1位触发器位触发器产生进位信号（加计数）或借位信号（减计数）产生进位信号（加计数）或借位信号（减计数）之后才能实现。之后才能实现。2.二进制同步计数器：二进制同步计数器：1）目的：）目的：提高计数速度提高计数速度2）特点：）特点：计数脉冲同时接于各位触发器的时钟脉冲输入端，计数脉冲同时接于各位触发器的时钟脉冲输入端，当计数脉冲到来时，应该翻转的触发器是同时翻转的，没有当计数脉冲到来时，应该翻转的触发器是同时翻转的，没有各级延迟时间的积累问题。各级延迟时间的积累问题。3）二进制同步加计数器：）二进制同步加计数器：分析原理分析原理4）二进制同步可逆计数器：）二进制同步可逆计数器：

42、a)可逆计数器：可逆计数器：同时兼有加和减两种计数功能的计数器。同时兼有加和减两种计数功能的计数器。二、非二进制计数器：二、非二进制计数器：1.最常用的非二进制计数器：最常用的非二进制计数器：十进制计数器，其他进制的计数器被称为任意进制计数器。十进制计数器，其他进制的计数器被称为任意进制计数器。2.分类：分类：3.例：用例：用D触发器设计一个触发器设计一个8421码十进制同步加计数器。码十进制同步加计数器。CP1 R0A R0B NC VCC S9A S9B 14 13 12 11 10 9 8 74LS90 1 2 3 4 5 6 7 CP0 NC Q0 Q3 GND Q1 Q2 74LS9

43、0 S9AS9B R0A R0B Q0 Q3 Q1 Q2 CP0 CP1 (a)引 脚 排 列 图 (b)逻 辑 功 能 示 意 图 集集成成十十进进制制异异步步计计数数器器74LS90输 入 输 出 R0A R0B S9A S9B C P0 C P1 13121110 nnnnQQQQ 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Q0 0 0 Q1 0 0 0 0 (清 零)0 0 0 0 (清 零)1 0 0 1 (置 9)二 进 制 计 数 五 进 制 计 数 8 4 2 1 码 十 进 制 计 数 5 4 2 1 码 十 进 制 计 数 741614位二进制加法计数

44、器位二进制加法计数器74191单时钟单时钟4位二进制可逆计数器位二进制可逆计数器74193双时钟双时钟4位二进制可逆十进制加法计数器位二进制可逆十进制加法计数器74161：4位二进制同步加计数器位二进制同步加计数器CP：脉冲输入端：脉冲输入端Q3、Q2、Q1、Q0：输出：输出LD：置数端：置数端 RD：复位端：复位端EP、ET：使能端：使能端RCO：进位输出端：进位输出端74LS90 二、五、十进制异步计数器二、五、十进制异步计数器1 1、用、用复位法复位法组成组成N N进制计数器进制计数器 例例:用复位法将用复位法将74LS16174LS161组成组成十二进制计数器。十二进制计数器。用集成计

45、数器构成任意进制计数器用集成计数器构成任意进制计数器例例:用复位法将用复位法将CT74LS161CT74LS161组成十二进制计数器。组成十二进制计数器。虚状态虚状态2 2、用、用反馈置数法反馈置数法组成组成N N进制计数器进制计数器 例例:用用反馈置数法反馈置数法将将74LS16174LS161组成十二进制计数器组成十二进制计数器（1 1）。）。例例:用用反馈置数法反馈置数法将将74LS16174LS161组成十二进制计数器组成十二进制计数器(2)(2)。0100-0100-0110-0111-10001111 10011110-1101-1100-1011-10101.1.用用复位法复位法

46、将将7416174161接成十一进制计数器接成十一进制计数器2.2.用用复位法复位法将将7416174161接成十四进制计数器接成十四进制计数器思考题：思考题：N进制计数器进制计数器1 1、用、用同步同步清零端或置数端清零端或置数端归零构成归零构成N进置计数器进置计数器2 2、用、用异步异步清零端或置数端清零端或置数端归零构成归零构成N进置计数器进置计数器（1）写出状态）写出状态SN-1的二进制代码。的二进制代码。（2）求归零逻辑，求同步清零）求归零逻辑，求同步清零端或置数控制端信号的表达式。端或置数控制端信号的表达式。（3）画连线图。）画连线图。（1）写出状态）写出状态SN的二进制代码。的二

47、进制代码。（2）求归零逻辑，求异步清零）求归零逻辑，求异步清零端或置数控制端信号的表达式。端或置数控制端信号的表达式。（3）画连线图。）画连线图。利用集成计数器的清零端和置数端实现归零，构成按自然态序利用集成计数器的清零端和置数端实现归零，构成按自然态序计数的计数的N进制计数器的方法。进制计数器的方法。在集成计数器中，在集成计数器中，清零、置数均采用同步方式的有清零、置数均采用同步方式的有74LS163；清零、置数均采用异步方式的有清零、置数均采用异步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用异步方式、置数采用同步方式的有清零采用异步方式、置数采用同步方式的有74LS16

48、1、74LS160；只具有异步清零功能，如只具有异步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90则具有异步清零和异步置则具有异步清零和异步置9功能。功能。用用74LS163来构成一个十二进制计数器。来构成一个十二进制计数器。（1）写出状态）写出状态SN-1的二进制代码。的二进制代码。（3）画连线图。）画连线图。CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(a)用同步清零端 CR 归零 74LS163nnnNNQQQPPPPLDCR013111111,SN-1S12-1S111011（2）求归零逻辑。）求归零逻辑。D0D3

49、可随意处理可随意处理D0D3必须都接必须都接0 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(b)用同步置数端 LD 归零 74LS163清零、置清零、置数均采用数均采用同步方式同步方式用用74LS197来构成一个十二进制计数器。来构成一个十二进制计数器。（1）写出状态）写出状态SN的二进制代码。的二进制代码。（3）画连线图。）画连线图。nnNNQQPPPPLDCTCR23112,/SNS121100（2）求归零逻辑。）求归零逻辑。D0D3可随意处理可随意处理D0D3必须都接必须都接0 CT/LD CR CP1 CP0 Q0 Q1 Q2 Q3 D

50、0 D1 D2 D3&1(a)用异步清零端 CR 归零CP 74LS197CP CP1 CP0 CT/LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3&1(b)用异步置数端 CT/LD 归零 74LS197清零、置清零、置数均采用数均采用异步方式异步方式用用74LS161来构成一个十二进制计数器。来构成一个十二进制计数器。nnQQCR23SNS121100D0D3可随意处理可随意处理D0D3必须都接必须都接0 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(a)用异步清零端 CR 归零 74LS161用异步清零端CR归零用同步置数端LD归