概述
目录:
一、概述
二、触发器
1、基本RS触发器
1)状态转移真值表 2)状态方程(特征方程)
2、钟控触发器
1)钟控RS触发器 2)钟控D触发器 3)钟控JK触发器 4)钟控T触发器 5)触发方式
3、集成触发器
1)触发方式 2)带有置位、复位触发器 3)边沿JK触发器
三、时序逻辑电路分析
1、概述
2、同步时序电路分析
3、异步时序电路分析
四、常用逻辑电路
1、数码寄存器
2、移位寄存器
3、计数器
1)同步二制计数器 2)同步十进制计数器 3)异步二进制计数器
4)异步十进制计数器 5)用集成计数器构成任意进制计数器 6)移位寄存器型计数器
五、时序逻辑电路的设计
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一、概述
组合逻辑电路(无记忆):任意一时刻输出仅取决于该时刻输入,而与过去输入无关;
时序逻辑电路(有记忆):任意任一时刻的稳定输出不仅与当时的输入有关,而与过去输入也有关。
同步时序:各触发器有统一触发脉冲
异步时序:各触发器无统一触发脉冲
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二、触发器
(1)能够存储一位二进制数字信号的基本单元叫做触发器。
(2)双稳态触发器:有两个稳定的状态0和1,当施加触发脉冲时,电路翻转,变为另一个稳态。触发脉冲撤销后,能够保持在这个稳定状态上,直到下一个触发脉冲的到来,才再次改变状态。
(3)单稳态触发器:电路只能保持在一个稳定状态上,当施加触发脉冲时,电路翻转,变为另一个状态,但这个状态无法稳定。不管触发脉冲撤销与否,电路都要自动回到原来的稳定状态。下一个触发脉冲的到来,再次重复一下这个翻转又返回的动作。
(3)单稳态触发器:电路只能保持在一个稳定状态上,当施加触发脉冲时,电路翻转,变为另一个状态,但这个状态无法稳定。不管触发脉冲撤销与否,电路都要自动回到原来的稳定状态。下一个触发脉冲的到来,再次重复一下这个翻转又返回的动作。
(5)按功能分类:RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等。
1、基本RS触发器
文件移步:https://download.csdn.net/download/liht_1634/85094870。
SET与RESET同为0,用与非门构成的 RS 触发器,约束条件:R + S = 1。其实R、S 也可以同时为零,只是此时的输出,并非互补。那么,作为两个与非门,工作正常;作为触发器,工作不正常,状态非法。
上电后二者均置为1再仿真。实际使用参见“电子元件-555时基芯片”。
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1)状态转移真值表
现态电路在某个考察瞬间t^n时的状态Q^n;
次态电路将要达到新的状态Q^(n+1)。
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2)状态方程(特征方程)
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2、钟控触发器
1)钟控RS触发器
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2)钟控D触发器
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3)钟控JK触发器
JK触发器逻辑功能分析如下:
当CP=0时,输入信号J、K被封锁,触发器状态不会改变;
当CP=1时,控制门G3、G4开启,此时触发器的状态由输入信号J、K决定。
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4)钟控T触发器
通常把在同一个CP脉冲作用下发生两次或两次以上翻转的现象称为触发器的“空翻”。为克服“空翻”,要求CP脉冲宽度:2Tpd
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5)触发方式
电位、边沿触发方式
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3、集成触发器
1)触发方式
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2)带有置位、复位触发器
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3)边沿JK触发器
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4)触发器逻辑功能 的相互转换
(1)D转换为JK
(2)JK转换为D
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三、时序逻辑电路分析
1、概述
时钟输入端与同一个时钟源相连,称为同步时序逻辑电路,否则就称为异步时序逻辑电路。前者速度高于后者,但结构一般经后者复杂。按输出信号特点,还可分为:
米里型(Mealy):输出状态不仅与存储电路有关,还与输入有关。
摩尔型(Moore):输出状态仅与存储电路的状态有关。
时序逻辑电路分析步骤:
(1)从给定的逻辑图中,写出每个触发器的驱动方程及电路的输出方程
(2)求电路状态方程
(3)由状态方程、输出方程列出状态转换表
(4)画出完整的状态转换图或时序波形图
(5)根据状态转换图或时序波形图分析逻辑功能
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2、同步时序电路分析
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3、异步时序电路分析
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四、常用逻辑电路
有数码寄存器、移位寄存器、计数器、顺序脉冲发生器及序列信号发生器等
1、数码寄存器
存放0、1数码的逻辑部件,它具有接收数码和寄存数码功能。
一位触发器可存放一位二进制,n个触发器可以构成存放n位二进制的数码寄存器。
74LS175逻辑图:
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2、移位寄存器
1)单向移位寄存器
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2)双向移位寄存器
3)4位双向移位寄存器74LS194
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3、计数器
实现累计输入脉冲的个数,也可以用作定时、分频等。
按计数脉冲引入的方式分为同步计数器、异步计数器;
按计数进位制分类分为二进制(2^n进制)计数器;
按计数增减趋势分为加法计数器、减法计数器、可逆计数器。
1)同步二制计数器
74LS161四位二进制计数器:
二进制加法计数、异步清零、同步并行置数、计数保持控制等。
真值表:
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2)同步十进制计数器
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3)异步二进制计数器
极连:用前一级计数器的输出作为后一级计数器的时钟信号,把这种连接叫计数器级连。
当把一个M1进制计数器和一个M2进制计数器级连时,可以构成M=M1*M2进制计数器。
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4)异步十进制计数器
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5)用集成计数器构成任意进制计数器
集成计数器一般为4位、8位二进制或十进制计数器,当超过计数范围时,可用计数器的级连来实现。
同步级连:时钟信号同时接到各片计数器的CP端,用前一级进位输出C来控制后级计数器的计数输入端。
异步级连:用前一级的进位输出C或高位输出Q作为后级的时钟信号。
(1)同步级连
(2)异步级连
(3)用置零法接成任意进制计数器
在需要任意M
(4)利用置数法(置位法)获得任意进制计数器
通过给计数器重复置入某个值的方法跳过Mmax-M个状态,而获得模M计数器的。
(5)利用计数器的进位输出信号C进行反馈置数
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6)移位寄存器型计数器
(1)环形移位计数器
(2)扭环形计数器
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五、时序逻辑电路的设计
同步时序电路的设计步骤:
(1)建立原始状态图
(2)确定触发器的数目
一个二进制计数器至少需1个触发器,一个四进制计数器至少需2个触发器。
设计一个N进制计数器至少需要n个触发器2^(n-1)
(3)列状态表、求状态方程
(4)触发器选型
(5)检查电路的自启动特性
例1:设计4分频电路
(1)建立原始状态图
(2)确定触发器数目需2个触发器
(3)列状态表、求状态方程
(4)D触发器实现
(5)JK触发器实现
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最后
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