我是靠谱客的博主 健康飞鸟,最近开发中收集的这篇文章主要介绍数字逻辑电路(六)时序逻辑电路,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

数字逻辑电路(六)

目录

时序逻辑电路

1.时序逻辑电路概述

2.时序逻辑电路的分析

3.时序逻辑电路的设计


时序逻辑电路

1.时序逻辑电路概述

        1.1典型时序电路组成:组合逻辑电路、存储电路

        1.2时序电路特点

       (1)有存储电路:(触发器或者带反馈的组合电路)

        1.3时序逻辑电路的分类

        (1)同步时序电路:存储电路的状态转换是在统一时钟控制下同步进行的(左)

        (1)米里型时序电路的输出函数为Z=F((X,Q),即某时刻的输出决定于该时刻的外部输入和内部状态Q(左)

2.时序逻辑电路的分析

        2.1步骤分析

        1、分析电路结构同步o异步?FF的种类?有无输入输出?

         2.2(同步时序+摩尔型)

        分析如图所示的同步时序逻辑电路,说明该电路的逻辑功能,并画出状态转换图和时序图。

         (1)写驱动方程

                                

                                

                                

          (2)状态转移方程

             

          (3)输出方程        

          (4)列出状态转移表

                (5)画出状态转移图

                 (6)画出时序图

                 (7)功能分析

电路对时钟信号进行计数。每经过6个时钟脉冲,电路输出一个脉冲。所以是具有自启动功能的6进制(模六)计数器,Z输出是进位脉冲。

        例题1:分析如图时序逻辑电路,说明该电路的逻辑功能,画出状态转换图和时序图。(P14)

 该电路为具有自启动功能的6进制计数器

        例题2: 画出如图的时序逻辑电路的时序图。(P19)

 从时序图可看出,电路正常工作时,各触发器的Q端轮流出现

         2.3(同步时序+米里型)

析如图所示的同步时序逻辑电路,说明该电路的逻辑功能,并画出状态转换图和时序图。

         (1)写驱动方程

        

          (2)状态转移方程

             

          (3)输出方程        

          (4)列出状态转移表

                (5)画出状态转移图

                 (6)画出时序图

                 (7)功能分析

         例题1:试分析时序电路的逻辑功能。(P21)

 

 观察状态图和时序图可知,电路是一个由信号A控制的可控二进制计数器。当A=0时停止计数,电路状态保持不变;

当A=1时,在CP上升沿到来后电路状态值加1,一旦计数到11状态,Y输出1,且电路状态将在下一个CP上升沿回到00.输出信号的下降沿可用于触发进位操作。

 

         例题2:分析下图所示的同步时序电路

         (1)写驱动方程

        

          (2)状态转移方程

             

          (3)输出方程                  

          (4)列出状态转移表

                (5)画出状态转移图

                 (6)画出时序图

                 (7)功能分析

 由状态图可见,电路的有效状态是三位循环码。

        2.4(异步时序+摩尔型)

         (1)写驱动方程和时钟方程

        

          (2)状态转移方程

             

          (3)列出状态转移表

                (4)画出状态转移图

                 (5)画出时序图

                 (6)功能分析

电路具有递减计数功能,是一个3位二进制异步减法计数器

        课后题:下图所示为一个计数电路,设各触发器的初始状态为 000。

1 )判断此电路是同步计数器还是异步计数器;
(2 )写出各触发器的驱动方程和状态方程;
(3 )画出输出信号的状态转换表;
(4)该逻辑电路的功能,并说明是否能自启动。
        2.5寄存器、移位寄存器
        作用:寄存器是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件
  一个触发器只能存储1位二进制代码,存储位二进制代码的寄存器需要用个触发器组成,所以寄存器实际上是若干触发器的集合。

 工作原理:若D1=0,在存数指令的作用下,=0;若D1=1,在存数指令的作用下,=1

 

         4位数码寄存器(串入串出)

        在CP的上升沿,将输入并行四位数码D1 D2 D3 D4存入到4级D触发器中。 

        移位寄存器是一个同步时序电路。除具有 存放 码的功能外,还具有将数码 移位 的功能,即在时钟CP 作用下,能够把寄存器中存放的数码 依次左移 右移

 

 

         串入并出

        并入串出 

         集成移位寄存器——四位集成移位寄存器74195

 

         应用1:七位串行—并行转换器

          应用2:七位并行—串行转换器

         2.6环行计数器

四位双向集成移位寄存器74194

  

环形计数器的特点:电路简单,W位移位寄存器可以计W个数,实现模计数器。

 

         2.7扭环行计数器

 为了增加有效计数状态,扩大计数器的模,可用扭环形计数器。

 

环形计数器
连接方法:
—— 将移位寄存器的最后一级输出Q反馈到第一级的SR输入
端;
判断触发器个数n :
—— 计数器的模为M=n(n为移位寄存器的位数 )
扭环形计数器
连接方法:
—— 将移位寄存器的最后一级输出Q经反相器后反馈到第
一级的SR输入端;
判断触发器个数n :
—— 计数器的模为M=2n (n为移位寄存器的位数)
        2.7同步二进制计数器

① 根据电路图写出触发器激励函数及电路输出Z

② 写出状态转移方程

 

③ 列出电路状态转移表

④画状态转移图

 ⑥画工作波形

n位同步二进制加法计数器电路规律(P62)
        2.8同步二进制减法计数器

① 根据电路图写出触发器激励函数及电路输出Z

② 写出状态转移方程

③ 列出电路状态转移表
④画状态转移图

⑥画工作波形

n位同步二进制减法计数器电路规律(P66)
        2.9同步二——十进制计数器

① 根据电路图写出触发器激励函数及电路输出Z

 

② 写出状态转移方程

③ 列出电路状态转移表
④画状态转移图
偏移状态转移表
将无效状态
1010~1111分别代入状态方程进行计算,可以验 证在 CP 脉冲作用下都能回到有效状态。
检查自启动特性后发现,若计数器受到某种干扰,错误地进入 到偏离状态后,在经过一个或n个计数脉冲作用后,能自动转 入到有效序列,具有 自启动特性

⑥画工作波形

同步十进制可逆计数器(P73)
        2.10集成同步计数器
集成同步二进制计数器:
四位同步二进制加法计数器(异步清除) 54/74LS161
四位二进制加法计数器(同步清除) 54/74LS163
集成同步十进制计数器有:
同步十进制计数器(异步清除) 54/74LS160
同步十进制计数器(同步清除)54/74LS162
可逆同步二进制计数器:
四位同步二进制加/减计数器54/74LS191
双时钟四位二进制同步加/减计数器54/74LS193
循环长度(模)为m的计数器通用符号

         2.11  4位二进制同步加法计数器74161

                      74161状态转移图                                                           74161时序图

        2.11 集成计数器161构成任意进制计数器

                 方法:

        (一)利用清除端的复位法。 (反馈清零法

        (二)利用置入控制端的置位法。(同步预置法

        1. M<N,N为单片计数器的最大计数值( 161系列N=16 ) 利用清除端的复位法或置入控制端的置位法进行设计。
        2. M<N,N为多片计数器级联后的最大计数值。当要实现的模值M超过单片计数器的计数范围时,必须首先 将多片计数器级联,以扩大计数范围(N=16 n ),然后利用 整体同步置入端的置数法和利用整体清除端复位法构成模M 计数器

 M<16

反馈清零法

例: 应用4位二进制同步计数器74161实现模10计数

 同步预置法

 

        例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。 (P89)

        例:用四位同步二进制计数器74161设计余3BCD码计数器。(P90)

M<N,N为多片计数器级联后的最大计数值

        当要实现的模值M超过单片计数器的计数范 围时,必须首先将多片计数器级联,以扩大

计数范围(16 n )。级联的方法可采用计数 器的扩展(级联)。
然后利用整体同步置入端LD的置数法和利用 整体清除端CR复位法构成模M计数器。
1、异步级联:
异步级联是用前级计数器的 输出 作为后一级计数器的 时钟信号
2、同步级联  
是将 外部时钟 同时连接到各片计数器的时钟输入端,使得 各级计数器可以 同步 地工作

 

用74161组成48进制计数
        先将两芯片采用 同步级联方式 连接成256进制计数器,然后用 异步 清零法 组成48进制计数器
        反馈状态为(48)10 =(0011 0000)2

 用74161组成60进制计数

 

       2.12 十进制同步加法计数器74160

 

 用74161和74160分别组成48进制计数器

两片74161采用同步级联方式连接成 256进制 计数器,然后再用 异步清零法
成48进制计数器。反馈状态为(48) 10 =(0011 0000) 2
两片74160采用同步级联方式连接成 100进制 计数器,再用异步清零法组成了
48进制计数器。反馈状态为(48)10=(0100 1000) 8421BCD

 四位二进制同步计数器——74163

 十进制同步计数器——74162

         2.13 双时钟4位二进制同步可逆计数器 74LS193

        2.14  4位二进制同步可逆计数器74191

        2.14  异步二进制计数器

 

  

         2.15 集成的异步加法二—五—十进制计数器74290

 

3.时序逻辑电路的设计

        采用小规模集成器件设计同步计数器

        采用小规模集成器件设计异步计数器

设计步骤:
1. 作原始状态转移图,列状态转移表
2. 画次态卡诺图、输出卡诺图、写出状态转移方程、输出函数
3.根据状态转移方程 检验自启动性
4. 重新 确定状态转移方程
5.画出 新的状态转移图 ,验证自启动性
6.选择触发器,由状态转移方程得到激励函数
7. 根据激励函数及输出函数画出逻辑图
例用触发器设计模6同步计数器
(1)作原始状态转移图
(2)列出状态转移表
(3) 次态卡诺图、输出卡诺图、 状态转移方程、输出函数
(4)根据状态转移方程检验自启动性
(5)重新确定状态转移方程

 

​​​​​​​

(6)画出新的状态转移图,验证自启动性

 

(7) 采用D触发器,由状态转移方程得到激励函数

(8)根据激励函数及输出函数画出逻辑图

 


 

 

 

最后

以上就是健康飞鸟为你收集整理的数字逻辑电路(六)时序逻辑电路的全部内容,希望文章能够帮你解决数字逻辑电路(六)时序逻辑电路所遇到的程序开发问题。

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