数字逻辑电路

2023-07-19 05:38| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录时序逻辑概述2、时序逻辑电路的组成3、时序电路的分类时序逻辑电路分析1、时序逻辑电路分析步骤寄存器、移位寄存器1、数码寄存器2、移位寄存器移位寄存器的应用同步计数器1、同步二进制计数器2、二进制同步加/减计数器3、二—十进制计数器4、集成同步计数器（1）CT54161/CT74161（CT54160/CT74160）【重点】（2）十二位二进制加法计数器（ 74LS161）【重要】异步触发器1、4位二进制异步计数器（16分频）采用中规模集成器件实现任意模值计数（分频）器方法一：利用清除端复位法例1：4位二进制同步计数器（74LS161）实现模10分频思考问题：1、为什么选1010（1010是第11个状态），为什么会有11个状态呢？2、基本触发器有什么作用方法二：利用置入控制端的置位法例2：应用4位二进制同步计数器CT54161，实现模12计数分频，要求计数器从0000开始计数用集成移位寄存器实现任意模值M的计数分频1、环形计数器的构成2、扭环形计数器

时序逻辑概述

##1、组合逻辑电路&&时序逻辑电路（1）组合逻辑电路：任何一个时刻，输入信号仅取决于当时的输入信号（2）时序逻辑电路：不仅取决于当时的输入信号，还取决于电路原本的工作状态

2、时序逻辑电路的组成

（1）组合电路组合电路最少一个输出必须反馈到存储电路的输入端（2）存储电路—记忆以前的输入和输出 1）存储电路由触发器构成，也可以由带有反馈的组合电路构成 2）存储电路的状态至少有一个作为组合逻辑电路的输入，与其他输入信号共同决定电路的输出在这里插入图片描述

x为输入信号，z为输出信号，y为状态信号，w为驱动信号

3、时序电路的分类

（1）同步时序逻辑电路存储电路状态是靠时钟脉冲同步更新的（2）异步时序逻辑电路存储电路中，有的有时钟脉冲作用，有的没有时钟脉冲作用即使在有时钟脉冲作用的存储电路中，存储器的更新也不是同步进行的（3）米里型输出信号不仅取决于存储电路的状态，而且取决于输入变量（4）摩尔型输入状态只取决于存储电路的状态，是米里型的一个特例

时序逻辑电路分析 1、时序逻辑电路分析步骤

（1）写出存储电路（触发器）的驱动方程（2）写出存储电路的状态转移方程（3）由状态转移方程/输出函数表达式，列出状态转移表/划出状态转移图（4）画出工作波形（时序图）

寄存器、移位寄存器 1、数码寄存器

数码寄存器是能存放二进制数码的电路，由于触发器具有记忆功能，因而可以作为数码寄存器电路在这里插入图片描述

2、移位寄存器

具有移位（左移、右移、双向）功能的寄存器在这里插入图片描述

M=0左移，M=1右移移位寄存器的应用

（1）串行转并行在这里插入图片描述

（2）并行转串行在这里插入图片描述 Q5=1不影响，Q5^n+1=Q4+D15，与Q5无关

（3）脉冲节拍延迟由于移位寄存器串行输入、串行输出时，输入信号经过n级移位寄存后才到输出端输出。因此输出信号延迟了n个移存脉冲才到达输出端输出，因此输出信号比输入信号延迟了n个移存脉冲的周期，这样就起到节拍延迟的作用。（4）构成计数分频器、序列信号发生器

同步计数器

数字电路中使用最多的时序电路

1、作用：用来对时钟脉冲计数，也可以做定时、分频、执行数字运算 2、分类（1）计数脉冲引入方式：同步计数器、异步计数器（2）数字增减趋势：加法计数器、减法计数器、可逆计数器（3）计数器数模值：二进制计数器、非二进制计数器

1、同步二进制计数器

在这里插入图片描述

状态转移方程：在这里插入图片描述

2、二进制同步加/减计数器

在这里插入图片描述

1、M=1，进行加法计数，M=0，进行减法计数 2、M=0时，高位输入端的信号由低位触发器Q端引出；M-1时，高位输入信号由低位触发器~Q输入

3、二—十进制计数器

在这里插入图片描述

1、偏离状态：1010、1011、1100、1101、1110、1111，正常工作时不会出现，若计数器受到某种干扰，会错误地进入偏离状态 2、自启动性：偏离状态下自动转入有效序列的特性 3、输出信号Z是十进制计数器的进位信号，输出信号的周期恰好为输入计数脉冲CP周期的10倍，因此输入信号也可以视为输入计数脉冲CP的十分频信号，因而模10计数器也可以看成十分频器

4、集成同步计数器（1）CT54161/CT74161（CT54160/CT74160）【重点】

（背逻辑符号、功能表和引脚）

~CR端：清零端 ~LD：置数控制端（需要时钟，同步） CTt、CTp使能端，高电平有效 CP：时钟 D3-D0：4位二进制输入 Q3-Q0：输出 Co：进位输出在这里插入图片描述

计数功能：每来一个脉冲就计数一次，对于74LS161是0000-1111，十六进制，最后Co=1 74LS160是从0000-1001，是十进制计数器，最后Co进位

（2）十二位二进制加法计数器（ 74LS161）【重要】

在这里插入图片描述

~LD是置数端，CPD、CPu是使能端，均为1时执行计数功能第一片接法就是16位计数第二片CTp接Co，即第一片产生一个进位Co才计数一次第三片与第二片的区别：第二片的Co接在第三片的CTp上，即第二片记满并且第一片记满，第三片才记一次

异步触发器

不同于同步计数器，时钟脉冲不一定都是计数输入脉冲，各级触发器的状态转移不是同一时钟作用下同时发生转移

1、4位二进制异步计数器（16分频）前一级的输出接后一级的时钟

状态转移方程：在这里插入图片描述

在这里插入图片描述（画工作波形会很直观）

从0000-1111 对电路图进行改变改变：如果将输入Qn变成~Qn，状态会从1111变到0000，实现十六进制减法（4）最低位每来一个脉冲翻转一次，其他触发器在所有相邻最低位触发器由1->0时翻转一次（5）特点 1）电路简单 2）工作速度慢，随着位数的增加，延时也大大增加

时延：Q1从1->0之后，Q2才能从1—>0……以此类推，需要等待，这就是时延，而且在改变的过程中，之前触发器的状态不能改变，否则会造成混乱，异步计数频率脉冲有非常严格的要求

采用中规模集成器件实现任意模值计数（分频）器

设计原理：从N进制（NQ1->Q2->Q3，每来一个脉冲就移一位（4）在移位状态下，CP=0，是保持功能再看看启动脉冲，只有一个简单低电平，短时间的低电平是为了将0111置入到芯片中，置完就维持高电平不变，执行移位功能 Q0是如何移位的呢？根据JK触发器的状态方程可以算出Q0^n+1=Q3，（即Q3是Q0的下一个状态）所以移位步骤如下： Q0->Q1->Q2->Q3->Q0 在这里插入图片描述是一个模4计数器

2、扭环形计数器

在这里插入图片描述与环形计数器的区别是：环形计数器通过Q3端送到JK端，而扭环形计数器是通过~Q3端送到JK端根据真值表可以发现，环形计数器是模4计数器，而扭环形计数器是模8计数器不管上面放什么数，甚至是不接（1111），也是模8计数器

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