1、第六章第六章 主要內容主要內容6.1 6.1 計數器計數器6.2 6.2 寄存器寄存器6.3 6.3 序列碼發生器序列碼發生器6.4 6.4 數字電子鐘數字電子鐘6.5 6.5 小結小結6.1.1 6.1.1 計數器的分類計數器的分類按進位方式，分為同步和異步計數器按進位方式，分為同步和異步計數器按進位制，分為模二、模十和任意模計數器按進位制，分為模二、模十和任意模計數器按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數器按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數器按集成度，分為小規模與中規模集成計數器按集成度，分為小規模與中規模集成計數器用來計算輸入脈沖數目用來計算輸入脈沖數目6.1.2 6.1.2 中規模計數

2、器中規模計數器三、中規模異步計數器三、中規模異步計數器二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器一、四位二進制同步計數器一、四位二進制同步計數器（一）（一）四位二進制同步計數器四位二進制同步計數器CT74161 四個主從四個主從J-K觸發器構成觸發器構成D A:高位高位低位低位CP: 時鐘輸入，上升沿時鐘輸入，上升沿有效有效R: 異步清零，低電平有效異步清零，低電平有效LD: 同步預置，低電平有效同步預置，低電平有效QD QA:高位高位低位低位P、T：使能端，多片級聯：使能端，多片級聯1、邏輯符號、邏輯符號 輸輸 入入 輸輸 出出CPRLDP(S1) T(S2) A B C DQA QB

3、 QC QD00 0 0 0 10A B C DA B C D110保持保持11 0保持保持111 1計數計數CT74161功能表功能表(1).(1).異步清除：當異步清除：當R=0R=0，輸出，輸出“0000”0000”狀態。狀態。與與CPCP無無關關(2).(2).同步預置：當同步預置：當R=1R=1，LD=0LD=0，在在CPCP上升沿時上升沿時， 輸輸出端即反映輸入數據的狀態出端即反映輸入數據的狀態(3).(3).保持：當保持：當R=LD=1R=LD=1時，各觸發器均處于保持狀態時，各觸發器均處于保持狀態(4).(4).計數：當計數：當LD = R = P= T = 1LD = R =

4、 P= T = 1時，按時，按自然二進制自然二進制計數。若初態為計數。若初態為0000,150000,15個個CPCP后，輸出為后，輸出為“1111”1111”，進位進位Q QCC CC = TQ= TQA AQ QB BQ QC CQ QD D =1 =1；第；第1616個個CPCP作用后，輸出恢復作用后，輸出恢復到初始的到初始的00000000狀態，狀態， Q QCC CC = 0= 0 2、功能、功能（一）（一）四位二進制同步計數器四位二進制同步計數器CT74161 CT74161功能表功能表 輸輸 入入 輸輸 出出CPRLDP(S1) T(S2) A B C DQA QB QC QD0

5、0 0 0 0 10A B C DA B C D110保持保持11 0保持保持111 1計數計數CT74163功能表功能表（二）四位二進制同步計數器（二）四位二進制同步計數器CT74163 （二）四位二進制同步計數器（二）四位二進制同步計數器CT74163 采用采用同步清零同步清零方式方式。 當當R=0R=0時，只有當時，只有當CPCP 的的上升沿上升沿來到時來到時, , 輸出輸出Q QD DQ QC CQ QB BQ QA A 才被全部清零才被全部清零1 1、外引線排列和、外引線排列和CT74161CT74161相同相同2 2、置數，計數，保持等功能與、置數，計數，保持等功能與CT74161

6、CT74161相同相同3 3、清零功能與、清零功能與CT74161CT74161不同不同比較四位二進制同步計數器比較四位二進制同步計數器CT74163異步清零異步清零同步預置同步預置保持保持計數計數CT74161同步清零同步清零同步預置同步預置保持保持計數計數（三）（三）CT74161/CT74163CT74161/CT74163功能擴展功能擴展 連接成任意模連接成任意模M 的計數器的計數器1、同步預置法、同步預置法2、反饋清零法、反饋清零法3、多次預置法、多次預置法態序表態序表 計數計數 輸輸 出出N QD QC QB QA0 0 1 1 01 0 1 1 12 1 0 0 03 1 0 0

7、 14 1 0 1 05 1 0 1 16 1 1 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 1例例1:1:設計設計M=10 計數器計數器1.1.同步預置法同步預置法方法一方法一:采用后十種狀態采用后十種狀態0110QCC=101100態序表態序表 計數計數 輸輸 出出N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1例例1:1:設計設計M=10 計數器計數器方法二方法二:采用前十采用前十 種狀態種狀態00001001000

8、001.1.同步預置法同步預置法仿仿 真真例例2: 2: 同步預置法同步預置法設計設計 M=24 計數器計數器00011000010000000（24）10=（11000）2需需 兩兩 片片初態為：初態為：0000 0001終態：終態：00011000（三）（三）CT74161/CT74163CT74161/CT74163功能擴展功能擴展 連接成任意模連接成任意模M 的計數器的計數器1、同步預置法、同步預置法2、反饋清零法、反饋清零法3、多次預置法、多次預置法態序表態序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0

9、 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0采用采用CT741612.2.反饋清零法反饋清零法例例1: 1: 分析圖示電路的功能分析圖示電路的功能0000011態序表態序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1采用采用CT74161例例2: 2: 組成模組成模9 9計數器計數器2.2.反饋清零法反饋清零法00000例例2:2:

10、M=13 計數器計數器態序表態序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0采用采用CT74163000002.2.反饋清零法反饋清零法仿仿 真真（三）（三）CT74161/CT74163CT74161/CT74163功能擴展功能擴展 連接成任意模連接成任意模M 的計數器的計數器1、同步預置法、同步預置法2、反饋清零法、反饋清零法3、多次預置法、多次預置法M=10 計數器

11、計數器態序表態序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 03.3.多次預置法多次預置法例例1:分析電路功能分析電路功能2 0 1 0 13 0 1 1 04 0 1 1 15 1 0 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 11 0 1 0 06 1 1 0 06.1.2 6.1.2 中規模計數器中規模計數器三、中規模異步計數器三、中規模異步計數器二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器一、四位二進制同步計數器一、四位二進制同步計數器二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器CT74193CT74193 輸輸 入入 輸輸 出出CPU CPD R LD A

12、B C D QAQB QC QD 1 0 000 0 0 A A B C DB C D ABCD 1 0 1 1 加加法法計計數數 1 0 1 1 減減法法計計數數 1 1 0 1 保保持持 CT74193CT74193功能表功能表 二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器CT74193CT74193D A:高位高位低位低位CPU ，CPD :雙時鐘輸入雙時鐘輸入R: 異步清除異步清除, ,高電平高電平有效有效LD: 異異步預置步預置, ,低電平低電平有效有效QD QA:高位高位低位低位DCBAUCCQQQQCPQDCBADCBQQQQCPQ（一）、邏輯符號（一）、邏輯符號加到最大值時

13、加到最大值時產生進位信號產生進位信號QCC=0減到最大值時減到最大值時產生借位信號產生借位信號QDD=0 連接成任意模連接成任意模M 的計數器的計數器1、接成、接成M16的計數器的計數器（二）、（二）、 CT74193CT74193功能擴展功能擴展二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器CT74193CT74193態序表態序表 N QD QC QB QA0 0 1 1 01 0 1 1 12 1 0 0 03 1 0 0 14 1 0 1 05 1 0 1 16 1 1 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 1例例1 1：用：用CT74193CT74193設計設計M

14、=9 計數器計數器方法一方法一:采用采用異步預置、異步預置、加法計數加法計數1、接成、接成M16的計數器的計數器QCC=001100110方法二方法二:采用采用異步預置、異步預置、減減法計數法計數態序表態序表NQDQCQBQA01 0 0 111 0 0 020 1 1 130 1 1 040 1 0 150 1 0 060 0 1 170 0 1 080 0 0 190 0 0 0QCB=010011001例例1 1：用：用CT74193CT74193設計設計M=9 計數器計數器1、接成、接成M16的計數器的計數器 連接成任意模連接成任意模M 的計數器的計數器1、接成、接成M16的計數器的計

15、數器（二）、（二）、 CT74193CT74193功能擴展功能擴展二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器CT74193CT74193例例1:1:用用CT74193CT74193設計設計M=147 計數器計數器方法一方法一:采用采用異步清零、異步清零、加加法計數法計數M = (147)10 =(10010011)2需要兩片需要兩片CT741932、接成、接成M16的計數器的計數器1001110000000000方法二方法二:采用采用減減法法計數計數異步預置異步預置利用利用QCB端端M = (147)10 =(10010011)21001110011001001例例1:1:用用CT741

16、93CT74193設計設計M=147 計數器計數器2、接成、接成M16的計數器的計數器6.1.2 6.1.2 中規模計數器中規模計數器三、中規模異步計數器三、中規模異步計數器二、四位二進制可逆計數器二、四位二進制可逆計數器一、四位二進制同步計數器一、四位二進制同步計數器 輸輸 入入 輸輸 出出CP R0（1）R0（2）Sg（1）Sg（2） QA QB QC QD11 0 0 0 0 011 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 10 0 計計 數數 0 0 0 0 0 00 0 三、異步計數器三、異步計數器CT74290CT74290三、異步計數器三、異步計數器CT74290CT74290(

17、1) 觸發器觸發器A：模：模2 CPCPA A入入Q QA A出出(2) 觸發器觸發器B、C、D：模：模5異步異步計數器計數器 CPCPB B 入入QD QB出出CPA、CPB: 時鐘輸入端時鐘輸入端R01、R02: 直接清零端直接清零端Sg1、Sg2 : 置置9 9端端QD QA:高位高位低位低位（一）、（一）、 邏輯符號邏輯符號1.1.直接清零：當直接清零：當R R0101=R=R0202=0=0，S Sg1g1、 S Sg2g2有低電平有低電平時時， 輸出輸出“00000000”狀態。與狀態。與CPCP無關無關2.2.置置9 9：當：當S Sg1g1= = S Sg2g2= 1= 1 時

18、，時， 輸出輸出 10011001 狀態狀態3.3.計數：計數：當當R R0101、R R0202及及S Sg1g1、S Sg2g2有低電平時有低電平時，且當，且當有有CP下降沿下降沿時，即可以實現計數時，即可以實現計數（二）、功能（二）、功能三、異步計數器三、異步計數器CT74290CT74290在外部將在外部將Q QA A和和CPCPB B連接連接構成構成8421BCD8421BCD碼計數碼計數 CPCPA A入入QD QA出出在外部將在外部將Q QD D和和CPCPA A連接連接構成構成5421BCD5421BCD碼計數碼計數 CPCPB B入入QA QD QC QB出出例例 1：采用：

19、采用CT74290 設計設計M=6計數器計數器方法一：利用方法一：利用R端端M=6 M=6 態序表態序表 NQAQBQCQD00 0 0 011 0 0 020 1 0 031 1 0 040 0 1 051 0 1 060 1 1 001100000例例 2：采用：采用CT74290 設計設計M=7計數器計數器M=7 M=7 態序表態序表 NQAQBQC QD00 0 0 011 0 0 020 1 0 031 1 0 040 0 1 051 0 1 060 1 1 071 0 0 1方法二：利用方法二：利用S 端端10010110例例 3：用：用CT74290 設計設計M=10計數器計數器

20、M=10 M=10 態序表態序表 NQAQDQC QB00 0 0 010 0 0 120 0 1 030 0 1 140 1 0 051 0 0 061 0 0 171 0 1 081 0 1 191 1 0 0要求：采用要求：采用5421碼計數碼計數例例 4：用：用CT74290 設計設計M=88計數器計數器方法三：采用兩片方法三：采用兩片CT74290級聯級聯01第六章第六章 主要內容主要內容6.1 6.1 計數器計數器6.2 6.2 寄存器寄存器6.3 6.3 序列碼發生器序列碼發生器6.4 6.4 數字電子鐘數字電子鐘6.5 6.5 小結小結6.2.1 6.2.1 寄存器的分類寄存器

21、的分類移位寄存器移位寄存器寄存器寄存器單向移位寄存器單向移位寄存器雙向移位寄存器雙向移位寄存器一、中規模寄存器一、中規模寄存器CT74175CT74175四個四個D觸發器構成觸發器構成 2.功能功能: :CT74175CT74175真值表真值表 輸入輸入 輸出輸出R CP D Q 0 1 1 0 0 1 Q0Q0Q1.1.邏輯符號邏輯符號移位寄存器移位寄存器假設假設4是低位寄存器，是低位寄存器，1是高位寄存器是高位寄存器由由D觸發器的特性方程可知：觸發器的特性方程可知：DQ14n4n13nQQ3n12nQQ2n11nQQ在在CP脈沖的作用下，低位觸發器的脈沖的作用下，低位觸發器的狀態送給高位，

22、做高位的次態輸出狀態送給高位，做高位的次態輸出左移寄存器左移寄存器欲存入數碼欲存入數碼1011，1011采用串行輸入，只有一個數據輸入端采用串行輸入，只有一個數據輸入端？解決的辦法：解決的辦法： 在在 CP脈沖的作用下脈沖的作用下 ，依次送入數碼，依次送入數碼左移寄存器：左移寄存器： 先送高位，后送低位先送高位，后送低位右移寄存器：右移寄存器： 先送低位，后送高位先送低位，后送高位由于該電路為一左移寄存器，數碼輸入順序為：由于該電路為一左移寄存器，數碼輸入順序為：1011CPQ4 Q3 Q2 Q1欲存入數碼欲存入數碼1011即即D1D2D3D4= 101111(D1) 20(D2) 1(D1)

23、 31(D3) 0(D2) 1(D1) 41(D4) 1(D3) 0(D2) 1(D1) 1011CT74195CT74195功能表功能表輸輸入入輸輸出出Q0 Q1 Q2 Q3 3Q 1 1 0 0 d d0 0 d d3 3 0 0 0 0 1 d0 d1 d2 d3 3d 1 1 0 1 0 1 Q00 Q10 Q20 Q30 30Q 1 1 1 1 0 1 0 1 Q0n Q0n Q1n Q2n n2Q 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Q0n Q1n Q2n n2Q 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Q0n Q1n Q2n n2Q 0 3R CP LDSH D0D J K 1 1

24、1 1 1 0 1 0 n0Q Q0n Q1n Q2n n2Q二、四位單向移位寄存器二、四位單向移位寄存器CT74195CT74195二、四位單向移位寄存器二、四位單向移位寄存器CT74195CT741951. 清零：清零：R=0時，輸出為時，輸出為“0000”2 送數：送數：R=1，SH/LD=0時，時，當當CP 時，執行并行送數時，執行并行送數3 右移：右移：R=1，SH/LD=1時，時，CP 時時，執行右移：，執行右移： Q0由由JK決定決定, Q0Q1， Q1Q2 ，Q2Q3（二）（二） 功能功能（一）邏輯符號（一）邏輯符號輸入輸入輸出輸出1 12 23 3 d d0 0 d d3 3

25、 保保 持持d0 d1 d2 d3 Q Q Q0n1n 2n 0 Q0n Q1n Q2nQ Q Q 1n 2n3n QQ Q1n 2n3n 0 R CP DSR D0 D D3 3 MB MA DSL保保持持三、四位雙向移位寄存器三、四位雙向移位寄存器CT74194CT74194CT74194CT74194功能表功能表注：注：0-最高位最高位 . 3-最低位最低位1. 當當R=0 時，異步清零時，異步清零 2.當當MAMB時，并行時，并行送數送數3. 當當MAMB時，保持時，保持4. 當當MA=1，MB=0時，時，右移右移且數據從且數據從DSR 端串行輸入端串行輸入5. 當當MA=0 、 MB

26、=1 時，時，左左移移且數據從且數據從DSL 端串行輸入端串行輸入三、四位雙向移位寄存器三、四位雙向移位寄存器CT74194CT74194（二）（二） 功能功能（一）邏輯符號（一）邏輯符號四、寄存器的應用四、寄存器的應用（二）、環形計數器（二）、環形計數器（一）、數據轉換（一）、數據轉換（三）、扭環形計數器（三）、扭環形計數器（四）、分頻器（四）、分頻器（一）、七位串行（一）、七位串行并行轉換并行轉換串行串行并行并行并行并行串行串行四、寄存器的應用四、寄存器的應用（二）、環形計數器（二）、環形計數器（一）、數據轉換（一）、數據轉換（三）、扭環形計數器（三）、扭環形計數器（四）、分頻器（四）、分

27、頻器例例1 1：用：用CT1195CT1195構成構成M=4 M=4 的環形計數器的環形計數器 態序表態序表 注意：注意：1 1 電路除了有效計數循環外，電路除了有效計數循環外，還有五個無效循環還有五個無效循環2 2 不能自啟動不能自啟動3 工作時首先在工作時首先在SH/LD加啟動加啟動信號進行預置信號進行預置環形計數器環形計數器環形計數器設計環形計數器設計1、連接方法：、連接方法：將移位寄存器的最后一級輸出將移位寄存器的最后一級輸出Q反反饋到第一級的、饋到第一級的、K輸入端輸入端2、判斷觸發器個數：、判斷觸發器個數：計數器的模為計數器的模為(n為移位寄存為移位寄存器的位數器的位數)四、寄存器

28、的應用四、寄存器的應用（二）、環形計數器（二）、環形計數器（一）、數據轉換（一）、數據轉換（三）、扭環形計數器（三）、扭環形計數器（四）、分頻器（四）、分頻器注意：注意：1 1 電路除了有效計數循環外，還有電路除了有效計數循環外，還有一個無效循環一個無效循環2 2 不能自啟動不能自啟動3 工作時首先在工作時首先在R加啟動信號進行加啟動信號進行清零清零 態序表態序表 Q0 Q1 Q2 Q 3 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1例例1 1： M=8 M=8 的的 扭扭環形計數器環形計數器扭環形計數器設計扭環

29、形計數器設計1、連接方法：、連接方法：將移位寄存器的最后一級輸出將移位寄存器的最后一級輸出Q經經反相器后反饋到第一級的、反相器后反饋到第一級的、K輸入端輸入端2、判斷觸發器個數：、判斷觸發器個數：計數器的模為計數器的模為2n (n為移位寄存為移位寄存器的位數器的位數)四、寄存器的應用四、寄存器的應用（二）、環形計數器（二）、環形計數器（一）、數據轉換（一）、數據轉換（三）、扭環形計數器（三）、扭環形計數器（四）、分頻器（四）、分頻器分頻器分頻器第六章第六章 主要內容主要內容6.1 6.1 計數器計數器6.2 6.2 寄存器寄存器6.3 6.3 序列碼發生器序列碼發生器6.4 6.4 數字電子鐘

30、數字電子鐘6.5 6.5 小結小結6.3 6.3 序列序列信號發生器信號發生器一、計數器型序列碼發生器一、計數器型序列碼發生器二、反饋型序列碼發生器二、反饋型序列碼發生器最長線性序列碼發生器最長線性序列碼發生器按一定規則排按一定規則排列的周期性串列的周期性串行二進制碼行二進制碼任意長度的序列碼任意長度的序列碼一、計數器型序列碼發生器一、計數器型序列碼發生器（2）按要求設計組合輸出電路）按要求設計組合輸出電路計數器計數器+ +組合輸出電路組合輸出電路1、電路組成、電路組成2、設計過程、設計過程（1 1）根據序列碼的長度）根據序列碼的長度S S設計設計模模S S計數器，狀態可以自定計數器，狀態可以

31、自定例例1：產生：產生110001001110序列碼序列碼第一步：設計計數器第一步：設計計數器 1.序列長度序列長度S=12，設計，設計一個模一個模12計數器計數器2.選用選用CT741613.采用同步預置法采用同步預置法4 . 設 定 有 效 狀 態 為設 定 有 效 狀 態 為 QDQCQBQA=010011110010一、計數器型序列碼發生器第二步：設計組合電路第二步：設計組合電路 AQ QD QC QB QA Z 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0

32、 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 01. 列出真值表列出真值表2. 卡諾圖化簡卡諾圖化簡3. 采用采用8輸入數輸入數據選擇器實現邏據選擇器實現邏輯函數輯函數：例例1：產生：產生110001001110序列碼序列碼一、計數器型序列碼發生器D0=D1=D3=D5=0D2=D6=1D4=QA，D7=ABCD0001111000011110D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7若對應于的方格內若對應于的方格內 有有0也有也有1，則應為，則應為1格格對應的對應的輸入變輸入變量的積之和量的積之和（此積之和式中（此積之和式中只能含余下的變量只能含余下的變

33、量）。）。八選一選擇器實現函數：邏輯變量八選一選擇器實現函數：邏輯變量ABCD選選ABC做地址輸入，可的八選一選擇器的卡諾圖做地址輸入，可的八選一選擇器的卡諾圖與函數的卡諾圖比較，可確定相應的數據輸入與函數的卡諾圖比較，可確定相應的數據輸入Di若對應于選擇器卡諾圖的方格內若對應于選擇器卡諾圖的方格內全為全為1，則此，則此Di= 1；反；反之，若方格內之，若方格內全為全為0，則，則Di = 0。確定確定Di方法：對于函數卡諾圖中方法：對于函數卡諾圖中QDQCQB-ABCQA-D第三步：第三步：畫電路圖畫電路圖 例例1：產生：產生110001001110序列碼序列碼一、計數器型序列碼發生器D0=D1=D3=D5=0D2=D6=1D4=QA，D7=AQ Z6.3 6.3 序列序列信號發生器信號發生器一、計數器型序列碼發生器一、計數器型序列碼發生器二、反饋型序列碼發生器二、反饋型序列碼發生器-最長線性序列碼發生器最長線性序列碼發生器按一定規則排按一定規則排列的周期性串列的周期性串行二進制碼行二進制碼二、反饋型最長線性序列二、反饋型最長線性序列碼發生器碼發生器(m(m序列碼發生器序列碼發生器)2. 電路組成：電路組成：移位寄存器移位寄存器 + 異或反饋電路異或反饋電路1. 最長線性序列碼長度：最長線性序列碼長度：S=2S=2n n-1-13. 設