1、第五章第五章 常用時序模塊常用時序模塊 定義：時序邏輯電路在任何時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，而且還取決于電路的原來狀態。 電路構成： 存儲電路（主要是觸發器，必不可少） 組合邏輯電路（可選）。 時序邏輯電路的狀態是由存儲電路來記憶和表示的。時序邏輯電路的結構框圖 5-1 時序邏輯電路概述時序邏輯電路概述按各觸發器接受時鐘信號的不同分類：同步時序電路：各觸發器狀態的變化都在同一時鐘信號作用下同時發生。 異步時序電路：各觸發器狀態的變化不是同步發生的，可能有一部分電路有公共的時鐘信號，也可能完全沒有公共的時鐘信號。 本章內容提要：時序邏輯電路基本概念、時序邏輯電路的一般分析方法；異步計數器、

2、同步計數器、寄存器與移位寄存器的基本工作原理； 重點介紹幾種中規模集成器件及其應用、介紹基于功能塊分析中規模時序邏輯電路的方法。 5-2 MSI計數器及應用計數器及應用部分常用部分常用MSI計數器計數器異步計數器異步計數器7474LS290/74LS90LS290/74LS90同步計數器同步計數器7474LS161/74LS163LS161/74LS163同步十進制可逆計數器同步十進制可逆計數器7474LS192LS192計數器的應用計數器的應用部分常用集成計數器 1. 74LS290的外引腳圖、邏輯符號及邏輯功能74LS290 2510進制計數器 (a) 外引腳圖 (b) 邏輯符號 輸出CP

3、輸入異步置數異步異步2 25 51010進制計數器進制計數器7474LS290/74LS90LS290/74LS90 74LS290功能表 2基本工作方式 （1）二進制計數：將計數脈沖由CP0輸入，由Q0輸出二進制計數器 計數順序計數器狀態CP0Q00011202基本工作方式 （2）五進制計數：將計數脈沖由CP1輸入，由Q3 、Q2、 Q1 輸出五進制計數器 計數順序計數器狀態CP1Q3 Q2 Q1 00 0 010 0 120 1 030 1 141 0 050 0 02基本工作方式 （3） 8421BCD碼十進制計數：將Q0與CP1相連,計數脈沖CP由CP0輸入 8421BCD碼十進制計數

4、器 計數計 數 器 狀 態順序Q3 Q2 Q1 Q000 0 0 010 0 0 120 0 1 030 0 1 140 1 0 050 1 0 160 1 1 070 1 1 181 0 0 091 0 0 1100 0 0 0二進制五進制2基本工作方式 （4） 5421BCD碼十進制計數：把CP0和Q3相連，計數脈沖由CP1輸入 5421BCD碼十進制計數器 計數計 數 器 狀 態順序Q0 Q3 Q2 Q100 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 0100 0 0 0五進制二

5、進制（1）利用脈沖反饋法獲得N進制計數器 3應用舉例 構成七進制計數器 先構成8421BCD碼的10進制計數器；再用脈沖反饋法，令R0BQ2Q1Q0實現。當計數器出現0111狀態時，計數器迅速復位到0000狀態，然后又開始從0000狀態計數，從而實現00000110七進制計數。 構成六進制計數器 六進制計數器 先構成8421BCD碼的10進制計數器；再用脈沖反饋法，令R0AQ2、R0BQ1。 當計數器出現0110狀態時，計數器迅速復位到0000狀態，然后又開始從0000狀態計數，從而實現00000101六進制計數。 計數器的級聯是將多個集成計數器（如M1進制、M2進制）串接起來，以獲得計數容量

6、更大的N（=M1M2）進制計數器。一般集成計數器都設有級聯用的輸入端和輸出端。異步計數器實現的方法：低位的進位信號高位的CP端 先用級聯法 再用脈沖反饋法（2）構成大容量計數器 附：用級聯（相當于串行進位）法實現N進制計數器的方法（異步）。 這樣構成的N進制計數器的計數狀態將保留M1進制計數器的特點。 例：利用兩片74LS290構成23進制加法計數器。 74LS290構成二十三進制計數器先將兩片接成8421BCD碼十進制的CT74LS290級聯組成1010=100進制異步加法計數器。00100011 再將狀態“0010 0011”通過反饋與門輸出至異步置0端，從而實現23進制計數器。 10進制

7、計數器的進位信號？進制計數器的進位信號？1001 0000時時Q3有下降沿。有下降沿。7490構成四十五制進計數器7490CPBCPAS92S91R01R0200007490CPBCPAS92S91R01R0200CPQDQCQBQAQDQCQBQAM=45=95， 可以先構成九進制和五進制計數器， 然后級聯構成四十五進制計數器，電路如圖所示。其中右側7490構成九進制計數器， 左側7490構成五進制計數器。用用7490構成四十五進制計數器電路構成四十五進制計數器電路7490構成八十五進制計數器7490CPBCPAS92S91R01R02007490CPBCPAS92S91R01R0200CP

8、&QDQCQBQAQDQCQBQA1. 74LS161的邏輯符號74LS161的外引線圖 狀態輸出74LS161的邏輯符號 并行輸入CP輸入同步同步4位二位二進制計數器進制計數器7474LS161/74LS163LS161/74LS163 74LS161的功能表 CO= Q3 Q2 Q1 Q0 CTT74LS161的時序圖 (1).(1).異步清零：當異步清零：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

9、(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 = 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、邏輯功能、

10、邏輯功能 輸輸 入入 輸輸 出出CPRLDP(S1) T(S2) A B C DQA QB 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CT74163功能表功能表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CT74161CT74161相同相同3 3、清

11、零功能與、清零功能與CT74161CT74161不同不同74LS163邏輯符號邏輯符號比較比較四位二進制同步計數器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（1）同步二進制加法計數 3應用舉例 實現四位二進制加法計數（2）構成16以內的任意進制加法計數器： 分析74LS161的置數功能： 電路舉例（以十進制計數器為例） 反饋清0法反饋預置法 十進制計數器的計數狀態順序表 74LS161構成十進制計數器 改變改變D3 D2 D1 D0的狀態，可以實現其它進制計數。的狀態，可以實現其它進制計數。

12、令令D3 D2 D1 D00110 利用進位輸出CO取狀態1111 實現十進制計數實現十進制計數 （0110到到1111） 用74LS161構成從0開始計數的十進制計數器 改變與非門的輸入信號，改變與非門的輸入信號， 可以實現其它進制計數。可以實現其它進制計數。 令令D3 D2 D1 D00000 利用與非門拾取狀態1001 可實現從可實現從0開始計數的十進制計數開始計數的十進制計數 （0000到到1001） 電路的工作波形CPQA同步置數QBQCQDLD用74LS161構成從0開始計數的十進制計數器 改變與非門的輸入信號改變與非門的輸入信號 ，可以實現其它進制計數。，可以實現其它進制計數。

13、利用與非門拾取狀態1010 實現十進制計數實現十進制計數 （0000到到1001） 用用74163構成構成從0開始計數的10進制計數器進制計數器74163QDQCQBTPCPCOQALDCLR111&CPDCBACPQA同步清0QBQCQDCLR74163QDQCQBTPCPCOQALDCLR111&CPDCBA（3）利用多片74LS161實現大容量計數 先用級聯法 計數器的級聯是將多個集成計數器（如M1進制、M2進制）串接起來，以獲得計數容量更大的N（=M1M2）進制計數器。 一般集成計數器都設有級聯用的輸入端和輸出端。 同步計數器實現的方法：低位的進位信號高位的保持功能控制端（相當于觸發器

14、的T端） 有進位時，高位計數功能T 1；無進位時，高位保持功能T 0。 用兩片CT74LS161級聯成1616進制同步加法計數器 低位片高位片在計到1111以前，CO10，高位片保持原狀態不變在計到1111時，CO11，高位片在下一個CP加一 再用脈沖反饋法 例：用兩片74LS161級聯成五十進制計數器 00100011實現從0000 0000到0011 0001的50進制計數器十進制數50對應的二進制數為0011 0010 二二百五十六進程程控計數器電路74163QDQCQBTPCPCOQALDCLR111Y7Y6Y5Y474163QDQCQBTPCOQALDCLR11Y3Y2Y1Y01CP

15、預 置 數 YCPDCBADCBA例如，要構成模M=200的計數器，需要2片74163，預置數Y = 162 - 200 = 56 =(0011 1000)2 即在上上圖電路中，左側74163的DCBA接0011，右側74163的DCBA接1000。功能表同步十進制可逆同步十進制可逆計數器計數器7474LS192LS192 邏輯符號特點特點： 雙時鐘輸入CPU U 、 CPD D，上升沿有效。 異步清0端CLR， 高電平有效。 異步預置控制端LD ，低電平有效。 進位輸出CO、借位輸出BO分開。 使用方法使用方法 74192有清0和置數功能，因此同樣可以使用反饋清0法或反饋預置法來構成任意進制

16、計數器。 1) 反饋清0法構成M進制計數器 74192是異步清0， 使用反饋清0法構成加法計數器的方法與7490相同， 即遇M清0。構成減法計數器時，使用0和后面M-1個狀態構成計數循環， 遇10-M狀態清0。 2) 反饋預置法構成M進制計數器 74192構成的兩種八進制加法計數器(a) 使用前面8個狀態； (b) 使用后面8個狀態74192QDQCQBCPUQACOBOLDCLRDCBACPD1CP10000074192QDQCQBCPUQACOBOLDCLRDCBACPD&CP100010(a)(b)Y = 10k-M-1 級聯擴展級聯擴展一百進制可逆計數器電路74192CPUCOBOLD

17、CLRDCBACPD0174192CPUCOBOLDCLRDCBACPD0111CP1XQDQCQBQAQDQCQBQA計數器的應用計數器的應用1、分頻 2、計時3、脈沖分配4、產生周期序列信號分頻 8分頻器電路74163TPCPLDCLR1100011Z125 kHz(1 MHz)1CPQDQCQBCOQADCBA脈沖分配8路脈沖分配器電路及工作波形 (a) 電路； (b) 工作波形74163QDQCQBTPCPCOQALDCLRDCBA111CP741381A2A1A0SABSCS1007Y6Y5Y3Y4Y2Y1Y0Y(a)CPQAQBQC7Y6Y5Y3Y4Y2Y1Y0Y(b)產生周期序列

18、信號7位巴克碼產生器電路74161QDQCQBTPCPCOQALDCLR111CP74151A2A1A0ST0D7D0D6D5D4D3D2D11010011YZ0000&DCBA設計一個(周期性)巴克碼序列1110010產生器。 5-3 MSI移位寄存器及應用移位寄存器及應用4 4位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器7419474194移位寄存器的應用移位寄存器的應用1. 功能描述 4位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器7474194194雙向移位寄存器74LS194邏輯符號CLR：異步置零端；S1、S0：工作方式控制端；A、B、C、D：并行數據輸入端；QA、QB、QC、QD：并行數據輸出端；SR：右

19、移串行數據輸入端；SL：左移串行數據輸入端；CP：移位脈沖輸入端74194功能表 結論：清零功能最優先（異步方式）。計數、移位、并行輸入都需CP的到來（同步方式）工作方式控制端S1S0區分四種功能。 S1S0=11 并行置數S1S0=01 右移S1S0=10 左移S1S0=00 保持原態2. 移位寄存器的應用 （1）實現數據格式的串/并和并/串變換 （1）7位串/并變換電路（2）7位并/串變換電路（2）構成序列檢測器 用74194實現“1101”序列檢測器，允許輸入序列碼重疊。 “1101”序列檢測序列檢測器器74194QAQBQCS1CPQDCLRABCDSRSLS01CPX10 1&Z（3

20、）構成移位型計數器 移位型計數器的三種類型：環形計數器移位型計數器的三種類型：環形計數器-模模n 扭環形計數器扭環形計數器-模模2n 變形扭環形計數器變形扭環形計數器-模模2n-1 移位型計數器的基本結構(a) 環形； (b) 扭環形； (c) 變形扭環形Qn1Qn2 Q2Q1Q0Qn1Qn2 Q2Q1Q01(a)(b)Qn1Qn2 Q2Q1Q0&(c)用74194實現 八進制扭環形計數器，并畫出它們的全狀態圖。 八進制扭環形計數器(a) 電路； (b) 全狀態圖74194QAQBQCS1CPQDCLRABCDSRSLS010CP11(a)000000010011100011001110111

21、1011100100101101110010100101011010110(b)用74194實現 七進制變扭環形計數器，并畫出它們的全狀態圖。 七進制變形扭環形計數器 (a) 電路； (b) 全狀態圖74194S1CPCLRABCDSRSLS001CP1&(a)000000010011100011001110111101111001110101100010010001011011(b)1010QAQBQCQD用74194實現 自啟動八進制扭環形計數器，并畫出它們的全狀態圖。 自啟動八進制扭環形計數器 (a) 電路； (b) 全狀態圖74194QAQBQCS1CPQDCLRABCDSRSLS001CP 1(a)000000010011100011001110111101110010010110111001010011010110(b)101011半導體存儲器的分類固定ROM(不可編程)PROM (可一次性編