5.1概述5.2同步計數器5.3異步計數器5.4寄存器5.6時序邏輯電路的設計第5章時序邏輯電路掌握:

時序邏輯電路（計數器、寄存器、順序脈沖發生器）的分析方法；集成計數器構成N進制計數器的方法；同步時序電路的設計方法。了解：異步計數器的設計方法。教學基本要求5.1概述5.1.1時序電路的特點組合邏輯電路存儲器XYWL時序電路在任何時刻的穩定輸出（次態），不僅與該時刻的輸入信號有關，而且還與電路原來的狀態（現態）有關。時序電路的分類根據時鐘分類:同步時序電路中，各個觸發器的時鐘脈沖相同，即電路中有一個統一的時鐘脈沖，每來一個時鐘脈沖，電路的狀態只改變一次。異步時序電路

中，各個觸發器的時鐘脈沖不同，即電路中沒有統一的時鐘脈沖來控制電路狀態的變化，電路狀態改變時，電路中要更新狀態的觸發器的翻轉有先有后，是異步進行的。5.1.2時序電路的分析方法二、時序電路的基本分析方法方法一寫方程列狀態方程計算畫狀態圖或時序圖方法二寫方程列觸發器變態條件畫時序圖時序電路的邏輯功能可用邏輯表達式、狀態表、卡諾圖、狀態圖、時序圖和邏輯圖等6種方式表示，這些表示方法在本質上是相同的，可以互相轉換。一、時序電路功能描述方法電路圖時鐘方程、驅動方程和輸出方程狀態方程狀態圖、狀態表或時序圖判斷電路邏輯功能1235同步時序邏輯電路的分析方法一、基本分析步驟：計算4例1時鐘方程：輸出方程：同步時序電路的時鐘方程可省去不寫。驅動方程：1寫方程式二、分析舉例：2求狀態方程JK觸發器的特性方程：將各觸發器的驅動方程代入，即得電路的狀態方程：3計算、列狀態表000001010011100101110111001011101111000010100110000011004畫狀態圖、時序圖狀態圖5電路功能時序圖有效循環的6個狀態分別是0～5這6個十進制數字的格雷碼，并且在時鐘脈沖CP的作用下，這6個狀態是按遞增規律變化的，即：000→001→011→111→110→100→000→…這是一個用格雷碼表示的六進制同步加法計數器。當對第6個脈沖計數時，計數器又重新從000開始計數，并產生輸出Y＝1。例2輸出方程：同步時序電路驅動方程：1寫方程式2求狀態方程T觸發器的特性方程：將各觸發器的驅動方程代入，即得電路的狀態方程：3計算、列狀態表45電路功能當X

＝0時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態按遞增規律循環變化，即：00→01→10→11→00→…當X＝1時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態按遞減規律循環變化，即：00→11→10→01→00→…可見，該電路既具有遞增計數功能，又具有遞減計數功能，是一個2位二進制同步可逆計數器。畫狀態圖時序圖1/0例3分析圖示電路的功能解：方法一1）寫方程2）列狀態方程3）列狀態表4）畫狀態圖000111101/01/01/01/10/00/00/00/0X/Y100111011011001101010001011110001010010100000000YXTQF0TQF1&CPXYTQF0TQF1&CPXY例3分析圖示電路的功能解：方法二1）寫方程2）列觸發器變態條件F0：X=1，CP↓F1

：X=1、Q0n=1，CP↓3）畫時序圖CPXQ0Q1Y例異步時序電路，時鐘方程：驅動方程：1寫方程式異步時序邏輯電路的分析方法2求狀態方程D觸發器的特性方程：將各觸發器的驅動方程代入，即得電路的狀態方程：3計算、列狀態表45電路功能由狀態圖可以看出，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的8個狀態按遞減規律循環變化，即：000→111→110→101→100→011→010→001→000→…電路具有遞減計數功能，是一個3位二進制異步減法計數器。畫狀態圖、時序圖5.2同步計數器5.2.1計數器的分類5.2.3同步N進制計數器5.2.2同步2進制計數器在數字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數的電路稱為計數器。計數器二進制計數器N進制計數器加法計數器同步計數器異步計數器減法計數器可逆計數器二進制計數器N進制計數器······5.2.1計數器的分類5.2.2同步2進制計數器一、同步2進制加法計數器1、電路組成2、電路分析1）列方程：QQ一JK△CQQ一JK△CQQ一JK△CQQ一JK△C計數脈沖清零Q3Q2Q1Q0四位同步二進制加法計數器RD2）列觸發器變態條件：

一、同步2進制加法計數器1、電路組成2、電路分析1）列方程：5.2.2同步2進制計數器3）畫時序圖：進位信號C:控制計數由低位向高位的進位。>>>>JQKF>5位同步2進制加法計數器4）狀態圖3.進位方式：1）并行進位2）串行進位

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4.集成同步２進制計數器

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>74161（T4161）計數器功能表:保持保持XXXXX011計數2進制加計數XXXX111置數D3D2D1D0D3D2D1D0X01置零00000XXXXXXX0說明CQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0CPS1S2LDRS1S2邏輯功能示意圖S1S2S1S2同步8位二進制計數器例用74161構成8位2進制計數器計數器容量的擴展異步計數器一般沒有專門的進位信號輸出端，通常可以用本級的高位輸出信號驅動下一級計數器計數，即采用串行進位方式來擴展容量。4位集成同步二進制加法計數器74LS161①CR=0時異步清零。②CR=1、LD=0時同步置數。③CR=LD=1且CPT=CPP=1時，按4位自然二進制碼同步計數。④CR=LD=1且CPT·CPP=0時，計數器狀態保持不變。CPT·CPp·CPTCPp·用74LS161構成十二進制計數器將狀態1100反饋到清零端將狀態1011反饋到置數端由集成計數器構成N進制計數器方法：利用清零端或置數端，讓電路跳過某些狀態來獲得N進制計數器。用異步歸零構成十二進制計數器，存在一個極短暫的過渡狀態1100。

例2利用74161的異步清零或同步置數功能構成N<16的N進制計數器。狀態產生；S1S2解：1）利用異步清零端

構成10進制計數器：0000-1010

12345678910

2）利用同步置數功能構成N進制計數器（1）復位法（構成10進制）

S1S211CP

12345678910

(2)置位法（設M為最大值，N為進制）

置入最小值法S7

S0S1S2S3S4S5S6S8S9S10S11S12

S13S14S15例用74161

構成6進制計數器。（置入最小值法）

置入最大值構成10進制：構成6進制：構成的邏輯電路如圖示。11114161(a)置入最小值(b)置入最大值圖5.6.224161采用置位法構成的6進制計數器

注圖(b)實際應按下面給定連接，否則計數器將始終處于1111狀態.16×16=256用74LS161構成256進制和60進制計數器用74LS161構成8421碼60進制(分、秒)計數器10×6=6010進制6進制用74LS161構成24（時）進制計數器高位<2時：10進制；高位=2時:4進制3進制5.2.2同步2進制計數器二、同步2進制減法計數器1、電路組成2、電路分析1）列方程：2）列觸發器變態條件：

3）畫時序圖：5.2.2同步2進制計數器三、同步2進制可逆計數器X=0，減法計數X=1，加法計數三個觸發器均在CP↓觸發。

5.2.3同步N進制計數器

N≠2n

1.5進制計數器2.同步10進制計數器驅動方程變態條件000010000100110000101010111011100001100100003.N進制技術計數器的自啟動問題有效狀態:電路使用的狀態；有效循環：有效狀態形成的循環0000000100100011010010011000011101100101111011111101110010101011無效狀態：沒有使用的狀態為無效狀態。自啟動：無效狀態在有限個脈沖作用下，自動進入有效狀態。推導狀態方程：檢查能否自啟動：１）將無效狀態作為初始狀態代入狀態方程計算次態。２）變態條件：0000000100100011010010011000011101100101111011001010111110111101同步10進制計數器完整的狀態圖4.同步10進制集成計數器T4160（74160）S1S274160

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>保持保持XXXXX011計數10進制加計數XXXX111置數D3D2D1D0D3D2D1D0X01置零00000XXXXXXX0說明CQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0CPS1S2LDRT4160計數器功能表:S1S2S1S2具有“異步清0”、“同步置數”功能的一位十進制計數器（N=10），輸出為4位8421BCD碼。4.同步10進制集成計數器T4160（74160）右圖為用兩片74160構成的60秒計時電路的電路圖。74160可用74161構成N進制計數器的方法構成小于10的任意進制計數器。5.3異步計數器

5.3.1異步二進制計