第09章-3 时序逻辑电路分析和设计-3 共38页
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时序逻辑电路的分析方法共38页
自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
时序逻辑电路的分析方法
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
时序逻辑电路的分析方法
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
高二物理竞赛课件时序逻辑电路的分析与设计
1/0 01
0/0 1/0
10 1/0
1/1
S0=00 1/1
(b)
简化状态图
S1=01 S2=10
(c)
二进制状态图
原始状态图中，凡是在输入相同时，输出相同、要转换到的次态也 相同的状态，称为等价状态。状态化简就是将多个等价状态合并成 一个状态，把多余的状态都去掉，从而得到最简的状态图。
所得原始状态图中，状态S2和S3等价。因为它们在输入为1时输出都 为1，且都转换到次态S3；在输入为0时输出都为0，且都转换到次态 S0。所以它们可以合并为一个状态，合并后的状态用S2表示。
Q n 1 0
XQ1nQ0n
Q1n1 XQ0nQ1n XQ1n
4 选触发器，求时钟、输出、状态、驱动方程
Q1nQ0n
输X
00 01 11 10
出
00 0×0
方
程
10 0×1
Y 的卡诺图
Y XQ1n
状
Q1nQ0n
X
00 01 11 10
态 方
00 0×0
程
11 0×0
(a) Q0n1 的卡诺图
Q1nQ0n
X
00 01 11 10
000 ×0
10 1×1
(b) Q1n1 的卡诺图
Q2n1 Q1nQ0nQ2n Q1nQ2n
Qn1 JQ n KQn
比较，得驱动方程：
J 0 Q2nQ1n 、K0 1 J1 Q0n 、 K1 Q2nQ0n J 2 Q1nQ0n 、K 2 Q1n
5
电 路1 图 CP
&
&
FF0Biblioteka FF1FF2Y
1J
Q0 1J
时序逻辑电路ppt课件PPT学习教案
2021/8/13
24
（2）顺序负脉冲
第24页/共114页
2021/8/13
25
5.2 二进制计数器
5.2.1 异步二进制计数器 5.2.2 同步二进制计数器
第25页/共114页
2021/8/13
26
5.2 二进制计数器
计数器：用以统计输入时钟脉冲CP个数的电路。 计数器的分类：
1．按计数进制分 二进制计数器：按二进制数运算规律进行计数的 电路称作二进制计数器。 十进制计数器：按十进制数运算规律进行计数的 电路称作十进制计数器。 任意进制计数器：二进制计数器和十进制计数器 之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。
出 Q1 Q2
Q3
0
1
0000
1
1
1000
2
0
1100
3
1
0110
4
0
1011
5
0
0101
6
0
0010
7
0
0001
8
0
0000
第13页/共114页
2021/8/13
14
④ 时序图
2021/8/13
并行图5输-5出 4位右移位寄存器时序图
第14页/共114页
串行输出
15
（2）左移位寄存器
串行 输入
2021/8/13
图5-4 4位右移位寄存器
第12页/共114页
同步时序 逻辑电路
13
② 工作过程
指③逐位状将依态数次表码输11入01）右。移串行输入给寄存器（串行输入是
在接收数表码5-前2 ，4从位右输移入位端寄输存入器状一态个表负脉冲把各触
发器置为0状态（称为清零）。
《时序逻辑电路分析》课件
优化触发器设计
采用低功耗、高速的触发器设计，减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术，提高电路的工作 速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求，合理选择 时钟的分频与倍频方案，以优化工作 速度。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号 的设计方法，用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和 稳定性，能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中，所有操作都严 格在时钟信号的驱动下进行，保 证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析 》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻 辑电路和时钟信号源三部分组成 。
组合逻辑电路用于实现输入信号 到输出信号的逻辑变换，主要由 门电路组成。
总结词：时序逻辑电路的基本组 成
触发器是时序逻辑电路中的核心 元件，用于存储状态信息，常见 的触发器有RS触发器、D触发器 、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上，时 钟信号独立作用于各个触发器，实现状态异步转换。
采用低功耗、高速的触发器设计，减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术，提高电路的工作 速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求，合理选择 时钟的分频与倍频方案，以优化工作 速度。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号 的设计方法，用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和 稳定性，能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中，所有操作都严 格在时钟信号的驱动下进行，保 证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析 》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻 辑电路和时钟信号源三部分组成 。
组合逻辑电路用于实现输入信号 到输出信号的逻辑变换，主要由 门电路组成。
总结词：时序逻辑电路的基本组 成
触发器是时序逻辑电路中的核心 元件，用于存储状态信息，常见 的触发器有RS触发器、D触发器 、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上，时 钟信号独立作用于各个触发器，实现状态异步转换。
时序逻辑电路 PPT学习教案
23 是了解功能表。
2. 寄存器的分析： 由边沿触发器组成的4位寄存器74LS175
CP上升沿到来时， Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 其它时间， Qn+1= Qn
CR 为异步清零端
第23页/共142页
24
74LS175 功能表
输入 CR CP D0 D1 D2 D3
输出 Q0 Q1 Q2 Q3
时序电路的分析： 找出电路的状态和输出状态在 输入变量和时钟信号的作用下 的变化规律，即已知逻辑图说 明其逻辑功能。
步骤 ： 1、写方程：根第8页据/共142逻页 辑电路图写
出各触发器的
9
2、求状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特 性方程，得到各触发器的状态方程(即次态方 程）
3、列状态转换表：依次设初态，求次态，列出 状态转换真值表（画出状态转换图或时序图 ）
7
3、按输出信号的特点分类：（即组合电路的繁简 程度）
（1）Mealy（米里）型：输出信号取决于存储电 路与输入变量
（2）Moore（摩尔）型：输出仅仅取决于存储电 路的状态
注：有些电路没有组合逻辑电路；有些电路没有 输入信号。
第7页/共142页
8
6.2 时序逻辑电路的分析方法
6.2.1 同步时序逻辑电路分析方法
51
小结：异步二进制计数器如由T’触发器组成， 其各级触发器的的时钟选择规律为：
CP0=CP
加法，下降沿触发
触发
触发
加法 减法
Qi1 CPi Qi1 CPi
Qi1 CPi Qi1 CPi
第51页/共142页
52
（2）异步十进制加法计数器
原理： 在4位二进制异步加法计数器上修改而成， 要跳过10101111这六个状态。
2. 寄存器的分析： 由边沿触发器组成的4位寄存器74LS175
CP上升沿到来时， Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 其它时间， Qn+1= Qn
CR 为异步清零端
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24
74LS175 功能表
输入 CR CP D0 D1 D2 D3
输出 Q0 Q1 Q2 Q3
时序电路的分析： 找出电路的状态和输出状态在 输入变量和时钟信号的作用下 的变化规律，即已知逻辑图说 明其逻辑功能。
步骤 ： 1、写方程：根第8页据/共142逻页 辑电路图写
出各触发器的
9
2、求状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特 性方程，得到各触发器的状态方程(即次态方 程）
3、列状态转换表：依次设初态，求次态，列出 状态转换真值表（画出状态转换图或时序图 ）
7
3、按输出信号的特点分类：（即组合电路的繁简 程度）
（1）Mealy（米里）型：输出信号取决于存储电 路与输入变量
（2）Moore（摩尔）型：输出仅仅取决于存储电 路的状态
注：有些电路没有组合逻辑电路；有些电路没有 输入信号。
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8
6.2 时序逻辑电路的分析方法
6.2.1 同步时序逻辑电路分析方法
51
小结：异步二进制计数器如由T’触发器组成， 其各级触发器的的时钟选择规律为：
CP0=CP
加法，下降沿触发
触发
触发
加法 减法
Qi1 CPi Qi1 CPi
Qi1 CPi Qi1 CPi
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52
（2）异步十进制加法计数器
原理： 在4位二进制异步加法计数器上修改而成， 要跳过10101111这六个状态。
时序逻辑电路PPT课件
时序逻辑电路可以分为同步时序 逻辑电路和异步时序逻辑电路， 其中同步时序逻辑电路是最常用 的类型。
工作原理
状态表示
时序逻辑电路中的状态通常由存储元件（如触发器）来存储，根据 输入信号的变化，电路的状态会随之改变。
状态转移
时序逻辑电路中的状态转移是由输入信号和当前状态共同决定的， 根据一定的逻辑关系，电路会从一个状态转移到另一个状态。
。
02
可编程逻辑控制器（PLC）
在工业控制系统中，时序逻辑电路用于实现可编程逻辑控制器，用于自
动化控制和数据处理。
03
传感器接口
时序逻辑电路用于实现传感器接口电路，将传感器的模拟信号转换为数
字信号，并传输给微控制器或可编程逻辑控制器进行处理。
04
CATALOGUE
时序逻辑电路的优化
优化设计
设计
使用基本的逻辑门电路， 根据需求逐一设计电路。
自动化工具设计
使用EDA（电子设计自动 化）工具进行设计，提高 设计效率。
混合设计
结合手工设计和自动化工 具设计，根据具体情况选 择合适的设计方法。
设计工具
硬件描述语言
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行设计。
EDA工具
时序逻辑电路
目录
• 时序逻辑电路简介 • 时序逻辑电路设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化 • 时序逻辑电路的发展趋势
01
CATALOGUE
时序逻辑电路简介
定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路，它能够根据输入信号 的变化，按照一定的逻辑关系， 输出相应的信号。
分类
输出信号
时序逻辑电路的输出信号是根据当前状态和输入信号来确定的，它会 随着状态的变化而变化。
工作原理
状态表示
时序逻辑电路中的状态通常由存储元件（如触发器）来存储，根据 输入信号的变化，电路的状态会随之改变。
状态转移
时序逻辑电路中的状态转移是由输入信号和当前状态共同决定的， 根据一定的逻辑关系，电路会从一个状态转移到另一个状态。
。
02
可编程逻辑控制器（PLC）
在工业控制系统中，时序逻辑电路用于实现可编程逻辑控制器，用于自
动化控制和数据处理。
03
传感器接口
时序逻辑电路用于实现传感器接口电路，将传感器的模拟信号转换为数
字信号，并传输给微控制器或可编程逻辑控制器进行处理。
04
CATALOGUE
时序逻辑电路的优化
优化设计
设计
使用基本的逻辑门电路， 根据需求逐一设计电路。
自动化工具设计
使用EDA（电子设计自动 化）工具进行设计，提高 设计效率。
混合设计
结合手工设计和自动化工 具设计，根据具体情况选 择合适的设计方法。
设计工具
硬件描述语言
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行设计。
EDA工具
时序逻辑电路
目录
• 时序逻辑电路简介 • 时序逻辑电路设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化 • 时序逻辑电路的发展趋势
01
CATALOGUE
时序逻辑电路简介
定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路，它能够根据输入信号 的变化，按照一定的逻辑关系， 输出相应的信号。
分类
输出信号
时序逻辑电路的输出信号是根据当前状态和输入信号来确定的，它会 随着状态的变化而变化。
时序逻辑电路分析与设计IIIppt课件PPT精品文档38页
0
1
0
0
第二个时钟周期，第二个输入’0’进入FF0， 而前一个周期输入的’1’进入FF1
sunwq@
0000 1000 0100
8/34
串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
0
1
0
第三个时钟周期，第三个输入’1’进入FF0， 后级继续往右移
0
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sunwq@
0000
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串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
0
0
0
第一个时钟周期，第一个输入’1’进入FF0
0000 1000
sunwq@
7/34
串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
ห้องสมุดไป่ตู้
循环左移
16/34
四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
与或逻辑
PE: Parallel Enable MR: Master Reset
sunwq@
17/34
与或逻辑
D0~D7 Ds CE
PL
：异步并行输入 ：串行输入 ：芯片使能, Chip Enable ：并行输入使能,Parallel Load
sunwq@
15/34
移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
时序逻辑电路讲解ppt
Q JQ C KQ
CP
J K AQn AQn ，A与Qn是异或关系
A与Qn相同时， J K 0 Qn1 Qn 具有保持原状态功能
A与Qn不同时，J K 1 Qn1 Qn 具有计数功能
时序逻辑电路
特点:
在数字电路中,凡就是任一时刻得稳定输出不仅决定 于该时刻得输入,而且还与电路原来得状态有关者,都 叫做时序逻辑电路,简称时序电路。
3、动作特点: 在CP=1得全部时间里,输入信号 得变化都对主触发器起控 制作用,所以当CP下降沿到达时从触发器得状态不仅仅由 此时刻输入信号得状态决定,还必须考虑整个CP=1期间输 入信号得变化过程。
三、 主从RS、JK触发器
主从RS触发器 的图形符号
S
1S
Q
CP C1
R
1R
Q
主从JK触发器 的图形符号
4. 根据状态转换情况总结电路功能。
例:时序电路见下图, FF1～FF3为主从JK触发器、下降沿动作。 分析其逻辑功能。输入端悬空时等同逻辑1。
1J
Q1
C1
1K
Q1 &
FF1
1J
Q2
C1
1K
Q2
FF2
& 1J Q3 &
1
Y
C1
1K
Q3
FF3 CP
J1 Q2 • Q3
K1 1
1、驱动方程 J2 Q1
RD
0–t1： RD=0、 SD=1
Q=1、Q=0
SD t1 t2 t3 t4 t5 t
t1–t2： RD= SD=0
保持Q=1、Q=0
t2 –t3： RD=1、 SD=0
Q
t
Q=0、Q=1
38-时序逻辑电路的分析和设计PPT模板
（4）有时，有了电路的输出方程，还不能获得电路逻辑功 能的完整印象。此时，可用状态转换表、状态转换图和时序图 等来描述时序电路状态转换全部过程，从而确定时序电路的逻 辑功能。
【例15-2】试分析下图所示时序电路的逻辑功能，写出它 的驱动方程、状态方程和输出方程。FF1、FF2、FF3三个触发 器下降沿动作，输入端悬空时相当于接高电平。
（4）选定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动 方程和输出方程
设计具体的电路前需选定触发器的类型。选择触发器类 型时应考虑到器件的供应情况，并应力求减少电路中使用的 触发器种类。
根据状态转换表或状态转换图、分配的状态编码、触发 器的类型就可以写出电路的状态方程、驱动方程和输出方程 了。
（5）根据得到的方程画出逻辑图
下图为图例15-2所示电路的状态转换图。在状态转换图 中以圆圈表示电路的各个状态，以箭头表示状态转换的方向。 同时，在箭头旁注明状态转换前的输入变量取值和输出值。 通常将输入变量取值写在斜线以上（无输入变量时无需标 注），输出值写在斜线以下。
（3）时序图
为了便于用实验观察的方法检查时序电路的逻辑功能， 还可以将状态转换表的内容画成时间波形的形式。在输入信 号和时钟脉冲序列作用下，电路状态、输出状态随时间变化 的波形图称为时序图。
【例15-3】试列出例15-2所示电路的状态转换表。
【解】由图可见，该电路无输入逻辑变量（注意： 不要把CP当作输入逻辑变量，因为它只是控制触发器状 态转换的操作信号），所以电路的次态和输出只取决于 电路的初态。设电路的初态为Q3Q2Q1=000，代入电路状 态方程和输出方程得
QQ32nn11
0 0
电工电子技术
时序逻辑电路的分析和设计
有一类逻辑电路，它在任何时刻的输出状态，不仅取决于 该电路当时的输入状态，还与电路前一时刻的输出状态有关。 具备这种逻辑功能的电路称为时序逻辑电路，简称时序电路。 时序逻辑电路由门电路和记忆元件（或反馈支路）共同构成， 即时序电路由组合数字电路和存储电路两部分组成，而存储电 路一般是由各类触发器组成的。
【例15-2】试分析下图所示时序电路的逻辑功能，写出它 的驱动方程、状态方程和输出方程。FF1、FF2、FF3三个触发 器下降沿动作，输入端悬空时相当于接高电平。
（4）选定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动 方程和输出方程
设计具体的电路前需选定触发器的类型。选择触发器类 型时应考虑到器件的供应情况，并应力求减少电路中使用的 触发器种类。
根据状态转换表或状态转换图、分配的状态编码、触发 器的类型就可以写出电路的状态方程、驱动方程和输出方程 了。
（5）根据得到的方程画出逻辑图
下图为图例15-2所示电路的状态转换图。在状态转换图 中以圆圈表示电路的各个状态，以箭头表示状态转换的方向。 同时，在箭头旁注明状态转换前的输入变量取值和输出值。 通常将输入变量取值写在斜线以上（无输入变量时无需标 注），输出值写在斜线以下。
（3）时序图
为了便于用实验观察的方法检查时序电路的逻辑功能， 还可以将状态转换表的内容画成时间波形的形式。在输入信 号和时钟脉冲序列作用下，电路状态、输出状态随时间变化 的波形图称为时序图。
【例15-3】试列出例15-2所示电路的状态转换表。
【解】由图可见，该电路无输入逻辑变量（注意： 不要把CP当作输入逻辑变量，因为它只是控制触发器状 态转换的操作信号），所以电路的次态和输出只取决于 电路的初态。设电路的初态为Q3Q2Q1=000，代入电路状 态方程和输出方程得
QQ32nn11
0 0
电工电子技术
时序逻辑电路的分析和设计
有一类逻辑电路，它在任何时刻的输出状态，不仅取决于 该电路当时的输入状态，还与电路前一时刻的输出状态有关。 具备这种逻辑功能的电路称为时序逻辑电路，简称时序电路。 时序逻辑电路由门电路和记忆元件（或反馈支路）共同构成， 即时序电路由组合数字电路和存储电路两部分组成，而存储电 路一般是由各类触发器组成的。
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时序逻辑电路分析与设计 (III)
孙卫强
1
内容提要
时序逻辑电路的分类 时序电路的分析方法
同步时序电路的分析方法 异步时序电路的分析方法 常用的时序逻辑电路 计数器 寄存器和移位寄存器 序列脉冲发生器 序列信号发生器 时序逻辑电路的设计方法 同步时序电路设计 异步时序电路设计
器所能存储bit的数目，实际也就是寄存器中所 包含的触发器的数目
sunwq@
3/34
寄存器
与或门 三态门
简单四位寄存器 sunwq@sjtu.7ed4uL.cSn 75
带异步复位的四位寄存器 74LS175
带异步复位和输入使能 的四位寄存器CC4076
4/34
移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
循环左移
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谢谢！
xiexie!
sunwq@
0000 1000 0100 1010
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串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
1
0
1
第四个时钟周期，第四个输入’1’进入FF0， 后级继续往右移，并从Do输出1
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PE: Parallel Enable
MR: Master Reset
当PE=0时，并行 输入功能使能
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四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
1
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PE: Parallel Enable
MR: Master Reset
D=JQ’+K’Q
1000
0100
1010
1101
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串行输入/串行输出寄存器
Q0 Q1 Q2 Q3 0000
第1个时钟周期 1 0 0 0 第2个时钟周期 0 1 0 0 第3个时钟周期 1 0 1 0 第4个时钟周期 1 1 0 1
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串行输入/并行输出寄存器
Q0 Q1 Q2 Q3 寄存器中的初始值： 0 0 0 0
D0~D7 Ds CE
PL
：异步并行输入 ：串行输入 ：芯片使能, Chip Enable ：并行输入使能,Parallel Load
sunwq@
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移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
输入
输入
输出 输出
输入
输出
串行输入/右移/串行输出 串行输入/左移/串行输出 并行输入/串行输出
0
1
0
0
第二个时钟周期，第二个输入’0’进入FF0， 而前一个周期输入的’1’进入FF1
sunwq@
0000 1000 0100
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串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
0
1
0
第三个时钟周期，第三个输入’1’进入FF0， 后级继续往右移
D1
D2
S0
DSR
G1=s0s1’DSR G2=s0s1D0
G3=s0’s1Q1
G4=s0’s1’Q0
G1 G2 G3 G4
D3 DSL
sunwq@
Q0
Q1
Q2
Q3
24/34
双向万能移位寄存器74LS194
S0,S1:工作模式选择
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
加法/减法计数器
由
输入来控制计数器向上/向下计数，即加法/减法计数。
sunwq@
18/34
四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
与或逻辑
PE: Parallel Enable MR: Master Reset
sunwq@
19/34
四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
sunwq@
8bit并进并行装载移位寄存器74HC165
4bit并行访问移位寄存器74LS195A (Parallel Access)
4bit双向万能移位寄存器74HC194 (Bidirectional Universal)
sunwq@
n3 0 0 0
第三个时钟周期: S1S0=01，数据M,N右移
y7…y0=4M+2N
sunwq@
31/34
74LS194的应用举例
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
0 m0 m1 m2
m3 0 0 0
0 n0 n1 n2
sunwq@
2/34
寄存器(Register)
寄存器用来存储数据
是对触发器存储功能的扩展 每一个bit用一个触发器来存储，最常用的是D
触发器 将多个触发器按照一定方式连接，可以构成各
种结构的寄存器 寄存器的存储容量(Storage Capacity)为寄存
0
0
0
0
sunwq@
0000
6/34
串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
0
0
0
第一个时钟周期，第一个输入’1’进入FF0
0000 1000
sunwq@
7/34
串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
从数据中恢复 出时钟信号
每8个时钟周期输出移位寄存器的并行输出数据变化一次。
sunwq@
36/34
移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
输入
输入
输出 输出
输入
输出
串行输入/右移/串行输出 串行输入/左移/串行输出 并行输入/串行输出
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
n0 n1 n2 n3
0000
第一个时钟周期: S1S0=11，数据被装载
y7…y0=M+N
sunwq@
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74LS194的应用举例
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
0 m0 m1 m2
m3 0 0 0
0 n0 n1 n2
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
输入
输入
输出 输出
输入
输出
串行输入/右移/串行输出 串行输入/左移/串行输出 并行输入/串行输出
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
循环左移
23/34
双向万能移位寄存器74LS194
S1
D0
n3 0 0 0
第四个时钟周期: S1S0=01，数据M,N右移
y7…y0=8M+2N
sunwq@
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移位寄存器的逻辑符号
8bit串进/串出移位寄存器
SRG8: 8bit Shift Register
4bit串进/并出移位寄存器
8bit串进/并出移位寄存器74HC164
CLEAR: 清零，低电平时所有触发器复位 DSR：右移串行输入 DSL：左移串行输入
sunwq@
25/34
双向万能移位寄存器 74LS194的级联
d0 d1 d2 d3
0 1
sunwq@
26/34
74LS194的应用举例
红框中的部分是由74194构成的8bit移位寄存器
当PE=1时，串行 输入/移位使能
sunwq@
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四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
0
PE: Parallel Enable
1
MR: Master Reset
1
1
1
当PE=1时，串行 输入/移位使能
sunwq@
22/34
移位寄存器
34/34
移位寄存器的应用
(1)移位寄存器用来产生延时 (Delay)
数据经过移存器后经过8个时钟周期出现在Q7输出端口 如果输入时钟是1MHz： 那么Q7的输出比输入延迟了8×10-6s，即8us
sunwq@
35/34
移位寄存器的应用
(2) 用移位寄存器实现串并转换电路（简化的示意图）
如果DI端输入1011， 那么FF0-FF3中的存储的内容为：
第1个时钟周期 第2个时钟周期 第3个时钟周期
1000 0100 1010
第4个时钟周期 1 1 0 1
这个电路有何作用？
sunwq@
可以实现串并转换！
12/34
8位串行输入/并行输出寄存器74HC164
sunwq@
n3 0 0 0
第二个时钟周期: S1S0=01，数据M,N右移
y7…y0=2M+2N
sunwq@
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74LS194的应用举例
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
0 m0 m1 m2
m3 0 0 0
0 n0 n1 n2
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
循环左移
16/34
孙卫强
1
内容提要
时序逻辑电路的分类 时序电路的分析方法
同步时序电路的分析方法 异步时序电路的分析方法 常用的时序逻辑电路 计数器 寄存器和移位寄存器 序列脉冲发生器 序列信号发生器 时序逻辑电路的设计方法 同步时序电路设计 异步时序电路设计
器所能存储bit的数目，实际也就是寄存器中所 包含的触发器的数目
sunwq@
3/34
寄存器
与或门 三态门
简单四位寄存器 sunwq@sjtu.7ed4uL.cSn 75
带异步复位的四位寄存器 74LS175
带异步复位和输入使能 的四位寄存器CC4076
4/34
移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
循环左移
37/34
谢谢！
xiexie!
sunwq@
0000 1000 0100 1010
9/34
串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
1
0
1
第四个时钟周期，第四个输入’1’进入FF0， 后级继续往右移，并从Do输出1
sunwq@
0000
0
1
1
1
1
PE: Parallel Enable
MR: Master Reset
当PE=0时，并行 输入功能使能
sunwq@
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四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
1
0
1
PE: Parallel Enable
MR: Master Reset
D=JQ’+K’Q
1000
0100
1010
1101
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串行输入/串行输出寄存器
Q0 Q1 Q2 Q3 0000
第1个时钟周期 1 0 0 0 第2个时钟周期 0 1 0 0 第3个时钟周期 1 0 1 0 第4个时钟周期 1 1 0 1
sunwq@
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串行输入/并行输出寄存器
Q0 Q1 Q2 Q3 寄存器中的初始值： 0 0 0 0
D0~D7 Ds CE
PL
：异步并行输入 ：串行输入 ：芯片使能, Chip Enable ：并行输入使能,Parallel Load
sunwq@
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移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
输入
输入
输出 输出
输入
输出
串行输入/右移/串行输出 串行输入/左移/串行输出 并行输入/串行输出
0
1
0
0
第二个时钟周期，第二个输入’0’进入FF0， 而前一个周期输入的’1’进入FF1
sunwq@
0000 1000 0100
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串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
0
1
0
第三个时钟周期，第三个输入’1’进入FF0， 后级继续往右移
D1
D2
S0
DSR
G1=s0s1’DSR G2=s0s1D0
G3=s0’s1Q1
G4=s0’s1’Q0
G1 G2 G3 G4
D3 DSL
sunwq@
Q0
Q1
Q2
Q3
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双向万能移位寄存器74LS194
S0,S1:工作模式选择
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
加法/减法计数器
由
输入来控制计数器向上/向下计数，即加法/减法计数。
sunwq@
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四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
与或逻辑
PE: Parallel Enable MR: Master Reset
sunwq@
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四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
sunwq@
8bit并进并行装载移位寄存器74HC165
4bit并行访问移位寄存器74LS195A (Parallel Access)
4bit双向万能移位寄存器74HC194 (Bidirectional Universal)
sunwq@
n3 0 0 0
第三个时钟周期: S1S0=01，数据M,N右移
y7…y0=4M+2N
sunwq@
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74LS194的应用举例
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
0 m0 m1 m2
m3 0 0 0
0 n0 n1 n2
sunwq@
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寄存器(Register)
寄存器用来存储数据
是对触发器存储功能的扩展 每一个bit用一个触发器来存储，最常用的是D
触发器 将多个触发器按照一定方式连接，可以构成各
种结构的寄存器 寄存器的存储容量(Storage Capacity)为寄存
0
0
0
0
sunwq@
0000
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串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
1
0
0
0
第一个时钟周期，第一个输入’1’进入FF0
0000 1000
sunwq@
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串行输入/串行输出寄存器
例：DI输入1011，并且寄存器初始状态为所有触发器都在reset状态
从数据中恢复 出时钟信号
每8个时钟周期输出移位寄存器的并行输出数据变化一次。
sunwq@
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移位寄存器
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
输入
输入
输出 输出
输入
输出
串行输入/右移/串行输出 串行输入/左移/串行输出 并行输入/串行输出
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
n0 n1 n2 n3
0000
第一个时钟周期: S1S0=11，数据被装载
y7…y0=M+N
sunwq@
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74LS194的应用举例
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
0 m0 m1 m2
m3 0 0 0
0 n0 n1 n2
在时钟信号作用下，可以将数据向左或者向
右移位
输入
输入
输出 输出
输入
输出
串行输入/右移/串行输出 串行输入/左移/串行输出 并行输入/串行输出
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
循环左移
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双向万能移位寄存器74LS194
S1
D0
n3 0 0 0
第四个时钟周期: S1S0=01，数据M,N右移
y7…y0=8M+2N
sunwq@
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移位寄存器的逻辑符号
8bit串进/串出移位寄存器
SRG8: 8bit Shift Register
4bit串进/并出移位寄存器
8bit串进/并出移位寄存器74HC164
CLEAR: 清零，低电平时所有触发器复位 DSR：右移串行输入 DSL：左移串行输入
sunwq@
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双向万能移位寄存器 74LS194的级联
d0 d1 d2 d3
0 1
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74LS194的应用举例
红框中的部分是由74194构成的8bit移位寄存器
当PE=1时，串行 输入/移位使能
sunwq@
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四位并行输入/并行输出移位寄存器 (74HC195)
0
PE: Parallel Enable
1
MR: Master Reset
1
1
1
当PE=1时，串行 输入/移位使能
sunwq@
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移位寄存器
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移位寄存器的应用
(1)移位寄存器用来产生延时 (Delay)
数据经过移存器后经过8个时钟周期出现在Q7输出端口 如果输入时钟是1MHz： 那么Q7的输出比输入延迟了8×10-6s，即8us
sunwq@
35/34
移位寄存器的应用
(2) 用移位寄存器实现串并转换电路（简化的示意图）
如果DI端输入1011， 那么FF0-FF3中的存储的内容为：
第1个时钟周期 第2个时钟周期 第3个时钟周期
1000 0100 1010
第4个时钟周期 1 1 0 1
这个电路有何作用？
sunwq@
可以实现串并转换！
12/34
8位串行输入/并行输出寄存器74HC164
sunwq@
n3 0 0 0
第二个时钟周期: S1S0=01，数据M,N右移
y7…y0=2M+2N
sunwq@
30/34
74LS194的应用举例
S1S0＝00，保持 S1S0＝01，右移 S1S0＝10，左移 S1S0＝11，并行输入
0 m0 m1 m2
m3 0 0 0
0 n0 n1 n2
输入
输入
输出 串行输入/并行输出
sunwq@
输出 并行输入/并行输出
循环右移
循环左移
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