数字电路技术

n n Q2 1 Q Q Q (Q0n Q1n ) Q2 __ __ __ __ n n n n 0 1 2 3
n Q3n 1 Q Q Q Q (Q0n Q1n Q2 )Q3n
3）计算状态表
Q0n 1 1Q 1Q0n Q Q1n 1 Q Q Q0n Q1n
LD CO ,
S0 S1
D3 D2 D1 D0 S16 6 1010
S2 S3 S4 S5 S6
S15 S13 S14 S12 S11 S10 S9
S7
S8
置入最大值 构成6进制：
LD S N 2 , D3 D2 D1 D0 S M 1
LD S4 , LD Q2 , D3 D2 D1D0 1111
1）写方程（时钟方程、驱动方程、输出方程）。
2）列状态方程 将驱动方程代入触发器的特性方 程而得。 3）进行计算，得出状态表或直接画状态图
2. 5 进制计数器
1）写方程（时钟方程、驱动方程、输出方程）。
2）列状态方程 将驱动方程代入触发器的特性方 程而得。
3）进行计算，得出状态表或直接画状态图
3.
__ n 1
__ n 0
n 1 2
n 1 3
n n n Q Q Q Q Q0 Q1n Q2 Q3 n 0 n 1 n 2
4）画出状态图 由状态表画状态图 Q3Q2Q1Q0
功能总结：计数长度 N=16，触发器个数（输出代码位 数）n=4，满足 N=2n ，工作方式为同步方式，计数为 加法。 电路为4位同步二进制加法计数器
1) 逻辑函数表达式
用输出方程、状态方程、驱动方程来描述。
2）状态表
反映时序电路输出、次态与输入、现态在时钟脉冲作用下对 应取值关系的表格。
3）状态图 是状态表的一种简化表示。 4）时序图或工作波形图 在序列时钟作用下，电路输
出、次态与输入、现态随时间的变化规律，用电平表示 的图形。
5）卡诺图。 2. 时序电路的基本分析方法
__ __ n n 0 1
__ n 0
__ n 0
n n Q2 1 Q Q Q (Q0n Q1n ) Q2 __ __ __ __ n n n n 0 1 2 3
__ __ __ n n n 0 1 2
n Q3n 1 Q Q Q Q (Q0n Q1n Q2 )Q3n
4）画出状态图
n 0
n i
Q
n 1 i
T Q TQ
__ n 0
__ n i
T2 Q Q , T3 Q Q Q
n 0 n 1 n 0 n 1
n 2
Q0n 1 1Q 1Q0n Q Q1n 1 Q Q Q Q1n
__ n n 0 1 __ n 0
__ n 0
n n Q2 1 Q0n Q Q Q Q Q2 __ n n 2 3
第五章 时序逻辑电路 5. 1 概述
5. 1. 1 时序电路的特点
时序电路的一般结构示意 图如图 所示。图中存储器由 存储器
合
触发器构成。
图中各变量之间的逻辑关系可由输出方程、状态方程、
驱动方程来描述：
输出方程： 状态方程：
L( t n ) F [ X ( t n ), Y ( t n )] Y ( t n 1 ) G [ W ( t n ), Y ( t n )] W ( t n ) H [ X ( t n ), Y ( t n )]
5. 3. 1 异步二进制计数器 由 T ' 触发器构成。构成时， 前一触发器的输出与后一
触发器的CP 输入端相接。
1. 加法计数器
F0: CP下 降 沿 翻 转 ； F1 : Q0 下 降 沿 翻 转 ； F2 : Q1下 降 沿 翻 转 ； F3 : Q2下 降 沿翻 转。
1
(a)
置入最小值(6进制)
(b) 置入最大值（6进制）
图5.6.22 4161采用置位法构成的6进制计数器
为3位二进制码输出。
5. 2. 3 同步N 进制计数器 1. 6 进制计数器 N 6 23 , Q2Q1Q0
J 驱动方程： 0 K 0 ;
n n n J 1 Q0 Q2 , K 1 Q0 ; n n J 2 Q0 Q1n , K 2 Q0 ;
构成10进制：
LD S8 , LD Q3 , D3 D2 D1 D0 1111
构成的逻辑电路如图示。 注： 图(b)实际应按下面给定表达式连接，否则计 数器将始终处于 1111 状态.
LD S 4 , LD Q2 Q1 Q0 , D3 D2 D1 D0 1111
4161
1 1 1
自启动：电路在CP脉冲作用下，能从无效状态返回有效
状态，叫做能自启动。反之，不能。
检查上面计数器能否自启动:
Q3 Q2 Q1 Q0
图 5.2.15
同步10进制计数器完整的状态图
4. 同步10 进制集成计数器 T4160（74160） 74160 是具有“异步清0”、“同步置数”功能的一
位十进制计数器（N=10），输出为4位二进制码8421BCD
__ n n 1 2
_____ n n 0 1
n Q3n 1 Q0n Q1nQ Q Q0nQ1nQ2 Q3n
3）计算状态表
Q Q Q Q
n 1 0
1Q 1 Q Q
n 0
__ n 0
__ n 0
n 1 1
Q Q Q Q1n
n 0 n Q Q Q Q Q Q2 n 0 n 1 __ n 3 __ n 2 _____ n n 0 1
分析的基本任务就是将给定电路的功能描述出来。
两种方法。 方法1 1）写方程（时钟方程、驱动方程、输出方程）。 2）列状态方程 将驱动方程代入触发器的特性方程而 得。 3）进行计算，得出状态表或直接画状态图。 方法2 (略) 1）写方程（时钟方程、驱动方程、输出方程）。 2）列变态条件 由驱动方程和时钟条件列出各触发器 的变态条件。 3）画时序图。
3）进行计算
n n Q0 1 X Q0 n1 n Q1 XQ0 Q1n
n n Y XQ0 Q1
Q1 Q0
X=0,保持 X=1,加法计数器
5. 2 同步计数器
也具有分频的功能。它所能记忆的最大脉冲个数称做计数长度 N。
计数器是数字系统中最常用的部件。其功能是记录脉冲的个数，
同步10 进制计数器
n J 0 K 0 1; J 1 Q0n Q3 , K 1 Q0n ; 驱动方程: J 2 K 2 Q0nQ1n ; 输出方程: n n n n n n J 3 Q0 Q1 Q2 , K 3 Q0 ; C Q0 Q3
1）写方程（时钟方程、驱动方程、输出方程）。
n 0
T2 Q Q , T3 Q Q Q
n 0 n 1 n 0 n 1
n 2
Qin1 T Q TQin
__ n 0 __ n 0
__ n i
Q0n 1 1Q 1Q0n Q
__ __ n n 0 1
Q1n 1 Q Q Q0n Q1n
__ __ __ n n n 0 1 2
5. 2 . 2 同步二进制计数器
1、 4位同步二进制加法计数器 功能分析：
1）写方程 输出方程：
n n n n C Q3 Q2 Q1 Q0
驱动方程：
T0 1, T1 Q ,
n 0
T2 Q Q , T3 Q Q Q
n 0 n 1 n 0 n 1
n 2
2）列状态方程
T0 1, T1 Q ,
5）画出时序图（在要求画出时）
3. 同步二进制可逆计数器
图5.2.9所示电路, 利用加减控制端X 及由门组成的进位转换控 制电路实现可逆计数。 X=1，加法计数；X=0，减法计数。
4. 同步二进制集成计数器T4161(74161)
逻辑图见图 5.2.5。逻辑符号见右图。
功能： 1）异步清零 R ：
R LD 1, S1S 2 1,
74161应用举例
在CP上升沿的同步作用下，进行 计数长度为 16 的加法计数。
例1 用74161级联构成 8 位二进制（N=1616=256）计数器。
S1 S 1 S2 S
2
S1 S1 S2 S
2
（a）同步8位二进制计数器 （b）异步8位二进制计数器
驱动方程：
• 时序电路的特点
1）与时间因素有关； 2）含有记忆元件，过去的输入值要参与当前的输出值； 3）有反馈线，以提供过去的信息。
• 时序电路主要分为两类： 同步时序电路(各触发器有统一 的时钟脉冲)和异步时序电路(各触发器没有统一的时钟脉冲)。
5. 1. 2 时序电路的分析方法
1. 时序电路的功能描述方法
n n Q0 Q3 ;
3）进行计算，得出状态表或直接画状态图
时序图
检查电路能否自启动：
有效状态及有效循环：
电路使用了的状态，如上述电路中，0000~1001为 有效状态 ；
无效状态和无效循环：没有使用的状态为无效状态，
如 1010~1111六个状态为无效状态，在无效状态中的循环为无效 循环。
例5-1 分析图5.1.3 电路的逻辑功能。 解 方法1 1）写方程 时钟方程：
CP0 CP1 CP
驱动方程： n T0 X , T1 XQ0 输出方程： n n Y XQ0 Q1 2）列状态方程 由 得
Q
图5.1.3
n1
T Q
n
n n Q0 1 X Q0 n1 n n Q1 XQ0 Q1
R 0 : Q3Q2Q1Q0 0000