数字系统与逻辑设计 (1)

状态图
逻辑符号
约束方程：R S 0
二、时钟R-S触发器的波形图
三、时钟R-S触发器的应用
数据锁存器：
次态方程：Q n 1 S RQ n D DQn D 约束方程：R S D D 0
四、时钟R-S触发器的空翻现象
空翻现象：在一个CP周期内，触发器状态发生一次 以上的翻转现象。 在CP为高时，不允许输入信号变化。
模四可逆计数器
例2：米里型电路分析
D AQ n BQ n AB Z A B Qn Q n 1 AQ n BQ n AB
串行加法器
§4-2-3 莫尔型电路的分析
串 行 加 法 器
ຫໍສະໝຸດ Baidu
n Q2 1 D2 ( A, B, Q1n ) m (1,2,4,7)
一、与非门构成的基本R-S触发器
与非门构成的基本R-S 触发器
状态图 状态真值表 激励表
次态方程：Q n 1 S Q n R 约束方程： R S 1
逻辑符号 状态卡诺图
二、基本R-S触发器的工作波形
三、基本R-S触发器的应用
消抖动开关
四、或非门构成的基本R-S触发器
或非门构成的基 本R-S触发器
1、确定电路是莫尔型还是米里型。 2、写出电路的激励方程和输出方程。 3、求出电路的次态方程。
4、画出电路的状态表、状态图和波形图。
5、分析电路的自启动性。
6、总结电路的逻辑功能。
§4-3 集成计数器其及应用
§4-3-1
集成计数器 §4-3-2 任意模计数器 §4-3-3 计数器的扩展 §4-3-4 集成计数器的应用举例
CP1
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Q2 n
0
Q1 n
0
Q 0n
0
Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1
0 0 1
n Q0n 1 Q2 Q0n
0
0 0 1 1 1 1
0
1 1 0 0 1 1
1
0 1 0 1 0 1
0
0 1 0 0 0 0
1
1 0 0 1 1 0
0
1 0 0 0 0 0
J1 1, K1 1 Q1n 1 Q1n J 2 Q1nQ0n , K 2 1
Q2n 0 0 0 0 1 1 1 1
Q1n 0 0 1 1 0 0 1 1
Q0n 0 1 0 1 0 1 0 1
Q2n+1 0 0 0 1 1 1 1 0
Q1n+1 0 1 1 0 0 1 1 0
Q0n+1 1 0 1 0 1 0 1 0
Z 0 0 0 0 1 1 1 1
同步、莫尔型、模八计数器
§4-2-4 功能表描述
§4-3-1 常用集成计数器
74163 模16加法计数器
74163 功能表
74192 双时钟模10加/减计数器
74192 功能表
CR 1 0 0 0 0 0 LD CPU × × 0 × 1 ↑ 1 1 1 0 1 × CPD Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 × × D3 D2 D1 D0 1 模10加1计数 ↑ 模10减1计数 × 保 持 0 保 持
逻辑符号
74279
CD4043
§4-1-2 时钟R-S触发器
时钟R-S触发器： 状态的变化由时钟脉冲控制，而如何变化由输入决定。
一、时钟R-S触发器 二、时钟R-S触发器的工作波形 三、时钟R-S触发器的应用
四、时钟R-S触发器的空翻现象
一、时钟R-S触发器
时钟R-S触发器 真值表
状态卡诺图
次态方程：Q n 1 S RQ n
四、D触发器的应用
1、 D触发器组成移位寄存器
2、D触发器组成二进制计数器
又称为二分频器
3、D触发器组成十六二进制加法计数器
五、常用的D触发器
§4-1-4 J-K触发器
一、下降沿触发的J-K触发器
二、主从型J-K触发器 三、 J-K触发器的应用 四、常用的J-K触发器
一、下降沿触发的J-K触发器
第4章 时序电路基础
时序电路： 1.当前的输出不仅和当前 的输入有关，而且和历 史的输入有关，和当前 的电路状态有关。 2.用记忆元件记录历史的 输入过程，记忆元件有 两种状态 0和 1。
R S: 01-11 Q: 0-0 R S: 10-11 Q: 1-1
时序电路基础
§4-1 §4-2
§4-3
D触发器组成T触发器
由T触发器构成的异步计数器
§4-1-6 触发器小结
§4-1-7 异步计数器
异步电路：电路中触发器的CP不是连接在 同一个输入CP脉冲上，由于电路的延时不 同，各触发器翻转的时间有差异。
异步2n进制计数器的结构
异步五进制计数器
Q n 1 J Q n KQ n
n J 0 Q2 , K 0 1

基本R-S触发器 时钟R-S触发器 D触发器 J-K触发器 T与Tˊ触发器 触发器小结 异步计数器
§4-1-1 基本R-S触发器
基本R-S触发器： 最简单的触发器，是构成其他触发器的基础。 一、与非门构成的基本R-S触发器 二、基本R-S触发器的工作波形 三、基本R-S触发器的应用 四、或非门构成的基本R-S触发器
例：01100011序列发生器
例4：脉冲分配器
……
次态方程：Q n1 D
L H ××
H L H H H L ×× L ×× H ↑ H H ↑ L H L×
H
L Ø H L Qn
7474
二、D触发器的工作波形
三、D触发器的脉冲工作特性
tset: 建立时间 t h: 保持时间 TWH: 时钟高电平 持续时间 TWL: 时钟低电平 持续时间 Tpd: 延时时间
5、画出输出波形图；
6、总结逻辑功能。
§4-2-3 米里型电路的分析
例1：
1、写出激励方程和输出方程 J 1 K1 1 J 2 K 2 x Q1n
n n z Q2 Q1n x Q2 Q1n x
2、求出次态方程 Q1n 1 J1 Q1n K1Q1n Q1n
n n n Q2 1 J 2 Q2 K 2Q2 n ( x Q1n ) Q2
莫尔型：输出只与当前状态有关。
Z i f i (Q1 , Q2 , , Qr ) i 1,2, , m W j g j ( x1 , x2 , , xk , Q1 , Q2 , , Qr ) j 1,2, , R
§4-2-2 同步时序电路的分析步骤
步骤：
1、写出各触发器的激励方程和电路输出方程； 2、导出各触发器的次态方程； 3、由次态方程填写卡诺图得到状态表； 4、由状态表画出状态图；
逻辑符号
状态图
状态卡诺图
次态方程： Q n 1 J Q n KQ n
真值表
激励表
下降沿触发的J-K触发器的工作波形
二、主从型J-K触发器
在上升沿处取J、K的值，而在下降 沿处才变化。一般要求在CP=1期间，J、 K保持不变。
SD RD CP J K 0 1 × ×× 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 × ×× × ×× ↑ 0 0 ↑ 0 1 ↑ 1 0 ↑ 1 1 0 ×× Qn+1 1 0 Ø Qn 0 1 Qn Qn
三、 J-K触发器的应用
J-K触发器组成二进制计数器
J-K触发器组成十六进制减法计数器
四、常用的J-K触发器
§4-1-5 T与Tˊ触发器
T触发器： Tˊ触发器:(T≡1)
次态方程： Q n 1 T Q n
次态方程：Q n 1 Q n
T触发器逻辑符号
状态图
状态卡诺图
J-K触发器组成T触发器
Q1n 1 D1 ( A, B, Q1n ) m (3,5,6,7)
A BQ1n ABQ1n A BQ1n ABQ1n A B Q1n ABQ1n A BQ1n ABQ1n ABQ1n AB AQ1n BQ1n
例2：莫尔型电路分析
米里型电路的分析(续1)
3、画状态表 4、画状态图
Q1n 1 J1 Q1n K1Q1n Q1n
n n n n Q2 1 J 2 Q2 K 2Q2 ( x Q1n ) Q2 n n z Q2 Q1n x Q2 Q1n x
米里型电路的分析(续2)
五、画输出波形 六、总结逻辑功能

同步时序电路的结构和描述 同步时序电路的分析步骤 米里型电路的分析 莫尔型电路的分析 功能表描述 自启动 异步信号的处理 小结
§4-2-1 同步时序电路的结构和描述
同步时序电路： 电路分成米里(mealy)型和莫尔(moore)型两种。 米里型：输出与当前的输入和状态有关。
Z i f i ( x1 , x2 , , xk , Q1 , Q2 , , Qr ) i 1,2, , m W j g j ( x1 , x2 , , xk , Q1 , Q2 , , Qr ) j 1,2, , R
§4-1-3 D触发器
一、上升沿触发的D触发器 二、D触发器的工作波形 三、D触发器的脉冲工作特性 四、D触发器的应用 五、常用的D触发器
一、上升沿触发的D触发器
上升沿触发的D触发器： 在CP脉冲的上升沿，激励端D的输入将置入触发器。
D触发器逻辑符号
状态图状态
卡诺图
SD RD CP D Qn+1
4、返回的状态只要把取值为1的Q端接入与非 门（或与门）的输入端。
§4-3-3 计数器的扩展
例1：模100加/减计数器设计
例2：模216加法计数器设计
§4-3-4 集成计数器的应用举例
例1：可编程分频器
分频比：16-N
例2：时标电路
例3：序列信号发生器
设计长度为P的序列发生器，可以先设计一个模 P的计数器，再加一个数据选择器，计数器的输出接 在MUX的地址端，序列数据接在MUX的数据端。
§4-3-2 任意模计数器（1）
例：模6 计数器设 计（用复 位端）
任意模计数器（2）
例：模6计数器设计（用预置端）
任意模计数器（3）
例：模6计数器设计（用预置端和进位端）
模N计数器设计小结
1、用同步清零端时，用N-1状态返回清零。
用异步清零端时，用N状态返回清零。 2、用同步置数端时，用最大的状态返回置数， 数据输入端为最小状态值。 用异步置数端时，用最大的状态+1返回置 数，数据输入端为最小状态值。 3、如果返回状态为1111时，可用进位端。
§4-4
§4-5
§4-6
集成触发器 同步时序电路 集成计数器其及应用 集成移位寄存器其及应用 随机访问存储器 应用实例
§4-1 集成触发器
触发器：一种常用的记忆元件，有两个状态0和1。
§4-1-1 §4-1-2 §4-1-3 §4-1-4 §4-1-5 §4-1-6 §4-1-7
A B
§4-2-5 自启动
自启动性：电路在无效状态时，经有限个CP脉冲后 能自动回到有效状态。
有自启动的电路
开机复位、置位电路
刚开电源时，触发器状态是随机的，为了 使触发器状态确定，要加入复位或置位电路。
§4-2-6 异步信号的处理
1、异步输入信号的同步化
2、异步握手通信
§4-2-7 同步电路分析小结
n n Q2 1 Q2 Q1nQ0n
异步五进制计数器（续）
000 111
100
011
001
101 010
110
异步十进制计数器
§4-2 同步时序电路
同步时序电路： 电路中所有触发器的CP脉冲都连接在 同一个输入CP脉冲上。
同步时序电路
§4-2-1 §4-2-2 §4-2-3 §4-2-4 §4-2-5 §4-2-6 §4-2-7 §4-2-8