时序逻辑电路知识要点复习总结

《时序逻辑电路》知识要点复习

一、时序逻辑电路

1、时序逻辑电路：电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态

有关。时序逻辑电路具有记忆功能。

2、时序逻辑电路分类：可分为两大类：同步时序电路与异步时序电路。

（1）同步时序电路：各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在

同一时刻发生。（2）异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲（或者没有时钟脉冲）, 各触发器状态变化不在同一时刻发生。计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。

3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成，触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。

二、计数器

1、计数器概述:

（1）计数器：能完成计数，具有分频、定时和测量等功能的电路。 （2）计数器的组成：由触发器和门电路组成。 2、计数器的分类:

按数制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制（任意进制）计数器; 按计数方式分：加法计数器、减法计数器、可逆计数器; 按时钟控制分：同步计数器、异步计数器。

3、计数器计数容量（长度或模）：计数器能够记忆输入脉冲的数目，就称为计数器的计

数容量（或计数长度或计数模），用M 表示。3位二进制同步加法计数器：M=2^8,n 位

4、二进制计数器

（1）异步二进制加法计数器：如下图电路中，四个JK 触发器顺次连接起来，把上一触发

器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号，CP 0=CP CP F Q O

J1-K1-IJ2—K2—1J3—K3—1

Qq’QQ 。为计数输出，Q ；i 为进位输出，Rd 为异步复位（清0）

二进制同步加法计数器：M=2n

, n 位二进制计数器需要用n 个触发器。

C?2=Q1 CP3= Q2，Jo =

Ko-l

这样构成了四位异步二进制加计数器。

。

3

0,

Qy

。

U

在计数前清零，QAQ1Q 产0000；第一个脉冲输入后,Q3Q 2Q I Q O =OOO1；第二个脉冲输入后,

Q3Q 2Q I Q O =OO1O ；第三个脉冲输入后,Q3Q 2Q>Q O =OO11,……,第15个脉冲输入后，Q3Q 2QiQo=lllb

第16个脉冲输入后，Q3Q-QQ°=0000,并向高位输出一个进位信号，当下一个脉冲来时，进 入新的计数周期。

计数器所累计的输入脉冲个数是：N=Q3X 23

+Q2X 22

4-Q1X 2'+Q0X 2°

由于上述计数器在计数过程中各触发器是由低位到高位逐级翻转，因此计数速度受到限 制。

下列电路是由四个D 触发器组成的异步二进制加法计数器：自己分析其工作原理

(2)同步二进制加法计数器

下图是由4个JK 触发器组成的同步二进制加法计数器，每个触发器的状态转换均与输 入脉冲同步，因此计数速度较快。在计数脉冲输入时，各触发器在J 、K 都为0时，输出 状态不变；J 、K 都为1

时，每输入一个脉冲，输出状态改变一次。

。。。

瓦IT

CPJUL

下图是由4个T触发器构成四位二进制同步计数器：自己分析其工作原理。

5、十进制计数器

在8421BCD编码中,是用4位二进制数的前十种组合“0000〜1001”来表示“0〜9”

十个十进位数。这样，便可用4位二进制计数器从0计到9后（即从0000计到1001后），越过其后6种状态（1010〜1111）,直接恢复成0（即0000）,并向上发出进位脉冲，就构成一个十进制计数器。

下图为同步十进制加计数器电路图，自己分析其工作原理。

6、集成计数器：集成计数器种类繁多, （1）T210集成计数器介绍：

外引线排列图

（?2

。

3Q{\

同同［17］何何|网

U 回国回回也llzJ

CP\CRS9⑴S%2)GND

R 。。）、R 。⑵是复位端；S9⑴、S9⑵是置位端；Q ：,、Q 2>Q I 、Q O 是输出端；CP 。、CP,是脉冲

输入端；Ucc 接+5V 电源；GND 接地。

T210内部电路分为两个独立的计数器：对应Q ：QQ 的触发器组成异步五进制加法计数

器，CP1为脉冲输入端。对应Q 。的触发器组成二进制计数器，CPo 为脉冲输入端。

T210计数器的功能表：

的

输出

CP

⑴R 。«2

S9(1S 92

Q3Q2Q1Q0

X

0 x

11

0000 X x 0

X

XX

11 1001

1 x 0

x 0 计数 1 0x

0 x 计数 1 0 X

X 0 计数

1

X0

<

i :

数

T210具有清零、置数和记数功能。当R 。⑴二R 。⑵二1时，清零,即输出端Q3Q2Q1Q0=0000；

当S9⑴=Sg ⑵=1时,置9,即输出端Q3Q2Q1QO=1OO1。

功能完善，可扩展性、通用性较强。

T210

逻辑符号

（2）用T210构成任意进制计数器：

①构成8421BCD码的十进制计数器：将Qo与CD相连,以CP0为脉冲输入端，可

构成8421BCD码的十进制计数器。

。3

。2

。1

。

②构成5421BCD 码的十进制计数器：将Q3与CP 。相连，以CP.为脉冲输入端，可 构成5421BCD 码的十进制计数器。

。3

。2Q\

。

S9⑴S9（2）|R O （I ）%（2）

(3)构成六进制计数器：将Q2、Q I 反馈至复位端，当计数器计数至0110时、计数

器立即复位，计数器的有效计数状态是0000〜0101六个状态。

。3

。2

。1

。

CP

_n_n_TLTLrLrL

。。

I_II_[l_L

____________ ।। r

。

2 IL

三、寄存器

1、寄存器概述：

(1)寄存：将二进制数码指令或数据暂时存储起来的操作。

(2)寄存器：具有寄存指令、数据功能的电路就称为寄存器。寄存器是计算机和其他

CP

CP 。 CP 】T210

T210

^0（1）|^0（2）

工

数字系统中不可缺少的基本逻辑部件。

(3)寄存器具有记忆功能。一个触发器有两个稳定的状态(0和1),可以存储1位二

进制代码，N个触发器结合，就可构成N位二进制代码的寄存器。

(4)寄存器存放数码的方式：有两种：并行输入和串行输入。并行输入方式就是数码各位从各对应的输入端同时输入到寄存器中；串行输入方式就是数码各位从一个输入端逐位输入到寄存器中。

(5)寄存器取出数码的方式：有两种：并行输出和串行输出。并行输出方式就是数码

各位从各对应的输出端同时输出；串行输出方式就是数码各位从一个输出端逐位输出。

2、寄存器分类：寄存器按其功能可分为数码寄存器和移位寄存器。

(1)数码寄存器是指具有接收、保存和清除原有数码的功能的寄存器。

(2)移位寄存器是能够存放数码，并在脉冲作用下数码能够依次左右移动的寄存器。

移位寄存器按移位方式又可以分为单向移位(右移或左移)寄存器和双向移位寄存器。

3、寄存器的特点：优点是存储时间短、速度快，可用来做高速缓冲存储器。

缺点是断电时存储数码丢失，因此寄存器通常适用于暂存数据和信息，不能作为永久的存储器使用。

4、数码寄存器：图下图所示为4个〃触发器组成的4位数码寄存器。

03

%

5

仅一〃为并行数码输入端，。一口为并行数码输出端，〃是时钟信号控制端。

(1)清零。当%二1时，4个〃触发器都全部复位：fte2QQ)=oooo,触发器清零。

(2)存入数码。当加0时，"上升沿到来，加在并行数码输入端的数码22AA)，

被分别存入FF3〜FF。触发器中，触发器存入数码。

(3)保持。当Q-0,"二0时，各位输出端。的状态与输入无关，触发器保持原态。

特点：在接收数码时，各位数码是同时输入；输出数码时，也是同时输出。因此，这种寄存器称为并行输入、并行输出数码寄存器。

5、移位寄存器：如下图所示，是一个由四个D触发器组成的右移寄存器电路图

下面以输入数据1101为例，说明其工作原理。

(1)第一个CP 上升沿到来后：D0=1存入FF3,Q3=1,其他三个触发器保持0

态不变。1000。

(2)第二个CP 上升沿到来后：D1=0移到FF3中，而Q3=1移到FF2中，此

时。QI 、Q0仍为0态。0100；

(3)第三个CP 上升沿到来后：D2=1移到FF3中，Q3=0移到FF2中，Q2二 1移入FF1,而FFO 状态仍为0态。1010；

(4)第四个CP 上升沿到来后：D3二1移到FF3中，其余各位触发器依次右移，结

果Q0Q1Q2Q3=HOlo 其真值表为：

CP

。输入

4

(?1

0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 ■ 0 0 1 0 0 3 1 1 0 1 0 4

1

1

1

1

其波形图为:

03—!

21—i

。

0,

从上看出，右移寄存器，输入1101,是从低位向高位逐一输入，全部输入需4个CP 脉

冲。若是并行输出，则4个CP 脉冲即可；若是串行输出，则还需4个CP 脉冲，共需8个。

输入

CP

并行输出

□W I ； 1