电子技术基础—数字部分康光华主编课件 (20)

19 05 2020 1 第5章时序逻辑电路 5 1 3寄存器的应用实例 5 1 1数码寄存器 5 1 2移位寄存器 5 1寄存器 19 05 2020 2 复习 触发器按触发方式分类 各自特点 触发器按逻辑功能分类 各自功能表 定义 时序逻辑电路在任何时刻的输出不仅取决于该时刻的输入 而且还取决于电路的原来状态 电路构成 存储电路 主要是触发器 必不可少 组合逻辑电路 可选 时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的 第5章时序逻辑电路 时序逻辑电路的结构框图 19 05 2020 4 按各触发器接受时钟信号的不同分类 同步时序电路 各触发器状态的变化都在同一时钟信号作用下同时发生 异步时序电路 各触发器状态的变化不是同步发生的 可能有一部分电路有公共的时钟信号 也可能完全没有公共的时钟信号 本章内容提要 时序逻辑电路基本概念 时序逻辑电路的一般分析方法 异步计数器 同步计数器 寄存器与移位寄存器的基本工作原理 重点介绍几种中规模集成器件及其应用 介绍基于功能块分析中规模时序逻辑电路的方法 19 05 2020 5 1 寄存器通常分为两大类 5 1寄存器 数码寄存器 存储二进制数码 运算结果或指令等信息的电路 移位寄存器 不但可存放数码 而且在移位脉冲作用下 寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位 2 组成 触发器和门电路 一个触发器能存放一位二进制数码 N个触发器可以存放N位二进制数码 19 05 2020 6 3 寄存器应用举例 1 运算中存贮数码 运算结果 2 计算机的CPU由运算器 控制器 译码器 寄存器组成 其中就有数据寄存器 指令寄存器 一般寄存器 4 寄存器与存储器有何区别 寄存器内存放的数码经常变更 要求存取速度快 一般无法存放大量数据 类似于宾馆的贵重物品寄存 超级市场的存包处 存储器存放大量的数据 因此最重要的要求是存储容量 类似于仓库 19 05 2020 7 数码寄存器具有接收 存放 输出和清除数码的功能 在接收指令 在计算机中称为写指令 控制下 将数据送入寄存器存放 需要时可在输出指令 读出指令 控制下 将数据由寄存器输出 5 1 1数码寄存器 图5 1单拍工作方式的数码寄存器 仿真 1 由D触发器构成的数码寄存器 1 电路组成 CP 接收脉冲 控制信号输入端 输出端 数码输入端 19 05 2020 8 2 工作原理 当CP 时 触发器更新状态 Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0 即接收输入数码并保存 单拍工作方式 不需清除原有数据 只要CP 一到达 新的数据就会存入 常用4D型触发器74LS175 6D型触发器74LS174 8D型触发器74LS374或MSI器件等实现 19 05 2020 9 2 由D型锁存器构成的数码寄存器 1 锁存器的工作原理 图5 2锁存器 送数脉冲CP为锁存控制信号输入端 即使能信号 电平信号 工作过程 当CP 0时 Q D 电路接收输入数据 即当使能信号到来 不锁存数据 时 输出端的信号随输入信号变化 当CP 1时 D数据输入不影响电路的状态 电路锁定原来的数据 即当使能信号结束后 锁存 数据被锁住 输出状态保持不变 19 05 2020 10 2 集成数码锁存器74LS373 图5 38D型锁存器74LS373 a 外引脚图 b 逻辑符号 19 05 2020 11 表5 18D型锁存器74LS373功能表 19 05 2020 12 5 1 2移位寄存器 移位寄存器除了具有存储数码的功能外 还具有移位功能 移位功能 寄存器中所存数据 可以在移位脉冲作用下逐位左移或右移 在数字电路系统中 由于运算 如二进制的乘除法 的需要 常常要求实现移位功能 19 05 2020 13 图5 44位右移位寄存器 1 单向移位寄存器单向移位寄存器 是指仅具有左移功能或右移功能的移位寄存器 1 右移位寄存器 电路组成 串行输入 同步时序逻辑电路 19 05 2020 14 工作过程 仿真运行图5 4电路 将数码1101右移串行输入给寄存器 串行输入是指逐位依次输入 在接收数码前 从输入端输入一个负脉冲把各触发器置为0状态 称为清零 状态表 表5 24位右移位寄存器状态表 19 05 2020 15 时序图 图5 54位右移位寄存器时序图 并行输出 串行输出 19 05 2020 16 图5 64位左移位寄存器 2 左移位寄存器 串行输入 异步清零 19 05 2020 17 工作过程 将数码1011左移串行输入给寄存器 在接收数码前清零 状态表 表5 34位左移位寄存器状态表 19 05 2020 18 时序图 图5 74位左移位寄存器时序图 并行输出 串行输出 19 05 2020 19 2 集成双向移位寄存器 在单向移位寄存器的基础上 增加由门电路组成的控制电路实现 74LS194为四位双向移位寄存器 与74LS194的逻辑功能和外引脚排列都兼容的芯片有CC40194 CC4022和74198等 图5 8双向移位寄存器74LS194 a 外引脚图 b 逻辑符号 19 05 2020 20 表5 474LS194功能表 结论 清零功能最优先 异步方式 计数 移位 并行输入都需CP的 到来 同步方式 19 05 2020 21 工作方式控制端M1M0区分四种功能 19 05 2020 22 5 1 3寄存器的应用实例 数据显示锁存器 序列脉冲信号发生器 数码的串 并与并 串转换 构成计数器 图5 92位数据显示锁存器 1 数据显示锁存器 在许多设备中常需要显示计数器的计数值 计数值通常以8421BCD码计数 并以七段数码显示器显示 问题 如果计数器的计数速度高 人眼则无法辨认显示的字符 措施 在计数器和译码器之间加入锁存器 就可控制数据显示的时间 若锁存信号C 1时 计数器的输出数据可通过锁存器到达译码显示电路 若锁存信号C 0时 数据被锁存 译码显示电路稳定显示锁存的数据 19 05 2020 23 2 序列脉冲信号发生器 序列脉冲信号是在同步脉冲的作用下 按一定周期循环产生的一组二进制信号 如111011101110 每隔4位重复一次1110 称为4位序列脉冲信号 序列脉冲信号广泛用于数字设备测试 通信和遥控中的识别信号或基准信号等 图5 108位序列脉冲信号产生电路 M1M0 01 为右移方式 Q3经非门接DSR 同时Q3作为OUT 首先令CR 0 输出端全为零 则DSR为1 CP DSR数据右移 Q3的输出依次为0000111100001111 电路产生的8位序列脉冲信号为00001111 图5 118位序列脉冲信号发生器输出波形 19 05 2020 24 3 顺序脉冲发生器 1 顺序正脉冲 19 05 2020 25 2 顺序负脉冲