南航考研数电课件(n)

1、,第4章 时序电路基础,4-1 集成触发器 4-2 同步时序电路 4-3 集成计数器其及应用 4-4 集成移位寄存器其及应用 4-5 随机访问存储器 4-6 应用实例,计数器可利用触发器和门电路构成。但在实际应用中，主要是利用集成计数器来构成。,时序逻辑电路由组合电路和存储电路两部分构成。按触发脉冲输入方式的不同， 时序电路可分为同步时序电路和异步时序电路。同步时序电路是指各触发器状态的变化受同一个时钟脉冲控制；而在异步时序电路中，各触发器状态的变化不受同一个时钟脉冲控制。,复习,由触发器构成同步计数器,同步、莫尔型、模八计数器,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,在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。,计数器是一种非常典型、应用很广的时序电路，除用于计数、分频外，还广泛用于数字测量 、运算和控制，从小型数字仪表，到大型数字电子计算机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。,对各种集成计数器，应重点掌握它们的逻辑功能，并在熟悉其功能的基础上加以充分利用。,

2、计数器的类型很多，按计数器时钟脉冲引入方式和触发器翻转时序的异同，可分为同步计数器和异步计数器；按计数体制的异同，可分为二进制计数器、BCD码计数器；按计数器中数字的变化规律的异同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。按复位方式的异同，可分为异步复位和同步复位；按预置方式的异同，可分为异步预置和同步预置。,4-3-1 集成计数器74163,1. 常用集成计数器,2. 74163的逻辑符号、逻辑功能及工作波形,74163的标准逻辑符号,74163的传统逻辑符号,逻辑符号含义,74163 功能表,功能：响应时钟脉冲上升沿、同步复位、同步预置、 模16同步加法计数器,74163 工作波形,3. 74163构成16以内任意模计数器,例1：用复位端构成模6计数器（反馈清零法）,用同步清零时，用N-1状态返回清零。 N=最大状态1,例2：用预置端构成模6计数器（反馈置数法）,用同步置数端时，用最大的状态返回置数，预置数输入端为最小状态值。 N=最大状态 预置数1,例3：用预置端和进位端构成模6计数器,用同步置数端时，N 16预置数,4-3-2 计数器74163的扩展,计数器的级联是将多个集成

3、计数器（如M1进制、M2进制）串接起来，以获得计数容量更大的N（=M1M2）进制计数器。 异步级联实现的方法： 低位的进位信号高位的CP端 ,多个集成计数器不响应同一个时钟信号。 同步级联实现的方法： 低位的进位信号高位的计数控制端，多个集成计数器响应同一个时钟信号。,采用 级联法,例1：用两片74163级联成1616进制同步加法计数器,在计到1111以前，CO0，高位片保持原状态不变,在计到1111时，CO1，高位片在下一个CP加1,例2：用两片74163级联成1616进制异步加法计数器,例3：用两片74163级联成五十进制计数器,十进制数49对应的二进制数为0011 0001,实现从00000000到00110001的50进制计数器,例4：用两片74163级联成8421BCD码模60异步加法计数器,问题：如何用两片74163级联成8421BCD码模60同步加法计数器,药片分装自动控制系统,4-3-3 集成计数器的应用举例,1. 构成可编程分频器,分频器可用来降低信号的频率，是数字系统中常用的电路。 分频器的输入信号频率fI与输出信号频率fO之比称为分频比N。N进制计数器可实现N分频

4、器。 可编程分频器是指分频比N随输入置数的变化而改变的分频器。可编程分频器在通信、雷达和自动控制系统中被广泛应用。具有并行置数功能的计数器都可以构成可编程分频器。,例1：可编程分频器,分频比：16-N,2. 构成序列信号发生器,构成 ： 计数器组合逻辑电路,序列信号是在时钟脉冲作用下的一串周期性输出的 二进制信号。序列信号的位数称为序列长度P,例2：用计数器和数据选择器构成序列信号发生器,设计长度为P的序列信号发生器，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。 例2：01100011序列信号发生器,例3：设计一个011001序列信号发生器,在数字电路中，能按一定时间、一定顺序轮流输出脉冲波形的电路称为脉冲分配器。,脉冲分配器也称顺序脉冲发生器或节拍脉冲发生器，一般由计数器和译码器组成。作为时间基准的计数脉冲由计数器的输入端送入，译码器即将计数器状态译成输出端上的顺序脉冲，使输出端上的状态按一定时间、一定顺序轮流为1，或者轮流为0。,3. 构成脉冲分配器,用集成计数器74LS163和集成3线-8线译码器74LS138构成的

5、8输出脉冲分配器。,16输出脉冲分配器,4-3-4 74192 双时钟模10加/减计数器,74192的标准逻辑符号,74192的传统逻辑符号,逻辑符号含义,74192的特性,异步复位、异步预置的双时钟模10加/减计数器,74192的功能表,74192工作波形,例4：74192构成的模6计数器的设计（用复位端）,用异步清零端时，用N状态返回清零。,例5：74192构成的模6计数器的设计（用预置端）,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。,4. 74192 双时钟模10加/减计数器,74192的标准逻辑符号,74192的传统逻辑符号,74192 功能表,异步复位、异步预置的双时钟模10加/减计数器,74192工作波形,例4：74192构成的模6计数器的设计（用复位端）,用异步清零端时，用N状态返回清零。,例5：74192构成的模6计数器的设计（用预置端）,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。,例6：用74192构成模100加/减计数器设计,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

6、，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、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。,模N计数器设计小结,4-4 集成移位寄存器其及应用,4-4-1 集成移位寄存器 4-4-2 移位型计数器 4-4-3 串-并、并-串变换器 4-4-4 线性移位寄存器,寄存器通常分为两大类：,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。,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。,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。 (3) 移位寄存器除了具有存储数码的功能外，还具有移位功能。移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还

7、可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。,4-4-1 集成移位寄存器74194,1. 常用集成移位寄存器,2. 74194的逻辑符号、逻辑功能,74194功能：具有左移、右移、串（并行）输入、串（并行）输出、保持、清除等功能的4位双向移位寄存器。,74194的标准逻辑符号,74194传统逻辑符号,74194 功能表,四位双向移位寄存器74LS194构成八位双向移动寄存器,4-4-2 移位型计数器,1. 环形计数器,无自启动性！,移位型计数器由移位寄存器加反馈网络组成,实现环形计数器时，必须设置适当的初态, N位环形 计数器由N位寄存器构成。,环形计数器电路图,环形计数器工作波形,2. 扭环形计数器,N位环形计数器由N位寄存器构成，N位移位寄存器可以构成模2N计数器,无自启动性！,扭环形计数器电路图,扭环形计数器工作波形,有自启动的环形计数器,4-4-3 串并变换器及并串并换器,串并变换器把若干位串行二进制数码变为并行二进制数 码的过程。,1. 串并变换器,数字系统中，信息的传输常常是串行的，处理和加工通常是并 行的，因此有必要进行输入、输出的串并，并串转换。,

8、例1：带有标志位的8位串并并换器,例2：具有控制功能的8位并串并换器,带有标志位的8位串并并换器电路图,带有标志位的8位串并并换器的状态转换,例1：,例2: 具有控制功能的 8位并串并换器,4-4-4 线性移位寄存器,移位寄存器可构成序列信号发生器，在通信及数字电路故障检测中应用广泛。 若反馈函数为： S=C0(C1Q1)(CnQn) 称为线性反馈移位移位寄存器（LFSR)。,例1：4位移位寄存器中，反馈函数为Q1Q4，的电路产生的M序列为： 100011110101100,序列中1和0出现的概率接近相等，称为伪随机序列，N位移位寄存器所能产生的伪随机序列长度P2n-1,长度P= 2n-1的伪随机序列又称为M序列。,M序列的反馈函数,能用于存储大量数据或信号的器件。,4-6 随机访问存储器与快闪存储器,半导体存储器：通过采用专门的电路结构，以满足大量数据存储要求的半导体器件。（触发器和寄存器虽然具有存储的功能，但触发器是小规模集成电路，寄存器为中规模集成电路，采用触发器或寄存器电路结构来存储大量数据是不可能的，也是得不偿失的。）,存储器：,（硬盘、软盘、光盘等。这些设备具有存储大量数据

9、或信号的存储特点，但它的存储单元不属于电气部件，不可与电气设备直接联接，需要接口电路。）,磁表面存储器 硬盘、软盘等利用电磁特性的存储器 光存储器各种光盘，采用激光照射产生的高温使光盘的表面凹进去表示2进制的1，平滑的地方表示0。,半导体存储器的分类,从集成工艺的角度分：MOS存储器和双极型存储器。,双极型存储器：速度快，功耗大，价格高。 例如：CPU中高速缓存。,MOS存储器：集成度高，功耗小，价格低。 例如：内存。,从读写方式的角度分：只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）。,RAM (Random Access Memory)可方便地读写数据，但当电源去掉后所存的信息立即消失。目前常用的RAM有SRAM（静态RAM）、DRAM（动态RAM）等。,ROM (Read-Only Memory)从字面意思上看只可读，但现在的ROM芯片均可写。,的分类,ROM 按信息的写入方式分为：,固定ROM：在工厂制作时就将需要存储的信息用电路结构固定下来，使用时无法再更改。 例如：早期的主板BIOS芯片采用的是固定ROM，它的Firmware 代码是在芯片生产过程中固化的，并且 永远无法修改。（Firmware是软件，但与普通软件完全不同，它是固化在集成电路内部的程序代码，集成电路的功能就是由这些程序决定的。）,可编程ROM（简称PROM）：由用户按自己的需要写入信息，但只能写入一次，一经写入就不能修改。 例如：一般显卡上的ROM上多采用这 种PROM，它的价格相对较低。,可擦可编程ROM（简称EPROM）：由用户写入信息后若需要改动时，还可以擦去重写。它具有较大的使用灵活性，但这种改写需使用专门的擦写设备，不可在线改写，而且费时，所以实际使用时常只读不写。 例如：带窗口的EPROM芯片，这种EPROM 可以用紫外线 来擦除原有的Firmware，并用 专用的读写器更新它的Firmware。,可电改写ROM（简称EEPROM）：由用户写入信息后若需要改动时可在线改写，无须专门的擦写设备。 例如：现在的主板BIOS，它是一种在一定的电压、电流条件 下，可对其Firmwa

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