第十二章

時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用時(shí)序邏輯電路及分析方法常用時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用時(shí)序邏輯電路是一種特殊的數(shù)字邏輯電路，其輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入信號(hào)，還取決于電路之前的狀態(tài)。這種電路通常包含組合電路和存儲(chǔ)電路兩部分，其中存儲(chǔ)電路的輸出會(huì)反饋到組合電路的輸入端。時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用對(duì)時(shí)序邏輯電路的分析和基本設(shè)計(jì)，主要包括：解析電路圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)流程圖時(shí)序圖和公式12.1

時(shí)序邏輯電路及分析方法《第十二章

時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用》時(shí)序邏輯電路及分析方法時(shí)序邏輯電路的主要特點(diǎn)：它們的行為不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于它們的當(dāng)前狀態(tài)。因此，時(shí)序邏輯電路的輸出是輸入和當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)。常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路包括：觸發(fā)器計(jì)數(shù)器寄存器學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解時(shí)序邏輯電路的基本概念2.掌握時(shí)序邏輯電路的分析方法12.1.1時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖時(shí)序邏輯電路是數(shù)字邏輯電路的重要組成部分，由存儲(chǔ)電路和組合邏輯電路兩部分組成。12.1.1時(shí)序邏輯電路特點(diǎn)：在任何時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還取決于電路原來(lái)的狀態(tài)。這種特性使得時(shí)序邏輯電路具有記憶功能，因此它可以用于存儲(chǔ)信息。觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路組成必不可少的部分，在具體應(yīng)用中，各類(lèi)功能的時(shí)序邏輯電路可以通過(guò)不同的觸發(fā)器及門(mén)電路的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。12.1.1時(shí)序邏輯電路時(shí)序電路根據(jù)時(shí)鐘分類(lèi)可分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路。同步時(shí)序電路所有的觸發(fā)器的時(shí)鐘端CP都連在一起，即各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖相同。在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下，電路的狀態(tài)改變。異步時(shí)序電路各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖不同，即電路中沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖來(lái)控制電路狀態(tài)的變化。電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新?tīng)顟B(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進(jìn)行的。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法邏輯表達(dá)式狀態(tài)表卡諾圖狀態(tài)圖時(shí)序圖邏輯圖對(duì)時(shí)序邏輯電路進(jìn)行分析12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法時(shí)序邏輯電路的分析方法主要包括以下步驟1.寫(xiě)出各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程描述了觸發(fā)器的輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系2.結(jié)合各類(lèi)型觸發(fā)器的特性方程和控制函數(shù)寫(xiě)出各觸發(fā)器的狀態(tài)方程特性方程描述了觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)之間的函數(shù)關(guān)系將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程，就可以得到狀態(tài)方程12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法3.寫(xiě)出電路的輸出方程如果有輸出變量，需要寫(xiě)出電路的輸出函數(shù)4.根據(jù)觸發(fā)器的狀態(tài)方程作狀態(tài)表狀態(tài)表可以列出所有可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)換12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法5.根據(jù)狀態(tài)表做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可以更直觀地展示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程6.若需要畫(huà)時(shí)序波形圖，則根據(jù)狀態(tài)表并結(jié)合觸發(fā)器觸發(fā)方式畫(huà)出時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖可以展示電路在不同時(shí)刻的狀態(tài)12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法7.觀察狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖得到時(shí)序邏輯電路的功能通過(guò)分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，可以理解電路的功能和行為8.判斷時(shí)序邏輯電路能否自啟動(dòng)檢查狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，找出無(wú)效狀態(tài)，將無(wú)效狀態(tài)代入輸出方程和狀態(tài)方程，若結(jié)果返回有效狀態(tài)，則電路能夠自啟動(dòng)12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法【例1】試分析如圖所示電路的邏輯功能。解：該電路所有的觸發(fā)器的時(shí)鐘端都接向同一個(gè)時(shí)鐘源，觸發(fā)器狀態(tài)的改變?cè)谕粋€(gè)時(shí)鐘的控制下同時(shí)發(fā)生，所以該電路是同步時(shí)序邏輯電路。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（1）寫(xiě)出時(shí)鐘方程。（下降沿觸發(fā)）（2）確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（3）輸出方程（4）求狀態(tài)方程。將上述觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程分別代入JK觸發(fā)器的特性方程（）即得電路的狀態(tài)方程：12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（5）計(jì)算并列出狀態(tài)表。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（6）畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（7）畫(huà)出時(shí)序圖。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（8）給出電路分析結(jié)論。

利用狀態(tài)表可以確定該電路是按二進(jìn)制碼增加的方向轉(zhuǎn)換的，它能根據(jù)電路的狀態(tài)判斷出記下了幾個(gè)時(shí)鐘脈沖。當(dāng)對(duì)第5個(gè)脈沖輸入時(shí)，電路返回到初始的000狀態(tài)，并產(chǎn)生輸出Y＝1。有效循環(huán)的5個(gè)狀態(tài)分別是0～4這5個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的二進(jìn)制代碼，并且在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這5個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000→001→010→011→100→000→…所以這是一個(gè)用二進(jìn)制代碼表示的同步3位五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法狀態(tài)表也可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖形式表現(xiàn)，用于表示計(jì)數(shù)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換順序圖中每一個(gè)圓圈表示一個(gè)狀態(tài)，圓圈中的二進(jìn)制碼表示具體的狀態(tài)編碼12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法【例2】試分析如圖所示電路的邏輯功能。解：該電路由三個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成。該電路各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘端均接在不同的時(shí)鐘源，觸發(fā)器狀態(tài)的改變?cè)诓煌瑫r(shí)鐘的控制下異步發(fā)生，所以該電路是異步時(shí)序邏輯電路。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（1）寫(xiě)出時(shí)鐘方程。（2）確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。（均為上升沿觸發(fā)）12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（3）求狀態(tài)方程。將上述觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程分別代入D觸發(fā)器的特性方程（），即得電路的狀態(tài)方程：12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（4）計(jì)算并列出狀態(tài)表。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（5）畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（6）畫(huà)出時(shí)序圖。12.1.2時(shí)序邏輯電路及分析方法解：（7）給出電路分析結(jié)論。利用狀態(tài)表可以確定該電路是按二進(jìn)制碼減少的方向轉(zhuǎn)換的，它能根據(jù)電路的狀態(tài)判斷出記下了幾個(gè)時(shí)鐘脈沖。由狀態(tài)圖可以看出，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的8個(gè)狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：000→111→110→101→100→011→010→001→000→…電路具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)異步3位八進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。感謝聆聽(tīng)第十二章

時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用時(shí)序邏輯電路及分析方法常用時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用12.2

常用時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用《第十二章

時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用》學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解時(shí)序邏輯電路的應(yīng)用場(chǎng)景2.理解計(jì)數(shù)器和寄存器的概念和功能3.熟悉計(jì)數(shù)器和寄存器的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)及應(yīng)用4.掌握計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法12.2.1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是時(shí)序邏輯電路最常見(jiàn)的應(yīng)用之一，主要由觸發(fā)器（用來(lái)計(jì)數(shù)）和門(mén)電路（構(gòu)成不同類(lèi)型）組成。它可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)輸入脈沖的數(shù)量，從而用于計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、測(cè)量和控制等任務(wù)。12.2.1計(jì)數(shù)器按照計(jì)數(shù)進(jìn)制分類(lèi)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器按照二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出為二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器按照十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出為十進(jìn)制數(shù)。任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器除了二進(jìn)制和十進(jìn)制之外的其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如三進(jìn)制、四進(jìn)制等。12.2.1計(jì)數(shù)器按照計(jì)數(shù)過(guò)程中的數(shù)值增減分類(lèi)加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器加/減計(jì)數(shù)器（可逆計(jì)數(shù)器）12.2.1計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入作遞增計(jì)數(shù)的電路，即計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始逐漸增加。減法計(jì)數(shù)器隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入作遞減計(jì)數(shù)的電路，即計(jì)數(shù)器從最大值開(kāi)始逐漸減小。加/減計(jì)數(shù)器（可逆計(jì)數(shù)器）在加/減控制信號(hào)作用下，可遞增計(jì)數(shù)也可遞減計(jì)數(shù)的電路。12.2.1計(jì)數(shù)器按照計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是否同步分類(lèi)異步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器12.2.1計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖只加到部分觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端上，而其他觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)則由電路內(nèi)部提供，應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器狀態(tài)更新有先有后。同步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)加到所有觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，使應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)。12.2.1計(jì)數(shù)器這些分類(lèi)方法并不是互相獨(dú)立的，而是可以交叉重疊。例如，一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以是同步的也可以是異步的，可以是加法計(jì)數(shù)器也可以是減法計(jì)數(shù)器。此外，還有其他分類(lèi)方式。按照計(jì)數(shù)方式分為遞增計(jì)數(shù)器和遞減計(jì)數(shù)器；按照電路實(shí)現(xiàn)方式分為硬件計(jì)數(shù)器和軟件計(jì)數(shù)器等。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字系統(tǒng)和設(shè)備中，如計(jì)算機(jī)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、頻率計(jì)等。在計(jì)算機(jī)中，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器常用于實(shí)現(xiàn)CPU的指令計(jì)數(shù)、中斷計(jì)數(shù)、時(shí)鐘計(jì)數(shù)等功能。在定時(shí)器和計(jì)數(shù)器中，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于統(tǒng)計(jì)時(shí)間或事件的次數(shù)，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)。在頻率計(jì)中，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于測(cè)量輸入信號(hào)的頻率。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于統(tǒng)計(jì)輸入脈沖的數(shù)量并將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的形式輸出。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基本思想是利用觸發(fā)器等存儲(chǔ)元件來(lái)記錄輸入脈沖的數(shù)量，并通過(guò)邏輯運(yùn)算產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出通常是二進(jìn)制數(shù)，可以表示從0到2n-1的數(shù)值，其中n是計(jì)數(shù)器的位數(shù)。例如，一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以表示從0000到1111的16個(gè)數(shù)值。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法有多種，其中最常見(jiàn)的是觸發(fā)器（如JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器等）邏輯門(mén)電路（如與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等）通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路的連接方式和邏輯關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)不同位數(shù)和功能的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基本規(guī)律觸發(fā)器選擇根據(jù)所需的計(jì)數(shù)器位數(shù)選擇適當(dāng)數(shù)量的觸發(fā)器。例如，對(duì)于一個(gè)n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要n個(gè)觸發(fā)器。計(jì)數(shù)范圍根據(jù)計(jì)數(shù)器的位數(shù)，可以確定計(jì)數(shù)范圍。例如，一個(gè)n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為0到2n-1。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器觸發(fā)器連接方式將觸發(fā)器的輸入和輸出按照特定方式連接，以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。初始狀態(tài)設(shè)置為了使計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，需要將所有觸發(fā)器的初始狀態(tài)設(shè)置為0。這可以通過(guò)適當(dāng)?shù)闹梦换驈?fù)位電路實(shí)現(xiàn)。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器觸發(fā)器狀態(tài)更新每個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)更新。通常，低位觸發(fā)器的狀態(tài)更新會(huì)影響高位觸發(fā)器的狀態(tài)。進(jìn)位控制當(dāng)?shù)臀挥|發(fā)器全為1時(shí)，需要產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)，使高位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這通常通過(guò)邏輯門(mén)電路實(shí)現(xiàn)，如與門(mén)、或門(mén)等。12.2.1計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出處理根據(jù)需要將計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行處理，如直接輸出、譯碼輸出等。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值以十進(jìn)制形式表示。它通常用于需要精確計(jì)數(shù)的應(yīng)用，如計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、測(cè)量?jī)x器等。在十進(jìn)制計(jì)數(shù)器中，每個(gè)計(jì)數(shù)單位表示0到9之間的數(shù)字。當(dāng)計(jì)數(shù)單位溢出（即達(dá)到9）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，將進(jìn)位傳遞到下一個(gè)計(jì)數(shù)單位。多個(gè)計(jì)數(shù)單位級(jí)聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)多位的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以是同步的也可以是異步的同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘脈沖的控制下同步進(jìn)行計(jì)數(shù)異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器不受時(shí)鐘脈沖的控制，只要輸入脈沖到達(dá)即可進(jìn)行計(jì)數(shù)12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器基于二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的原理設(shè)計(jì)的同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，試分析電路，列出它的狀態(tài)表，并確定它的編碼方式，分析電路是否可以自啟動(dòng)。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（1）寫(xiě)出時(shí)鐘方程。（2）確定觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（3）求狀態(tài)方程。將上述觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程分別代入JK觸發(fā)器的特性方程(

)，即得電路的狀態(tài)方程。（4）輸出方程。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（5）計(jì)算并列出狀態(tài)表。從狀態(tài)表可以看出，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只能計(jì)十個(gè)狀態(tài)，多余的六種狀態(tài)被舍去。這種十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)的是二進(jìn)制碼的前十個(gè)狀態(tài)（0000～1001），表示十進(jìn)制0～9的十個(gè)數(shù)碼。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（6）將有效態(tài)部分畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。12.2.1計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（7）給出電路分析結(jié)論。利用狀態(tài)表可以確定該電路是按二進(jìn)制碼增加的方向轉(zhuǎn)換的，它能根據(jù)電路的狀態(tài)判斷出記下了幾個(gè)時(shí)鐘脈沖。由狀態(tài)圖可以看出，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的10個(gè)狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即：0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001→0000…電路具有遞增計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)同步4位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。12.2.1計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器如果用n表示觸發(fā)器位數(shù)，那么n位觸發(fā)器則N=2n個(gè)狀態(tài)，可累計(jì)2n個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。例如n＝4，則N=2n=16，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)循環(huán)一次可累計(jì)16個(gè)脈沖數(shù)，這種二進(jìn)制計(jì)數(shù)器也可叫作十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。12.2.1計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器若2n-1＜N＜2n，就構(gòu)成其他進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，叫作N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。例如十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，N=10，而23＜10＜24。12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器是一種將多個(gè)計(jì)數(shù)器集成在一起的電子設(shè)備，通常用于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的計(jì)數(shù)和定時(shí)任務(wù)。集成計(jì)數(shù)器可以包含多個(gè)不同類(lèi)型的計(jì)數(shù)器。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)是可以將多個(gè)計(jì)數(shù)器組合在一起，減少電路板的面積和復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性集成計(jì)數(shù)器12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器74LS161是一款同步4位二進(jìn)制可預(yù)置的加法計(jì)數(shù)器，它屬于TTL型集成電路該計(jì)數(shù)器具有同步預(yù)置數(shù)、異步清零以及保持等功能。12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器（a）引腳排列圖（b）邏輯功能示意圖74LS16174LS161計(jì)數(shù)器內(nèi)部由四個(gè)D觸發(fā)器和若干個(gè)門(mén)電路構(gòu)成。具有超前進(jìn)位功能，可以進(jìn)行計(jì)數(shù)、置數(shù)、禁止、直接（異步）清零等操作。12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器74LS161功能表在功能表中，“×”表示任意狀態(tài)。12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器引腳功能符號(hào)說(shuō)明D3D2D1D0：并行數(shù)據(jù)輸入端Q3Q2Q1Q0：計(jì)數(shù)器輸出端CTP、CTT：計(jì)數(shù)控制端CP：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（上升沿觸發(fā)）C0：進(jìn)位輸出端（高電平有效）：異步清零端（低電平有效）：同步預(yù)置數(shù)（低電平有效）12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)輸出端由高位到低位依次為Q3、Q2、Q1、Q0，每位的權(quán)值分別為8、4、2、1。異步清零當(dāng)時(shí)，輸出Q3、Q2、Q1、Q0不管處于何種狀態(tài)將全部清零，且不需要CP脈沖的控制（即清零與CP無(wú)關(guān)）。同步置數(shù)當(dāng)時(shí)，只有CP上升沿到來(lái)時(shí)，才能將D3D2D1D0端的預(yù)置數(shù)送入計(jì)數(shù)器，使Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0，預(yù)置數(shù)必須在CP的作用下才能完成送數(shù)功能。功能12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1111即15時(shí)，CO輸出為高電平1，即送出進(jìn)位信號(hào)1；除此之外CO均輸出低電平。在的前提下，若CTP=CTT=1，則在CP上升沿的作用下，計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。在狀態(tài)下，若CTP與CTT中有一個(gè)為0或都為0，則計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)，即輸出端狀態(tài)保持不變。12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161在時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，計(jì)數(shù)器能夠完成二進(jìn)制計(jì)數(shù)的遞增。當(dāng)觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)將輸出值加1，并將其顯示在輸出端口上。由于其內(nèi)部由4個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成，即有4位觸發(fā)器，

個(gè)狀態(tài)。利用74LS161的同步預(yù)置數(shù)、異步清零以及保持功能可以構(gòu)成小于等于16的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器反饋清零法利用異步清零端和“與非門(mén)”，將計(jì)數(shù)器的模N（等于計(jì)數(shù)器的進(jìn)制數(shù)）所對(duì)應(yīng)的輸出二進(jìn)制代碼中等于“1”的輸出端，通過(guò)與非門(mén)反饋到異步清零端，使輸出歸零。即與非門(mén)各條連線(xiàn)的權(quán)值之和應(yīng)等于要求的計(jì)數(shù)模值N?？珊?jiǎn)單記為：反饋數(shù)=計(jì)數(shù)模N【例1】試基于74LS161，用反饋清零法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：計(jì)數(shù)模N=10=(1010)2，邏輯電路如圖（a）所示，狀態(tài)圖如圖（b）所示。12.2.1計(jì)數(shù)器（a）邏輯電路（b）狀態(tài)圖12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)復(fù)位法利用同步置數(shù)控制端、預(yù)置數(shù)端D3D2D1D0和與非門(mén)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)歸零的。與反饋歸零法的區(qū)別在于：計(jì)數(shù)過(guò)程中不存在過(guò)渡狀態(tài)，所以與非門(mén)各條連線(xiàn)的權(quán)值之和應(yīng)等于要求的計(jì)數(shù)模值N再減去1?？捎洖椋悍答仈?shù)=計(jì)數(shù)模N-1【例2】試基于74LS161，用預(yù)置數(shù)復(fù)位法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：反饋數(shù)=計(jì)數(shù)模N-1=10-1=9=(1001)2，邏輯電路如圖（a）所示，狀態(tài)圖如圖（b）所示，計(jì)數(shù)過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡狀態(tài)。12.2.1計(jì)數(shù)器（a）邏輯電路（b）狀態(tài)圖12.2.1計(jì)數(shù)器集成計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出置最小數(shù)法利用同步置數(shù)控制端和進(jìn)位輸出端CO，將CO端的輸出經(jīng)“非門(mén)”送到端。令預(yù)置數(shù)端D3D2D1D0輸入計(jì)數(shù)狀態(tài)中的最小數(shù)M所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)由M到15的計(jì)數(shù)。其中M=24-N（N為計(jì)數(shù)器的模）?！纠?】試基于74LS161，用進(jìn)位輸出置最小數(shù)法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N=10，若計(jì)數(shù)狀態(tài)中的最小數(shù)M=24-10=6=(0110)2，即預(yù)置數(shù)端D3D2D1D0=0110，則利用進(jìn)位輸出置最小數(shù)法構(gòu)成的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯電路及其狀態(tài)圖如下所示，計(jì)數(shù)過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡狀態(tài)。12.2.1計(jì)數(shù)器（a）邏輯電路（b）狀態(tài)圖12.2.2寄存器寄存器在數(shù)字電路中，用來(lái)存放數(shù)據(jù)、信息或指令所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼的電路。具有清除數(shù)碼、接收數(shù)碼、存放數(shù)碼和傳送數(shù)碼的功能。因此，它必須具有記憶功能。12.2.2寄存器寄存器觸發(fā)器（具有存儲(chǔ)功能）門(mén)電路（具有控制作用）一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，存放n位二進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成12.2.2寄存器數(shù)碼寄存器具有暫時(shí)存放數(shù)碼的記憶功能沒(méi)有移位功能移位寄存器具有暫時(shí)存放數(shù)碼的記憶功能具有移位功能12.2.2寄存器數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器（數(shù)字寄存器）用于存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的設(shè)備。通常用于暫存數(shù)據(jù)，以便在數(shù)字系統(tǒng)的不同部分之間進(jìn)行傳輸或處理?？梢跃哂胁煌奈粚?，從幾個(gè)位到幾十個(gè)位不等。12.2.2寄存器數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器指令寄存器（IR）數(shù)據(jù)寄存器（DR）它們用于暫存即將執(zhí)行的指令或操作數(shù)，以便CPU進(jìn)行處理。12.2.2寄存器數(shù)碼寄存器單拍工作方式的數(shù)碼寄存器單拍工作方式的數(shù)碼寄存器的存儲(chǔ)部分由D觸發(fā)器構(gòu)成。12.2.2寄存器數(shù)碼寄存器無(wú)論寄存器中原來(lái)的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時(shí)鐘脈沖CP上升沿到來(lái)，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0～D3，就立即被送入進(jìn)寄存器中，即有：這種寄存器每次接收數(shù)碼時(shí)，只需要一個(gè)接收脈沖，故稱(chēng)單拍接收方式。12.2.2寄存器移位寄存器移位寄存器能實(shí)現(xiàn)將寄存器中的數(shù)碼按時(shí)鐘的節(jié)拍向左移或右移一位或多位的移位功能。一種特殊的寄存器，它允許數(shù)據(jù)在寄存器內(nèi)部進(jìn)行位移操作。12.2.2寄存器移位寄存器單向（右移）移位寄存器移位寄存器的每一位也是由觸發(fā)器組成的，每位觸發(fā)器的輸出端與下一位觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端相連接，所有觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘脈沖，同步工作。12.2.2寄存器移位寄存器單向（右移）移位寄存器功能從右側(cè)輸入端Di連續(xù)輸入4個(gè)1