数字电路基础第六课：时序逻辑电路 (数字电路基础第二版)

本节目录§5.1概述§5.2寄存器§5.3计数器的分析§5.4计数器的设计§5.5计数器的应用举例以下内容为正文§5.1概述在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关者，都叫做时序逻辑电路，简称时序电路。时序电路的特点：具有记忆功能。时序电路的基本单元：触发器。简单的时序电路,直接列真值表或画时序波形图就能分析清楚其逻辑功能。复杂的时序电路，就要先写驱动方程，再写出状态方程，画出状态转换图，这样来分析其逻辑功能。常用时序电路：寄存器、移位寄存器、计数器、序列信号发生器§5.2寄存器(Register)寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。5.2.1数码寄存器

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四位数码寄存器5.2.2移位寄存器(shiftregister)所谓“移位”，就是将寄存器所存各位数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成三种：

根据移位数据的输入－输出方式，又可将它分为四种：

双向移位寄存器的构成：只要设置一个控制端S，当S＝0时左移；而当S＝1时右移即可。集成组件电路LS就是这样的多功能移位寄存器。例3双向移位寄存器

例4四位二进制加法电路

LS寄存器应用举例例：数据传送方式变换电路

因为有7位并行输入，故需使用两片LS；用最高位QD2作为它的串行输出端。具体电路:

3.工作效果:

工作效果:在电路中，“右移输入”端接＋5V。

§5.3计数器的分析5.3.1计数器的功能和分类1.计数器的作用记忆输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。2.计数器的分类按工作方式分：同步计数器和异步计数器。按功能分：加法计数器、减法计数器和可逆计数器。按计数器的计数容量(或称模数)来分：各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二－十进制计数器等等。5.3.2异步计数器的分析异步计数器的特点：在异步计数器内部，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“异步计数器”。例：三位二进制异步加法计数器。

简单的时序电路,直接列真值表或画时序波形图就能分析清楚其逻辑功能。5.3.3同步计数器的分析同步计数器的特点：在同步计数器内部，各个触发器都受同一时钟脉冲——输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎是同时的，故被称为“同步计数器”。例：三位二进制同步加法计数器。

复杂的时序电路，就要先写驱动方程，再写出状态方程，画出状态转换图，这样来分析其逻辑功能。分析步骤:1.先列写控制端的逻辑表达式，即驱动方程：

4.画出该电路的状态转换图

5.依据状态图画出波形图波形图显示状态转换

思考题：试设计一个四位二进制同步加法计数器电路，并检验其正确性。

2.再列写状态转换表，分析其状态转换过程。

3.还可以用波形图显示状态转换表。

思考题：试设计一个四位二进制同步加法计数器电路，并检验其正确性。5.3.4任意进制计数器的分析

4.画状态转换图。

5.检查能否自启动。6.结论：这是一个异步五进制计数器，能自启动§5.4计数器的设计计数器的设计方法很多，大抵可分为两类：一是根据要求用触发器(Flop-Flip)构成，再就是利用具有特定功能的中规模集成组件适当连接而成。5.4.1利用触发器设计某计数电路举例说明其设计步骤。例：数字控制装置中常用的步进电动机有A、B、C三个绕组。电动机运行时要求三个绕组以A>AB>B>BC>C>CA再回到A的顺序循环通电，试设计一个电路实现之。设计步骤(分7步)如下：(1)根据任务要求，确定计数器的模数和所需的触发器个数。本任务所需计数器的模数为6，所以触发器的个数为3。(2)确定触发器的类型。最常用的触发器有D触发器和JK触发器，本任务中选用JK触发器。(3)列写状态转换表或转换图。

(4)根据所选触发器的激励表，确定各个触发器在状态转换时对控制端的电平要求。数字电路基础第六课：时序逻辑电路 (数字电路基础第二版)