心智圖資源庫 數位電子技術基礎(時序邏輯電路)
《數位電子技術基礎簡明教程》清華大學.餘孟嘗.第四版(第六章時序邏輯電路),介紹詳細、描述全面、希望能對感興趣的小伙伴學習提供幫助。
編輯於2023-11-30 19:34:02數位電子技術基礎
第六章 時序邏輯電路
概述
數位電路分為兩大類
組合邏輯電路:基本單元為閘電路
時序邏輯電路:基本單元為觸發器
時序邏輯電路的特點
定義:任何時刻電路的輸出,不僅和該時刻的輸入訊號有關,也取決於電路原來的狀態
示意圖:
電路特點
1 與時間因素(CP)有關
2 含有記憶性的元件(觸發器)
時序邏輯電路功能表示方法
邏輯表達式
輸出方程式:時序電路各輸出訊號的邏輯表達式
驅動方程式:各個觸發器同步輸入訊號的邏輯表達式
狀態方程式:
狀態表、卡諾圖、狀態圖、時序圖
時序邏輯電路的分類
按邏輯功能劃分
計數器
暫存器
移位暫存器
讀/寫記憶體
順序脈衝發生器
按時鐘控制方式劃分
同步時序電路:觸發器共用一個時脈CP,要更新狀態的觸發器同時翻轉
非同步時序電路:電路中所有觸發器沒有共用一個時脈CP
按輸出訊號的特性劃分
穆爾(Moore)型:
米利(Mealy)型:
6.1 時序邏輯電路的基本分析與設計方法
分析方法
分析步驟:
分析舉例:P247例題6.1.1
基本概念
有效狀態:在時序電路中,凡是被利用了的狀態,都叫做有效狀態
無效狀態:在時序電路中,凡是未利用的狀態,都叫做無效狀態
有效循環:在時序電路中,凡是有效狀態形成的循環,都稱為有效循環
無效循環:如果無效狀態形成了循環,那麼這種循環就稱為無效循環
能自啟動:在時序電路中,雖然有無效狀態,但它們沒有形成循環,這樣的時序電路叫做能夠自啟動的時序電路
不能自啟動:在時序電路中,存在無效狀態,而且它們之間形成了循環,這樣的時序電路叫做不能自啟動的時序電路
設計方法
設計步驟
1 進行邏輯抽象,建立原始狀態圖
2 進行狀態化簡,求最簡狀態圖
3 用二進位進行編碼並畫出編碼後的狀態圖
確定二進位代碼的位數:
4 選定觸發器類型並求出時脈方程式、輸出方程式、狀態方程式以及驅動方程
5 畫出邏輯圖
6 檢查設計的電路能否自啟動
設計舉例:P251例題6.1.2
6.2 計數器
概述
計數器的定義:在數位電路中,把記憶輸入CP脈衝個數的操作叫做計數,能實現計數操作的電子電路稱為計數器。
計數器的應用:分頻、定時、產生節拍脈衝與脈衝序列、進行數位運算等
計數器的特點
①一般為Moore型時序電路
②主要組成單元為時鐘觸發器
計數器的分類
按數制分類
二進制計數器
十進制計數器
N進制計數器
以計數方式分類
加法計數器
減法計數器
可逆計數器
按時鐘控制分類
同步計數器
非同步計數器
按開關元件分類
CMOS計數器
TTL計數器
二進制計數器
二進制同步計數器
電路的有效狀態數M:計數器能夠記憶輸入脈衝的數目
3位元二進位同步加法計數器:
4位元二進位同步加法計數器:
n位元二進位同步加法計數器:
3位二進位同步加法計數器
計數規律:
串行進位:
並行進位:
3位二進位同步減法計數器
計數規律:
串行進位:
整合式二進位同步加法計數器
74LS161
邏輯功能示意圖:
功能表:
異步清零:
74LS163
邏輯功能示意圖:同74LS161
功能表:
二進位異步計數器
3位二進位異步加法計數器
狀態圖:
並行進位:
整合式二進位非同步計數器
二-八-十六進位計數器:74197、74LS197
邏輯功能示意圖:
功能表:
十進制計數器(8421BCD碼)
十進制同步計數器
十進位同步加法計數器
狀態圖:
十進制同步減法計數器
狀態圖:
整合十進制同步加法計數器
74LS160
邏輯功能示意圖:
功能表:
74162、74S162、74LS162
邏輯功能示意圖:同74LS160
功能表:
十進制非同步計數器
整合十進制非同步計數器:74LS290
N進制計數器
用同步清零端或置數端歸零獲得N進制計數器的方法
主要步驟
應用舉例:P289例題6.2.1
用非同步清零端或置數端歸零獲得N進制計數器的方法
主要步驟
應用舉例:P290例題6.2.2
計數器容量的擴展
集成計數器一般都設定有級聯用的輸入端和輸出端,只要正確的把它們連接起來,便可得到容量更大的計數器。