目录

第1章 电路分析的基础知识

第2章 半导体基本器件

第3章 开关理论基础

第4章 门电路

第5章 组合逻辑电路

第6章 时序逻辑电路

6.3 时序电路的一般分析方法

第7章 存储器和可编程逻辑器件

第8章 数字系统基础

 

第6章 时序逻辑电路

6.3 时序电路的一般分析方法

 1. 同步时序电路的一般分析方法

例 6.3.1 分析电路,写出驱动方程和状态方程、

列出状态表、画出状态图。

 1)电路图

Q1
Q0

=1

x
----

=1

CP
D1
---

>C1

1D

Q1
-
CP
Q D0

>C1

1D

Q0
Q0

 2)驱动方程:D0=Q0,D1=Q1(异或)Q0(异或)X

  状态方程:Q0n+1=D0n=Q0n,Q1n+1=D1n=Q1n(异或)Q0n(异或)X

 3)状态表

X Q1nQ0n Q1n+1Q0n+1 - X Q1nQ0n Q1n+1Q0n+1
0 0  0 0  1 1 0  0 1  1
0 0  1 1  0 1 0  1 0  0
0 1  0 1  1 1 1  0 0  1
0 1  1 0  0 1 1  1 1  0

 4)状态图

00

01 Q1Q0 00

11
11  10 01  10
x=0 x=1

 5)功能说明:X=0 时,四进制加法。X=1 时,四进制减法。

 2. 用触发器构成的异步时序电路的一般分析方法(P192)

例 6.3.3 分析电路,写出驱动方程和状态方程、

列出状态表、画出状态图。

 1)电路图

1
CP

1

1J
>C1   
1K

Q0

○ 

1
Q0

1

1J
>C1   
1K

Q1

○ 

1
Q1

1

1J
>C1   
1K

Q2

○ 

 2)驱动方程:J0=K0=1,J1=K1=1,J2=K2=1

  时钟方程:CP0=CP,CP1=Q0,CP2=Q1

由 JK 触发器的特性方程 Qn+1 = JnQn + KnQn 得到

  状态方程:Q0n+1=Q0n,Q1n+1=Q1n,Q2n+1=Q2n

 3)设现态,求次态,列状态表

Q2nQ1nQ0n CP2CP1CP0 Q2n+1Q1n+1Q0n+1 - Q2nQ1nQ0n CP2CP1CP0 Q2n+1Q1n+1Q0n+1
0  0  0 ×    ×   √ 0    0    1 1    0    0 ×    ×   √ 1    0    1
0  0  1 ×   √   √ 0    1    0 1    0    1 ×   √   √ 1    1    0
0  1  0 ×    ×   √ 0    1    1 1    1    0 ×    ×   √ 1    1    1
  1  1 √  √  √ 1    0    0 1    1    1 √  √  √ 0    0   0

 4)状态图

000

001 010

011
 
111  110 101  100

 5)功能说明:该电路是异步二进制加法计数器。

CP 0 1 0 1 0 1 0 1 0
- - - - - - - - - -
Q0 0 0 1 1 0 0 1 1 0
- - - - - - - - - -
Q1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
- - - - - - - - - -
Q2 0 0 0 0 0 0 0 0 1

6.4 常见的时序逻辑电路

6.4.1 寄存器(P194)

 1)电路图

D3
CP
RD

1D
>C1   
R

Q3

○ 

D2
CP
RD

1D
>C1   
R

Q2

D1
CP
RD

1D
>C1   
R

Q1

○ 

D0
CP
RD

1D
>C1   
R

Q0

○ 

 2)工作原理

  RD=O 时,Q3Q2Q1Q0=0000;

  RD=1,CP 加入正脉冲时,Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0

6.4.2 移位寄存器

 1. 单向移位寄存器(P195)

 1)电路图

串行
输入
并行输出:1101
1 1 0 1

DI

CP

1D

>C1   

Q3

○ 

Q3

CP

1D

>C1   

Q2

Q2

CP

1D

>C1   

Q1

○ 

Q1

CP

1D

>C1   

Q0 DO

○ 

串行
输出:
1011

 2)工作原理

  DI依次输入1,0,1,1 时,

经过四个脉冲,并行输出 Q3Q2Q1Q0=1101;

再经过四个脉冲,串行输出 D0=1011。

 2. 双向移位寄存器(P196)

 1)电路图

右移位 并行输入 左移位 保持
DIR S1 S0 S0 S1 D3 S0 S1 Q2  S0 S1 Q3
&      

≥1

 2)工作原理

CP RD S1 S0 工作状态
1 0  0 保 持
1 0  1 右 移
1 1  0 左 移
1 1  1 并行输入

6.4.3 计数器

 2. 同步二进制加法计数器(P199)

 1)电路图

1
CP

1

1J
>C1   
1K

Q0

 

-
Q0
CP
Q0

1J
>C1   
1K

Q1

○ 

-
Q1Q0
CP○
Q1
Q0

1J
>C1   
1K

Q2

○ 

-
Q2Q1Q0
CP○
Q2Q1
Q0

1J
>C1   
1K

Q2

○ 

-
Q3
Q2
Q1
Q0
& C

 2)驱动方程:T0=1,T1=Q0,T2=Q1Q0,T3=Q2Q1Q0

   进位:C=Q3Q2Q1Q0=1·1·1·1=1 

 3)状态表

CP Q3Q2nQ1nQ0n Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1 C
0 0  0  0  0 0  0   0   1 0
1 0  0  0  1 0   0   1   0 0
2 0   0  1  0 0   0   1   1 0
3 0     1  1 0   1   0   0 0
4 0   1   0   0 0   1   0   1 0
5 0   1   0   1 0   1   1   0 0
6 0   1   1   0 0   1   1   1 0
7 0   1   1   1 1   0  0   0 0

 4)状态图

0000

/0

0001

/0

……

/0

0111
/1↑  

↓/0

1111


/0

 1110


/0

……


/0

 1000

 5)功能说明:该电路是同步二进制加法计数器。

CP 0 1 0 1 0 1 0 1 0
- - - - - - - - - -
Q0 0 0 1 1 0 0 1 1 0
- - - - - - - - - -
Q1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
- - - - - - - - - -
Q2 0 0 0 0 0 0 0 0 1

 4. 同步十进制加法计数器(P203)

  有效状态:0000 到 1001,

  无效状态:1010 到 1111。

 6. 中规模集成计数器的应用(P205)

  两片十进制计数器 74LS160 级联构成百进制计数器。

  低位片工作状态控制端 EP、ET 处于高电位,低位片计数。

  低位片进位输出 C=1 时,

使高位片 EP、ET 为高电位,高位片开始计数。

  置数端 LD = 1,置0端 RD = 1,计数。

0  0  0  0 0  0  0  0
1

1

1

1

CP

EP

ET

LD

RD

CP

D0 D1 D2 D3

 

74LS160

(低位片)

Q0 Q1 Q2 Q3

 

C

 

---

C

C

1

1

CP

EP

ET

LD

RD

CP

D0 D1 D2 D3

 

74LS160

(高位片)

Q0 Q1 Q2 Q3

 

C

 

---

Q0 Q1 Q2 Q3
个位
Q0 Q1 Q2 Q3
十位

电路接线图

  电源 UCC 接 +5V,地线 GND 接 0。

  D0 D1 D2 D3 数据线接 0。

  CP 接 CP 脉冲。

  LD RD S1 S2 接高电位。

  低位片进位输出 C 接高位片 S1 S2

  Q0 Q1 Q2 Q3 接数码管。

+5V C  Q0 Q1 Q2 Q3 1  1

+5V    Q0 Q1 Q2 Q3  C 1

16 15 14 13 12 11 10 9
UCC C  Q0 Q1 Q2 QS2 LD

74LS160
  (低位片)

1  2  3  4  5  6  7  8
RD CP D0 D1 D2 D3 S1 GND

--

16 15 14 13 12 11 10 9
UCC C  Q0 Q1 Q2 QS2 LD

74LS160
  (高位片)

1  2  3  4  5  6  7  8
RD CP D0 D1 D2 D3 S1 GND

1  CP 0  0  0  0  1  0

1  CP 0  0  0  0  C  0