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数字电子技术基础

数字电子技术基础. 信息科学与工程学院 · 基础电子教研室. 】. 【. 内容回顾. RS 触发器的特性表. Q n. Q n+1. S. R. S =1 R =0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. S =× R =0. S =0 R =×. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 0. 1. S =0 R =1. 1. 0. 1. 0. 1. 0. 1. 1. 1. 1. 1*. 0. 1. 1. 1*. 1.

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Presentation Transcript

  1. 数字电子技术基础 信息科学与工程学院·基础电子教研室

  2. 】 【 内容回顾 RS触发器的特性表 Q n Q n+1 S R S =1 R =0 0 0 0 0 0 0 1 1 S =× R =0 S =0 R =× 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 S =0 R =1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1* 0 1 1 1* 1 § 4.3 触发器的逻辑功能与描述方法 一、RS触发器 RS触发器的特性方程 RS触发器的状态转换图

  3. 】 【 内容回顾 JK触发器的特性表 Q n Q n+1 J K 0 0 0 0 0 0 1 1 J =× K =0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 J =1 K = × J = × K =1 1 0 1 0 1 0 1 1 J =0 K =× 1 1 1 0 1 1 0 1 二、JK触发器 特性方程 状态转换图

  4. 】 【 内容回顾 T触发器的特性表 状态 Q n Q n+1 T 0 0 0 保持 0 1 1 0 1 1 1 0 翻转 1 0 1 T =1 T=0 T=0 T=1 三、T触发器 特性方程 状态转换图

  5. 】 【 内容回顾 D触发器的特性表 状态 Q n Q n+1 D 0 0 0 置0 0 0 1 0 1 1 1 0 置1 1 1 1 D =1 D=0 D=1 D=0 四、D触发器 特性方程 状态转换图

  6. 令 ：J = D，K＝D 】 【 内容回顾 4.3.3 触发器逻辑功能的转换 令 ：J = S，K = R 1. JK→RS触发器 2. JK→D触发器 令 ：J = K＝T 3. JK→T触发器 令 ：J = K＝1 4. JK→T’触发器 5. D→T’触发器

  7. 第五章 时序逻辑电路 本章首先讲述时序电路的特点，然后重点介绍时序电路的分析和设计方法及步骤，最后介绍了几种常用中规模时序电路，包括：寄存器、移位寄存器、计数器等。 内容提要

  8. 第五章 时序逻辑电路 §5.1 概述 §5.2 时序电路的分析方法 §5.3 若干常用的时序电路 §5.4 时序电路的设计方法

  9. § 5.1 概述 组合逻辑电路 逻辑电路 时序逻辑电路 现时的输出仅取决于现时的输入 门电路 除与现时输入有关外还与原状态 有关 触发器

  10. X（x1, x2, …, xi）：外部输入信号； Q（q1, q2, …, ql）：存储电路的状态输出， 也是组合逻辑 电路的内部输入； Y（ y1, y2, …, yj）：外部输出信号； Z（ z１, z2, …, zk）：存储电路的激励信号，也是组合逻辑 电路的内部输出。

  11. 时序逻辑电路有两个特点： 第一，时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分，存储电路具有记忆功能，通常由触发器组成； 第二，存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与外部输入信号共同决定组合逻辑电路的输出。

  12. 输出方程 驱动方程（或激励方程） 状态方程

  13. 时序逻辑电路的分类： 同步时序电路 根据存储电路的动作特点 异步时序电路 米利（Mealy）型时序电路 按输出信号的特点 穆尔(Moore)型时序电路

  14. 时序逻辑电路的分类： 同步时序电路 根据存储电路的动作特点 异步时序电路 米利（Mealy）型时序电路 按输出信号的特点 穆尔(Moore)型时序电路

  15. 5.2 时序逻辑电路的分析方法 同步时序电路的分析步骤： ① 根据逻辑图写出时序电路的各触发器的驱动方程和输出方程。  ② 根据已求出的驱动方程和所用触发器的特征方程， 获得时序电路的状态方程。  ③ 根据时序电路的状态方程和输出方程，建立状态转移表， 进而画出状态图和波形图等。  ④ 分析电路的逻辑功能,并检查是否能自启动。

  16. 【例1】 分析图示时序电路，要求写出其状态方程，Q1、Q2、Q3的状态转换图，说明能否自启动。

  17. 将驱动方程代入特性方程 ① 写出输出方程和驱动（激励）方程。 ② 求状态方程。

  18. 设电路的初态 ③ 列状态转换表。 将001作为电路 的新的初态，有 ……………

  19. Q3 Q2 Q1 Y CP的顺序 Q3n＋1 Q1n Q3n Q2n Q2n＋1 Q1n＋1 0 0 0 0 0 Y 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 1 0 0 3 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 4 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 5 0 0 6 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 ③ 列状态转换表。

  20. Q3 Q2 Q1 Y CP的顺序 0 0 Q3Q2Q1 0 0 0 Y 1 0 0 0 1 1 0 2 0 1 3 1 1 1 0 0 0 1 1 4 0 1 1 0 5 100 110 111 0 0 6 0 0 101 010 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 ④ 画状态转换图。 000 001 011

  21. Q3Q2Q1 000 001 011 100 110 111 101 010 0 2 3 4 5 6 7 8 9 1 CP Q1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 Q2 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 Q3 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 Y 0 1 0 0 1 Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 ⑤ 画时序图。

  22. Q3Q2Q1 000 001 011 100 110 111 101 010 1 0 0 0 Y 0 1 0 0 ⑥ 分析逻辑功能。 由状态转换图可知，电路实现了6进制 计数功能，能自启动。

  23. FF FF 1 2 Q Q 1 2 Y 1 J 1 J C 1 C 1 Q Q 1 2 1 K 1 K CP 【 例 2 】分析所示同步时序电路的逻辑功能 [P300(三)] 。 ① 写出输出方程和驱动（激励）方程。 ② 求状态方程。

  24. Q2Q1 Y 11 Q1n Q2n Q2n＋1 Q1n＋1 Y 00 01 10 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 ③ 列状态转换表，画状态转换图。 ④ 分析逻辑功能。 由状态转换图可知，电路实现了3进制计数功能，能自启动。

  25. 【 例 3 】分析所示同步时序电路的逻辑功能。

  26. ① 求输出方程和激励方程。 ② 求状态方程。

  27. ③ 列状态表。 01/0 11/1 10/0 00/0 00/0 10/0 11/0 01/0

  28. 01/0 11/1 10/0 00/0 00/0 10/0 11/0 01/0 ④ 画状态图。 ⑤ 逻辑功能分析。 当外部输入X=0时，状态转移按00→01→10→11→00→…规律变化，实现4进制加法计数的功能；当X=1时，状态转移按00→11→10→01→00→…规律变化，实现4进制减法计数器的功能。

  29. 【例4】 分析图示时序电路，要求写出其状态方程，Q1、Q2、Q3的状态转换图，说明能否自启动。

  30. Q3n＋1 Q1n Q3n Q2n Q2n＋1 Q1n＋1 0 0 0 0 1 0 Q3Q2Q1 1 0 1 1 0 0 001 1 0 1 0 0 1 000 001 011 1 1 1 1 0 1 101 110 111 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 010 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 电路实现了能自启动的6进制计数功能。

  31. 小结 • 基本要求： • 了解时序电路的特点及分类； • 掌握同步时序电路的分析方法。 作业： P301 思考题和习题 5-1题、5-2题

  32. 】 【 内容回顾 第五章 时序逻辑电路 本章首先讲述时序电路的特点，然后重点介绍时序电路的分析和设计方法及步骤，最后介绍了几种常用中规模时序电路，包括：寄存器、移位寄存器、计数器等。 内容提要

  33. § 5.1 概述 】 【 内容回顾 组合逻辑电路 逻辑电路 时序逻辑电路 门电路 触发器

  34. 】 【 内容回顾 时序逻辑电路有两个特点： 第一，时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分，存储电路具有记忆功能，通常由触发器组成； 第二，存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与外部输入信号共同决定组合逻辑电路的输出。 驱动方程（或激励方程） 状态方程 输出方程

  35. 】 【 内容回顾 时序逻辑电路的分类： 同步时序电路 根据存储电路的动作特点 异步时序电路 米利（Mealy）型时序电路 按输出信号的特点 穆尔(Moore)型时序电路

  36. 5.2 时序逻辑电路的分析方法 】 【 内容回顾 同步时序电路的分析步骤： ① 根据逻辑图写出时序电路的各触发器的驱动方程和输出方程。  ② 根据已求出的驱动方程和所用触发器的特征方程， 获得时序电路的状态方程。  ③ 根据时序电路的状态方程和输出方程，建立状态转移表， 进而画出状态图和波形图等。  ④ 分析电路的逻辑功能,并检查是否能自启动。

  37. §5.3 若干常用时序逻辑电路 §5.3.1 寄存器和移位寄存器 一、寄存器 寄存器是用来存放数据的，应用于各类数字系统和计算机中。

  38. EN EN RD A B Q0 LD LD A B Q1 CC4076 CP Q2 D0 Q3 D1 D2 D3

  39. 双向 右移 左移 移位 寄存器 寄存器 寄存器 (a) (b) (c) 二、移位寄存器 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，常把它分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器三种：

  40. Q0n+1=D0＝DI Q1n+1= D1＝Q0 Q2n+1= D2＝Q1 Q3n+1= D3＝Q2 移位寄存器的工作原理 由于触发器传输延迟时间的存在，每来一个CP脉冲，各触发器将按以下规律变化：从DI端输入一个数据 送给FF0保存， 将FF0中原来保 存的数据送FF1 保存…… EWB仿真

  41. Q0 Q2 S1 Q1 VCC Q3 S0 CP 9 16 14 12 10 11 15 13 S1 Q1 Q3 CP Q0 Q2 74LS194 S0 DIR DIL D0 D3 D1 D2 1 8 4 6 2 7 3 5 DIR DIL D0 D3 D1 RD RD GND D2 双向移位寄存器74LS194 工作方式 控制 并行输出 74LS194 可实现 串入－串出串入－并出并入－并出并入－串出 四种功能。 左移串行输入 右移串行输入 并行输入

  42. Q0 Q2 S1 Q1 VCC Q3 S0 CP 9 16 14 12 10 11 15 13 S1S0 /RD 功 能 直接清零 S1 Q1 Q3 CP Q0 Q2 × × 0 74LS194 S0 1 DIR DIL 1 D0 D3 D1 D2 1 1 1 4 8 6 2 7 3 5 DIR DIL D0 D3 D1 RD RD GND D2 0 0 保 持 右 移 0 1 1 0 左 移 1 1 并行输入

  43. 功能表 输入端 输出端 … B QB A QA QH CLR’ CLK L × × L × L 输出端 L 输出端 QB0 H × QA0 L QH0 × H H H H ↑ QAn QGn ↑ L H L QAn QGn × 74164的引脚图 L QAn QGn H × ↑ L 移位寄存器的应用 —8位串行输入并行输出74164构成的数字显示系统 串行输入端 清零端（低电平有效） 时钟端

  44. 数字显示系统 EWB仿真

  45. CP CP Q1, Q3 Q8 Q2 Q5 Q6 Q11 Q4 Q7 Q10 Q9 Q12 4.13

  46. §5.3 若干常用时序逻辑电路 】 【 内容回顾 §5.3.1 寄存器和移位寄存器 一、寄存器 寄存器是用来存放数据的，应用于各类数字系统和计算机中。

  47. EN EN RD A B Q0 LD LD A B Q1 CC4076 CP Q2 D0 Q3 D1 D2 D3

  48. 】 【 内容回顾 二、移位寄存器 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，常把它分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器三种：

  49. Q0 Q2 S1 Q1 VCC Q3 S0 CP 9 16 14 12 10 11 15 13 S1 Q1 Q3 CP Q0 Q2 74LS194 S0 DIR DIL D0 D3 D1 D2 1 8 4 6 2 7 3 5 DIR DIL D0 D3 D1 RD RD GND D2 双向移位寄存器74LS194 工作方式 控制 并行输出 74LS194 可实现 串入－串出串入－并出并入－并出并入－串出 四种功能。 左移串行输入 右移串行输入 并行输入

  50. Q0 Q2 S1 Q1 VCC Q3 S0 CP 9 16 14 12 10 11 15 13 S1S0 /RD 功 能 直接清零 S1 Q1 Q3 CP Q0 Q2 × × 0 74LS194 S0 1 DIR DIL 1 D0 D3 D1 D2 1 1 1 4 8 6 2 7 3 5 DIR DIL D0 D3 D1 RD RD GND D2 0 0 保 持 右 移 0 1 1 0 左 移 1 1 并行输入

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