1、第六章 常用时序模块及其应用,第一节 计数器,第二节 寄存器,第三节 序列码发生器,第四节 数字电子钟,小结,第一节 计数器,按进位方式，分为同步和异步计数器。,按进位制，分为模二、模十和任意模计数器。,按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器。,按集成度，分为小规模与中规模集成计数器。,用来计算输入脉冲数目,一、计数器的分类,二、中规模计数器,（三）中规模异步计数器,（二）四位二进制可逆计数器,（一）四位二进制同步计数器,（一）四位二进制同步计数器,2. 四位二进制同步计数器CT74163,1. 四位二进制同步计数器CT74161,3. CT74161/ CT74163功能扩展,1. 四位二进
2、制同步计数器CT74161,四个主从J-K触发器构成,(1) 逻辑符号,D A:高位低位,CP: 时钟输入，上升沿有效。,R: 异步清零，低电平有效。,LD: 同步预置，低电平有效。,QD QA:高位低位,P、T：使能端，多片级联。,输 入 输 出CPRLDP(S1)T(S2) A B C D QA QB QC QD0 0 0 0 0 10 A B C D A B C D110 保持11 0 保持111 1 计数,CT74161功能表,1)异步清除：当R=0，输出“0000”状态，与CP无关。,2)同步预置：当R=1，LD=0，在CP上升沿时，输出 端反映输入数据的状态。,3)保持：当R=LD
3、=1时，各触发器均处于保持状态。,4)计数：当LD = R = P= T = 1时，按二进制自然码 计数。 若初态为0000,15个CP后，输出为 “1111”，进位QCC = TQAQBQCQD =1。第16个 CP作用后，输出恢复到0000状态，QCC = 0。,(2) 功能,1. 四位二进制同步计数器CT74161,2. 四位二进制同步计数器CT74163,CT74163功能表,CT74161功能表,CT74163采用同步清零方式：当R=0时，且当CP的上升沿来到时,输出QDQCQBQA 才全被清零。,(1)外引线排列和CT74161相同。,(2)置数，计数，保持等功能与CT74161相
4、同。,(3)清零功能与CT74161不同。,2. 四位二进制同步计数器CT74163,特点：,比较四位二进制同步计数器,CT74163,异步清零同步预置保持计数,CT74161,同步清零同步预置保持计数,连接成任意模M 的计数器,(1) 同步预置法,(2) 反馈清零法,(3) 多次预置法,3. CT74161/ CT74163功能扩展,态序表 计数 输 出N QD QC QB QA0 0 1 1 01 0 1 1 12 1 0 0 03 1 0 0 14 1 0 1 05 1 0 1 16 1 1 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 1,例1:设计一个M=10的计数器。,
5、方法一: 采用后十种状态,0110,0,(1) 同步预置法,态序表 计数 输 出N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1,例2:设计一个M=10的计数器。,方法二:采用前十种状态,0000,1001,0,(1) 同步预置法,仿 真,例3: 同步预置法设计 M=24 计数器。,0001,1000,0,1000,0000,（24）10=（11000）2,初态为：0000 0001,终态：00011000,连接成任意模M 的计数器,(1
6、) 同步预置法,(2) 反馈清零法,(3) 多次预置法,3. CT74161/ CT74163功能扩展,0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0,采用CT74161,0,0000,（2）反馈清零法,态序表 N QD QC QB QA,态序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0
7、 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1,采用CT74161,例2: 设计一模9计数器。,0,0000,（2）反馈清零法,例3: 设计一M=13 计数器。,态序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0,采用CT74163,0,0000,仿 真,（2）反馈清零法,连接成任意模M 的计数器,（1）同步预置法,（2）反馈清零法,（3）多次预置法,3. CT74161
8、/ CT74163功能扩展,M=10 计数器,态序表 N QD QC QB QA0 0 0 0 0,例: 分析电路功能。,2 0 1 0 13 0 1 1 04 0 1 1 15 1 0 0 0,7 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 1,1 0 1 0 0,6 1 1 0 0,二、中规模计数器,（三）中规模异步计数器,（二）四位二进制可逆计数器,（一）四位二进制同步计数器,输 入 输 出CPU CPD RLD A B C D QA QB QC QD 1 0 0 0 0 0 0 A B C D A B C D 1 0 1 加 法 计 数 1 0 1 减 法 计 数 1 1 0 1
9、保持,（二）四位二进制可逆计数器CT74193,CT74193功能表,D A:高位低位CPU 、CPD :双时钟输入R: 异步清除,高电平有效。LD: 异步预置,低电平有效。QD QA:高位低位,1. 逻辑符号,加到最大值时产生进位信号QCC=0,减到最小值时产生借位信号QCB=0,（二）四位二进制可逆计数器CT74193, 连接成任意模M 的计数器,(1) 接成M16的计数器,2. CT74193功能扩展,(二）四位二进制可逆计数器CT74193,0 0 1 1 01 0 1 1 12 1 0 0 03 1 0 0 14 1 0 1 05 1 0 1 16 1 1 0 07 1 1 0 18
10、 1 1 1 09 1 1 1 1,例：用CT74193设计M=9 计数器。,方法一:采用异步预置、加法计数,（1）接成M16的计数器,0110,态序表 N QD QC QB QA,方法二:采用异步预置、减法计数,01 0 0 111 0 0 020 1 1 130 1 1 040 1 0 150 1 0 060 0 1 170 0 1 080 0 0 190 0 0 0,1001,例1：用CT74193设计M=9 计数器。,态序表NQDQCQBQA,（1）接成M16的计数器, 连接成任意模M 的计数器,(1) 接成M16的计数器,2. CT74193功能扩展,(二）四位二进制可逆计数器CT7
11、4193,例:用CT74193设计M=147 计数器。,方法一:采用异步清零、加法计数。,M = (147)10 =(10010011)2需要两片CT74193,1001,1100,0000,0000,（2）接成M16的计数器,方法二:采用减法计数、异步预置。利用QCB端,M = (147)10 =(10010011)2,1001,1100,1100,1001,例:用CT74193设计M=147 计数器,（2）接成M16的计数器,二、中规模计数器,（三）中规模异步计数器,（二）四位二进制可逆计数器,（一）四位二进制同步计数器,输 入 输 出CP R0（1）R0（2）Sg（1）Sg（2） QA
12、QB QC QD 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 计 数 0 0 0 0 0 0 ,（三）异步计数器CT74290,(1) 触发器A：模2 CPA入QA出(2) 触发器B、C、D：模5异步计数器。 CPB 入QD QB出CPA、CPB: 时钟输入端R01、R02: 直接清零端Sg1、Sg2 : 置9端QD QA:高位低位,1 . 逻辑符号,（三）异步计数器CT74290,(2)异步清零：当R01=R02=1，Sg1、 Sg2有低电平 时， 则输出“0000”状态，与CP无关。,(1)置9：当Sg1= Sg2= 1 时， 输出 1001 状
13、态。,(3)计数：当R01、R02及Sg1、Sg2有低电平时，且 当有CP下降沿时，即可以实现计数。,2. 功能,在外部将QA和CPB连接构成8421BCD码计数。 CPA入QD QA出,在外部将QD和CPA连接构成5421BCD码计数。 CPB入QAQD QC QB出。,（三）异步计数器CT74290,例 1：采用CT74290 设计M=6计数器。,方法一：利用R端,00 0 0 011 0 0 020 1 0 031 1 0 040 0 1 051 0 1 060 1 1 0,0110,0000,M=6 态序表N QA QB QC QD,例 2：采用CT74290 设计M=7计数器。,M=
14、7 态序表 NQAQBQC QD00 0 0 011 0 0 020 1 0 031 1 0 040 0 1 051 0 1 060 1 1 071 0 0 1,方法二：利用S 端,1001,0110,例 3：用CT74290 设计M=10计数器。,M=10 态序表 NQAQDQC QB00 0 0 010 0 0 120 0 1 030 0 1 140 1 0 051 0 0 061 0 0 171 0 1 081 0 1 191 1 0 0,要求：采用5421码计数,例 4：用CT74290 设计M=88计数器。,方法三：采用两片CT74290级联,0,1,第六章 常用时序模块及其应用,第
15、一节 计数器,第二节 寄存器,第三节 序列码发生器,第四节 数字电子钟,小结,移位寄存器,寄存器,单向移位寄存器,双向移位寄存器,第二节 寄存器,用来存放数据,一、寄存器的分类,（一）中规模寄存器CT74175,四个D触发器构成, 0 1 1 0 0 1 Q,1.逻辑符号,2.功能:CT74175功能表,输入 输出R CP D Q,二、寄存器,（一）移位寄存器,假设4是低位寄存器，1是高位寄存器。,由D触发器的特性方程可知：,欲存入数码1011：,采用串行输入 只有一个数据输入端,？,解决的办法：,在 4个CP脉冲的作用下 ，依次送入数码。,左移寄存器：,先送高位，后送低位。,右移寄存器：,先
16、送低位，后送高位。,由于该电路为一左移寄存器，数码输入顺序为：,1,0,1,1,CP,Q4 Q3 Q2 Q1,欲存入数码1011，即D1D2D3D4= 1011,1,1(D1) 0 0 0,2,0(D2) 1(D1) 0 0,3,1(D3) 0(D2) 1(D1) 0,4,1(D4) 1(D3) 0(D2) 1(D1),CT74195功能表,0 0 0 0 1,（二）四位单向移位寄存器CT74195,(1) 清零：R=0时，输出为“0000”。(2) 送数：R=1，SH/LD=0时，当CP 时，执行并行送数。(3) 右移：R=1，SH/LD=1时，CP 时，执行右移： Q0由JK决定, Q0Q
17、1， Q1Q2 ，Q2Q3。,2. 功能,1. 逻辑符号,（二）四位单向移位寄存器CT74195,输入,输出,CT74194功能表,注：0-最高位 . 3-最低位,（三）四位双向移位寄存器CT74194,（1） 当R=0 时，异步清零。（2）当MAMB时，并行送 数。（3）当MAMB时，保持。（4）当MA=1，MB=0时，右移 且数据从DSR 端串行输入。（5）当MA=0 ，MB=1 时，左移 且数据从DSL 端串行输入。,2. 功能,1. 逻辑符号,（三）四位双向移位寄存器CT74194,2. 环形计数器,1. 数据转换,3. 扭环形计数器,4. 分频器,（四）寄存器的应用,1.七位串行并行
18、转换,2. 环形计数器,1. 数据转换,3. 扭环形计数器,4. 分频器,（四）寄存器的应用,例：用CT74195构成M=4的环形计数器。,态序表 ,注意：（1）电路除了有效计数循环外，还有五个无效循环。（2）不能自启动，工作时首先在SH/LD加启动信号进行预置。,2.环形计数器,（1）连接方法： 将移位寄存器的输出Q3反馈到、K输入端。,（2）判断触发器个数： 计数器的模(n为移位寄存器的个数)。,2. 环形计数器,1. 数据转换,3. 扭环形计数器,4. 分频器,（四）寄存器的应用,注意：（1）电路除了有效计数循环外，还有一个无效循环。（2）不能自启动， 工作时首先在R端加启动脉冲信号清零
19、。,态序表 Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1,例：设计一M=8的扭环形计数器。,（1）连接方法： 将移位寄存器的输出Q3经反相器后反馈到、K输入端。,（2）判断触发器个数： 计数器的模2n (n为移位寄存器的位数)。,2. 环形计数器,1. 数据转换,3. 扭环形计数器,4. 分频器,（四）寄存器的应用,分频器,第六章 常用时序模块及其应用,第一节 计数器,第二节 寄存器,第三节 序列码发生器,第四节 数字电子钟,小结,第三节 序列码发生器,一、计数器型序列码发生器,二、反馈型
20、序列码发生器,最长线性序列码发生器,任意长度的序列码,一、计数器型序列码发生器,2. 按要求设计组合输出电路。,计数器+组合输出电路,（一）电路组成,（二）设计过程,1.根据序列码的长度S设计模S计数器，状态可以自定。,例：设计一产生110001001110序列码发生器。,第一步：设计计数器 （1）序列长度S=12，可以设计模12计数器。（2）选用CT74161。（3）采用同步预置法。（4）设定有效状态为 QDQCQBQA=01001111。,0010,一、计数器型序列码发生器,第二步：设计组合电路,QD QC QB QA Z 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1
21、 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0,（1）列出真值表。,（2）卡诺图化简。,（3）采用8输入数据选择器实现逻辑函数：,D0=D1=D3=D5=0D2=D6=1D4=QA，D7=,一、计数器型序列码发生器,若对应的方格内 有0也有1，则应为1格对应的输入变量的积之和（此积之和式中只能含余下的变量）。,八选一选择器实现函数：逻辑变量ABCD,选ABC做地址输入，可得八选一选择器的卡诺图,与函数的卡诺图比较，可确定相应的数据输入Di。,若对应于选择器卡诺图的方格内
22、全为1，则此Di= 1；反之，若方格内全为0，则Di = 0。,QDQCQB-ABCQA-D,第三步：画电路图,D0=D1= D3 =D5=0D2=D6=1D4=QA，D7=,Z,一、计数器型序列码发生器,二、反馈型序列码发生器,-最长线性序列码发生器,第三节 序列码发生器,一、计数器型序列码发生器,二、反馈型最长线性序列码发生器 (m序列码发生器),2. 电路组成：移位寄存器 + 异或反馈电路,1. 最长线性序列码长度：S=2n-1,3. 设计过程:,(1) 根据S=2n-1，确定n 。(2) 再查表6-31可得反馈函数 f(Q)。(3) 画电路图。(4) 加防全0装置。,例：设计S=7的m
23、序列码发生器。,第一步：根据S=2n-1，确定n =3。第二步：查表6-31可得反馈函数：f(Q)=Q2Q3 (即CT74194的DSR= Q1Q2)。第三步：画电路图。,二、反馈型最长线性序列码发生器 (m序列码发生器),第四步：加全0校正项,第五步：画电路图 利用全0状态，重新置数以实现自启动，逻辑电路如图所示。,例：设计S=7的m序列码发生器。,二、反馈型最长线性序列码发生器 (m序列码发生器),第六章 常用时序模块及其应用,第一节 计数器,第二节 寄存器,第三节 序列码发生器,第四节 数字电子钟,小结,数字电子钟是一种直接用数字显示时间的计时装置，一般由晶体振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路和电源等部分组成。,第四节 数字电子钟,本章讨论了几种常用的时序模块，如计数器、寄存器、移位寄存器以及由他们组成的序列信号发生器等。 计数器可分为同步、异步两种；同步计数器的工作频率高，异步计数器电路简单。 移位寄存器分为左移、右移及双向。,小 结,（1）熟练读懂中规模时序模块的功能表； （2）熟练掌握中规模模块电路的功能扩展； （3）具备应用时序模块及组合电路构成 给定逻辑功能电路的能力。,本章重点,习 题,6-1 6-3 6-7 6-9 6-11 6-12 6-14 6-15 6-19 6-22,
