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1、第五章 常用时序模块,5-2 MSI计数器及应用,5-3 MSI移位寄存器及应用,5-4 半导体存储器,本章小结,5-1 时序逻辑电路概述,时序逻辑电路的结构框图,5-1 时序逻辑电路概述,按各触发器接受时钟信号的不同分类：同步时序电路：各触发器状态的变化都在同一时钟信号作用下同时发生。异步时序电路：各触发器状态的变化不是同步发生的，可能有一部分电路有公共的时钟信号，也可能完全没有公共的时钟信号。,本章内容提要：时序逻辑电路基本概念、时序逻辑电路的一般分析方法；异步计数器、同步计数器、寄存器与移位寄存器的基本工作原理；重点介绍几种中规模集成器件及其应用、介绍基于功能块分析中规模时序逻辑电路的方
2、法。,5-2 MSI计数器及应用,部分常用MSI计数器,异步计数器74LS290/74LS90,同步计数器74LS161/74LS163,同步十进制可逆计数器74LS192,计数器的应用,部分常用集成计数器,1.74LS290的外引脚图、逻辑符号及逻辑功能,74LS290 2510进制计数器(a)外引脚图(b)逻辑符号,输出,CP输入,异步置数,异步2510进制计数器74LS290/74LS90,74LS290功能表,CP1-Q3Q2Q1 5进制,CP0-Q0 2进制,CP下降沿有效,2基本工作方式,（1）二进制计数：将计数脉冲由CP0输入，由Q0输出,二进制计数器,2基本工作方式,（2）五进
3、制计数：将计数脉冲由CP1输入，由Q3、Q2、Q1 输出,五进制计数器,2基本工作方式,（3）8421BCD码十进制计数：将Q0与CP1相连,计数脉冲CP由CP0输入,8421BCD码十进制计数器,二进制,五进制,2基本工作方式,（4）5421BCD码十进制计数：把CP0和Q3相连，计数脉冲由CP1输入,5421BCD码十进制计数器,五进制,二进制,（1）利用脉冲反馈法获得N进制计数器,3应用举例,构成七进制计数器,先构成8421BCD码的10进制计数器；再用脉冲反馈法，令R0BQ2Q1Q0实现。当计数器出现0111状态时，计数器迅速复位到0000状态，然后又开始从0000状态计数，从而实现0
4、0000110七进制计数。,构成六进制计数器,六进制计数器,先构成8421BCD码的10进制计数器；再用脉冲反馈法，令R0AQ2、R0BQ1。当计数器出现0110状态时，计数器迅速复位到0000状态，然后又开始从0000状态计数，从而实现00000101六进制计数。,计数器的级联是将多个集成计数器（如M1进制、M2进制）串接起来，以获得计数容量更大的N（=M1M2）进制计数器。一般集成计数器都设有级联用的输入端和输出端。异步计数器实现的方法：低位的进位信号高位的CP端,先用级联法,再用脉冲反馈法,（2）构成大容量计数器,附：用级联（相当于串行进位）法实现N进制计数器的方法（异步）。,这样构成的
5、N进制计数器的计数状态将保留M1进制计数器的特点。,例：利用两片74LS290构成23进制加法计数器。,74LS290构成二十三进制计数器,先将两片接成8421BCD码十进制的CT74LS290级联组成1010=100进制异步加法计数器。,0010,0011,再将状态“0010 0011”通过反馈与门输出至异步置0端，从而实现23进制计数器。,10进制计数器的进位信号？,1001 0000时Q3有下降沿。,7490构成四十五制进计数器,M=45=95，可以先构成九进制和五进制计数器，然后级联构成四十五进制计数器，电路如图所示。其中右侧7490构成九进制计数器，左侧7490构成五进制计数器。,用
6、7490构成四十五进制计数器电路,7490构成八十五进制计数器,1.74LS161的逻辑符号,74LS161的外引线图,状态输出,74LS161的逻辑符号,并行输入,CP输入,同步4位二进制计数器74LS161/74LS163,74LS161的功能表,CP上升沿有效,异步清0功能最优先,同步并行置数,CO=Q3 Q2 Q1 Q0 CTT,74LS161的时序图,(1).异步清零：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，输出端即反映输入数据的状态,(3).保持：当R=LD=1时，各触发器均处于保持状态,(4).计数：当LD=R=P=T=1
7、时，按自然二进制计数。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，输出恢复到初始的0000状态，QCC=0,2、逻辑功能,CT74163功能表,采用同步清零方式。当R=0时，只有当CP 的上升沿来到时,输出QDQCQBQA 才被全部清零,1、外引线排列和CT74161相同,2、置数，计数，保持等功能与CT74161相同,3、清零功能与CT74161不同,74LS163逻辑符号,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,返回,（1）同步二进制加法计数,3应用举例,实
8、现四位二进制加法计数,（2）构成16以内的任意进制加法计数器：,分析74LS161的置数功能：,电路举例（以十进制计数器为例）,反馈清0法反馈预置法,十进制计数器的计数状态顺序表,74LS161构成十进制计数器,改变D3 D2 D1 D0的状态，可以实现其它进制计数。,令D3 D2 D1 D00110,利用进位输出CO取状态1111,实现十进制计数（0110到1111）,用74LS161构成从0开始计数的十进制计数器,改变与非门的输入信号，可以实现其它进制计数。,令D3 D2 D1 D00000,利用与非门拾取状态1001,可实现从0开始计数的十进制计数（0000到1001）,电路的工作波形,
9、用74LS161构成从0开始计数的十进制计数器,改变与非门的输入信号，可以实现其它进制计数。,利用与非门拾取状态1010,实现十进制计数（0000到1001）,用74163构成从0开始计数的10进制计数器,（3）利用多片74LS161实现大容量计数,先用级联法 计数器的级联是将多个集成计数器（如M1进制、M2进制）串接起来，以获得计数容量更大的N（=M1M2）进制计数器。一般集成计数器都设有级联用的输入端和输出端。,同步计数器实现的方法：低位的进位信号高位的保持功能控制端（相当于触发器的T端）,有进位时，高位计数功能T 1；无进位时，高位保持功能T 0。,用两片CT74LS161级联成1616
10、进制同步加法计数器,低位片,高位片,在计到1111以前，CO10，高位片保持原状态不变,在计到1111时，CO11，高位片在下一个CP加一,再用脉冲反馈法,例：用两片74LS161级联成五十进制计数器,0010,0011,实现从0000 0000到0011 0001的50进制计数器,十进制数50对应的二进制数为0011 0010,二二百五十六进程程控计数器电路,例如，要构成模M=200的计数器，需要2片74163，预置数Y=162-200=56=(0011 1000)2 即在上图电路中，左侧74163的DCBA接0011，右侧74163的DCBA接1000。,功能表,同步十进制可逆计数器74L
11、S192,逻辑符号,使用方法 74192有清0和置数功能，因此同样可以使用反馈清0法或反馈预置法来构成任意进制计数器。1)反馈清0法构成M进制计数器 74192是异步清0，使用反馈清0法构成加法计数器的方法与7490相同，即遇M清0。构成减法计数器时，使用0和后面M-1个状态构成计数循环，遇10-M状态清0。,2)反馈预置法构成M进制计数器,74192构成的两种八进制加法计数器(a)使用前面8个状态；(b)使用后面8个状态,Y=10k-M-1,级联扩展,一百进制可逆计数器电路,计数器的应用,1、分频,2、计时,3、脉冲分配,4、产生周期序列信号,分频,8分频器电路,脉冲分配,8路脉冲分配器电路
12、及工作波形(a)电路；(b)工作波形,产生周期序列信号,7位巴克码产生器电路,设计一个(周期性)巴克码序列1110010产生器。,5-3 MSI移位寄存器及应用,4位双向移位寄存器74194,移位寄存器的应用,1.功能描述,4位双向移位寄存器74194,双向移位寄存器74LS194逻辑符号,CLR：异步置零端；S1、S0：工作方式控制端；A、B、C、D：并行数据输入端；QA、QB、QC、QD：并行数据输出端；SR：右移串行数据输入端；SL：左移串行数据输入端；CP：移位脉冲输入端,74194功能表,结论：清零功能最优先（异步方式）。计数、移位、并行输入都需CP的到来（同步方式）,工作方式控制端
13、S1S0区分四种功能。,S1S0=11 并行置数S1S0=01 右移S1S0=10 左移S1S0=00 保持原态,2.移位寄存器的应用,（1）实现数据格式的串/并和并/串变换,（1）7位串/并变换电路,（2）7位并/串变换电路,（2）构成序列检测器,用74194实现“1101”序列检测器，允许输入序列码重叠。,“1101”序列检测器,（3）构成移位型计数器,移位型计数器的三种类型：环形计数器-模n 扭环形计数器-模2n 变形扭环形计数器-模2n-1,移位型计数器的基本结构(a)环形；(b)扭环形；(c)变形扭环形,用74194实现 八进制扭环形计数器，并画出它们的全状态图。,八进制扭环形计数器
14、(a)电路；(b)全状态图,用74194实现 七进制变扭环形计数器，并画出它们的全状态图。,七进制变形扭环形计数器(a)电路；(b)全状态图,用74194实现 自启动八进制扭环形计数器，并画出它们的全状态图。,自启动八进制扭环形计数器(a)电路；(b)全状态图,半导体存储器的分类,半导体存储器,时序电路任何时刻的输出不仅与当时的输入信号有关，而且还和电路原来的状态有关。从电路的组成上来看，时序逻辑电路一定含有存储电路（触发器）。时序逻辑电路的功能可以用状态方程、状态转换表、状态转换图或时序图来描述。数码寄存器是用触发器的两个稳定状态来存储0、1数据，一般具有清0、存数、输出等功能。移位寄存器除
15、具有数码寄存器的功能外，还有移位功能。由于移位寄存器中的触发器一定不能存在空翻现象，所以只能用主从结构的或边沿触发的触发器组成。移位寄存器还可实现数据的串行-并行转换、数据处理等。,本章小结,对各种集成寄存器和计数器，应重点掌握它们的逻辑功能，对于内部电路的分析，则放在次要位置。现在已生产出的集成时序逻辑电路品种很多，可实现的逻辑功能也较强，应在熟悉其功能的基础上加以充分利用。,计数器是一种非常典型、应用很广的时序电路，不仅能统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲等。计数器的类型很多，按计数器时钟脉冲引入方式和触发器翻转时序的异同，可分为同步计数器和异步计数器；按计数体制的异同，可分为二进制计数器、二十进制计数器和任意进制计数器；按计数器中数字的变化规律的异同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,
