数字电路教案-阎石 第七章 时序逻辑电路(3)

时序图

二、扭环形计数器 1、扭环形计数器是将单向移位寄存器的串行输入端和串行反相输出端相连，构成一个闭合的环。

实现扭环形计数器时，不必设置初态。扭环形计数器的进制数 N

与移位寄存器内的触发器个数

n满足

N=2n

的关系

结构特点为：D0?Qnn?1，即将FFn-1的输出Qn?1接到FF0的输入端D0。 状态图：

2、能自启动的4位扭环形计数器

nnnn排列顺序： Q0Q1Q2Q30000→1000→1100→1110 ↑ 有效循环 ↓0001←0011←0111←11110100→1010→1101→0110 ↑ 　　无效循环 ↓1001←0010←0101←1011 11

& & FF0 FF1 FF2 FF3 1D C1 Q Q0 1D C1 1D C1 1D C1 Q2 Q D0 Q 0 D 1 D 1 D 2 3 CP Q1 Q2 Q3 (a) 逻辑图 排列顺序： nnnnQ0Q1Q2Q3 0000→1000→1100→1110←1101←1010←0100←1001←0010 ↑ 有效循环 ↓ ↑ 0001←0011←0111←1111 0101←1011←0110 (b) 状态图 7.4.4 顺序脉冲发生器

在数字电路中，能按一定时间、一定顺序轮流输出脉冲波形的电路称为顺序脉冲发生器。

顺序脉冲发生器也称脉冲分配器或节拍脉冲发生器，一般由计数器（包括移位寄存器型计数器）和译码器组成。作为时间基准的计数脉冲由计数器的输入端送入，译码器即将计数器状态译成输出端上的顺序脉冲，使输出端上的状态按一定时间、一定顺序轮流为1，或者轮流为0。前面介绍过的环形计数器的输出就是顺序脉冲，故可不加译码电路即可直接作为顺序脉冲发生器。 一、计数器型顺序脉冲发生器

计数器型顺序脉冲发生器一般用按自然态序计数的二进制计数器和译码器构成。 举例：用集成计数器74LS163和集成3线-8线译码器74LS138构成的8输出顺序脉冲发生器。

1 CP 74LS163 LD CR CTT CTP Q0 Q1 Q2 Q3 CO 74LS138 STA Y0 STB Y1 STC Y2 Y3 Y4 Y5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 D0 D1 CP D2 Q0 D3 Q1 计数器 译码器 Q2 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 二、移位型顺序脉冲发生器 Y & & 7& & & & & & Q3 ◎移位型顺序脉冲发生器由移位寄存器型计数器加译码电路构成。其中环形计数器的

Y0 输出就是顺序脉冲，故可不加译码电路就可直接作为顺序脉冲发生器。

Y1 ◎时序图：◎由CT74LS194构成的顺序脉冲发生器 Y2 Q0 FF0 Q0 Q1 FF1 Q1 Y3 Y4 C1 1D 1D C1 CP Y5 Y6 & & Y7 Q2 FF2 Q2 Q3 FF3 Q3

12 1D C1 1D C1 见教材P233的图7.4.6和图7.4.7 7.5 同步时序电路的设计（略）

7.6 数字系统一般故障的检查和排除（略）

本章小结

计数器是一种应用十分广泛的时序电路，除用于计数、分频外，还广泛用于数字测量、运算和控制，从小型数字仪表，到大型数字电子计算机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。

计数器可利用触发器和门电路构成。但在实际工作中，主要是利用集成计数器来构成。在用集成计数器构成N进制计数器时，需要利用清零端或置数控制端，让电路跳过某些状态来获得N进制计数器。寄存器是用来存放二进制数据或代码的电路，是一种基本时序电路。任何现代数字系统都必须把需要处理的数据和代码先寄存起来，以便随时取用。

寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。基本寄存器的数据只能并行输入、并行输出。移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据可以并行输入、并行输出，串行输入、串行输出，并行输入、串行输出，串行输入、并行输出。

寄存器的应用很广，特别是移位寄存器，不仅可将串行数码转换成并行数码，或将并行数码转换成串行数码，还可以很方便地构成移位寄存器型计数器和顺序脉冲发生器等电路。在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算或操作，这就要求机器的控制部分不仅能正确地发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序。通常采取的方法是，用一个顺序脉冲发生器来产生时间上有先后顺序的脉冲，以控制系统各部分协调地工作。

顺序脉冲发生器分计数型和移位型两类。计数型顺序脉冲发生器状态利用率高，但由于每次CP信号到来时，可能有两个或两个以上的触发器翻转，因此会产生竞争冒险，需要采取措施消除。移位型顺序脉冲发生器没有竞争冒险问题，但状态利用率低。

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