清华数字电子技术件.pptx
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1、数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版数字电子技术基础(第五版)(第五版)教学课件清清华华大学大学 阎阎石石 王王红红联联系地址:清系地址:清华华大学大学 自自动动化系化系邮邮政政编码编码:100084100084电电子信箱:子信箱:wang_wang_联联系系电话电话:(010)62792973(010)62792973数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版第六章 时序逻辑电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版6.1 6.1 概述概述一、一
2、、时时序序逻辑电逻辑电路的特点路的特点1.1.功能上:功能上:任一任一时时刻的刻的输输出不出不仅仅取决于取决于该时该时刻的刻的输输入,入,还还与与电电路原来的状路原来的状态态有关有关。例:串行加法器,两个多位数从低位到高位逐位相加例:串行加法器,两个多位数从低位到高位逐位相加2.2.电电路路结结构上构上包含存包含存储电储电路和路和组组合合电电路路存存储储器状器状态态和和输输入入变变量共同决定量共同决定输输出出数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、二、时时序序电电路的一般路的一般结结构形式与功能描述方法构形式与功能描述方法数字电子技术基础数字
3、电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版可以用三个方程可以用三个方程组组来描述:来描述:数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三、三、时时序序电电路的分路的分类类1.1.同步同步时时序序电电路与异步路与异步时时序序电电路路同步:存同步:存储电储电路中所有触路中所有触发发器的器的时钟时钟使用使用统统一的一的clk,clk,状状态变态变化化发发生在同一生在同一时时刻刻异步:没有异步:没有统统一的一的clk,clk,触触发发器状器状态态的的变变化有先有后化有先有后2.Mealy2.Mealy型和型和MooreMoore型型
4、MealyMealy型:型:MooreMoore型:型:数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版6.2 6.2 时时序序电电路的分析方法路的分析方法6.2.1 6.2.1 同步同步时时序序电电路的分析方法路的分析方法分析:找出分析:找出给给定定时时序序电电路的路的逻辑逻辑功能功能即找出在即找出在输输入和入和CLKCLK作用下,作用下,电电路的次路的次态态和和输输出。出。一般步一般步骤骤:从从给给定定电电路写出存路写出存储电储电路中每个触路中每个触发发器的器的驱动驱动方程方程(输输入的入的逻辑逻辑式),得到整个式),得到整个电电路的路的驱动驱动方程
5、。方程。将将驱动驱动方程代入触方程代入触发发器的特性方程,得到器的特性方程,得到状状态态方程。方程。从从给给定定电电路写出路写出输输出方程。出方程。数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版例:例:TTL电路电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版6.2.2 6.2.2 时时序序电电路的状路的状态转换态转换表、状表、状态转换图态转换图、状、状态态机机流程流程图图和和时时序序图图一、状一、状态转换态转换表表0 00 00 00 00 01 10 00 00 01 10 01 10 00 00 01
6、10 00 01 11 10 00 01 11 11 10 00 00 01 10 00 01 10 01 10 01 10 01 11 11 10 00 01 11 10 00 00 00 01 11 11 11 10 00 00 01 10 00 00 00 00 01 10 00 01 10 02 20 01 10 00 03 30 01 11 10 04 41 10 00 00 05 51 10 01 10 06 61 11 10 01 17 70 00 00 00 00 01 11 11 11 11 10 00 00 00 0数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技
7、术基础第五版第五版第五版第五版二、状二、状态转换图态转换图数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三、状三、状态态机流程机流程图图(State Machine ChartState Machine Chart)数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版四、四、时时序序图图数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版例:例:数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版(4 4)列状)列状态转换态转换表:表:(5 5)
8、状)状态转换图态转换图00000101101011110 001/001/010/010/011/011/000/100/11 111/111/100/000/001/001/010/010/0数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版*6.2.3*6.2.3 异步异步时时序序逻辑电逻辑电路的分析方法路的分析方法各触各触发发器的器的时钟时钟不同不同时发时发生生例:例:TTL电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版6.3 6.3 若干常用的若干常用的时时序序逻辑电逻辑电路路6.3.1 6.3.1 寄
9、存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器一、寄存器一、寄存器用于寄存一用于寄存一组组二二值值代代码码,NN位寄存器由位寄存器由NN个触个触发发器器组组成,成,可存放一可存放一组组NN位二位二值值代代码码。只要求其中每个触只要求其中每个触发发器可置器可置1 1,置,置0 0。例例1 1:数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版例:用例:用维维-阻触阻触发发器器结结构的构的74HC17574HC175数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、移位寄存器(代二、移位寄存器(代码码在寄存器中左在寄存器中左/右移
10、右移动动)具有存具有存储储 +移位功能移位功能数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版器件器件器件器件实实例:例:例:例:74LS 194A74LS 194A,左左左左/右移,并行右移,并行右移,并行右移,并行输输入,保入,保入,保入,保持,异步置零等持,异步置零等持,异步置零等持,异步置零等功能功能功能功能数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版RRD DS S1 1S S0 0工作状态工作状态0 0X XX
11、X置零置零1 10 00 0保持保持1 10 01 1右移右移1 11 10 0左移左移1 11 11 1并行输入并行输入 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版扩扩展展应应用(用(4 4位位 8 8位)位)数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版6.3.2 6.3.2 计计数器数器 用于用于计计数、分数、分频频、定、定时时、产产生生节节拍脉冲等拍脉冲等 分分类类:按:按时钟时钟分,同步、异步分,同步、异步 按按计计数数过过程中数字增减分,加、减和可逆程中数字增减分,加、减和可逆 按按计计数器中的
12、数字数器中的数字编码编码分,二分,二进进制、二制、二-十十进进制和制和 循循环码环码 按按计计数容量分,十数容量分,十进进制,六十制,六十进进制制 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版一、同步一、同步计计数器数器1.1.同步二同步二进进制制计计数器数器同步二同步二进进制加法制加法计计数器数器原理:根据二原理:根据二进进制加法运算制加法运算规则规则可知:在多位二可知:在多位二进进制数末位加制数末位加1 1,若第,若第i i位以位以下皆下皆为为1 1时时,则则第第i i位位应应翻翻转转。由此得出由此得出规规律,若用律,若用T T触触发发器构成器构
13、成计计数器,数器,则则第第i i位位触触发发器器输输入端入端TiTi的的逻辑逻辑式式应为应为:数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版器件器件实实例:例:7416174161工作状态工作状态X X0 0X XX XX X置置 0 0(异步)(异步)1 10 0X XX X预置数(同步)预置数(同步)X X1 11 10 01 1保持(包括保持(包括C C)X X1 11 1X X0 0保持(保持(C=0C=0)1 11 11 11 1计数计数数字电子技术基础数
14、字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版同步二同步二进进制减法制减法计计数器数器原理:根据二原理:根据二进进制减法运算制减法运算规则规则可知:在多位二可知:在多位二进进制数末位减制数末位减1 1,若第,若第i i位以位以下皆下皆为为0 0时时,则则第第i i位位应应翻翻转转。由此得出由此得出规规律,若用律,若用T T触触发发器构成器构成计计数器,数器,则则第第i i位位触触发发器器输输入端入端TiTi的的逻辑逻辑式式应为应为:数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版同步加减同步加减计计数器数器加/减计数器加/减计数结
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