第15章時序邏輯電路3-寄存器課件

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1、,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,15.4,寄存器和移位寄存器,概述,74LS191:,四位二進制加,/,減法計數(shù)器,74LS73:JK,觸發(fā)器,74LS154:,4,線,-16,線譯碼器,NE555:,定時器,流水燈,15.4 寄存器和移位寄存器 概述74LS191:四位二,1,15.4,寄存器和移位寄存器,概述,15.4 寄存器和移位寄存器 概述,2,知識點回顧,15.4,寄存器和移位寄存器,輸入信號,次態(tài),Q,n,+1,D,0,1,1,0,0,D=,1,1,D=,1,D=,0,D=,0,D,觸發(fā)器的特點：,只要向觸發(fā)器送入一個,CP,，可將輸入數(shù)據(jù),D,存入觸

2、發(fā)器,CP,過后，觸發(fā)器將存儲該數(shù)據(jù)，直到下一個,CP,到來時為止。,D,C,R,Q,Q,CP,Q,n,+1,=D,知識點回顧15.4 寄存器和移位寄存器輸入信號次態(tài)Q n,3,寄存器的概念,寄存器,：寄存器是數(shù)字系統(tǒng)常用的邏輯部件，它用來存放數(shù)據(jù)或指令等。它由觸發(fā)器和門電路組成。,功能,:,接收、存放和清除數(shù)碼的功能。,構(gòu)成,:,一個觸發(fā)器可以存儲,1,位二進制代碼。,存放,n,位二進制代碼的寄存器，需用,n,個觸發(fā)器來構(gòu)成,。,15.4,寄存器和移位寄存器,寄存器的概念寄存器：寄存器是數(shù)字系統(tǒng)常用的邏輯部件，它用來,4,寄存器的分類,基本寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,只能并行送入數(shù)

3、據(jù)，需要時也只能并行輸出。,R,D,C,Q,0,D,0,R,D,C,Q,1,D,1,R,D,C,Q,2,D,2,R,D,C,Q,3,D,3,CP,寄存指令,R,D,清零,FF,0,FF,3,FF,2,FF,1,移位寄存器,數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移。,寄存器的分類基本寄存器15.4 寄存器和移位寄存器只能并,5,寄存器的分類,根據(jù),數(shù)據(jù)傳輸,方式,并行輸入、并行輸出,并行輸入、串行輸出,串行輸入、串行輸出,15.4,寄存器和移位寄存器,串行輸入、并行輸出,寄存器的分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式并行輸入、并行輸出并行輸入、串,6,單向移位寄存器,特點：,由,4,個上升沿觸發(fā)的,D,觸發(fā)器構(gòu)

4、成；,各級觸發(fā)器在同一時鐘沿作用下翻轉(zhuǎn)；,每級觸發(fā)器輸出端接到下一級的輸入端,15.4,寄存器和移位寄存器,CP,D,C,R,Q,0,串行輸入,D,R,D,D,C,R,Q,1,D,C,R,Q,2,D,C,R,Q,3,串行輸出,FF,0,FF,1,FF,2,FF,3,并行輸出,Q,n,+1,=,Q,n,1,0,Q,n,+1,=,D,0,Q,n,+1,=,Q,n,2,1,Q,n,+1,=,Q,n,3,2,1011,1,1,0,0,1,1,0,1,1,單向移位寄存器特點：15.4 寄存器和移位寄存器CPD,7,單向移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,并行輸出,0,0 0 0 0,1,1,0 0

5、 0,1,0,2,0 0,1,0,1,3,0,1,0,1,1,4,1,0,1,1,1 0 1 1,D,CP,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,左移寄存器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表,單向移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器并行輸出00,8,單向移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,左移寄存器波形圖,Q,0,Q,1,Q,2,1 2 3 4 5 6 7 8,CP,D,Q,3,單向移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器左移寄存器波形,9,單向移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,CP,D,C,R,Q,0,串行輸入,D,R,D,D,C,R,Q,1,D,C,R,Q,2,D,C,R,Q,3,串行輸出,FF,0,FF

6、,1,FF,2,FF,3,并行輸出,單向移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器CPD CRQ,10,雙向移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,R,C,D,Q,Q,&,CP,R,D,Q,0,R,C,D,Q,Q,&,Q,1,R,C,D,Q,Q,&,Q,2,R,C,D,Q,Q,&,Q,3,1,1,1,右移輸入,左移輸入,D,SR,控制,X,D,SL,X,=1,右移,;,X,=0,左移,X Q,n,Q,n,+1,=,X D,SR,0,1,+,X Q,n,Q,n,+1,=,X Q,n,2,3,+,1,X Q,n,Q,n,+1,=,X Q,n,1,2,+,0,X D,SL,Q,n,+1,=,X Q,n

7、,3,+,2,雙向移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器R CDQQ&,11,雙向移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,X Q,n,Q,n,+1,=,X D,SR,0,1,+,X Q,n,Q,n,+1,=,X Q,n,2,3,+,1,X Q,n,Q,n,+1,=,X Q,n,1,2,+,0,X D,SL,Q,n,+1,=,X Q,n,3,+,2,X,=1,Q,n,+1,=,D,SR,0,Q,n,+1,=,Q,n,2,Q,n,+1,=,Q,n,1,Q,n,+1,=,Q,n,3,1,0,2,X,=0,Q,n,+1,=,Q,n,0,Q,n,+1,=,Q,n,2,Q,n,+1,=,Q,n,1,Q,

8、n,+1,=,D,SL,3,3,2,1,數(shù)碼右移,數(shù)碼左移,雙向移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器X Q n Q,12,中規(guī)模移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,D,C,R,Q,0,&,D,C,R,Q,1,D,C,R,Q,2,D,C,R,Q,3,&,&,&,&,1,1,1,CP,D,SR,S,1,S,0,D,0,D,1,D,2,D,3,D,SL,CR,中規(guī)模移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器D CRQ0,13,中規(guī)模移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,74LS 194,CR,D,SR,D,0,D,1,D,2,D,3,D,SL,GND,V,CC,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3

9、,CP,S,1,S,0,CR,CP,D,SR,Q,0,Q,1,Q,3,Q,2,D,0,D,1,D,2,D,3,S,0,S,1,清零,右移串行輸入,左移串行輸入,并行輸入端,輸出端,控制信號,中規(guī)模移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器74LS 1,14,中規(guī)模移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,功能,清,零,CR,控制信號,串行輸入,時鐘,CP,并行輸入,輸 出,S,1,S,0,D,SR,D,SL,D,0,D,1,D,2,D,3,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,74LS194,功能表,清零,0,X X X X X X X X X,0 0,0 0,置數(shù),1 1 1,X X,a,b c d,

10、a,b c d,右移,1 0 1,d,0,X,X X X X,d,0,Q,n,Q,n,Q,n,0,2,1,左移,1 1 0,X,d,0,X X X X,Q,n,Q,n,Q,n,d,0,1,3,2,保持,1 0 0,X X,X X X X X,Q,n,Q,n,Q,n,Q,n,0,2,1,3,中規(guī)模移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器功能清控制信,15,中規(guī)模移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,移位寄存器的,應(yīng)用：,數(shù)據(jù)寄存（并入并出）,多位數(shù)據(jù)共信道傳輸（并入串出）,共信道傳輸數(shù)據(jù)接收,（串入并出）,信號延遲（串入串出）,中規(guī)模移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器移位寄存器的,16,中

11、規(guī)模移位寄存器,15.4,寄存器和移位寄存器,串行,-,并行轉(zhuǎn)換,1,CR,CP,D,SR,Q,0,Q,1,Q,3,Q,2,D,0,D,1,D,2,D,3,S,0,S,1,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,CR,CP,D,SR,1,Q,0,Q,1,Q,2,Q,4,Q,5,Q,6,Q,3,D,0,D,1,D,2,D,3,S,1,S,0,CR,CP,0,1,1,串行輸入,D,0,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,并行輸出,中規(guī)模移位寄存器15.4 寄存器和移位寄存器串行-并行轉(zhuǎn),17,15.4,寄存器和移位寄存器,中規(guī)模移位寄存器,并行,-,串行轉(zhuǎn)換,串行輸出,CR,CP,D,SR,Q

12、,0,Q,1,Q,3,Q,2,D,0,D,1,D,2,D,3,S,0,S,1,1,CR,CP,D,SR,1,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,D,0,D,1,D,2,D,3,S,1,S,0,CP,0,D,0,D,1,D,4,D,5,并行輸入,1,1,D,6,D,3,D,2,&,&,1,G,2,G,1,啟動,15.4 寄存器和移位寄存器 中規(guī)模移位寄存器并行-串行轉(zhuǎn),18,概述,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,根據(jù)給定問題的邏輯要求來設(shè)計電路，力求使電路最簡。,小規(guī)模集成電路設(shè)計時序電路：,觸發(fā)器和邏輯門數(shù)最少；,輸入端口數(shù)最少。,中規(guī)模集成電路設(shè)計時序電路：,集成電路的數(shù)目和種類最少；,相互間連線

13、最少。,概述15.5 時序邏輯電路的設(shè)計根據(jù)給定問題的邏輯要求來,19,同步時序電路設(shè)計步驟,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,分析設(shè)計要求,建立原始狀態(tài)圖、狀態(tài)表,對邏輯問題的正確理解；,所有可能的情況都考慮進來,狀態(tài)簡化,同步時序電路設(shè)計步驟15.5 時序邏輯電路的設(shè)計分析設(shè)計,20,同步時序電路設(shè)計步驟,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,分析設(shè)計要求,建立原始狀態(tài)圖、狀態(tài)表,狀態(tài)簡化,狀態(tài)分配,狀態(tài)表中的各個狀態(tài)按一定的規(guī)律賦予二進制代碼，即,狀態(tài)編碼,。,狀態(tài)分配一般原則：,“次態(tài)相同，現(xiàn)態(tài)相鄰”,“同一現(xiàn)態(tài)，次態(tài)相鄰”,輸出相同的狀態(tài)代碼相鄰,同步時序電路設(shè)計步驟15.5 時序邏輯電路的設(shè)計

14、分析設(shè)計,21,同步時序電路設(shè)計步驟,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,分析設(shè)計要求,建立原始狀態(tài)圖、狀態(tài)表,狀態(tài)簡化,狀態(tài)分配,觸發(fā)器選擇,確定激勵函數(shù)、輸出函數(shù),消除孤立狀態(tài),畫出電路圖,檢查電路,能否自啟,同步時序電路設(shè)計步驟15.5 時序邏輯電路的設(shè)計分析設(shè)計,22,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,例,15-2,設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。要求連續(xù)輸入,4,個或,4,個以上的,1,時，輸出為,1,；否則，輸出為,0,。,建立狀態(tài)圖、狀態(tài)表,S,0,0,/,0,x,/,F,S,1,1,/,0,0,/,0,1,/,0,S,2,0,/,0,S,3,1,/,0,0,/,0,S,4,1,/,1,1,/,1

15、,0,/,0,S,0,0,/,0,x,/,F,S,1,1,/,0,0,/,0,1,/,0,S,2,0,/,0,S,3,1,/,1,1,/,1,0,/,0,15.5 時序邏輯電路的設(shè)計 例15-2 設(shè)計一個串行數(shù)據(jù),23,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,例,15-2,設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。要求連續(xù)輸入,4,個或,4,個以上的,1,時，輸出為,1,；否則，輸出為,0,。,建立狀態(tài)圖、狀態(tài)表,S,0,0,/,0,x,/,F,S,1,1,/,0,0,/,0,1,/,0,S,2,0,/,0,S,3,1,/,1,1,/,1,0,/,0,S,n,S,n,+1,0,1,簡化狀態(tài)表,/,F,x,S,0,S,1,

16、S,2,S,3,S,0,/,0,S,1,/,0,S,0,/,0,S,0,/,0,S,0,/,0,S,2,/,0,S,3,/,0,S,3,/,0,15.5 時序邏輯電路的設(shè)計 例15-2 設(shè)計一個串行數(shù)據(jù),24,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,例,15-2,設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。要求連續(xù)輸入,4,個或,4,個以上的,1,時，輸出為,1,；否則，輸出為,0,。,狀態(tài)分配,S,n,S,n,+1,0,1,簡化狀態(tài)表,/,F,x,S,0,S,1,S,2,S,3,S,0,/,0,S,1,/,0,S,0,/,0,S,0,/,0,S,0,/,0,S,2,/,0,S,3,/,0,S,3,/,0,0,1,編碼后的狀態(tài)表,/,F,x,0 0,0 1,1 1,1 0,Q,n+,1,2,Q,n+,1,1,Q,n,Q,n,2,1,01,/,0,00,/,0,00,/,0,00,/,0,00,/,0,11,/,0,10,/,0,10,/,0,15.5 時序邏輯電路的設(shè)計 例15-2 設(shè)計一個串行數(shù)據(jù),25,15.5,時序邏輯電路的設(shè)計,例,15-2,選定觸發(fā)器類型,Q,n,Q,n,2,1,Q,n+,1,1,Q,n+