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(共16张PPT)
项目7 时序逻辑电路
任务7.1 时序逻辑电路的分析和设计思路
任务7.2 集成计数器
任务7.3 寄存器
任务7.4 555定时电路
项目导入
时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分，时序逻辑电路又称时序电路，主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。时序逻辑电路在结构以及功能上的特殊性，相比其他种类的数字逻辑电路而言，往往具有难度大、电路复杂并且应用范围广的特点。
时序逻辑电路在工程实际中应用非常广泛，数字钟、交通灯、计算机、电梯的控制盘、门铃和防盗报警系统中都有它的身影。
学习时序逻辑电路，首先要了解时序逻辑电路的功能描述方法和基本分析方法，在此基础上，还需了解时序逻辑电路的设计思路等。
知识目标和技能目标了解时序逻辑电路的特点,掌握其分析方法;熟悉时序逻辑电路的设计步骤；了解集成计数器的管脚排列图、电路功能、实际应用及芯片扩展应用。了解常用中规模集成移位寄存器的电路功能与应用；掌握应用Multisim8.0电路仿真软件设计同步时序逻辑电路的技能。任务7.3 寄存器
提出问题
你了解什么是寄存器吗？数码寄存器和移位寄存器各有何特点？集成双向寄存器又有什么不同？你了解集成移位寄存器的应用吗？
概述
寄存器是计算机的重要部件，是用来存放二进制数代码、运算结果或指令的电路，通常由具有存储功能的多位触发器组合构成。
寄存器
单独一位触发器可存储1个二进制代码，存放n个二进制代码的寄存器，需用n位触发器来构成。按照功能的不同，寄存器可分为数码寄存器和移位寄存器两大类。
7.3.1 数码寄存器
D触发器构成的四位数码寄存器
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
直接清零端为有效态时，数码寄存器输出全部清零。
D3、D2 、 D1、D0是数码寄存器的数据寄存输入端。CP上升沿未到达前，需要传送的数据寄存在数据输入端。
当清零端为无效态1、且CP上升沿到达时，寄存在数据输入端的数据立即并行送入数据输出端。
集成数码寄存器有四位锁存器74LS77、CC4042和CC40194；八位锁存器74LS100；六位寄存器74LS174等。其中锁存器属于电平触发，在送数状态下，输入端送入的数据电位不能变化，否则将发生空翻。
4
1
2
3
5
6
7
15
16
1Q
1D
2D
2Q
GND
4D
5Q
5D
VCC
74LS174
8
9
10
11
12
14
13
3D
CP
3Q
4Q
6D
6Q
Cr
·
74LS174数码寄存器的引脚排列如图示。74LS174内部有六位D触发器，共用一个时钟脉冲CP端，上升沿触发。
概述
移位寄存器不但具有存储代码的功能，而且具有移位功能。移位寄存器中存储的代码在移位指令脉冲作用下可左移或右移。
7.3.2 移位寄存器
数字系统中，经常需要进行串行数据和并行数据之间的相互转换和传送，这些都必须用移位寄存器来实现。为了保证移位寄存器在进行数据移位时工作的可靠性，其存储单元只能采用边沿触发器。
单向移位寄存器
D触发器构成的四位右移移位寄存器
0
0
0
0
1
0
1
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1
单向移位寄存器
D触发器构成的四位左移移位寄存器
0
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0
1
1
1
1
集成双向移位寄存器
清零端来一个负脉冲，无论电路状态如何，输出均刷新为0。
异步清零功能
时钟脉冲无上升沿到来时，移位寄存器输出状态不变。
静态保持功能
0
0
S1S0=00时，在CP作用下，各触发器次态等于原态。
动态保持功能
1
1
S1S0=11时，在CP作用下，并行输入数据端ABCD被送入寄存器，输出次态等于输入A B C D
并行输入功能
S1S0=10时，在移位脉冲上升沿作用下，电路完成左移移位过程。
左移移位功能
1
0
0
1
显然，74LS194双向移位寄存器具有异步清零、静态保持、动态保持、并行输入、左移移位、右移移位六种功能。
S1S0=01时，在移位脉冲上升沿作用下，电路完成右移移位过程。
右移移位功能
CC40194是典型的双向移位寄存器，逻辑电路通常由四位上升沿（触发的触发器和4选1数据选择器的输入控制电路组成。
4
1
2
3
5
6
7
15
16
DSR
D0
D1
D2
VSS
CP
Q
3
Q
2
VDD
CC40194
8
9
10
11
12
14
13
D3
S0
DSL
S1
Q
1
Q0
Cr
·
移位寄存器不仅具有普通寄存器存储二进制代码的功能，还可以实现数据的串行与并行之间的相互转换，为数据处理提供一个合适的传输方式。
7.3.4 移位寄存器的应用
1.构成环行计数器
移位寄存器构成环形计数器时，正常工作过程中清零端状态始终要保持高电平1，并将单向移位寄存器的串行输入端DR和串行输出端QD相连，构成一个闭合的环。实现环形计数器时，必须设置适当的初态，且输出Q3Q2Q1Q0端初始状态不能完全一致，这样电路才能实现计数, 环形计数器的进制数N与移位寄存器内的触发器个数n相等，即N=n。
移位寄存器的应用
2.构成扭环行计数器
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。环形计数器是从QD端反馈到D端，而扭环形计数器则是从QD非端反馈到D端。从QD端扭向QD非端，故得扭环名称。扭环型计数器也称约翰逊计数器。
移位寄存器应用很广，还可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器以及数据转换器等。此外，移位寄存器在分频、序列信号发生、数据检测、模数转换等领域中也获得了应用。思考与问题132如何用JK触发器构成一个单向移位寄存器？环形计数器初态的设置可以有哪几种？相同位数的触发器下，移位寄存器构成的环形计数器和扭环形计数器的有效循环数相同吗？各为多少？4数码寄存器和移位寄存器有什么区别？Sikaoyuwenti5什么是寄存器的并行输入？串行输入？并行输出？串行输出？

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