1、8.1 計數器計數器8.2 鎖存器和移位寄存器鎖存器和移位寄存器8. 常用時序集成器件常用時序集成器件作業：作業：8.3(7-14)、8.5、8.8、8.22, (7-16),(7-17)1) 1) 熟悉集成寄存器和計數器的邏輯功能熟悉集成寄存器和計數器的邏輯功能2) 2) 掌握集成計數器的應用設計掌握集成計數器的應用設計教學基本要求教學基本要求電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎8.1.1 二進制計數器二進制計數器 8.1.2 非二進制計數器非二進制計數器8.1.4 集成計數器應用集成計數器應用8.1 計數器計數器8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術

2、基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎2）計數器的分類計數器的分類按脈沖輸入方式，分為同步和異步計數器按脈沖輸入方式，分為同步和異步計數器按進位體制，分為二進制、十進制和任意進制計數器按進位體制，分為二進制、十進制和任意進制計數器按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數器按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數器概概 述述1） 計數器的邏輯功能計數器的邏輯功能 計數器的基本功能是對輸入時鐘脈沖進行計數。它計數器的基本功能是對輸入時鐘脈沖進行計數。它也可用于分頻、定時、產生節拍脈沖和脈沖序列及進行也可用于分頻、定時、產生節拍脈沖和脈沖序列及進行數字運算等等。數字運算等等。8.1

3、 計數器計數器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎同步計數器同步計數器異步計數器異步計數器加計數器加計數器減計數器減計數器可逆計數器可逆計數器二進制計數器二進制計數器非二進制計數器非二進制計數器 十進制計數器十進制計數器 任意進制計數器任意進制計數器加計數器加計數器減計數器減計數器可逆計數器可逆計數器二進制計數器二進制計數器非二進制計數器非二進制計數器 十進制計數器十進制計數器 任意進制計數器任意進制計數器8.1 計數器計數器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎?(C)CPJ4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q0J4Q

4、15CLK1K16Q14S2R3J4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q1?Q2C(1) 二進制異步計數器二進制異步計數器-3位異步二進制位異步二進制加法計數加法計數器器 工作原理工作原理結構特點：結構特點：8.1.1 二進制計數器二進制計數器 Q,K QJ nnn1nQQKQJQ 每個觸發器都構成翻轉器，但是動作時刻不同。每個觸發器都構成翻轉器，但是動作時刻不同。Q1CP2Q0,CP1CP,CP0 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎結論結論:CPQff210 CPQff411 CPQff812 計數器的功能：不僅可以計數也可作為計數器的功能：不僅可以計

5、數也可作為分頻器分頻器。8.1.1 二進制計數器二進制計數器 仿真仿真 由于每個觸發器的動作和時鐘有效沿相比都有延遲，為由于每個觸發器的動作和時鐘有效沿相比都有延遲，為了能夠實現計數功能，對時鐘信號有要求。（了能夠實現計數功能，對時鐘信號有要求。（P206）電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎?CCPJ4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q0J4Q15CLK1K16Q14S2R3J4Q15CLK1K16Q14S2R3?Q1?Q28.1.1 二進制計數器二進制計數器 (1) 二進制異步計數器二進制異步計數器-3位異步二進制位異步二進制減法計數減法計數器器 工

6、作原理工作原理結構特點：結構特點：Q,K QJ nnn1nQQKQJQ 每個觸發器都構成翻轉器，但是動作時刻不同。每個觸發器都構成翻轉器，但是動作時刻不同。Q1CP2,Q0CP1CP,CP0 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎結論結論:CPQff210 CPQff411 CPQff812 計數器的功能：不僅可以計數也可作為計數器的功能：不僅可以計數也可作為分頻器分頻器。8.1.1 二進制計數器二進制計數器 仿真仿真電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎CP?Q0?Q1?Q2J13Q8J24J35CLK12K19K210K3

7、11Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R20RD?Q3(2) 二進制同步計數器二進制同步計數器-4位二進制位二進制加法計數加法計數器器 工作原理工作原理8.1.1 二進制計數器二進制計數器 1,KJ00 ,QKJ011 21033QQQKJ ,QQKJ1022 n01n0QQ n1n01n1QQQ n2n1n01n2Q)Q(QQ n3n2n1n01n2Q)QQ(QQ 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技

8、術基礎數字電子技術基礎8.1.1 二進制計數器二進制計數器 仿真仿真0QC/3Q1Q2Q0000011111111000000100100011010001010110100110101011110011011110 當計數器輸出狀態為：當計數器輸出狀態為：11111111時，產生進位信號。時，產生進位信號。電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎4位二進制計數器狀態表00000161111115001111401011130001112011011100101100100190000180111070011060101050001040110030010020

9、10001000000Q0Q1Q2Q3進位輸出進位輸出電路狀態電路狀態計數順序計數順序Q0在每個在每個CP都翻轉一次都翻轉一次Q1僅在僅在Q0=1后的下一后的下一個個CP到來時翻轉到來時翻轉FF0可采用可采用T=1的的T觸發器觸發器FF1可采用可采用T= Q0的的T觸發器觸發器Q3僅在僅在Q0=Q1=Q2=1后的后的下一個下一個CP到來時翻轉到來時翻轉FF2可采用可采用T= Q0Q1的的T觸發器觸發器Q2僅在僅在Q0=Q1=1后的下后的下一個一個CP到來時翻轉到來時翻轉FF3可采用可采用T= Q0Q1Q2T的觸發器的觸發器 動作特點動作特點(設計思路設計思路)8.1.1 二進制計數器二進制計數

10、器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎CP? Q0CPQ0Q1Q2Q3J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R2J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R21RD(2) 二進制同步計數器二進制同步計數器-4位二進制位二進制減法計數減法計數器器 工作原理工作原理8.1.1 二進制計數器二進制計數器 1,KJ00 ,QKJ011 21033QQQKJ ,QQKJ1022 n01

11、n0QQ n1n01n1QQQ n2n1n01n2Q)QQ(Q n3n2n1n01n2Q)QQQ(Q 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎8.1.1 二進制計數器二進制計數器 仿真仿真電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎8.1.2 非二進制計數器非二進制計數器 0123QQQQ1G2G0FF1Q3G2Q3Q0QC& &CP& & &1J Q1J Q CI CI1K1K1J Q1J Q CI CI1K1K1J Q1J Q CI CI1K1K1J Q1J Q CI CI1K1KT0=1T

12、觸發器構成的同步十進制加法觸發器構成的同步十進制加法計數器計數器1 1& & &1FF2FF3FF00110100000100100000011001010111100110001111111010111010110111001 1）同步十進制計數器）同步十進制計數器計數過程為：計數過程為：C/1T0 n0n12QQT n3n01QQT n0n3n0n1n23QQQQQT n01n0QQ n1n3n0n1n3n01n1QQQQQQQ n2n0n1n2n0n11n2QQQQQQQ n3n0n3n0n1n2n3n0n3n0n1n21n3QQQQQQQQQQQQQ 如圖：如圖

13、：電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎CP?Q0?Q1?Q21J13Q8J24J35CLK12K19K210K311Q6S13R21RDJ4Q15CLK1K16Q14S2R3J4Q15CLK1K16Q14S2R38.1.2 非二進制計數器非二進制計數器 2 2）異步五進制計數器）異步五進制計數器010001100011000111101101仿真仿真電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎典型集成電路典型集成電路 1CP 1 2 1 1M1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 3 4 5 6 2CP 112 2M2Q0 2Q1 2Q2

14、 2Q3 119 8 74HC/HCT393的邏輯符號的邏輯符號 中規模集成電路中規模集成電路74HC/HCT393中集成了兩個中集成了兩個4位異步二位異步二進制計數器在進制計數器在 5V、25工作條件下，工作條件下，74HC/HCT393中每級中每級觸發器的傳輸延遲時間典型值為觸發器的傳輸延遲時間典型值為6ns。8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 Q0 CP Q1 Q2 Q3 1tpd 4位二進制同步加計數器時序圖位二進制同步加計數器時序圖8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子

15、技術基礎數字電子技術基礎 D0 & 1 & 1 & 1 F F0 1 D C 1 R Q Q = & & & 1 F F1 1 D C 1 R Q Q = & & & 1 F F2 1 D C 1 R Q Q = & & & 1 F F3 1 D C 1 R Q Q = = 1 1 Q0 1 Q1 1 Q2 1 Q3 1 TC D1 1 D2 1 D3 1 & 1 1 1 1 1 C E T C EP P E C P C R (2)典型典型 集成計數器集成計數器74LVC161使能使能預置預

16、置異步復位異步復位8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎(2)(2)時序圖時序圖 CR PE CP CEP CET Q0 Q1 Q2 Q3 TC 計計數數 保保持持 異異步步清清零零 同同步步預預置置 D3 D0 D1 D2 8.1.3 集成計數器集成計數器 在計數狀態下，當在計數狀態下，當Q3Q2Q1Q0=1111時，時，C=1，否則為，否則為0。進位信號有效時刻？進位信號有效時刻？電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎74LVC161邏輯功能表邏輯功能表輸輸 入入輸輸 出出清零清零預置預置

17、使能使能時鐘時鐘預置數據輸入預置數據輸入計計 數數進位進位CEPCETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0TCLLLLLLHLD3D2D1D0D3D2D1D0*HHL保保持持*HHL保保持持*HHHH/PE計計數數*/CR的作用？的作用？PECR/PE的作用？的作用？/PE/PE為同步為同步8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎例例試用試用74LVC161構成模構成模216的同步二進制計數器。的同步二進制計數器。 LD PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC0 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1

18、D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 CE CLK RESET PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC1 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D4 D5 D6 D7 Q4 Q5 Q6 Q7 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC2 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D8 D9 D10 D11 Q11 Q8 Q9 Q10 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET CP TC IC3 CR Q0 Q1 Q2 Q3 D12 D13 D14 D15 Q15 Q12 Q13 Q14 8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子

19、技術基礎數字電子技術基礎 異步二異步二 一一 十進制計數器十進制計數器 CP1 CP0 CR 1 1 FF0 C R 1 Q0 Q1 Q2 Q3 1 1 1 1 C R C R & FF1 FF2 FF3 C R 1 1 1 1 1 1 1 1 1 將圖中電路按以下兩種方式連接：將圖中電路按以下兩種方式連接：試分析它們的邏輯輸出狀態。試分析它們的邏輯輸出狀態。0CP1CP 接計數脈沖信號，將接計數脈沖信號，將Q0與與 相連；相連；（1）1CP0CP 接計數脈沖信號，將接計數脈沖信號，將Q3與與 相連相連（2）8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字

20、電子技術基礎數字電子技術基礎兩種連接方式的狀態表兩種連接方式的狀態表計數順計數順序序連接方式連接方式1（8421碼）碼） 連接方式連接方式2（5421碼）碼）Q3Q2Q1Q0Q0Q3Q2Q10000000001000100012001000103001100114010001005010110006011010017011110108100010119100111008.1.1 二進制計數器二進制計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎CP 脈脈沖沖的的引引入入方方式式 型型號號 計計數數模模式式 清清零零方方式式 預預置置數數的的方方式式 74161

21、4 位位二二進進制制加加法法 異異步步（低低電電平平） 同同步步 74HC161 4 位位二二進進制制加加法法 異異步步（低低電電平平） 同同步步 74HCT161 4 位位二二進進制制加加法法 異異步步（低低電電平平） 同同步步 74LS191 單單時時鐘鐘 4 位位二二進進制制可可逆逆 無無 異異步步 74LS193 雙雙時時鐘鐘 4 位位二二進進制制可可逆逆 異異步步（高高電電平平） 異異步步 74160 十十進進制制加加法法 異異步步（低低電電平平） 同同步步 同同步步 74LS190 十十進進制制可可逆逆 無無 異異步步 74LS293 雙雙時時鐘鐘 4 位位二二進進制制加加法法 異

22、異步步（低低電電平平） 無無 異異步步 74LS290 二二五五十十進進制制加加法法 異異步步（低低電電平平） 異異步步 集集成成計計數數器器 74161，74LS191，74LS193，74LS160,74LS190，74LS290 功功能能簡簡介介 常用集成計數器電路結構及功能簡介常用集成計數器電路結構及功能簡介8.1.3 集成計數器集成計數器 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 1）用集成計數器構成任意進制計數器）用集成計數器構成任意進制計數器 圖圖 用反饋清零法將用反饋清零法將N N進制計數器接成進制計數器接成M M 進進制計數器的主循環狀態圖制計

23、數器的主循環狀態圖S Sn-3n-3S Sn-2n-2S Sn-1n-1S SM-2M-2S S3 3S S1 1S S2 2S S0 0S SM-1M-1S SM M（1 1）反饋置零法和反饋清零法）反饋置零法和反饋清零法 設已有設已有N N進制計數器進制計數器M M進制進制 方法：方法：反饋清零法反饋清零法，反饋置數法反饋置數法，反饋置零法反饋置零法 等三種。等三種。異步清異步清0,0,接接/CR/CR端端同步置同步置0,0,接接/PE/PE端端 NM NM，用一片，用一片N N進制集成計數器；進制集成計數器；NMN M M計數進制時采用。計數進制時采用。異步清零計數器：異步清零計數器：用

24、第用第M M個脈沖計數器輸出狀態為個脈沖計數器輸出狀態為1 1的輸出信號的輸出信號相與非作為清零控制信號。相與非作為清零控制信號。仿真仿真8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 例：例：用用74LVC161(異步清零、同步置數異步清零、同步置數)構成九進制加計數器。構成九進制加計數器。電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎74LVC161邏輯功能表邏輯功能表輸輸 入入輸輸 出出清零清零預置預置使能使能時鐘時鐘預置數據輸入預置數據輸入計計 數數進位進位CEPCETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0TCLLLLLLHLD3D2D1D0D3D2D1D0*HH

25、L保保持持*HHL保保持持*HHHH/PE計計數數*PECR/PE/PE為同步為同步8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 (2) 反饋置反饋置0法法 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 0010 0110 0000 0101 0100 0011 0001 1000 0111 Q3Q2Q1Q0 方法：方法：對于同步置數計數器：用對于同步置數計數器：用第第M-1M-1個脈沖計數器輸出狀態為個脈沖計數器輸出狀態為1 1的輸出信號

26、相與非的輸出信號相與非作為置零控制信號。作為置零控制信號。 如果，是異步置數計數器，則用如果，是異步置數計數器，則用第第M M個脈沖計數器輸出狀態個脈沖計數器輸出狀態為為1 1的輸出信號相與非的輸出信號相與非作為置零控制信號。作為置零控制信號。 適用于有預置數功能的計數器。適用于有預置數功能的計數器。仿真仿真8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 0101 1001 0011 1000 0111 0110 0100 0010 0001 Q3Q2Q1Q0 (3) 反饋置數法反饋置數法 適用于有預置數功能的計數器。適用

27、于有預置數功能的計數器。利用最后一個計數值產生置數利用最后一個計數值產生置數/PE/PE控制控制信號。信號。方法：方法：對于同步置數計數器：將對于同步置數計數器：將最后一個計數值中為最后一個計數值中為1 1的位經與的位經與非門非門連接于置數連接于置數/PE/PE端，置入的數據可以為端，置入的數據可以為0000000011111111中的任何。中的任何。 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 1 0 0 0 例如：預置例如：預置00010001，如果預置其它數，電路怎么連接？如果預置其它數，電路怎么連接？如

28、果是異步預置控制信號？如果是異步預置控制信號？8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 1011 1111 1001 1110 1101 1100 1010 1000 0111 Q3Q2Q1Q0 /1 (3) 反饋置數法反饋置數法 CP CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 CP 74LVC161 1 1 1 1 1 1 0 適用于有預置數功能的計數器。適用于有預置數功能的計數器。利用進位信號利用進位信號TCTC產生預置數產生預置數/PE/PE控制信號。控制信號。方法：

29、方法：對于同步置數計數器：將對于同步置數計數器：將TCTC取反連接于取反連接于LDLD端，置入的數端，置入的數據為據為N-MN-M16169 97 7。如果是異步預置控制信號？如果是異步預置控制信號？仿真仿真8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 置入的數為置入的數為N-M-1=6,N-M-1=6,狀態圖？狀態圖？電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎DRLDLD圖圖 計數器進制的擴展邏輯電路計數器進制的擴展邏輯電路（a a）同步擴展方式）同步擴展方式1 1CPCP D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 11 1

30、1 11 1 D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 1DR 當當MNMN時，首先將計數器進制時，首先將計數器進制N N進行擴展。進行擴展。 有同步擴展方式和異步擴展方式。有同步擴展方式和異步擴展方式。 同步擴展方式同步擴展方式: :低位和高位的低位和高位的CPCP信號相同，用低位的信號相同，用低位的C C進位進位信號作為高位的計數控制端的輸入信號。信號作為高位的計數控制端的輸入信號。 經過擴展后的計經過擴展后的計數為數為N N2 2進制計數器。進制計數器。2 2） 集成計數器擴展集成計數器擴展8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 電子技術基礎精

31、品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎圖圖 計數器進制擴展的邏輯電路計數器進制擴展的邏輯電路（b b）異步擴展方式）異步擴展方式LDDR1 11 1CPCP1 1 D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 11 11 11 11 1 D0 D1 D2 D3ET CEP 74161 CP Q0 Q1 Q2 Q31 1LDDR 異步擴展方式異步擴展方式: :低位低位CPCP信號為計數脈沖信號，用高位的信號為計數脈沖信號，用高位的C C進進位信號作為高位的計數脈沖輸入信號。高低位計數控制端位信號作為高位的計數脈沖輸入信號。高低位計數控制端均輸

32、入計數控制狀態信號。均輸入計數控制狀態信號。經過擴展后的計數為經過擴展后的計數為N N2 2進制計數器。進制計數器。8.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 圖圖6.5.21 6.5.21 計數器進制擴展的邏輯電路計數器進制擴展的邏輯電路例例: :用雙二用雙二- -五五- -十進制十進制74HCT390(74HCT390(異步復位異步復位) )構成構成2424進制計數器。進制計數器。? T1CP?Q0?Q1?Q2?Q3CKA1CKB4MR2Q03Q15Q26Q37U174HCT390CKA1CKB4MR2Q03Q15

33、Q26Q37U274HCT390123U3:A74LS08? T08.1.4 集成計數器的應用集成計數器的應用 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎1 1） 鎖存器（寄存器）鎖存器（寄存器）8.2.1 鎖存器鎖存器寄存器寄存器:是數字系統中用來存儲代碼或數據的邏輯部是數字系統中用來存儲代碼或數據的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發器。件。它的主要組成部分是觸發器。 一個觸發器能存儲一個觸發器能存儲1位二進制代碼，位二進制代碼，存儲存儲 n 位位二進二進制代碼的寄存器需要用制代碼的寄存器需要用 n 個觸發器個觸發器組成。寄存器實際組成。寄存器實際上是若干觸發器的

34、集合。上是若干觸發器的集合。8.2 鎖存器和移位寄存器鎖存器和移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 1 1D C1 CP 1 OE 1 E Q0 1 1D C1 E Q1 1 1D C1 E Q7 D0 D1 D7 2）集成鎖存器）集成鎖存器-各種類型見各種類型見P228表表8.2.18位位CMOS寄存器寄存器74HC37411111101118.2.1 鎖存器鎖存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎8位位CMOS寄存器寄存器74LV374高阻高阻HHH高阻高阻LLH存入數據，禁止輸出存入數據，禁止輸出HHL對

35、應內部觸對應內部觸發器的狀態發器的狀態LLL存入和讀出數據存入和讀出數據Q0Q7DNCP輸出輸出內部觸發器內部觸發器輸輸 入入工作模式工作模式OE1nNQ8.2.1 鎖存器鎖存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 移位寄存器是既能寄存數碼，又能在時鐘脈沖的作用移位寄存器是既能寄存數碼，又能在時鐘脈沖的作用下使數碼向高位或向低位移動的邏輯功能部件。下使數碼向高位或向低位移動的邏輯功能部件。按移動方式分按移動方式分單向移位寄存器單向移位寄存器雙向移位寄存器雙向移位寄存器左移位寄存器左移位寄存器( (硬件電路上硬件電路上) )移位寄存器的邏輯功能分類移位寄存器的

36、邏輯功能分類移位寄存器的邏輯功能移位寄存器的邏輯功能右移位寄存器右移位寄存器( (硬件電路上硬件電路上) )8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF3 FF0 FF1 FF2 1) 1) 基本移位寄存器基本移位寄存器( (右移右移) )（a a）電路）電路串行數據輸入端串行數據輸入端串行數據輸出端串行數據輸出端并行數據輸出端并行數據輸出端8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子

37、技術基礎D3=Q2nD1=Q0nD0=DSIQ0n+1=DSIQ1n+1 =D1 = Q0nQ2n+1 =D2 =Q1nQ3n+1 =D3 = Q2n 寫出激勵方程寫出激勵方程 寫出狀態方程寫出狀態方程(b) (b) 工作原理工作原理 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 D2=Q1nD0 D1 D2D3 8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 0 FF0 FF1 FF2

38、FF31CP 后后2CP 后后3CP 后后4CP 后后1101 1 Q0n+1=DSIQ1n+1 = Q0nQ2n+1 =Q1nQ3n+1 =Q2n 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 1011D0 D1 D2D3 8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 DSI CP 1 1 0 1 1 2 4 3 5 6 8 7 0 0 0 0 0 DSI =11010000,從高位開始輸入從高位開始輸入 串串行行輸輸出出 并并行行輸輸出出DPO 經過經

39、過4個個CP脈沖作用后，從脈沖作用后，從DSI 端串行輸入的數碼就可以端串行輸入的數碼就可以從從Q0 Q1 Q2 Q3并行并行輸出。輸出。 串入串入并出并出 經過經過7個個CP脈沖作用后，從脈沖作用后，從DSI 端串行輸入的數碼就可以端串行輸入的數碼就可以從從DSO 端串行輸出。端串行輸出。 串入串入串出串出 Q0 Q1 Q2 Q3(DSO) 仿真仿真8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎2）多功能雙向移位寄存器）多功能雙向移位寄存器 D0 FF0 D1 FF1 D2 FF2 D3 FF3 并并行行輸輸入入 并并行行輸輸出出 右

40、右移移串串行行輸輸入入（DIR） 左左移移串串行行輸輸出出（DOL） 右右移移串串行行輸輸出出（DOR） 左左移移串串行行輸輸入入（DIL） Q0 Q1 Q2 Q3 多功能移位寄存器工作模式簡圖多功能移位寄存器工作模式簡圖（1）工作原理）工作原理高位移向低位高位移向低位-左移左移低位移向高位低位移向高位-右移右移8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 1D C1 1D C1 FFm 0 1 3 2 1 0 MUX MUXm Dm1 Dm FFm1 1D C1 FFm+1 Dm+1 Dm CP S1 S0 Qm1 Qm Qm+1

41、實現多種功能雙向移位寄存器的一種方案實現多種功能雙向移位寄存器的一種方案( (僅以僅以FFm為例為例) )nmnmQQ11 nmnmQQ11 mnmDQ 1S1S0=00S1S0=01高位移高位移向低位向低位S1S0=10S1S0=11nmnmQQ 1并入并入不變不變低位移低位移向高位向高位8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎（2）典型集成電路）典型集成電路CMOS 4位雙向移位寄存器位雙向移位寄存器74HC/HCT194 1SC1FF0S11&1RR1DSR1S0111&1D0&1D1&1D2

42、&1D31DSL1D0D0CP11SC1FF11RR11D1D11SC1FF21RR11D2D21SC1FF31RR11D3D3CR11Q01Q11Q21Q3Q0Q1Q2Q38.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎74HCT194 的功能表的功能表 10 nQ11 nQ12 nQ13 nQCRnQ0nQ1nQ2nQ3nQ1nQ2nQ0nQ1nQ2nQ3nQ1nQ2nQ37D3D2D1D0D3*D2*D1*D0*1116H H0115LL0114HH1013LL10120011LLLL0DI3DI2DI1DI0左左移移DSL

43、右右移移DSRS0S1行行并行輸入并行輸入時時鐘鐘CP串行輸串行輸入入控制信控制信號號清清零零輸輸 出出輸輸 入入nQ0nQ1nQ2高位移向低位高位移向低位并入并入不變不變低位移向高位低位移向高位仿真仿真8.2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎3 3）集成移位寄存器）集成移位寄存器-各種類型見各種類型見P232表表8.2.5 1D C1 R 1 1 1 1 1 Q0 1D C1 R 1 Q1 1D C1 R 1 Q7 CP CRDSA DSB & 內部邏輯圖內部邏輯圖8 8位移位寄存器位移位寄存器74HC/HCT1648.

44、2.2 移位寄存器移位寄存器電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 工作原理工作原理 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 假設初態假設初態Q3Q2Q1Q0=0001， 0001 0010 0100 1000 Q3Q2Q1Q0 狀態圖狀態圖1 1）基本環形計數器）基本環形計數器第一個第一個CP:Q3Q2Q1Q0=0010， 第二個第二個CP:Q3Q2Q1Q0=0100， 第三個第三個CP:Q3Q2Q1Q0=1000， 第四個第四個CP:Q3Q2Q1Q0=0001， 第五個第

45、五個CP:Q3Q2Q1Q0=0010， 8.2.3 移位寄存器的應用移位寄存器的應用電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎又如：又如：Q3Q2Q1Q0=1110。計數過程為：。計數過程為：11101101101101111110。M=4例如：例如：Q3Q2Q1Q0=0000。計數過程為：。計數過程為：000000000000。M=1例如：例如：Q3Q2Q1Q0=1111。計數過程為：。計數過程為：111111111111。M=1例如：例如：Q3Q2Q1Q0=1010。計數過程為：。計數過程為：101001011010。M=2 工作原理工作原理 1D Q0 DS

46、I CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 1 1）基本環形計數器）基本環形計數器計數循環取決于計數循環取決于初始輸入初始輸入。計數進制最大為計數進制最大為M=n(M=n(位數位數) )。前三種計數過程都是前三種計數過程都是4 4進制的計數過程，可以根據計數的需要進制的計數過程，可以根據計數的需要選擇其中一種循環計數。當選擇其中的一種，其他的計數循選擇其中一種循環計數。當選擇其中的一種，其他的計數循環將是無效的循環。而且，環將是無效的循環。而且，計數器一旦脫離有效的計數循環，計數器一旦脫離有效的計數循環，電路就不能自動回到有效循

47、環狀態，這種現象稱為電路就不能自動回到有效循環狀態，這種現象稱為不能自啟不能自啟動動。8.2.3 移位寄存器的應用移位寄存器的應用電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 74LS199:8 74LS199:8位串入位串入/ /并入，串出，異步清并入，串出，異步清0 0，Y/LY/LD D右移右移/ /置數。置數。 1 1）基本環形計數器）基本環形計數器8.2.3 移位寄存器的應用移位寄存器的應用圖圖8.2.108.2.10Y/LDY/LDK KJ JRDRDCPOFCPOFQEQE QFQF QGQG QHQHQDQDQCQCQBQBQAQAD DC CB B

48、A AE EF F G G H H74LS19974LS199CPCP1 11 1CICI電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎 74LS199:8 74LS199:8位串入位串入/ /并入，串出，異步清并入，串出，異步清0 0，Y/LY/LD D右移右移/ /置數。置數。 1 1）基本環形計數器）基本環形計數器8.2.3 移位寄存器的應用移位寄存器的應用圖圖8.2.11 8.2.11 能自啟動的環形計數器能自啟動的環形計數器Y/LDY/LDK KJ JRDRDCPOFCPOFQEQE QFQF QGQG QHQHQDQDQCQCQBQBQAQAD DC CB

49、 BA AE EF F G G H H74LS19974LS199CPCP1 11 1CICI11電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎2）扭環形計數器）扭環形計數器 該計數的狀態個數可以增加到該計數的狀態個數可以增加到2n個。如個。如4位移位器型，其計數進制將為位移位器型，其計數進制將為M=8。這一電路也稱這一電路也稱約翰遜約翰遜計數器：計數器：n31n0QQ n11n2QQ n21n3QQ Q3Q2Q1Q0有效有效循環循環例例1：扭環形計數器，：扭環形計數器，n01n1QQ 00000001001110001100011111101111101001001

50、00111010110001010110101有效循環僅僅是人為的規定而已，沒有明確的定義。有效循環僅僅是人為的規定而已，沒有明確的定義。不能自啟動不能自啟動)Q,Q,Q,Q(FD32100 8.2.3 移位寄存器的應用移位寄存器的應用 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 電子技術基礎精品課程電子技術基礎精品課程數字電子技術基礎數字電子技術基礎2 2）扭環形計數器）扭環形計數器例例2 2：電路如圖電路如圖這一電路只有一個有效計數循環，其狀態轉換過程如圖。這一電路只有一個有效計數循環，其狀態轉換過程如圖。3213211n0QQQQQQQ n01n1QQ