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【电工基础知识】时序逻辑电路

2021-11-28 20:32:01  阅读:214  来源: 互联网

标签:右移 触发器 左移 基础知识 数码 逻辑电路 寄存器 时序 移位


时序逻辑电路

定义

数字电路理论中,时序逻辑电路是指电路任何时刻的稳态输出不仅取决于当前的输入,还与前一时刻输入形成的状态有关。这跟组合逻辑电路相反,组合逻辑的输出只会跟目前的输入成一种函数关系。换句话说,时序逻辑拥有储存器件(内存)来存储信息,而组合逻辑则没有。

从时序逻辑电路中,可以建出两种形式的有限状态机

  • 摩尔型有限状态机:输出只跟内部的状态有关。(因为内部的状态只会在时脉触发边缘的时候改变,输出的值只会在时脉边缘有改变)
  • 米利型有限状态机:输出不只跟目前内部状态有关,也跟现在的输入有关系。

时序逻辑因此被用来建构某些形式的电脑内存,延迟跟储存单元,以及有限状态自动机。大部分现实的电脑电路都是混用组合逻辑跟时序逻辑。

按“功能、用途”分为:

  1. 寄存器;
  2. 计数(分频)器;
  3. 顺序(序列)脉冲发生器;
  4. 顺序脉冲检测器;
  5. 码组变换器;

寄存器

定义

 

 

知识点概述:

1、寄存器,就是能够记忆或存储0和1数码的基本部件。通常都是由各种触发器和门电路来构成的。

2、寄存器分为仅能存储0和1数码的数码寄存器,和既能存储数码同时也能实现数码的左移或右移的寄位移寄存器。

3、在实际中,通常使用集成寄存器。本节讲解了寄存器的电路构成、工作原理、对74LS194双向移位寄存器的使用进行了介绍。

4、有点寄存器具有 左移 右移的功能


 

1.1寄存器

1、寄存器:能够暂时存放数码、指令、运算结果的数字逻辑部件,称为寄存器

2、寄存器电路如下:

寄存器电路

(1)由四个D触发器构成,因为每一个D触发器可以存放1位二进制信息,所以上述电路的寄存器可存放一个4位二进制数码,一般也把这种寄存器称为数码寄存器

3、寄存器存放功能实现的过程:

寄存器各管脚定义

(1)电路中的CP是时钟控制端,也是寄存器的寄存指令控制端。 [公式] 是直接清零端,通过 [公式] 给各个触发器清零,在电路正常工作时, [公式] 置为高电位。 [公式] ~ [公式] 是数据输入端。 [公式] ~ [公式] 是数据输出端,

(2)假设要存储的二进制数码为1011,当 [公式] =1时,在控制寄存指令CP脉冲上升沿的作用下,根据D触发器的特性,输入端 [公式] ~ [公式] 的数码就一起送入了4各D触发器,输出端 [公式] [公式][公式][公式] 此时置为1011,即完成了1011数码的寄存过程。

数码的寄存过程

总结:从这个寄存过程可以看出,寄存器在接受和输出数码信号时,各位数码都是同时打入到寄存器中的,输出端也即刻输出这组数码,这种输入输出的方式,称为并行输入并行输出方式。

1.2左移寄存器

1、移位:在移位脉冲的作用下,每来一个时钟脉冲,寄存器数码便向右或向左移动一位,这种寄存器称为移位寄存器

2、根据移位方式的不同,可分为单向移位寄存器双向移位寄存器

3、左移移位寄存器(单向)

左移移位寄存器

(1)D为数据输入端, [公式] ~ [公式] 为4个触发器,每个触发器的输入、输出依次相连, [公式] ~ [公式] 为数据输出端,CP为移位脉冲控制端, [公式] 为清零端。

(2)为简便分析,假设通过 [公式] 端清零信号将4个触发器全部清零,而我们准备存储的数码为1011,首先,D=1,第一个移位脉冲上升沿到来时,触发器 [公式] 置1,则 [公式] =1,其他触发器仍然保持0态。

第一个CP上升沿

(3)接着,D=0,第二个移位脉冲上升沿到来时,触发器 [公式] 置1, [公式] 置0,则 [公式] =1, [公式] =0。

第二个CP上升沿

(4)再接着为D=1,第三个移位脉冲上升沿到来时,触发器 [公式] 置1, [公式] 置0, [公式] 置1,则 [公式] =1,[公式] =0, [公式] =1。

第三个CP上升沿

(5)最后一个数据,D=1,第四个移位脉冲上升沿到来时,触发器 [公式] 置1,[公式] 置0, [公式] 置1, [公式] 置1,则 [公式] =1, [公式] =0,[公式] =1, [公式] =1。

第四个CP上升沿

(6)在第四个移位脉冲过后,完成了存数过程,这时,从4个触发器的Q端,可以得到并行输出的信号。即经过4个脉冲后,1011这4位数码可以从 [公式] 依次经历一边,此为串行输出。

1.2右移寄存器

1、右移寄存器:寄存器仍然由4个D触发器构成,与上面左移情况不同的是,串行数据是从 [公式] 输入D端送入,触发器 [公式] 的输出端接到 [公式] 的输入端,依次类推。

右移寄存器

1.3双向移位寄存器

1、双向移位寄存器电路:既能实现左移,又能实现右移的寄存器。

(1)电路主要由4个D触发器构成,另外用与门和或门的组合来控制寄存器,来实现左移和右移的功能。

2、为了理解双向移位寄存器的工作过程,先分析移位触发器的情况:

移位触发器的情况

(1)要想实现数码的右移, [公式] = [公式] ;要想实现数码的左移, [公式] = [公式]

[公式] 触发器的输入 [公式] = [公式] + [公式]

从这个逻辑式可以看出,当R=1,L=0时,[公式] = [公式] ,此时实现的是右移;当R=0,L=1时,[公式] = [公式] ,此时实现的是左移;

(2)将此分析过程应用到双向移位寄存器上,就可分析其左移和右移的过程了。

3、集成移位寄存器---74LS194四位双向移位寄存器

74LS194四位双向移位寄存器

(1) [公式] (1脚)数据清零端(低电平有效), [公式] ~ [公式] (3脚~6脚)并行数据输入端, [公式] ~ [公式] (12脚~15脚)并行数据输出端, [公式] (2脚)右移串行数据输入端, [公式] (7脚)左移串行数据输入端, [公式][公式] (9脚、10脚)为工作方式控制端, [公式] (11脚)时钟脉冲输入端,

(2)74LS194功能表

74LS194功能表

  • [公式] =0时,输出端清零;
  • [公式] =1, [公式] = [公式] =0时,输出端处于保持状态;
  • [公式] =1, [公式] =1, [公式] =0时,当时钟脉冲上升沿到来时,数据 [公式] ~ [公式] 依次进行右移,实现右移的功能;
  • [公式] =1, [公式] =0, [公式] =1时,当时钟脉冲上升沿到来时,数据 [公式] ~ [公式] 依次进行左移,实现左移的功能;
  • [公式] =1, [公式] = [公式] =1时,当时钟脉冲上升沿到来时,数据 [公式] ~ [公式] 并行接收数据端 [公式] ~ [公式] 的数据,实现并行输入的功能;

标签:右移,触发器,左移,基础知识,数码,逻辑电路,寄存器,时序,移位
来源: https://www.cnblogs.com/cdaniu/p/15616465.html

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