【电工基础知识】时序逻辑电路

时序逻辑电路

定义

在数字电路理论中，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的内存，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

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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。 是直接清零端，通过 给各个触发器清零，在电路正常工作时， 置为高电位。 ~ 是数据输入端。 ~ 是数据输出端，

（2）假设要存储的二进制数码为1011，当 =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 ~ 的数码就一起送入了4各D触发器，输出端 、 、 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， ~ 为4个触发器，每个触发器的输入、输出依次相连， ~ 为数据输出端，CP为移位脉冲控制端， 为清零端。

（2）为简便分析，假设通过 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 置1，则 =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 置1， 置0，则 =1， =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 置1， 置0， 置1，则 =1， =0， =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 置1， 置0， 置1， 置1，则 =1， =0， =1， =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 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 输入D端送入，触发器 的输出端接到 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， = ；要想实现数码的左移， = ；

触发器的输入 = + ，

从这个逻辑式可以看出，当R=1，L=0时， = ，此时实现的是右移；当R=0，L=1时， = ，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） （1脚）数据清零端（低电平有效）， ~ （3脚~6脚）并行数据输入端， ~ （12脚~15脚）并行数据输出端， （2脚）右移串行数据输入端， （7脚）左移串行数据输入端， 、 （9脚、10脚）为工作方式控制端， （11脚）时钟脉冲输入端，

（2）74LS194功能表

74LS194功能表

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