第六章 时序逻辑电路：一、学习目标本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念、特点及时序逻辑电路的一般分析方法。然后重点讨论典型的集成时序逻辑部件寄存器和计数器的工作原理、逻辑功能、使用方法及典型应用。最后介绍时序逻辑电路的设计方法。二、能力目标理解时序逻辑电路的基本概念、特点，掌握时序逻辑电路的一般分析、设计方法。重点掌握常用集成时序逻辑部件寄存器和计数器的工作原理、逻辑功能、使用方法及典型应用。三、学习要点1.时序逻辑电路在任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关。因此时序逻辑电路中必须含有具有记忆能力的存储器件，触发器是最常用的存储器件。描述时序逻辑电路逻辑功能的方法有状态转换真值表、状态转换图和时序图等。时序逻辑电路的分析步骤一般为：逻辑图→时钟方程（异步）、驱动方程、输出方程→状态方程→状态转换真值表→状态转换图和时序图→逻辑功能。时序逻辑电路的设计步骤一般为：设计要求→最简状态表→编码表→次态卡诺图→驱动方程、输出方程→逻辑图。2.寄存器是一种常用的时序逻辑器件。寄存器分为数码寄存器和移位寄存器两种，移位寄存器又分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。集成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出方式灵活。用移位寄存器可实现数据的串行-并行转换、组成环形计数器、扭环形计数器、顺序脉冲发生器等。3.计数器也是一种简单而又最常用的时序逻辑器件。它们在计算机和其它数字系统中起着非常重要的作用。计数器不仅能用于统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲等。用已有的 进制集成计数器产品可以构成 (任意)进制的计数器。采用的方法有异步清零法、同步清零法、异步置数法和同步置数法，根据集成计数器的清零方式和置数方式来选择。当 ＜ 时，用l片 进制计数器即可；当 ＞ 时，要用多片 进制计数器组合起来，才能构成 进制计数器。当需要扩大计数器的容量时，可将多片集成计数器进行级联。4.时序逻辑电路通常都包含组合逻辑电路和存储电路两个部分，所以它的竞争-冒险现象也包含两个方面。一方面是其中的组合逻辑电路部分可能发生的竞争-冒险现象；另一方面是存储电路（或者说是触发器）工作过程中发生的竞争-冒险现象。存储电路的竞争-冒险现象实质上是由于输入信号和时钟信号在时间配合不当，从而导致触发器误动作，这种现象一般发生在异步时序逻辑电路中。6.1同步时序电路的分析方法:本节介绍时序逻辑电路的特点和分析方法。时序逻辑电路一般是由组合电路和存储电路两部分组成，它的特点是，输出信号不仅决定于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关。时序逻辑电路的分析就是根据给定的逻辑电路图，得出其逻辑功能。步骤是：首先根据逻辑电路图写出输出方程、驱动方程、并将驱动方程代入触发器的特性方程，得出得出状态方程。然后根据需要画出状态转换表或状态转换图，进而得出逻辑功能。有时候还可以画出时序图，使整个电路逻辑功能更清楚。[单选题]穆尔型时序逻辑电路，其输出信号仅仅取决于存储电路的状态。选项:[对, 错]
6.2寄存器:寄存器是一种常用的时序逻辑器件。寄存器分为数码寄存器和移位寄存器两种，移位寄存器又分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。集成移位寄存器使用方便、功能全、输入和输出方式灵活。用移位寄存器可实现数据的串行-并行转换、组成环形计数器、扭环形计数器、顺序脉冲发生器等。
6.3同步二进制计数器:计数器是一种简单而又最常用的时序逻辑器件。它不仅能用于统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲等。按照工作步调分可以分为同步计数和异步计数器；按照编码方式分可以分为二进制计数、二-十进制计数、格雷码计数等。本节介绍同步二进制计数的结构、原理及使用方法。
6.4同步十进制计数器:同步十进制计数器在同步二进制计数器电路的基础上修改而成。当计到1001时，则下一个CLK有效时刻，电路状态回到0000。与同步二进制计数类似也可分为加计数、减计数、和可逆计数等，对应型号的功能表相同，不同的只是计数长度。
6.5任意进制计数器的构成方法:用已有的N进制集成计数器产品可以构成任意M进制的计数器。采用的方法有异步清零法、同步清零法、异步置数法和同步置数法，具体采用何种方法，应根据集成计数器的清零方式和置数方式来选择。当M ＜ N时，用一片N进制计数器即可；当M＞N 时，要用多片 进制计数器组合起来，才能构成 进制计数器。当需要扩大计数器的容量时，可将多片集成计数器进行级联。
6.6时序逻辑电路的设计方法:时序电路的设计是根据时序逻辑要求，设计满足实际需要的逻辑电路。其中同步时序逻辑电路的设计步骤是：1、逻辑抽象，求出状态转换图或状态转换表；2、状态化简，合并等价状态；3、状态分配（又称状态编码）；4、选择触发器类型，求驱动方程；5、根据驱动方程和输出方程画出逻辑图；6、检查自启动。
[单选题]移位寄存器的数据输入方式只能采用串行输入方式（ ）。选项:[错, 对]
[单选题]当计数范围超出现有计数器的计数长度N，且不能分解成两个小于N的因数相乘时，不能采用整体置零或整体置数方式选项:[错, 对]
[多选题]下列方程组属于描述时序电路所用的方程组的是( )。选项:[状态方程组, 输入方程组, 输出方程组, 驱动方程组]
[单选题]
下列关于同步二进制计数器74LS161和同步十进制计数器74LS160的关系叙述正确的是（ ）。
[单选题]
同步置零法设计计数器，产生置零信号的状态不在稳定的状态循环中。
选项:[错, 对][单选题]计数器的模是指构成计数器的触发器的个数。选项:[对, 错]
[单选题]同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是（ ）。选项:[不受时钟CP控制, 触发器利用率高, 电路简单, 工作速度高 ]
[单选题]
8位移位寄存器，串行输入时经( )个脉冲后，8位数码全部移入寄存器中
选项:[8, 4, 2, 1][多选题] 移位寄存器74HC194A在正常工作状态下，可以实现( )功能。选项:[ 左移, 并行输入, 右移, 保持]
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