数字逻辑同步时序逻辑电路

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1、同步时序电路设计5.1时序逻辑电路概述组合逻辑电路：在任何时刻产生的稳定输出信号都仅与该时刻电路的输入信号相关。如译码器，全加器，数据选择器。时序逻辑电路：在任何时刻产生的稳定输出信号不仅与电路该时刻的输入信号有关，而且与电路过去的输入信号有关。如触发器，寄存器，计数器和移位寄存器等时序电路结构图输入输出q1qkz1zrz1z2zmx1x2xn内部输入内部输出组合逻辑电路触发器特点：包含组合逻辑电路和记忆（存储）电路；在电路的结构上，具有反馈。表示存储电路中每个触发器的现态表示每个触发器的次态时序逻辑电路的分类根据电路工作方式分类：同步时序电路：各个触发器

2、的时钟脉冲接在一起，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。异步时序电路：各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。。根据电路的输入/输出关系分类：米利（Mealy）型电路：某时刻的输出是该时刻的输入和电路状态的函数摩尔（Moore）型电路：某时刻的输出仅是该时刻电路状态的函数，与该时刻的输入无关，如同步计数器。同步时序电路的描述方法研究同步时序电路时，除逻辑函数表达式之外，一般采用状态表、状态图去描述一个电路的逻辑功能。1、逻辑函数表达

3、式(1)输出函数表达式反映电路输出Z与输入x和状态y之间关系表达式(2)激励函数表达式反映存储电路的输入Y与电路输入x和状态y之间的关系(3)次态函数表达式反映同步时序电路次态yn+1与激励函数y和现态yn2、状态表反映同步时序电路输出Z、次态yn+1和电路输入x，现态y之间关系的表格。3、状态图反映同步时序电路状态转移规律及相应输入/输出取值关系的有向图。4、时间图用波形图的形式来表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的对应关系。同步时序逻辑电路分析所谓时序逻辑电路分析，就是对一个给定的时序逻辑电路，研究在一系列输入信号作用下，电路将会产生怎样的输出，进而

4、说明该电路的逻辑功能。分析过程和方法求取上面的几个步骤逻辑电路图列驱动方程和输出方程表达式状态方程画状态图、状态表或时序图分析电路逻辑功能1235时序电路的分析步骤：写次态变化真值表4例1：分析如下图时序逻辑电路解：列写方程时钟方程:CP0=CP1=CP2=CP输出方程:C=Qn0Qn1Qn2驱动方程:J0=K0=1,J1=K1=Qn0,J2=K2=Qn0Qn1（2）将驱动方程代入JK触发器的特性方程,求各个触发器的状态方程。JK触发器的特性方程为各个触发器的状态方程为（3）根据状态方程和输出方程进行计算,列状态表,同步时序逻辑电路的状态表画状态图画时序图例2、分析下

5、面电路的功能输出方程：输出与输入有关，为Mealy型时序电路。同步时序电路，时钟方程省去。驱动方程：1写方程式2求状态方程T触发器的特性方程：将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：3计算、列状态表45电路功能由状态图可以看出，当输入X＝0时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递增规律循环变化，即：00→01→10→11→00→…当X＝1时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递减规律循环变化，即：00→11→10→01→00→…可见，该电路既具有递增计数功能，又具有递减计数功能，是一个2位二进制同步可逆计数器。画状态图时序图例电路没有单独的输出，为穆

6、尔型时序电路。异步时序电路，时钟方程：驱动方程：1写方程式2求状态方程D触发器的特性方程：将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：3计算、列状态表45电路功能由状态图可以看出，在时钟脉冲CP的作用下，电路的8个状态按递减规律循环变化，即：000→111→110→101→100→011→010→001→000→…电路具有递减计数功能，是一个3位二进制异步减法计数器。画状态图、时序图同步时序逻辑电路的设计设计步骤建立原始状态表直接从设计命题的文字描述得到的状态表称为原始状态表。对时序命题的逻辑功能有了清楚的了解之后，才能建立正确的原始状态表。所谓正确也就是原始状态表

7、中，状态个数不能少，状态之间的转移关系不能错。例一：某序列检测器有一个输入端x和一个输出端Z。从x端输入一组按时间顺序排列的串行二进制码。当输入序列中出现101时，输出Z＝1，否则Z＝0。试作出该序列检测器的原始状态表和原始状态图。解题分析：(1)逻辑功能框图序列检测器xZCP例二：假设某同步时序电路，用于检测串行输入的8421BCD码，其输入的顺序是先高位后低位，当出现非法数字(即输入1010，1011，1100，1101，1110，1111)时，电路的输出为1。试作出该时序电路的原始状态表和原始状态图。解题分析：根据题意，该电路有一个输入x，用来