时序逻辑电路.ppt

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1、时序逻辑电路4.3时序逻辑电路概述4.4同步时序逻辑电路的分析4.7常用时序逻辑电路模块4.5同步时序逻辑电路的设计4.6异步时序逻辑电路的分析4.3时序逻辑电路概述组合电路：电路的输出只与当前的输入有关，而与以前的输入无关。时序电路：电路在某一给定时刻的输出，不仅取决于该时刻电路的输入,还取决于前一时刻电路的状态。结构：组合电路+触发器。一、什么是时序逻辑电路？结构：由门电路构成。举例：电视遥控器。输出方程：状态方程：Qn+1=F3(Z,Qn)驱动方程:Z=F2(X,Qn)二、时序电路的模型Y=F1(X,Qn)输入信号输出信号状态信号驱动信号4.3时序逻

2、辑电路概述三、典型的时序逻辑电路——串行加法器101101011111000000111011一位全加器D触发器4.3时序逻辑电路概述四、时序逻辑电路的分类1.同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路同步时序电路：异步时序电路：所有触发器由同一时钟脉冲源控制没有统一的时钟脉冲4.3时序逻辑电路概述2.计数器和状态机计数器：除了时钟信号之外，没有输入变量X，它仅仅在时钟控制下自动地改变状态。计数器一般直接以触发器的状态作为输出。4.3概述状态机：除了时钟信号之外，还有输入信号X，它通过对输入信号X的响应实现状态转移。3.摩尔型状态机和米里型状态机摩尔型（Moore）：输出只和

3、现态有关，与输入无关。米里型（Mealy）：输出不仅和现态有关，还和输入有关。Y=F1(Qn)Y=F1(X,Qn)4.3时序逻辑电路概述4.4同步时序电路分析写各触发器的驱动方程写电路的输出方程写触发器的状态方程作状态真值表及状态转换图作时序波形图得到电路的逻辑功能同步时序电路的分析方法输入端的表达式，如T、J、K、D组合电路的输出描述状态转换关系的表格画出时钟脉冲作用下的输入、输出波形图例：请分析以下同步时序电路：（1）写出驱动方程：4.4同步时序电路分析(2)写出状态方程（3）写出输出方程：（1）写出驱动方程：4.4同步时序电路分析（4）根据状态方程列出状态。11

4、111010110001101000100000011010110001101000100000000011Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Y（5）作出状态图111001000011110100101Q2Q1Q0010000→110七个状态构成循环，称为有效循环。“111”位于有效循环之外，称为无效状态。如果无效状态在若干个CP作用后，最终能进入有效循环称该电路具有自启动能力。上述时序电路能够自启动。4.4同步时序电路分析（6）时序图（设Q2Q1Q0初态为000）（7）结论：同步自然态序七进制计数器。YQ2Q1Q0CP01001011001000011

5、000001114.4同步时序电路分析时序逻辑电路设计的几种方法1．采用小规模集成门电路和触发器设计；2．采用标准的中规模集成电路设计；3．采用可编程逻辑器件设计。4.5同步时序电路设计设计步骤设定状态画出状态转换图列出状态真值表求状态方程求驱动方程画逻辑电路图检查自启动如不符合要求，重新设计4.5同步时序电路设计例：试用JK触发器设计一个同步七进制计数器。需要三个触发器。Q2Q1Q0001000010011110100101解：（1）逻辑抽象，画出状态图。4.5.1同步计数器设计（2）列出状态表111110101100011010001000001010011

6、1001010001104.5.1同步计数器设计（3）求出状态方程（根据状态表画卡诺图）0001111010Q2Q1Q0Q2n+1011010×00001111010Q2Q1Q0Q1n+1010101×00001111010Q2Q1Q0Q0n+1101001×04.5.1同步计数器设计（3）求出电路的驱动方程将上述状态方程与JK触发器的特性方程相比较得：4.5.1同步计数器设计（4）根据得到的驱动方程画出逻辑图。CPFF2＆＆＆1J1KC1Q2Q2FF11J1KC1Q1Q1Q0Q0FF01J1KC14.5.1同步计数器设计（5）检查电路能否自启动。Q2Q1Q00010

7、00010011110100101111为无效状态，根据卡诺图化简可知，111的下一个状态为000，回到有效循环，故所设计的时序电路能自启动。1114.5.1同步计数器设计例：设计一“011”序列检测器，每当X输入011码时，对应最后一个1，电路输出Y为1。4.5.2摩尔型状态机设计X：0101100101110101111011……Y：0000100000100000100001……解：输入端X：串行随机信号输出端Y：当X出现011序列时，Y=1；否则Y=01.状态定义4.5.2摩尔型状态机设计S0状态：初始状态。该状态可以理解为时序电路处于复位时