数字电路课件.ppt

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1、数字电路与逻辑设计第六章时序逻辑电路西安邮电学院“校级优秀课程”第六章时序逻辑电路目的与要求：1.掌握时序逻辑电路的定义、特点2.掌握时序逻辑电路的分析方法3.掌握时序逻辑电路的设计方法重点与难点：1.中、小规模时序逻辑电路的分析2.中、小规模时序逻辑电路的设计第六章时序逻辑电路6.1时序电路概述6.2时序逻辑电路的分析6.4计数器6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器6.3寄存器、移位寄存器6.6采用小规模集成器件设计计数器6.1时序电路概述6.1.1时序电路的特点一、典型时序电路由两部分组成：组合逻辑电路、存储电路。1、有存储电路（触发器或者带反馈的组合电

2、路）2、有反馈支路组合电路的输出反馈到存储电路的输入端，存储电路的输出反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起共同决定组合电路的输出。二、时序电路特点：6.1.2时序电路的分类一、按照存储单元的状态改变是否在统一的时钟脉冲控制下同时发生分为：同步时序电路和异步时序电路。二、按照输出信号的特点又分为：米里（Mealy）型时序电路和摩尔(Moore)型时序电路。●米里型时序电路的输出函数为Z=F（X，Q），即某时刻的输出决定于该时刻的外部输入X和内部状态Q●摩尔型时序电路的输出函数为Z=F（Q），即输出信号仅仅取决于存储电路的状态，而和该时刻的外部输入信号无关●同步时序

3、电路●异步时序电路存储电路的状态转换是在统一时钟控制下同步进行的没有统一时钟，存储电路状态变化不是同时发生的6.1时序电路概述时序电路分析步骤：★1）写出存储电路的激励函数★2）写出存储电路的状态转移方程★4）写出电路的输出函数表达式3、由状态转移方程和输出函数表达式列出状态转移表4、根据状态转移表画出状态转移图5、画出工作波形图（时序图）6、分析逻辑功能1、分析电路同步or异步？FF的种类?有无输入输出?2、列方程★3）写出CP方程(对异步电路)6.2时序逻辑电路的分析解：☆本电路三级触发器有统一时钟CP，是同步时序电路，时钟方程可以不写。☆三级JK触发器是在C

4、P下降沿动作。题意分析☆电路输入信号CP，次态和输出只取决于存储器的初态，属于摩尔型时序电路。例1：分析下图所示的时序电路。6.2时序逻辑电路的分析将激励函数代入JK触发器的特征方程3）由电路图直接写出输出方程：一、由逻辑图写出电路的激励函数、状态方程和输出方程得出电路状态方程：例1：分析下图所示的时序电路。1）写出激励函数，也就是所有J-K的表达式。2）写出状态转移方程QnnQJ123=二、功能描述1、状态转移表方法：由状态方程、输出方程求次态和输出偏离状态2、状态转换图001011010000110101111/0/0/0/0/0/1/1100/0/Z现态Q3

5、Q2Q1为000，在CP的作用下次态Q3n+1Q2n+1Q2n+1＝001，输出为Z=1根据状态表或状态图，可画出在CP脉冲作用下电路的时序图。3、时序波形图001011010000110101111/0/0/0/0/0/1/1100/0CP123456Q31QZ2Q时序图反映了时序电路在给定初始状态下,对给定输入序列的响应。画时序图的目的：时序图可以形象地说明时序电路的工作情况。便于和实验结果相比较。由状态转移表或状态转移图可以分析该电路的功能：在6个状态之间循环往复输出Z在每一循环结束时，输出一次1。有两个状态游离于循环之外，如果误入这两个状态可以自动返回主循

6、环。（游离于主循环的状态称为偏离状态，进入任一偏离状态都可返回主循环时，称该电路具有自启动特。）4、功能分析：电路对时钟信号进行计数。每经过6个时钟脉冲，电路输出一个脉冲。所以是具有自启动功能的6进制计数器，Z输出是进位脉冲。电路为异步时序电路，电路没有单独的输入（CP除外），为摩尔型时序电路。（1）各级触发器的激励函数和时钟为：解：例2：分析图示的时序电路（2）各级触发器的状态转移方程为：（3）列出状态转移表（6）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

7、→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。（4）画状态转移图（5）画出工作波形图6.3寄存器、移位寄存器作用：寄存器是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件功能：保存数码－接收、寄存、清除；读出数码实现：主体是触发器且以D触发器居多一个触发器只能存储1位二进制代码，存储n位二进制代码的寄存器需要用n个触发器组成，所以寄存器实际上是若干触发器的集合。按功能划分，寄存器可分为：数码寄存器移位寄存器6.3.1数码寄存器1DCIDI存数指令QQ数码寄存器是能够存放二进制数码的电路。由于触发器具有记忆功能，因此可以作为数码寄存器。由D触发器实现寄存一

8、位数码的寄