数字电路第5章时序逻辑电路.ppt

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1、第5章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路的特点和表示方法5.2时序电路的分析方法5.3寄存器5.4计数器5.5顺序脉冲发生器5.6时序电路的设计方法5.1时序逻辑电路的特点逻辑功能上的特点(时序电路定义)任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且和电路原来状态有关。结构上的特点电路中包含存储元件─通常由触发器构成。存储元件的输出和电路输入间存在着反馈连接，这是时序电路区别于组合电路的重要特点之一。时序逻辑电路的框图表示tn和tn+1：两个相邻的离散时间。现在的输入信号现在的输出信号存储电路现在的输入信号存储电路现在的输出信号F(tn)=W[X(tn),Q(tn)](5-1)输出方程Z(tn)

2、=H[X(tn),Q(tn)](5-3)驱动方程Q(tn+1)=G[Z(tn),Q(tn)](5-2)状态方程时序电路分类按触发方式分两类同步时序电路：所有触发器共用一个时钟信号，即所有触发器的状态转换发生在同一时刻异步时序电路：触发器的状态转换不一定发生在同一时刻。时序电路分类按输出方式分两类米里型：时序电路的输出状态与输入和现态有关的电路称为米里型莫尔型：输出状态只与现态有关的电路，称为莫尔型。按触发方式分两类时序电路的逻辑功能表示法逻辑方程式F(tn)=W[X(tn),Q(tn)](5-1)输出方程Z(tn)=H[X(tn),Q(tn)](5-3)驱动方程Q(tn+1)=G[Z(tn)

3、,Q(tn)](5-2)状态方程时序电路的逻辑功能表示法状态转换表、状态图、时序图(工作波形图)时序电路的现态和次态，是由构成该时序电路的存储电路（一般由触发器组成）的现态和次态分别表示的，那么就可以用分析触发器的有关方法，列出时序电路的状态表，画出时序电路的卡诺图、状态图和时序图。以上四种表示方法从不同侧面突出了时序电路的逻辑功能，它们本质上是相通的，可相互转换。在实际中根据需要选用。5.2时序电路的分析方法分析一个时序电路，就是要找出给定时序电路的逻辑功能。对具体电路而言，就是通过分析找出电路的状态和电路的输出在输入信号和时钟信号作用下的变化规律。①分析电路组成，写逻辑方程式根据给定电路

4、，写出：时钟方程、驱动方程、输出方程分析步骤②求状态方程将驱动方程代入触发器特性方程，求出状态方程。将任何一组输入变量及电路的初始状态的取值代入状态方程和输出方程，即可计算出电路的次态值和相应输出值，然后继续这个过程，直到考虑了所有可能的状态为止。将这些计算结果列成真值表的形式，就得到状态转换真值表。④概括逻辑功能③进行计算和列状态转换真值表分析过程示意图如下给定电路写时钟方程输出方程驱动方程状态方程特性方程计算CP触发沿状态表时序图状态图概括逻辑功能例5-1试分析图5-2所示时序电路的逻辑功能。⑴根据图5-2所示逻辑图写出：输出方程时钟方程：CP1=CP2=CP3=CP驱动方程：J1=1K

5、1=1例5-1J1=1K1=1⑵将驱动方程代入JK触发器的特性方程中求得状态方程：例5-1求状态转换表和状态转换图，画波形图。设电路的初始状态将这一结果作为新的初始状态，再代入状态方程和输出方程…。将结果添入表中得到状态转换表。00000000000表5-2是状态转换表。01111000110111000001001010011100101000000001010011100101123456FCP顺序表5-2例5-1的状态转换表例5-1由状态转换表很容易画出状态转换图例5-1Q1Q2Q3F图5-7例5-1的波形图CP12345671000110该电路是一个六进制计数器。有效状态无效状态有效

6、循环自启动000001010011100101Q3Q2Q1110111例5-2试分析图5-5所示时序电路的逻辑功能。解：⑴根据图5-5写出：驱动方程时钟方程CP1=CP2=CP输出方程例5-2⑶根据以上方程计算得状态表。驱动方程输出方程中求得状态方程：⑵将驱动方程代入JK触发器的特性方程例5-2表5-3例5-2的状态表X000000010000000001101111000001010011100101110111F⑷确定逻辑功能：X=0，回到00状态，且F=0；只有连续输入四个或四个以上个1时，才使F=1否则F=0。故该电路称作1111序列检测器。例5-3试分析图5-7所示时序电路的逻辑功

7、能。解：图5-7所示电路为异步时序电路。根据电路写出：时钟方程：CP1=CP3=CP↓CP2=Q1↓输出方程：K1=1J2=K2=1K3=1驱动方程：CP下降沿到来时方程有效Q1下降沿到来时方程有效CP下降沿到来时方程有效根据驱动方程写出状态方程：例5-3K1=1J2=K2=1K3=1分析异步时序电路时，只有确定状态方程有效，才可以将电路的初始状态和输入变量取值代入状态方程。⑵列状态转换表，画出状态转换图表5