数字电子技术 第7章 时序逻辑电路的分析与设计课件.ppt

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1、第7章时序逻辑电路的分析与设计17.1概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的结构形式时序逻辑电路的分类主要内容：27.1.1时序逻辑电路的定义若一个逻辑电路在任何时刻产生的输出信号不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关，则称该电路为时序逻辑电路。37.1.2时序逻辑电路的结构上述式子分别称为：输出方程、驱动方程（或称“激励方程”）和状态方程。4对应关系图57.1.3时序逻辑电路的分类按照电路的工作方式，分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两大类。在同步时序逻辑电路中，各触发器的时钟脉冲相同；。在异步时序逻辑电路中，各触发器的时钟脉冲不

2、相同，各触发器状态的改变不是同时发生的。按照电路输出对输入信号的依从关系，可分为Mealy型时序电路和Moore型时序电路。如果时序逻辑电路的输出是电路输入和电路状态的函数，则称为Mealy型时序电路；如果时序逻辑电路的输出仅仅是电路状态的函数，则称为Moore型时序电路。6如果时序逻辑电路的输出是电路输入和电路状态的函数，则称为Mealy型时序电路；如果时序逻辑电路的输出仅仅是电路状态的函数，则称为Moore型时序电路。77.2时序逻辑电路的分析由触发器构成的同步时序逻辑电路的分析方法状态表的两种不同格式及填写方法由触发器构成的异步时序逻辑电路的分

3、析方法时序逻辑电路的分析举例主要内容：8驱动方程逻辑电路状态方程状态转换真值表状态转换图电路逻辑功能输出方程时钟方程7.2.1时序逻辑电路的分析步骤91．由给定的逻辑电路图写出下列各逻辑方程：（1）各触发器的时钟方程。（2）各触发器的驱动方程。（3）时序电路的输出方程。2．将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得电路的状态方程（或次态方程）。3．根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态转换真值表，画出状态转换图。（难点）4．根据电路的状态转换图说明电路的逻辑功能。107.2.2同步时序逻辑电路的分析举例例7-1分析图所示时序逻辑电路的功能。11解

4、：1．写出时序电路的各逻辑方程式（1）这是一个同步时序电路，故时钟方程可以不写（2）时序电路的驱动方程（3）时序电路的输出方程。2．将驱动方程代入JK触发器特性方程，得到状态方程123．列出状态转换真值表，画出状态转换图。现态Q2nQ1n次态Q2n+1Q1n+1/输出ZX=0X=10001/011/10110/000/01011/001/01100/110/0还有另一种表格列法：Q2nQ1nXQ2n+1Q1n+1Z134．电路的逻辑功能分析由状态图可知，是一个二进制可逆计数器。14例7-2分析图所示时序逻辑电路的功能。15167.2.3异步时序逻辑电

5、路的分析举例例7-3分析如图所示的异步时序逻辑电路的逻辑功能。17解：该电路属于Moore型异步时序逻辑电路。1．写出时序电路的各逻辑方程式（1）时钟方程（2）驱动方程（3）输出方程2．将驱动方程代入JK触发器特性方程，得到状态方程(CP由1→0时有效)(由1→0时有效)，183．列出状态转换真值表（难点），画出状态转换图。现态Q1nQ0n次态Q1n+1Q0n+1FF0CP0=CPFF1CP1=Q0n输出Z0001↓↑00110↓↓01011↓↑01100↓↓119时序波形图4．电路的逻辑功能分析由状态图或时序图可知，在CP脉冲作用下，Q1Q0的数值

6、从00到11递增，每经过4个CP脉冲作用后，Q1Q0循环一次。同时在输出端产生一个进位输出脉冲Z。故该电路是一个4进制加计数器。207.3同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计步骤建立原始状态图的具体过程原始状态图的简化方法同步时序逻辑电路的设计举例主要内容：21驱动方程逻辑电路状态方程状态转换真值表状态转换图电路逻辑功能输出方程7.3.1同步时序逻辑电路的设计步骤221．由给定的逻辑功能求出原始状态图(逻辑抽象)(难点)（1）分析电路的输入条件和输出要求，确定输入变量、输出变量及该电路应包含的状态，并用字母S0、S1、…表示这些状态。（2）分

7、别以上述状态为现态，确定在每一个可能的输入组合作用下应转移到哪个状态及相应的输出，即可求出原始状态图。例1试建立如下电路的原始状态图。该电路是1111序列检测器。当连续4个或4个以上的“1”（高电平）输入检测器时，检测器便输出高电平“1”，在其它情况下输出低电平“0”。例2设计一个同步8421码的十进制加法计数器。例3设计一个同步六进制加法计数器。232．状态化简对原始状态图进行化简，合并等效状态，从而使设计出来的电路得到简化。例1:3．状态编码、并画出编码后的状态图和状态表(可选)。采用的状态编码方案不同，最终所得到的电路形式也不同。例1:24原始

8、状态图简化原始状态图编码后状态图254．选择触发器的类型及个数。触发器的个数n应满足n≥log2M，M为状态