第5章时序逻辑电路的概述ppt课件.ppt

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1、5.1时序逻辑电路的概述12.4.1时序逻辑电路的结构与特点按照逻辑功能和电路组成的不同特点常常把数字电路分成两大类，一类是在第11章已经介绍的组合逻辑电路，还有一类就是本章着重学习的时序逻辑电路。在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且还和电路原来状态有关者，都叫做时序逻辑电路，简称时序电路。时序电路的状态是靠具有存储功能的触发器所组成的存储电路来记忆和表征的，所以，从电路组成来看时序电路一定包含有触发器。存储电路的输出状态反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。它的结构示意图见图5.18。在图5.18所示的时序电路示

2、意框图中，X1~Xi为时序电路的输入端，Z1~Zj为时序电路的输出端，Y1~Ym为存储电路的驱动输入端（又称为激励输入端），Q1~Qk为存储电路的状态。时序逻辑电路具有如下特点：（1）功能上电路的输出状态不仅与即刻输入变量的状态有关，而且与系统原先的状态有关。图5.18时序逻辑电路结构框图（2）结构上由组合电路和存储电路（记忆单元）组成，其中存储电路一般由触发器构成。（3）“状态”的概念十分重要。存储电路当前时刻的状态，称为“现态”或“原态”；下一时刻的状态，称为“次态”或“新态”。上面讲的是时序逻辑电路的完整框图，以后还会看到，在有些具体的时序电路中，并不都具备如图5.

3、18所示的完整形式。例如，有的时序电路中没有组合电路部分，有的时序电路又可能没有输入逻辑变量，或者不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。但它们在逻辑功能上仍具有时序电路的基本特征。例如电子表，当前时刻的状态是11:25:31（11时25分31秒），在秒脉冲的作用下，下一时刻的状态是11:25:32（11时25分32秒）。它由具有“记忆”功能的“存储电路”记住计时电路当前时刻的状态，并产生下一时刻的状态。12.4.2时序逻辑电路的分类按电路中触发器状态变化是否同步可分为同步时序电路和异步时序电路。（1）同步时序电路：电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器是同步

4、翻转的。因为在这种时序电路中，其状态的改变受同一个时钟脉冲控制，各个触发器的CP信号都是输入时钟脉冲。（2）异步时序电路：电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器，有的先翻转，有的后翻转，是异步进行的。因为在这种时序电路中，有的触发器，其CP信号就是输入时钟脉冲，有的触发器则不是，而是其它触发器的输出。按逻辑功能划分有计数器、寄存器、移位寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器等。在科研、生产和生活中，完成各种各样操作的时序逻辑电路是千变万化的，这里提到的只是几种比较典型的电路。12.4.3时序逻辑电路功能的描述方法时序电路功能的描述方法和上一章讲的触发器有一些相似，但这里的

5、描述对象考虑的是整个时序电路。1．逻辑方程式时序电路的逻辑功能可以用输出方程、驱动方程和状态方程全面描述。因此，只要能写出给定逻辑电路的这三个方程，它的逻辑功能也就表示清楚了。根据这三个方程，就能够求得在任何给定输入变量状态和电路状态下电路的次态和输出。2．状态转换表从理论上讲，有了驱动方程、状态方程和输出方程以后，时序电路的逻辑功能就已经描述清楚了。但从这一组方程式中还不能获得电路逻辑功能的完整印象。这主要是由于电路每一时刻的状态都和电路的历史情况有关的缘故。由此可以想到，如果把电路在一系列时钟信号作用下状态转换的全部过程找出来，则电路的逻辑功能便可一目了然了。若将任何

6、一组输入变量及电路初态的取值代入状态方程和输出方程，即可算得电路次态和输出值；以得到的次态作为新的初态，和这时的输入变量取值一起，再代入状态方程和输出方程进行计算，又可得到一组新的次态和输出值。如此继续，将结果列为真值表形式，便得到状态转换表（也称状态转换真值表）。3．状态转换图为了以更加形象的方式立体地表示出时序电路的逻辑功能，有时还进一步把状态转换表的内容表示成状态转换图的形式。它比状态表更为清晰、直观地描述了同步时序逻辑电路的状态变化。在状态转换图中以圆圈表示电路的各个状态，以箭头表示状态转换的方向。同时，还在箭头旁注明状态转换前的输入变量取值和输出值。通常将输入变

7、量取值写在斜线以上，将输出值写在斜线以下。4．时序图为便于用实验观察的方法检查时序电路的逻辑功能，还可以将状态转换表的内容画成时间波形的形式。在时钟脉冲序列作用下，电路状态、输出状态随时间变化的波形图叫做时序图。由于这三种方法和方程组一样，都可以用来描述同一个时序电路的逻辑功能，所以它们之间可以互相转换。5.2时序逻辑电路的分析方法所谓时序逻辑电路的分析，就是根据已知的时序电路找出该电路所实现的逻辑功能。具体地讲，就是要求找出电路的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。给定的是时序逻辑电路，待求的是状态表、状态