2019年 时序逻辑电路的分析方法和设计思路ppt课件.ppt

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1、第7章时序逻辑电路的分析和设计7.2时序逻辑电路的分析方法和设计思路7.4集成计数器7.5寄存器7.1概述学习目的与要求了解时序逻辑电路的特点和一般分析方法；熟悉同步、异步时序逻辑电路的特点；掌握计数器、寄存器的电路的工作原理分析方法和步骤，了解其功能、分类及使用方法；掌握常用标准中规模移位寄存器、计数器的逻辑功能与使用方法。7.1概述由于触发器是时序逻辑电路的基本单元，因此它在时序逻辑电路中必不可少，有些类型的时序逻辑电路除了触发器，还含有一些组合逻辑门。本章介绍的计数器、寄存器与移位寄存器是时序逻辑电路的具体应用。在数字电路中，凡任何时刻电路的稳态输出，不仅和该时刻的输入信号有关，而且还取

2、决于电路原来的状态者，都可以称为时序逻辑电路。这就是时序逻辑电路的定义或者说是它的逻辑功能特点。1.时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的结构组成可以用图示的方框图来表示。图中X代表输入信号，Z代表输出信号，W代表存储电路的输入信号，Q代表存储电路的输出信号，同时也是组合逻辑电路的部分输入。从电路框图来看，时序逻辑电路均包含作为存储单元的触发器。事实上，时序逻辑电路的状态，就是依靠触发器记忆和表示的，时序电路中可以没有组合逻辑电路，但不能没有触发器。时序逻辑电路的种类繁多，在科研、生产、生活中完成各种各样操作的例子也是千变万化、不胜枚举。通常时序逻辑电路的类型有：2.时序逻辑电路的分类（1）按功能可

3、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。（2）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。（3）按输出信号的特性又可分为米莱型和莫尔型。（4）按能否编程又有可编程和不可编程时序电路之分。（5）按集成度的不同还可分为小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）和超大规模（VLSI）之别。（6）按使用的开关元件类型可分有TTL型和CMOS型。由时序逻辑电路的结构框图可以看出，各输入、输出信号之间存在着一定的关系，这些关系可以用一些方程式加以描述：7.2.基于触发器时序电路的分析完整地描述时序逻辑电路的逻辑功能，离不开三个基本方程：输出方程、驱动

4、方程和次态方程。时序逻辑电路的描述方法比组合逻辑电路复杂，通常要用到tn和tn+1两个相邻的离散时间，这两个相邻的离散时间对应了存储电路中的现态和次态两种不同状态所处的时刻。为了能把在一系列时钟脉冲操作下的电路状态转换全过程形象、直观地描述出来，常用的方法有状态转换真值表、状态转换图、时序图和激励表等。这些方法我们将在对时序逻辑电路的分析过程中，更加具体地加以阐明。1.同步时序逻辑电路的基本分析方法[例7.2.1]分析如图7.2.2所示时序电路的逻辑功能Q0Q1Q2CP&ZFF0FF1FF211TC1&1TC11TC1(1)写三个状态方程①驱动方程：③状态方程：②输出方程：Q0Q1Q2CP&Z

5、11TC1&1TC11TC1(2)状态转换表、状态转换图和时序图①状态转换表00000101001110010111011112345678CP001010011100101110111000②状态转换图000/0/0/0/1/0001010011111110101100/0/0/0X/Z(3)说明电路的逻辑功能同步8进制加法计数器③时序图以下图所示3个T′触发器构成的时序逻辑电路为例，我们讨论其分析方法和步骤。CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2CQ1“1”分析电路类型：1时序逻辑电路中如果除CP时钟脉冲外，无其它输入信号，就属于莫尔型，若有其它输入信号时为米莱型；各位触

6、发器的时钟脉冲共用同一个CP脉冲时称同步时序逻辑电路，若不是用同一个CP作为脉冲触发则称为异步时序逻辑电路。显然，此计数器电路是莫尔型异步时序逻辑电路。2.异步时序逻辑电路的基本分析方法CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2CQ1“1”写出电路相应方程式：2对上述莫尔型电路只需写出时钟方程、驱动方程和次态方程。(1)驱动方程：(2)次态方程：(3)时钟方程：CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2CQ1“1”3时序波形图次态方程：计数器计数前都要清零，让三位触发器均处于“0”态时开始计数。由所得次态方程可知，各位触发器每来一次计数脉冲状态都要翻转一次，其工作情

7、况可用时序波形图来描述：CPQ0Q1Q2实现了二分频实现了四分频实现了八分频000001010011100101110111000001计数情况显然是从三位二进制数000计至111，共计8次完成一个循环，因此称为“模8”计数器。无论是时序波形图还是状态转换真值表，都反映了该计数器是从状态000开始计数，每来一个计数脉冲，二进制数值便加1，输入第8个计数脉冲时计满归零。作为整体，该电路可称为模8加计