时序逻辑电路的分析与规划.ppt

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1、6.时序逻辑电路的分析与设计6.1时序逻辑电路的基本概念6.2同步时序逻辑电路的分析6.3同步时序逻辑电路的设计6.4异步时序逻辑电路的分析6.5若干典型的时序逻辑集成电路6.6时序逻辑可编程逻辑器件1教学基本要求2、熟练掌握时序逻辑电路的分析方法1、熟练掌握时序逻辑电路的描述方式及其相互转换。3、熟练掌握时序逻辑电路的设计方法4、熟练掌握典型时序逻辑电路计数器、寄存器、移位寄存器的逻辑功能及其应用。5、正确理解时序可编程器件的原理及其应用。26.1时序逻辑电路的基本概念6.1.1时序逻辑电路的模型与分类6.1.2时序电路逻辑功能的表达36.1.1时序逻辑电路的模型与分类

2、时序电路由组合电路和存储电路两部分组成，并形成反馈回路。它是一种在任何时刻输出不仅取决于该电路的输入，而且还与电路过去输入有关的逻辑电路。时序电路具有以下两个特点：1.时序电路中的存储电路（通常由触发器组成），具有记忆过去输入信号的能力。2.存储电路的输出反馈到时序电路的输入端，同输入信号共同决定组合电路的输出。4时序逻辑电路的模型*电路由组合电路和存储电路组成。*电路存在反馈。结构特征:外部输出（输出）内部输出（激励）内部输入（状态）外部输入（输入）5组合逻辑部分用来产生电路的输出和“激励”；存储元件则用来记忆电路以前时刻的输入情况，并用“状态”表征。时钟信号起同步作用

3、。“状态”是同步时序电路的一个重要概念，它表示时序电路的过去属性。并且，常称电路当前状态为现态，用或表示（右上标可省），将改变后的状态称为次态，用或表示。由此可见，同步时序电路的输出不仅与当时的输入有关，而且与过去的输入情况（即现态）有关。组合电路和时序电路的主要区别区别项组合电路时序电路电路特性输出仅与当前输入有关输出与当前输入和现态有关电路结构不含存储元件含存储元件函数描述用输出函数描述用输出函数和激励函数描述6输出方程:O＝f1(I，S)激励方程:E＝f2(I，S)状态方程:Sn+1＝f3(E，Sn)表达输出信号与输入信号、状态变量的关系式表达激励信号与输入信号、状

4、态变量的关系式表达存储电路从现态到次态的转换关系式激励输出状态输入7时序电路可从不同的角度进行分类：1.若按电路中状态改变的方式来分，可分为：同步时序电路：有统一的时钟脉冲，只有在时钟脉冲作用下，时序电路的状态才能发生改变，时钟脉冲起着同步的作用。即存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源，它们的状态在同一时刻更新。异步时序电路：无统一的时钟脉冲或没有时钟脉冲，任何输入信号的变化都可能引起电路状态的改变。即电路的状态更新不是同时发生的。2.若按时序电路中输出变量和输入变量之间的关系来分，可分为：Mealy（米利）型：输出是输入与现态的函数。Moore（穆尔）型：输出仅与电路

5、的现态有关。Moore型电路的特殊情况是无外部输出，而此时，电路的状态可看作是电路的输出。8米利型和穆尔型时序电路电路的输出是输入变量A及触发器输出Q1、Q0的函数，这类时序电路亦称为米利型电路米利型电路9电路输出仅仅取决于各触发器的状态，而不受电路当时的输入信号影响或没有输入变量，这类电路称为穆尔型电路。穆尔型电路10组合电路的逻辑功能可以用输出方程（表达式）、真值表和波形图来表达。时序电路的逻辑功能可以用逻辑方程组、状态表、状态图和时序图来表达。逻辑方程组包括：输出方程组、激励方程组、状态方程组。三组方程、状态表和状态图之间可直接实现相互转换。且根据其中的任意一种表达

6、方式，都可以画出时序图。从理论上讲，有了输出方程组、激励方程组和状态方程组，时序电路的逻辑功能就可以被唯一地确定了。但实际上仅从这三组方程还不易判断其逻辑功能。尤其是在设计时序电路时，往往很难根据给出的逻辑需求直接写出这三组方程。因此，还需要用能直观反映电路状态变化序列全过程的状态表和状态图来帮助。6.1.2时序电路功能的表达方法11时序电路的输入、输出、现态以及次态之间的关系可用状态表和状态图来描述。1.状态表（状态转移表）是以表格的方式来描述同步时序电路的逻辑功能。类似于组合电路中的真值表。又可分为：Mealy型电路状态表Moore型电路状态表12①Mealy型电路状

7、态表其格式如下：次态/输出输入xy次态/输出X=0X=1AD/0C/1BB/1A/0CB/1D/0DA/0B/1现态现态y某电路的状态表13表格左边列出现态；右边的顶部列出电路输入X的全部组合；表格的内部则列出对应不同输入组合和现态下的次态及输出Z。该表读作：处于状态y的同步时序电路，当输入为X时，在时钟脉冲作用下，电路进入次态且输出为Z。如：某时序电路有一个输入X，一个输出Z，两个状态变量y2和y1。电路输入的全部组合共有两个（“0”和“1”）。电路的全部状态共有四个，即y2y1=00（记为A）y2y1=01（记为B）y2y