时序电路的分析与设计ppt培训课件

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1、时序电路的分析与设计1时序电路概述2同步时序逻辑电路的分析3异步时序电路的分析方法4同步时序电路的设计方法1时序逻辑电路概述1.1时序电路的特点逻辑电路分为两类：一类是组合逻辑电路，另一类是时序逻辑电路。在组合逻辑电路中，任一时刻的输出仅与该时刻输入变量的取值有关，而与输入变量的历史情况无关；在时序逻辑电路中，任一时刻的输出不仅与该时刻输入变量的取值有关，而且与电路的原状态，即与过去的输入情况有关。与组合逻辑电路相比，时序逻辑电路的特点：1、时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分，存储电路具有记忆功能，通常由触发器组成。2、存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与外部输

2、入信号共同决定组合逻辑电路的输出。组合逻辑电路的输出除包含外部输出外，还包含连接到存储电路的内部输出，它将控制存储电路状态的转移。图6-1时序逻辑电路的结构框图在图6-1时序逻辑电路的结构框图中，X（x1,x2,…,xn）为外部输入信号；Q（q1,q2,…,qj）为存储电路的状态输出，也是组合逻辑电路的内部输入；Z（z１,z2,…,zm）为外部输出信号；Y（y1,y2,…,yk）为存储电路的激励信号，也是组合逻辑电路的内部输出。在存储电路中，每一位输出qi(i=1,2,…，j)称为一个状态变量，j个状态变量可以组成2j个不同的内部状态。时序逻辑电路对于输入变量历史情况的记忆就是反

3、映在状态变量的不同取值上，即不同的内部状态代表不同的输入变量的历史情况。………其中，第一个方程组称为输出方程，第二个方程组称为驱动方程（或激励方程）,第三个方程组称为状态方程。方程中的上标n和n+1表示相邻的两个离散时间（或称相邻的两个节拍），如表示存储电路中每个触发器的当前状态（也称现状态或原状态），表示存储电路中每个触发器的新状态（也称下一状态或次状态）。以上三个方程组可写成如下形式：可以看出：时序逻辑电路某时刻的输出Zn决定于该时刻的外部输入Xn和内部状态Qn；而时序逻辑电路的下一状态Qn+1同样决定于Xn和Qn。时序逻辑电路的工作过程实质上就是在不同的输入条件下，内部状态

4、不断更新的过程。以上三个方程人们习惯写成如下形式：1.2时序电路分类图6-2同步二进制加法计数器图6-3异步二进制加法计数器时序电路按输出信号的特点又可以分为米里（Mealy）型和摩尔(Moore)型时序电路两种。Mealy型时序电路的输出函数为Z=F（X，Q），即某时刻的输出决定于该时刻的外部输入X和内部状态Q，如图6-4所示的Mealy型串行加法器电路。在该电路中，ai、bi为串行数据输入，si为串行数据输出，si=ai+bi+ci-1，或si=ai+bi+Q。Moore型时序电路的输出函数为Z=F（Q），如图6-5所示的Moore型串行加法器电路。在该电路中串行数据输出si

5、=Q1。Mealy型串行加法器电路和Moore型串行加法器电路具有相同的逻辑功能，但Moore型串行加法器电路的输出比Mealy型串行加法器的输出迟一个节拍。图6-4Mealy型串行加法器电路图6-5Moore型串行加法器电路1.3时序电路的功能描述1.逻辑方程式2.状态转移表状态转移表也称状态迁移表或状态表，是用列表的方式来描述时序逻辑电路输出Z、次态Qn+1和外部输入X、现态Q之间的逻辑关系。表6-1Mealy型时序电路状态表表6-2Moore型时序电路状态表表6-3Moore型电路简化状态表3.状态图图6-6时序逻辑电路状态图4.时序图时序图即为时序电路的工作波形图，

6、它以波形的形式描述时序电路内部状态Q、外部输出Z随输入信号X变化的规律，其具体画法将在下面讨论。以上几种同步时序逻辑电路功能描述的方法，各有特点，但实质相同，且可以相互转换，它们都是同步时序逻辑电路分析和设计的主要工具。2同步时序逻辑电路的分析2.1同步时序逻辑电路的一般分析方法①根据逻辑图求出时序电路的输出方程和各触发器的激励方程。②根据已求出的激励方程和所用触发器的特征方程，获得时序电路的状态方程。③根据时序电路的状态方程和输出方程，建立状态转移表，进而画出状态图和波形图。④分析电路的逻辑功能。【例6-1】分析图6-7所示同步时序电路的逻辑功能。图6-7例6-1

7、时序逻辑电路①求输出方程和激励方程。②求状态方程。③列状态表，画状态图。表6-4例6-1时序电路状态表图6-8例6-1次态与输出卡诺图图6-9例6-1状态图④画波形图。设Q1Q0的初始状态为00，输入变量X的波形如图6-10第二行所示。根据表6-4状态表即可画出波形图。例如第一个CP来到前X=0，Q1Q0=00，从表中查出，因此在画波形时应在第一个CP来到后使Q1Q0进入01。以此类推，即可以画出Q1Q0的整体波形如图6-10第三、四行所示。外部输出，它是组合电路的即时输出，只