数字电子电路6_1&2new

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1、浙江大学城市学院第六章时序逻辑电路信息与电气工程学院浙江大学城市学院6.1概述时序逻辑电路——有限状态机（finite-statemachine）反馈时序电路（feedbacksequentialcircuit）采用“门电路＋反馈回路”实现记忆功能(简单双稳态电路(Latch,Flip-flop)状态机（statemachine）用触发器构造电路，用时钟控制状态转换概念：时钟周期、时钟频率、占空比、时钟触发沿tHtL周期：t频率：1/tCLKperpertper占空比：tH/tper2信息与电气工程学院浙江大学城市学院时序逻辑电路结构——状态机结构下一状态

2、输入激励当前状态输出状态存储器逻辑输出逻辑GF时钟激励方程时钟信号驱动方程组合下一状态=F（当前状态，输入）输出方程电路输出=G（当前状态，输入）状态存储器：由激励信号得到下一状态转移(状态)方程时钟触发类型:单(双)边沿,电平,窄脉冲…3目前大多采用DFlip-flop信息与电气工程学院浙江大学城市学院时序逻辑电路分类同步时序电路——时钟同步状态机存储元件状态的变化是在同一时钟信号操作下同时发生的异步时序电路存储元件状态的变化不是同时发生的Mealy型输出信号取决于存储电路状态和输入信号Moore型输出信号仅取决于存储电路状态4信息与电气工程学院浙江大学

3、城市学院下一输入激励状态当前状态输出状态存储器逻辑输出逻辑GF时钟时钟信号Moore机：输出只与状态有关Mealy机：输出取决于状态和输入下一输出输入状态激励状态当前状态输出流水线存储器逻辑输出输出逻辑存储器F时钟G时钟时钟信号5信息与电气工程学院浙江大学城市学院6.2时序逻辑电路(状态机)分析6.2.1同步时钟状态机分析基本步骤：确定下一状态函数F和输出函数G将F代入触发器的特征方程得到下一状态Q*利用Q*、G构造状态/输出表画出状态图、波形图（可选）检查电路是否可以自启动描述电路功能6信息与电气工程学院浙江大学城市学院触发器的特征方程Q*=S+R

4、’·QS-R触发器S·R=0（约束条件）J-K触发器Q*=J·Q’+K’·QD触发器Q*=DT触发器Q*=Q’有使能端的T触发器：Q*=EN·Q’+EN’·Q7信息与电气工程学院浙江大学城市学院例：时钟同步状态机（D触发器）下一状态逻辑产生激励信号状态存储器输出逻辑MAXEN输出END0Q0输入EN’Q0Q0’D1Q1Q1激励Q1’时钟信号当前状态CLK8信息与电气工程学院浙江大学城市学院MAX3、由激励方程和触发器特征方程ENQ0END0EN’得到转移方程（状态方程）D触发器特征方程：Q0Q*=DQ0*=Q0’Q0·EN’+Q0’·END1Q1Q1*=Q

5、1·EN’+Q1’·Q0·ENQ1Q1’+Q1·Q0’·ENCLK2、由电路得到输出方程1、由电路得到激励方程MAX=Q1·Q0·END0=Q0·EN’+Q0’·END1=Q1·EN’+Q1’·Q0·EN+Q1·Q0’·EN9信息与电气工程学院浙江大学城市学院4、由转移(状态)方程和输出方程得到状态/输出表Q0*=Q0·EN’+Q0’·ENQ1*=Q1·EN’+Q1’·Q0·EN+Q1·Q0’·ENMAX=Q1·Q0·EN状态转换表ENQ1Q0Q1*Q0*MAXENS010000000010100000,001,00101000101,010,0011110101

6、0,011,01000101111,000,1101100Q1Q0Q1*Q0*,MAX11011011100110信息与电气工程学院浙江大学城市学院5、画状态图逻辑功能描述：具有使能端EN的2位二进制加法计数器电路输出与输入有关——Mealy机EN=0EN=0ENMAX=0EN=1MAX=00001S01MAX=00000,001,00101,010,0EN=1EN=11010,011,0MAX=1MAX=01111,000,1EN=1Q1Q0Q1*Q0*,MAXEN=011MAX=010EN=0MAX=0MAX=011信息与电气工程学院浙江大学城市学院6、画时序

7、图12信息与电气工程学院浙江大学城市学院说明可以给每个状态命名通常用S表示当前状态，S*表示下一状态transitionstatetablestate/outputtabletable13信息与电气工程学院浙江大学城市学院Mealy机Moore机MAXMAXSENEND0Q0EN’MAXSQ0=Q1·Q0Q0’D1Q1Q1Q1’CLK14信息与电气工程学院浙江大学城市学院对应的Moore机的状态表和状态图15信息与电气工程学院浙江大学城市学院状态机的定时图16信息与电气工程学院浙江大学城市学院例：时钟同步状态机分析（J-K触发器）X&&Y&JQ&JQCLKCL

8、K&KQ′