[工学]时序逻辑电路的分析和设计

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1、6时序逻辑电路的分析和设计6.1时序逻辑电路的基本概念6.2时序逻辑电路的分析方法6.3同步时序逻辑电路的设计方法ahhcg@163.com6.1时序逻辑电路的基本概念分类：可以分成同步时序电路和异步时序电路两大类。在同步时序电路中，所有触发器的状态变化都是在同一时钟信号作用下同时发生的。而在异步时序电路中，各触发器状态的变化不是同时发生，而是有先有后。异步时序电路根据电路的输入是脉冲信号还是电平信号，又可分为：脉冲异步时序电路和电平异步时序电路。时序电路的分类同步二进制加法计数器异步二进制加法计数器时序电路的功能描述1.逻辑方程式（驱动方程、状态方程、输出方程、时钟方程）2.状

2、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。时序电路状态表3.状态图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，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。6.2时序逻辑电路的分析方法一般步骤：1.从给定的逻辑图中，写出每个触发器的驱动方程、时钟方程、输出方程和状态方程并标出时钟条件。。2.列出完整的状

3、态转换真值表（包括检查电路能否自启动）。画出状态转换图或时序图。依次假设初态，代入电路的状态方程，输出方程，求出次态。（对n个触发器来说，应包括2n个状态）及输出，列出完整的状态转换真值表，简称状态转换表。3.确定时序电路的逻辑功能。例:做出下图此时序逻辑电路的状态转换表,状态转换图和时序图①根据图可写出电路的驱动方程：J1=Q2nQ3n，K1=1J2=Q1n，K2=Q1nQ3nJ3=Q1nQ2n，K3=Q2n②驱动方程代入JK触发器的特征方程Qn+1=JQn+KQn中，得状态方程为：Q1n+1=Q1nQ2nQ3nQ2n+1=Q1nQ2n+Q1nQ2nQ3nQ3n+1=Q1nQ2n

4、Q3n+Q2nQ3n③写出输出方程为：Y=Q2nQ3n状态转换表：若将任何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。Q1n+1=0•0•0=1•1=1Q2n+1=0•0+0•0•0=0Q3n+1=0•0•0+0•0=0Y=0•0=0例题中电路无输入变量，次态和输出只取决于电路的初态，设初态为Q3Q2Q1=000，代入其状态方程及输出方程，得：又以100为初态，代入得Q1n+1=0•0

5、•1=0Q2n+1=1•0+1•0•0=1Q3n+1=1•0•0+0•0=0再以010为初态，代入得如此继续，依次得到100，101，110，000，又返回最初设定的初态，列出其状态转换表。Q1n+1=1•0•0=0•0=1Q2n+1=0•1+0•0•1=1Q3n+1=0•1•0+1•0=0状态转移表代表状态输入变量取值写出斜线之上，输出值写在斜线之下状态转移图时序图：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。tCPtQ1Q2tQ3tY功能：每经过七个时钟触发脉冲以后输出端Y从高电平跳变为低电平，且电路的状态循环一次。所以此电路具有对时钟信号进行计数的功能

6、，且计数容量等于七，称为七进制计数器。自启动能力：具有自启动能力【例】分析图所示同步时序电路的逻辑功能。D2=Q1,D1=Q0，Z2=Q2，Z1=Q1,Z0=Q0解：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。状态表④画波形图。⑤逻辑功能分析。从以上分析可以看出，该电路在CP脉冲作用下，把宽度为T的脉冲以三次分配给Q0、Q１和Q2各端，因此，该电路是一个脉冲分配器。由状态图和波形图可以看出，该电路每经过三个时钟周期循环一次，并且该电路具有自启动能力。例时序电路如图所示，试分析其功能。解该电路仍为同步时序电路。电路的激励方程为次态方程为由此得出如表所示的状态真

7、值表和如图所示的状态图。状态表000001010011100101110111100000101001110010111011状态迁移图由状态迁移图可看出该电路为六进制计数器，又称为六分频电路，且无自启动能力。所谓分频电路是将输入的高频信号变为低频信号输出的电路。六分频是指输出信号的频率为输入信号频率的六分之一，即所以有时又将计数器称为分频器。其波形图如图所示波形图例3时序电路如图6-4所示，分析其功能图6–4例2图解该电路为同步时序电路。从电路图得到每一级的激励方