第五章 同步时序逻辑电路的习题 数字逻辑

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1、第五章同步时序逻辑电路的习题一、基本知识点1、时序逻辑电路的一般结构输X1Z1输入X2Z2出组合信┇┇信号XnZm号逻辑电路ys┅y1Y1┅Yr存储电路特点：a、有存储电路（记忆元件）；有组合电路（特殊时可没有）b、包含反馈电路，电路功能与“时序”相关c、输出不仅与输入（X）有关，而且与存储状态（Y）有关分类：（1）Mealy型Z＝F（X，Q）输出是电路的输入和现态的函数（注意输出与输入有直接关系）过去输入现态｝输出现在输入（2）Moore型Z＝F（Q）输出仅仅是电路现态的函数（注意输出与输入没有直接关系）所有输入现态输出同步时

2、序逻辑电路：各触发器共用同一时钟信号，即电路中各触发器状态的转换时刻在统一时钟信号控制下同步发生。异步时序逻辑电路：电路没有统一的时钟信号对状态变化进行同步控制，输入信号的变化将直接引起电路状态的变化。//本课程将较少讨论异步时序逻辑电路2、同步时序逻辑电路的描述注意：任一个同步时序逻辑电路的结构和功能可用3组函数表达式完整地描述。（1）激励函数表达式：存储电路输入Y与电路输入X和现态Q之间的关系Y＝F（X，Q）//现态Q就是上图存储电路原始的输出yk（2）次态函数表达式：电路的次态Qn+1与激励函数Y和现态Q之间关系Qn+1＝

3、F（Y，Q）//次态Qn+1就是上图存储电路再次触发后的输出yn+1k（3）输出函数表达式：电路的输出Z和输入X和当前现态Q的关系Mealy型Z＝F（X，Q）Moore型Z＝F（Q）状态表的格式Mealy型Moore型次态/输出次态现态现态输出输入X输入Xyyn+1/Zyyn+1Z状态图的画法Mealy型x/Zyyn+1Moore型xyn+1yn+1/ZZ3、同步时序逻辑电路分析（1）表格法的分析步骤a、根据电路写出输出表达式和激励函数表达式b、列出各自的激励矩阵，确定电路相应的次态c、作出给定电路的状态表和状态图d、拟定一个典

4、型输入序列，画出时间图，描述此电路的功能（2）代数法的分析步骤a、根据电路写出输出表达式和激励函数表达式b、把激励函数代入次态方程，导出次态方程组c、根据此方程组，作出状态表和状态图d、拟定一个典型输入序列，画出时间图，描述此电路的功能注意：上述两种分析方法的b、c两步骤不同4、同步时序逻辑电路设计步骤：（1）形成原始的状态图和状态表（2）对原始的状态进行化简，变成最简状态，降低电路复杂度和成本（3）把状态与二进制代码相对应，即决定触发器的个数（4）确定激励函数（对应触发器的种类）和输出函数（对应逻辑电路的种类），并画出逻辑电路

5、图5、常用的时序电路（1）计数器周期性的状态循环按进制可分为：二进制计数器、BCD码计数器、任意进制计数器（楼两种存在无效状态）按时钟输入方式：同步计数器、异步计数器按趋势可分为：加“1”计数器、减“1”计数器*同步二进制计数器（3位数值，即3个触发器）用3个JK触发器实现，电路图如下所示（输入端悬空为信号“1”）Q2Q1Q0••IKIJIKIJIKIJ••Cp•••&•驱动方程J0＝K0＝1（Q0触发器的输入控制）J1＝K1＝Q0（Q1触发器的输入控制）J2＝K2＝Q0Q1（Q2触发器的输入控制）输出方程Z＝（Q2Q1Q0）三

6、个触发器的输出端原相直接输出输出波形如下所示CpQ0Q1Q2000001010011100101110111说明：Q0触发器按时钟Cp触发，每一个时钟Q0触发器翻转一次Q1触发器接收Q0触发器的原相输出，当Q0原相输出为1后才翻转一次Q2触发器接收Q0和Q1原相输出相与之后的结果，只有前两者输出均为1后才翻转一次*异步二进制计数器也用3个JK触发器实现，CR为清零端，电路图如下所示（3个JK触发器的输入端均悬空）Q2Q1Q0••IKIJIKIJIKIJCp•••CR••悬空驱动方程同上（略）输出波形如下所示（对比同步计数器，看看

7、异同）CpQ0Q1Q2111110101100011010001注意：如反向输出则为加“1”计数（1）寄存器多个触发器的并行操作，可以暂存数据信息*数据寄存器（4位数值，即4个触发器）用D触发器来实现，电路图如下所示Q3Q2Q1Q0IDIDIDID•••Cp数据输入端（存储4位数据）*移位寄存器（输入可并行亦可串行，输出可并行亦可串行）各位之间存在传递关系Q3Q2Q1Q0•••IDIDIDID••••••Cp数据输入端（存储4位数据）*移位寄存器（各位之间存在传递关系，且首位和末位也存在传递关系）Q3Q2Q1Q0••••IDID

8、IDID•••••••Cp数据输入端（存储4位数据）注意：前面示意的均为左移位，如右移位，传递关系相反二、相关习题**填空题1、时序逻辑电路按其状态改变是否受统一定时信号控制，可分为（）和（）两种类型。2、一个同步时序逻辑电路可用（）、（）和（）3组函数表达式描