第5章时序逻辑电路.ppt

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1、第5章时序逻辑电路5.1概述5.2同步计数器5.3异步计数器5.4寄存器本章小结习题返回主目录5.1概述5.1.1时序电路的分析方法5.1.2时序电路分析举例第5章时序逻辑电路5.1概述时序逻辑电路简称时序电路，是数字系统中非常重要的一类逻辑电路。常见的时序逻辑电路有计数器、寄存器和序列信号发生器等。所谓时序逻辑电路是指电路此刻的输出不仅与电路此刻的输入组合有关,还与前一时刻的输出状态有关。它是由门电路和记忆元件（或反馈支路）共同构成的。时序电路结构框图如图5.2所示。它由两部分组成:一部分是由逻辑门构成的组合电路，另一部分是由触发器构成的、具有

2、记忆功能的反馈支路或存储电路。图中,A0～Ai代表时序电路输入信号，Z0～Zk代表时序电路输出信号，W0～Wm代表存储电路现时输入信号，Q0～Qn代表存储电路现时输出信号，A0～Ai和Q0～Qn共同决定时序电路输出状态Z0～Zk。按触发脉冲输入方式的不同，时序电路可分为同步时序电路和异步时序电路。同步时序电路是指各触发器状态的变化受同一个时钟脉冲控制;而异步时序电路中，各触发器状态的变化不受同一个时钟脉冲控制。5.1.1时序电路的分析方法分析时序电路的目的是确定已知电路的逻辑功能和工作特点。具体步骤如下：(1)写相关方程式。根据给定的逻辑电路图写出电路中各个触

3、发器的时钟方程、驱动方程和输出方程。①时钟方程：时序电路中各个触发器CP脉冲的逻辑关系。②驱动方程：时序电路中各个触发器的输入信号之间的逻辑关系。③输出方程：时序电路的输出Z=f（A，Q），若无输出时此方程可省略。(2)求各个触发器的状态方程。将时钟方程和驱动方程代入相应触发器的特征方程式中，求出触发器的状态方程。(3)求出对应状态值。①列状态表：将电路输入信号和触发器现态的所有取值组合代入相应的状态方程，求得相应触发器的次态，列表得出。②画状态图（反映时序电路状态转换规律及相应输入、输出信号取值情况的几何图形）。③画时序图（反映输入、输出信号及各触

4、发器状态的取值在时间上对应关系的波形图）。(4)归纳上述分析结果，确定时序电路的功能。5.1.2时序电路分析举例例1分析如图5.3所示的时序电路的逻辑功能。解:(1)写相关方程式。①时钟方程CP0=CP1=CP↓②驱动方程J0=1K0=1J1=K1=图5·3时序电路③输出方程Z=Q1Q0(2)求各个触发器的状态方程。JK触发器特性方程为Qn+1=将对应驱动方程分别代入特性方程，进行化简变换可得状态方程：(3)求出对应状态值。①列状态表：列出电路输入信号和触发器原态的所有取值组合，代入相应的状态方程，求得相应的触发器次态及输出，列表得

5、到状态表5.1所示。②画状态图如图5.4（a）所示，画时序图如图5.4（b）所示。图5.4时序电路对应图形(a)状态图；(b)时序图表5.1状态表CPZ00010011001111100000(4)归纳上述分析结果，确定该时序电路的逻辑功能。从时钟方程可知该电路是同步时序电路。从图5.4（a）所示状态图可知：随着CP脉冲的递增,不论从电路输出的哪一个状态开始，触发器输出Q1Q0的变化都会进入同一个循环过程，而且此循环过程中包括四个状态，并且状态之间是递增变化的。当Q1Q0=11时，输出Z=1；当Q1Q0取其他值时，输出Z=0;在Q1Q0变化一个循环过程中，

6、Z=1只出现一次，故Z为进位输出信号。综上所述，此电路是带进位输出的同步四进制加法计数器电路。【思考题】1.时序电路与组合电路相比较，有什么相同点和不同点？2.分析时序电路的基本步骤是什么？5.2同步计数器5.2.1同步计数器5.2.2集成同步计数器5.2同步计数器计数器是用来实现累计电路输入CP脉冲个数功能的时序电路。在计数功能的基础上，计数器还可以实现计时、定时、分频和自动控制等功能，应用十分广泛。计数器按照CP脉冲的输入方式可分为同步计数器和异步计数器。计数器按照计数规律可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。计数器按照计数的进制可分为二进制

7、计数器（N=2n）和非二进制计数器（N≠2n），其中,N代表计数器的进制数，n代表计数器中触发器的个数。图5.5同步二进制计数器5.2.1同步计数器1.同步二进制计数器同步二进制计数器电路如图5.5所示。分析过程:(1)写相关方程式。时钟方程CP0=CP1=CP2=CP↓驱动方程：J0=1K0=1(2)求各个触发器的状态方程。JK触发器特性方程为Qn+1=将对应驱动方程式分别代入JK触发器特性方程式，进行化简变换可得状态方程：表5.2同步计数器的状态表(3)求出对应状态值。列状态表如表5.2所示。画状态图如图5.6（a