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1、第5章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路概述时序逻辑电路的特点:电路在任何时候的输出稳定值,不仅与该时刻的输入信号有关,而且与该时刻以前的电路状态有关;电路结构具有反馈回路.1.时序逻辑电路的基本概念2.时序逻辑电路的结构模型XZQW组合电路存储电路外部输入信号外部输出信号驱动信号状态信号3.时序逻辑电路的描述方法（1）逻辑方程输出方程:Z(tn)=F[X(tn),Q(tn)]驱动方程:W(tn)=G[X(tn),Q(tn)]状态方程:Q(tn+1)=H[W(tn),Q(tn)]说明任何时刻的输出不仅和该时刻的外部输入信号有关，而且和该时刻的电路状态及以前的输入信号有关。（2）状态表输入原状态
2、新状态输出XQnQn+1Z输入原状态QnQn+1/ZX新状态/输出QnQn+1X/Z原状态新状态输入/输出（3）状态图（4）时序图(定时波形图)ResetSetQ4.时序逻辑电路的分类（1）按存储电路中存储单元状态改变的特点分类同步时序电路异步时序电路（2）按输出信号的特点分类米里（Mealy）型摩尔（Moore）型（3）按时序电路的逻辑功能分类计数器寄存器移位寄存器5.2时序逻辑电路的分析与设计时序逻辑电路的分析方法分析目的:所谓分析，就是由给定电路，来找出电路的功能。对时序逻辑电路而言，本质上是求电路在不同的外部输入和当前状态条件下的输出情况和状态转换规律.同步时序逻辑电路和异步时序逻
3、辑电路有不同的分析方法。5.2.1同步时序逻辑电路的分析由于在同步时序电路中，各触发器的动作变化是在CP脉冲作用下同时发生的，因此，在同步电路的分析中,只要知道了在当前状态下各触发器的输入（即驱动信号）,就能根据触发器的特性方程,求得电路的下一个状态,最终找到电路的状态转换规律。(3)根据状态方程和输出方程,列出状态表;(4)根据状态表画出状态图或时序图;(5)由状态表或状态图(或时序图)说明电路的逻辑功能.分析步骤:列出时序电路的输出方程和驱动方程(即该时序电路中组合电路部分的逻辑函数表达式);(2)将上一步所得的驱动方程代入触发器的特性方程,导出电路的状态方程;例:分析下列时序电路.=
4、1=1&≥1QQ1J1KC1CPABZ(1)写出输出方程和驱动方程.Z=A⊕B⊕QnJ=AB,K=A+B(2)写出状态方程.Qn+1=JQn+KQn=ABQn+(A+B)Qn=ABQn+AQn+BQn(3)列出状态表.ABQnQn+1Z000000010101001011100001101101101011111(4)列状态图.0111/000/100/001/110/101/010/011/1QAB/Z=1=1&≥1QQ1J1KC1CPABZABQnQn+1Z000000010101001011100001101101101011111(5)说明逻辑功能.串行输入串行输出的时序全加器.A
5、和B为两个二进制加数,Qn为低位来的进位,Z表示相加的结果,Qn+1表示向高位的进位.问题：全加器如何工作？一位一位串行加例:分析下列时序电路的逻辑功能.1J1KC1QQF01J1KC1QQF1CP&1&&ZX输出方程：Z=XQ0Q1nn驱动方程：J0=XQ1，K0=XJ1=X，K1=X+Q0nn状态方程：Q0=XQ1Q0+XQ0=X(Q0+Q1)Q1=XQ1+X+Q0Q1=X(Q0+Q1)n+1n+1nnnnnnnnnnJK触发器的特性方程：Qn+1=JQn+KQn状态表XQ1Q0Q1Q0Z000000001000010000011000100100101110110010111111n
6、nn+1n+1状态图001001110/00/00/00/01/01/01/01/1Q1Q0X/Z功能:1111序列检测器输出方程：Z=XQ0Q1nn状态方程：Q0=XQ1Q0+XQ0=X(Q0+Q1)Q1=XQ1+X+Q0Q1=X(Q0+Q1)n+1n+1nnnnnnnnnn5.2.2同步时序逻辑电路的设计1.同步时序逻辑电路的一般步骤(1)根据逻辑要求,建立原始状态表或原始状态图;(2)利用状态化简技术,简化原始状态表,消去多余状态;(3)状态分配或状态编码,即将简化后的状态用二进制代码表示;(4)选择触发器类型,并根据编码后的状态表求出驱动方程和输出方程;(5)检查自启动性,若在所设
7、计电路中存在无效状态,则必须检查电路能否自启动,如果不能自启动,则需修改设计;(6)画出逻辑图.例:试设计一个“111”序列检测器.要求:当连续输入三个或三个以上“1”时,输出为“1”,否则输出为“0”.X:0110111011110Z:0000001000110解:(1)建立原始状态表S0:输入0以后的状态;(即未收到一个“1”以前的状态)；S1:输入一个“1”以后的状态;S0S1S3S21/01/01/10/00/0
