贺州学院数电课件第六章时序逻辑电路.ppt

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1、第六章时序逻辑电路主要内容：时序逻辑电路的分析和设计计数器、寄存器、移位寄存器6.1概述一、时序逻辑电路的特点功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来的状态有关。例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加2.电路结构上①包含存储电路和组合电路②存储器状态和输入变量共同决定输出二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法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可以用三个方程组来描述：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)

2、]三、时序逻辑电路分类根据触发器状态转换情况的不同分为：1．同步时序逻辑电路：时钟脉冲CLK只接部分触发器的时钟输入端，其余触发器则由电路内部信号触发。2．异步时序逻辑电路所有触发器的时钟输入端都连接同一个时钟脉冲CLK，或者说所有触发器状态的改变都发生在同一时钟脉冲CLK的上升沿或者下降沿到来的时刻。时序逻辑电路的逻辑功能主要可用逻辑方程式、状态表、状态图、时序图4种方式表示。1）逻辑方程式四、时序逻辑电路逻辑功能表示方法输出方程:电路的输出信号方程。驱动方程:各触发器输入端信号的方程。状态方程:各触发器的输出方程，即Q端的方程。2）状态表状态表是将外加输入信号和触

3、发器的现态作为输入，次态和电路输出信号作为输出，反映输入、输出信号间对应取值关系的表格。如表所示。状态表0001100101010011zQ*Qx3）状态图状态图是反映时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值情况的几何图形。圆圈内表示电路的一个状态，箭头表示电路状态的转换方向（由现态→次态）,箭头线上方标注的x／z为输入/输出信号取值。状态转换图4）时序图时序图也就是触发器工作波形图，它形象地表达了输入信号、输出信号、电路状态等的取值在时间上的对应关系。这4种时序电路的表示方法从不同侧面突出了时序电路逻辑功能的特点，它们本质上是相通的，可以互相转换。五、时序逻辑电路的一

4、般分析方法(1)分析逻辑电路组成。分析电路由什么类型触发器组成，是CLK时钟脉冲上升沿触发还是下降沿触发的触发器；有无外加输入信号；有无组合门电路和输出信号；是异步时序电路还是同步时序电路。(2)写出方程（存储电路：触发器）时钟方程：仅对异步电路来说，是时钟脉冲输入端的方程。如：CLKn＝驱动方程：各触发器输入端的方程：如D=1，D=x，或D=Q输出方程：时序电路的输出信号方程，通常为现态的函数。(3)求状态方程时序逻辑电路的状态方程由各触发器次态Q*的方程组成。将各触发器输入端的驱动方程代入相应触发器的特性方程中，可得到该触发器的次态方程。(4)列状态表（状态转换真值表）将

5、外加输入信号和现态作为输入，次态和电路输出信号作为输出，列出状态转换真值表。(5)画状态图或时序图。(6)电路功能描述。根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。电路图分析逻辑电路组成时钟方程、驱动方程、输出方程（计算）状态表、或画状态图或时序图判断电路逻辑功能1235时序电路的分析步骤框图：状态方程4时序逻辑电路分析实例例1、分析图示电路的逻辑功能。设起始状态是Q3Q2Q1=000。解：（1）分析电路组成。该电路的存储器件是3个下降沿触发的JK触发器，组合器件是与门。无外加的输入信号，输出信号为C，各触发器使用同一个CLK脉冲触发，这是一个同步时序电路，不

6、用列时钟方程。CLK(1)JKQQ‘(2)JKQQ’(3)JKQQ‘C（2）写驱动方程和输出方程。J1=J2=J3=K1=K2=K3=C=11CLK(1)JKQQ‘(2)JKQQ’(3)JKQQ‘C3）求状态方程。将驱动方程代入JK触发器的特性方程可得：CLK(1)JKQQ‘(2)JKQQ’(3)JKQQ‘C（4）将输入信号和现态的各种取值组合代入状态方程，得到状态表如表所示。各触发器的初始状态是000CLKc000100120010103010011401110051000006000001000010通过计算可看出，当Q3Q2Q1=100时，电

7、路的次态Q3*Q2*Q1*=000，又返回了电路的初始状态，可见电路的输出状态在000－100这5种状态组合中循环。（5）描述电路功能由以上分析可以看出，该电路具有对CLK时钟脉冲计数的功能，计数的容量＝5，可称为5进制加法计数器。C信号在电路完成一个计数循环时值＝1，所以C端为进位端。cCLK000100120010103010011401110051000006000001000010CLKc000100120010103010011401110051000006000001000010101110