数字电子技术 教学课件 作者 朱幼莲_ 第5章　时序逻辑电路.pptx

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1、第5章　时序逻辑电路5.1　时序逻辑电路的基本概念5.2　时序逻辑电路的分析5.3　计数器及其应用5.4　寄存器和移位寄存器5.5　序列信号发生器5.6　同步时序逻辑电路设计5.1　时序逻辑电路的基本概念5.1.1　时序逻辑电路的结构和特点5.1.2　时序逻辑电路的一般表示方法5.1.3　时序逻辑电路的分类5.1.1　时序逻辑电路的结构和特点图5-1　累加器结构示意图5.1.1　时序逻辑电路的结构和特点图5-2　时序逻辑电路的结构模型5.1.2　时序逻辑电路的一般表示方法1.方程组描述法2.状态图描述法3.状态表描述法4.时

2、序图描述法1.方程组描述法（5-1）1.方程组描述法2.状态图描述法图5-3　状态图示例3.状态表描述法表5-1　状态表示例4.时序图描述法图5-4　时序图示例5.1.3　时序逻辑电路的分类1.同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路2.米勒型电路和摩尔型电路1.同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路根据各触发器接入的时钟信号源的情况，时序逻辑电路可以分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。如果所有的触发器共用一个时钟源，则称为同步时序逻辑电路，电路中所有触发器的状态会在同一时刻满足变化条件，这个变化也与时钟脉冲的变化同步。因此，同步

3、时序逻辑电路的状态是每隔一个固定的时间才会变化一次，而这个固定时间即是时钟脉冲的周期。2.米勒型电路和摩尔型电路时序逻辑电路还可以根据输出信号的特点分为米勒(Mealy)型和摩尔(Moore)型两种。在米勒型电路中，输出信号不仅取决于存储电路的状态，而且还取决于输入信号；在摩尔型电路中，输出信号仅仅取决于存储电路的状态。可见，摩尔型电路只不过是米勒型电路的一种特例而已。5.2　时序逻辑电路的分析5.2.1　同步时序逻辑电路的分析5.2.2　异步时序逻辑电路的分析5.2.1　同步时序逻辑电路的分析1.同步时序逻辑电路的分析方法

4、2.同步时序逻辑电路分析举例1.同步时序逻辑电路的分析方法1)分析电路组成，寻找输入和输出变量以及触发器的个数和类型。2)列出电路的输出方程。3)列出触发器的驱动方程。4)将驱动方程代入触发器的状态方程，得到电路的状态方程。5)根据电路的状态方程和输出方程，可以求出所有现态对应的次态和输出值，由此得到状态表。6)由状态表画出状态图。7)根据实际情况，必要时画出时序图。8)根据状态表、状态图和时序图，分析电路状态的变化规律以及输出与输入的逻辑关系，找出电路的逻辑功能。1.同步时序逻辑电路的分析方法图5-5　同步时序逻辑电路的分

5、析步骤2.同步时序逻辑电路分析举例【例5-1】分析图5-6所示时序电路的逻辑功能。解：(1)分析电路。该时序电路由两个下降沿触发的JK触发器构成，两个触发器共用一个时钟CP，没有外部输入信号(时钟信号不属于外部输入信号)，所以该电路是摩尔型的同步时序逻辑电路。2.同步时序逻辑电路分析举例图5-6　例5-1的电路图(2)输出方程(3)驱动方程(4)次态方程(状态方程)。(5)状态表。表5-2　例5-1的状态表(6)状态图。图5-7　例5-1的状态图(7)时序图。图5-8　例5-1的时序图(8)分析逻辑功能。由状态图和时序图可以

6、看出，当时钟脉冲下降沿到来，触发器的状态发生改变，Q1Q0变化的顺序是“00”→“01”→“10”→“00”。也就是说在时钟信号的作用下，电路在三个状态“00”、“01”、“10”之间循环。第四个状态“11”的次态是“00”，即“11”经过一个时钟周期后也可以到达该循环状态之中。如果从Q1Q0=“00”时加入时钟信号，则Q1Q0的数值可以表示输入的时钟脉冲数目，所以该电路可以看成是一个三进制的加法计数器，Y为进位信号。在此补充几个概念：1)有效循环(主循环)和无效循环(死循环)：如果一个时序逻辑电路的所有状态构成不止一个循环

7、，则把其中有用的一个循环(或者指定其中的一个循环)称为有效循环，或称主循环；其他循环称为无效循环或者死循环。2)有效状态和无效状态：在有效循环中的工作状态称为有效状态，其他游离在循环外或者在无效循环中的状态则称为无效状态。3)自启动能力：如果电路所有的无效状态在经过若干个时钟周期后都能到达有效循环中，则称该电路具有自启动能力。【例5-2】分析图5-9所示电路的逻辑功能。图5-9　例5-2的电路图(2)输出方程(3)驱动方程(4)状态方程。(5)状态表。表5-3　例5-2电路的状态表(6)状态图。图5-10　例5-2的状态图(

8、7)时序图。(7)时序图。图5-11　例5-2的时序图(8)逻辑功能。从状态图(见图5-10)和时序图(见图5-11)可以看出，该电路是一个可逆计数器。当X=0时，是一个加法计数器，在时钟信号的连续作用下，Q1Q0变化的顺序是“00”→“01”→“10”→“11”，呈递增趋势，Y为进位信号