数字电路西安电子科大5.ppt

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1、※时序电路的逻辑功能描述方法1.状态方程2.状态图3.状态表4.时序图※时序电路的分析方法※时序电路的设计方法时序逻辑电路退出总目录>时序电路的逻辑功能可以用状态方程、状态图、状态表、时序图四种方法来表示，这几种表示方法是等价的，并且可以相互转换。1.状态方程－表明时序电路中触发器状态转换条件的代数表示方式例如有两个触发器F1、F2，其中F2的状态方程为Q2n+1=XQ1+XQ2Q1则表明当X=1、Q1=0或X=0、Q2Q1=11时，F2的次态Q2n+1=1因此状态方程是说明使次态为1时外输入和内部状态的条件。它在形式上与触发器的特征方程相似，所不同的是根据外部输入变量和电路中

2、各触发器的现态值来确定次态条件时序电路的逻辑功能描述方法总目录目录<>退出2.状态图-反映时序电路转移规律以及相应输入、输出情况的图形称为状态图或状态转移图。状态图中每个圆圈表示一个状态，带箭头的弧线表示状态转移方向、转移线旁标注出转移的外输入条件和当前的外输出情况。Moore型和Mealy型电路的状态图表示方法不同Mealy型电路的外输出Z=f[x、Q]，故Z标在箭头旁Moore型电路的外输出Z=f[Q]，故Z标在状态图内退出总目录><目录000111101/00/00/01/10.1/01/00/0(图a)箭头旁标注的是外输入X和外输出ZMealy型状态图X/Z退出总目录>

3、<目录Moore型状态图00/001/010/111/1X01101100000001010011100图(b)图(c)注意：图（c）没有外输入，时钟来后状态无条件转移退出总目录><目录3.状态表－反映时序电路中外输出及各个触发器次态Qn+1与外部输入信号、现态Qi之间逻辑关系的表格，也称状态转移表。Q2n+1Q1n+1/zXQ2Q1000111100101/010/000/011/011/100/010/001/0（a）Mealy型Q2n+1Q1n+1XQ2Q100011110010110001111001001Z0010（b）Moore型在图（b）Moore状态表中的Z仅

4、取决于当前状态，所以可以单独列出退出总目录><目录Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001010011100101110111000001010011100101110111（c）Moore型cpQ2Q1Q012345000001010011100（d）Moore型态序表图(c)是没有外输入X和外输出Z的状态表。图(d)仅表示主循环的状态变化。退出总目录><目录4.时序图-是反映时序电路的输出Z和内部状态Q随时钟和输入信号变化的工作波形。Q2n+1Q1n+1/zXQ2Q1000111100101/010/000/011/011/100/010/001/0（a）状

5、态表我们已经知道图（a）是Mealy型电路的状态表，在这里又给出其状态图、时序图，分别如下一页的（A）、（B）所示。退出总目录><目录000110110/00/01/01/01/00/00/11/1状态图（A）CPXQ2Q1Z时序图（B）X/Z1)波形图中每个节拍的次态可根据状态表的现态和X确定，例如现态Q2Q1=00，X=0时其次态Q2n+1Q1n+1=01;2)外输出Z=XQ2Q1+XQ2Q1,它是组合电路的输出,当XQ2Q1=100或010时，Z立即为1。退出总目录><目录时序电路的分析方法分析步骤如下图所示:逻辑电路输出方程激励方程状态表状态方程描述功能时序图1.根据逻

6、辑图写出时序电路的输出方程和各触发器的激励方程。退出总目录><目录2.根据已写出的激励方程和所用的触发器的特征方程，写出时序电路的状态方程。3.根据时序电路的状态方程和输出方程，建立壮态转移表，进而可以画出壮态图和时序波形图。4.分析电路的逻辑功能。退出总目录><目录【例】分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能。解：①求输出方程和激励方程。②求状态方程。Q1=J1Q1+K1Q1=（XQ0）Q1+XQ0Q1=XQ0Q1n+1Q0=J0Q0+K0Q0=Q0J0=K0=1J1=K1=XQ0Z=XQ1Q0⊕⊕⊕⊕⊕退出总目录><目录③列状态表，画状态图。然后将其合并得状态表，如图（d）所示

7、。填Q1、Q0和Z的卡诺图如图（a）（b）（c）所示，n+1n+1、、该时序电路为Mealy型时序电路。状态表退出总目录><目录④画波形图。⑤逻辑功能分析。当外部输入X=0时，状态转移按00→01→10→11→00→…变化，实现模4加法计数器功能。当外部输入X=0时，状态转移按00→11→10→01→00→…变化，实现模4减法计数器功能。所以，该电路是一个同步模4可逆计数器。X—加/减控制信号Z—借位输出退出总目录><目录【例】分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能。①求输出方程和激励方程。解：