时序逻辑电路的分析与设计知识课件.ppt

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1、6时序逻辑电路的分析与设计教学基本要求2、熟练掌握时序逻辑电路的分析方法1、熟练掌握时序逻辑电路的描述方式及其相互转换。3、熟练掌握时序逻辑电路的设计方法4、熟练掌握典型时序逻辑电路计数器、寄存器、移位寄存器的逻辑功能及其应用。5、正确理解时序可编程器件的原理及其应用。6、学会用VirelogHDL设计时序电路及时序可编程逻辑器件的方法。6.1时序逻辑电路的基本概念6.1.1时序逻辑电路的模型与分类1.时序电路的一般化模型组合电路存储电路Y1YrX1Xi输入信号输出信号存储电路的输入输出状态QrQ1Z1Zj*电路由组合电路和存储电路组成。*电

2、路的输出不仅与当时的输入有关，而且还与电路原来的状态有关。Y(Y1，…Yr)逻辑关系方程：X(X1，…Xi)Q(Q1，…Qr)Z(Z1，…Zj)Z＝F1(X，Qn)输出方程组Y＝F2(X，Qn)激励方程组Qn+1＝F3(Y，Qn)状态方程组各信号之间的逻辑关系方程组：组合逻辑电路X1XiZ1Zj存储电路Q1QrY1Yr………………1、从控制时序状态的脉冲源来分：时序电路同步：异步：存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源，它们的状态在同一时刻更新。没有统一的时钟脉冲，电路的状态更新不是同时发生的。时序电路的分类2、从输出信号的特点分类：时序逻辑

3、电路莫尔型：米里型：Z=F1[X,Qn]Z=F1[Qn]6.1.2时序电路功能的表达方法输出方程Z＝F1(X，Qn)激励方程Y＝F2(X，Qn)状态方程Qn+1＝F3(Y，Qn)1.逻辑方程式时序电路功能的四种描述方法：逻辑方程式、状态转换表、状态图和波形图。表达输出信号与输入信号、状态变量的关系表达了激励信号与输入信号、状态变量的关系表达存储电路从现态到次态的转换组合逻辑电路X1XiZ1Zj存储电路Q1QrY1Yr………………次态／输出现态X=1X=02、状态转换表3.状态图000110111/11/01/0X/Y1/00/00/00/00

4、/0现态次态／输出00/011/01111/110/01010/001/00101/000/000X=1X=0现态次态／输出00/011/01111/110/01010/001/00101/000/0X=1X=000状态转换前的输入变量取值和输出值4、时序图能直观地描述电路输入信号、输出信号及电路状态在时间上的对应关系。时序逻辑电路的四种描述方式是可以相互转换的CPXQYQ1Y21001110011011000Q2Q1输出方程激励方程组状态方程组同步米里型时序逻辑电路输出方程状态方程组状态转换真值表0101000111000101110111

5、01001110100010001100000000YA根据方程组列出状态转换真值表状态表01/000/11111/000/11010/000/00001/000/101A=1A=0将状态转换真值表转换为状态表状态转换真值表010100011100010111011101001110100010001100000000YA状态表01/000/11111/000/11010/000/00001/000/101A=1A=00/01/00/11/00/01/00/11/0根据状态表画出状态图状态表01/000/11111/000/11010/000

6、/00001/000/101A=1A=0根据状态表画出波形图00010001111010Q2Q1时序逻辑电路分析的任务：分析时序逻辑电路在输入信号的作用下，其状态和输出信号变化的规律，进而确定电路的逻辑功能。6.2时序逻辑电路的分析时序电路的逻辑能是由其状态和输出信号的变化的规律呈现出来的。所以,分析过程主要是列出电路状态表或画出状态图、工作波形图。分析过程的主要表现形式:6.2.1分析同步时序逻辑电路的一般步骤:1.了解电路的组成：电路的输入、输出信号、触发器的类型等４.确定电路的逻辑功能.３.列出状态转换表或画出状态图和波形图；2.根据给

7、定的时序电路图,写出下列各逻辑方程式：(１)输出方程；(２)各触发器的激励方程;（3）状态方程:将每个触发器的驱动方程代入其特性方程得状态方程.例1试分析如图所示时序电路的逻辑功能。电路是由两个JK触发器组成的莫尔型同步时序电路。解：1.了解电路组成。J2=K2=XQ1J1=K1=1Y=Q2Q12.写出下列各逻辑方程式：输出方程激励方程6.2.2同步时序逻辑电路分析举例J2=K2=XQ1J1=K1=1状态方程将激励方程代入JK触发器的特性方程得状态方程3.列出其状态转换表，画出状态转换图和波形图Y=Q2Q111100100X=1X=0状态

8、转换表10/100/101/011/000/010/011/001/0状态图画出状态图根据状态转换表，画出波形图。1100011001111000010010110