数字逻辑详解课件.ppt

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1、第六章时序逻辑电路1.基本概念2.时序逻辑电路分析3.同步时序逻辑电路设计4.典型时序逻辑电路5.算法状态机1.时序逻辑电路概述时序逻辑电路任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路的原来状态。时序逻辑电路的结构特点包含组合电路和存储电路两个部分。存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号共同决定组合电路的输出。1.时序逻辑电路概述时序逻辑电路描述方法时序电路的逻辑功能可用逻辑表达式、状态表、逻辑图、状态图、时序图等方式表示，这些表示方法在本质上是相同的，可以互相转换。时

2、序逻辑电路逻辑表达式的三种形式输出方程：描述电路输出的逻辑函数式。驱动方程：电路中各个触发器输入信号的逻辑函数式。状态方程：将触发器输入信号的逻辑函数式代入触发器特性方程得到的逻辑函数式。时序逻辑电路概述时序逻辑电路的分类（按触发器的动作特点）同步时序逻辑电路：触发器状态变化在同一时钟信号操作下同时发生。异步时序逻辑电路：触发器状态的变化不是同时发生。时序逻辑电路的分类（按输出信号的特点）米利型电路：输出信号由存储电路的初态和输入变量共同决定。穆尔型电路：输出信号仅由存储电路的初态决定。2.时序逻辑电路的

3、分析时序电路的分析步骤分析逻辑电路图；写出每个触发器的驱动方程（触发器输入信号的逻辑函数式）；将驱动方程代入相应触发器的特性方程，得出整个时序电路的状态方程组；根据逻辑图，写出电路输出方程。通过上述分析得到的方程组能够表达出电路功能。为了更进一步描述电路的逻辑功能，还可以列出电路的状态转换表、状态转换图和时序图等来体现时序电路状态转换的全部过程。2.1同步时序逻辑电路分析例题分析下图所示电路YQ1Q1Q2Q21JC11K1JC11K1JC11K&Q0Q0FF0FF1FF2CP时钟方程：输出方程：驱动方程：

4、ïîïíì======nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212穆尔型电路JK触发器的特性方程：将各触发器的驱动方程代入特性方程，得出电路的状态方程：同步时序逻辑电路分析ïîïíì======nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212000001011100111001011111000110000001列出状态转换表110100画出状态转换图01011100110001000001001YnnnQQQ0121100101主循环回路无效循环回路有效循环的6个状态是不相连

5、的格雷码，在时钟脉冲CP的作用下，这6个状态按如下规律循环变化，即：000→001→011→111→110→100→000→…当对第6个脉冲计数时，本电路又重新从000开始循环，并产生输出Y＝1。电路功能寄存器和计数器寄存器移位寄存器同步计数器N进制计数器寄存器寄存器是用以暂存二进制代码的电路。它能实现对数据的接收、清零、保存和输出等功能。寄存器主要由触发器和一些控制门组成，结构比较简单。锁存器：电位触发基本寄存器：边沿触发四位锁存器电路图锁存器：电位触发无论寄存器中原来的内容是什么，只要送数控制时钟脉冲

6、CP上升沿到来，加在并行数据输入端的数据D0～D3，就立即被送入进寄存器中。寄存器移位寄存器在时钟信号的控制下，所寄存的数据依次向左（由低位向高位）或向右（由高位向低位）移位的寄存器，称为移位寄存器。根据移位方向的不同，有左移寄存器、右移寄存器和双向移位寄存器之分。移位寄存器同步计数器计数器是计算机和数字系统中常用的电路，其功能是对输入时钟脉冲的个数进行累计，累计满时电路可用它作为下一个动作的开始标识。计数器电路主要由JK触发器组成。计数器设计二进制同步加法计数器的设计方法和连接规律。第一步，列出二进制同

7、步加法计数器状态转换图。第二步，根据状态转换图列出状态表。第三步，根据状态表求状态方程。第四步，选用JK触发器设计，求驱动方程。第五步，根据驱动方程Ji、Ki的表达式，画出计数器的逻辑图。加法计数器状态转换图加法计数器状态表根据状态表得出如下次态方程变换上式得出如下次态方程：计数器的逻辑图。其中C为输出值，作为计满标识。C=Q2Q1Q0计数器集成芯片介绍中规模集成的4位同步二进制计数器74LS161芯片它由两部分功能组成：①寄存器功能②计数功能4位同步二进制计数器74161功能表74LS161芯片引脚图N

8、进制计数器小于单芯片计数量的N进制计数器例：用同步十六进制计数器74LS161接成同步13进制计数器。解：有两种方法：(a)置零法，利用异步置零(b)置数法，利用预置数L13进制计数器连接法大于单芯片计数量的N进制计数器（计数器扩展法）当要求的N进制计数器大于16时，就需要用多片74LS161进行级联扩展，得到N进制计数器。用两片74LS161计数器接成256进制计数器。用两片161级接扩展的计数器