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时间:2020-08-03
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1、时序逻辑电路精品文档第六章时序逻辑电路时序逻辑电路简称时序电路,与组合逻辑电路并驾齐驱,是数字电路两大重要分支之一。本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念、特点及时序逻辑电路的一般分析方法。然后重点讨论典型时序逻辑部件计数器和寄存器的工作原理、逻辑功能、集成芯片及其使用方法及典型应用。最后简要介绍同步时序逻辑电路的设计方法。6.1时序逻辑电路的基本概念一.时序逻辑电路的结构及特点时序逻辑电路——电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号,还与电路的原状态有关。时序电路中必须含有具有记忆能力的存储器件。存储器件的种类很多,如触发器、延迟线、磁性器件等,但最常用的是触
2、发器。由触发器作存储器件的时序电路的基本结构框图如图6.1.1所示,一般来说,它由组和电路和触发器两部分组成。二.时序逻辑电路的分类按照电路状态转换情况不同,时序电路分为同步时序电路和异步时序电路两大类。按照电路中输出变量是否和输入变量直接相关,时序电路又分为米里(Mealy)型电路和莫尔(Moore)型电路。米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态Qn有关,又与外部输入X有关。而莫尔型电路的外部输出Z仅与触发器的状态Qn有关,而与外部输入X无关。6.2时序逻辑电路的一般分析方法收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档一.分析时序逻辑电路的一般步骤1.根据给定的时序
3、电路图写出下列各逻辑方程式:(1)各触发器的时钟方程。(2)时序电路的输出方程。(3)各触发器的驱动方程。2.将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得各触发器的次态方程,也就是时序逻辑电路的状态方程。3.根据状态方程和输出方程,列出该时序电路的状态表,画出状态图或时序图。4.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。下面举例说明时序逻辑电路的具体分析方法。二.同步时序逻辑电路的分析举例例6.2.1:试分析图6.2.2所示的时序逻辑电路图6.2.2例6.2.1的逻辑电路图解:由于图6.2.2为同步时序逻辑电路,图中的两个触发器都接至同一个时钟脉冲源CP,所
4、以各触发器的时钟方程可以不写。(1)写出输出方程:(6.1.5)(2)写出驱动方程:(6.1.6a)(6.1.6b)(3)写出JK触发器的特性方程,然后将各驱动方程代入JK触发器的特性方程,得各触发器的次态方程:(6.1.7a)(6.1.7b)(4)作状态转换表及状态图由于输入控制信号X可取1,也可取0,所以分两种情况列状态转换表和画状态图。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档①当X=0时。将X=0代入输出方程(6.1.5)和触发器的次态方程(6.1.7),则输出方程简化为:;触发器的次态方程简化为:,。设电路的现态为,依次代入上述触发器的次态方程和输出方程中
5、进行计算,得到电路的状态转换表如表6.2.1所示。根据表6.2.1所示的状态转换表可得状态转换图如图6.2.3所示。表6.2.1X=0时的状态表现态次态输出Z000110011000001②当X=1时。输出方程简化为:;触发器的次态方程简化为:,计算可得电路的状态转换表如表6.2.2所示,状态图如图6.2.4所示。表6.2.2X=1时的状态表现态次态输出Y001001100100100将图6.2.3和图6.2.4合并起来,就是电路完整的状态图,如图6.2.5所示。(5)画时序波形图。如图6.2.6所示。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档图6.2.6例6.2.
6、1电路的时序波形图(6)逻辑功能分析该电路一共有3个状态00、01、10。当X=0时,按照加1规律从00→01→10→00循环变化,并每当转换为10状态(最大数)时,输出Z=1。当X=1时,按照减1规律从10→01→00→10循环变化,并每当转换为00状态(最小数)时,输出Z=1。所以该电路是一个可控的3进制计数器,当X=0时,作加法计数,Z是进位信号;当X=1时,作减法计数,Z是借位信号。三.异步时序逻辑电路的分析举例由于在异步时序逻辑电路中,没有统一的时钟脉冲,因此,分析时必须写出时钟方程。例6.2.2:试分析图6.2.7所示的时序逻辑电路图6.2.7例6.2.2
7、的逻辑电路图解:(1)写出各逻辑方程式。①时钟方程:CP0=CP(时钟脉冲源的上升沿触发。)CP1=Q0(当FF0的Q0由0→1时,Q1才可能改变状态,否则Q1将保持原状态不变。)②输出方程:(6.1.8)③各触发器的驱动方程:(6.1.9)收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档(2)将各驱动方程代入D触发器的特性方程,得各触发器的次态方程:(CP由0→1时此式有效)(6.1.10a)(Q0由0→1时此式有效)(6.1.10b)(3)作状态转换表、状态图、时序图表6.2.3例6.2.2电路的状态转换表现态次态输出时钟脉冲ZCP1CP000111
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