第4章 同步时序电路课件.ppt

《第4章 同步时序电路课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、数字逻辑基础第四章同步时序电路本章要求：掌握同步时序电路的基本分析过程掌握同步时序电路的设计原理掌握状态表的化简过程4.1时序电路的描述注：这是一个一般的结构，在实际的逻辑中可以合并某些输出和状态，也可以没有输入。输入变量输出变量状态变量（现态）状态变量（次态）同步时序电路和异步时序电路同步时序电路：记忆电路一般由触发器构成，记忆电路中所有触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的。触发器的时钟信号不计在输入之内。异步时序电路：记忆电路可以由触发器构成，也可以由组合电路的反馈构成。记忆电路状态的变化不是同时发生的，可能有公共的时钟信号，也可能没有公共的时钟信号

2、。现态与次态概念以两次驱动（在同步时序逻辑中就是时钟）的间隔时间作为时序电路的定时单位，把某个间隔时刻tk作为“当前时刻”，将下一个间隔时刻tk+1称为“次时刻”。对于“当前时刻”和“次时刻”的表述，都是相对于时刻tk而言。当前时刻的状态为现态，次时刻的状态为次态。驱动信号时序电路的状态方程与输出方程意义：次态是输入与现态的函数（一般情况，也可以无输入）输出是输入与现态的函数（一般情况，也可以无输入）注意点：Y是次态变量，通常是一个隐含的变量，不一定是触发器的激励输入。只有记忆电路全部是D触发器时，次态才与激励相同。例1状态机JK触发器，Q1、Q2是现态，X是输入。Z

3、是输出，仅是现态的函数。次态隐含在J1、K1、J2、K2中。例2计数器D触发器，无输入，Q0~Q3为状态同时也是输出。次态是D0~D3，可以通过组合逻辑显式地写出。米利模型和摩尔模型米利（Mealy）模型某时刻的输出是该时刻的输入和电路状态的函数摩尔(Moore)模型某时刻的输出仅是该时刻电路状态的函数，与该时刻的输入无关。米利模型和摩尔模型的区别：一、米利模型的输出直接同输入有关，所以在输入变化时，不管状态是否改变，输出立即产生变化。即输入不仅影响次态，同时影响输出。二、摩尔模型的输出只同状态有关，所以在整个状态保持期间保持输出不变。输入的变化只影响次态。三、根据上

4、述情况，若输入与时钟同步，则两种模型的输出在整个时钟周期内均保持不变，但米利模型比摩尔模型提前一个时钟周期改变输出。四、若输入存在干扰，一般不会影响摩尔模型的输出，但可以影响米利模型的输出。状态转换表现态次态/输出输入1输入2输入n现态1次态11/输出11次态12/输出12次态1n/输出1n现态2次态21/输出21次态22/输出22次态2n/输出2n现态m次态m1/输出m1次态m2/输出m2次态mn/输出mn以表格的形式描述现态、输入与次态、输出的关系。米利模型的表格形式是：摩尔模型的表格形式是：现态次态输出输入1输入2输入n现态1次态11次态12次态1n输出1现态2

5、次态21次态22次态2n输出2现态m次态m1次态m2次态mn输出m以信号流图形式显示状态转换关系。米利模型形式将输出写在转换线上，摩尔模型形式将输出写在状态圈内。状态转换图米利模型摩尔模型状态转换图的特点状态转换图中每个状态射出的状态转换线的根数同系统输入的组合数相同，转换条件包含了所有的输入组合。例如某系统输入组合有3种：00、01和10，则无论哪个模型，每个状态射出的状态转换线都是3根，分别对应3个输入组合。这个特点常常被用来检查状态转换图的正确性。摩尔模型的状态数通常大于米利模型的状态数。形成这个特点的原因是由于米利模型中一个状态可以对应多个输出，而摩尔模型一个

6、状态只能对应一个输出。例自动售饮料机。可以投入1元或5角的硬币，饮料1.5元一杯。当先后投入的硬币满1元5角后，机器送出一杯饮料；当投入的硬币满2元后，机器送出一杯饮料以及送出一个5角硬币。作出上述自动售饮料机问题的状态转换图和状态转换表。分析1：输出：设Z1=1→输出饮料；Z2=1→输出找零。所有的输出情况为Z1Z2=00、Z1Z2=10、Z1Z2=11。输入：当前投入的币值，X1X2=00、币值为0；X1X2=01、币值为5角；X1X2=10、币值为1元。状态：记录已经投入的币值，S0＝0、S1＝5角、S2＝1元。米利模型的状态图初始状态已收0.5元状态投币0.5

7、元已收1元状态输出饮料投币1元现态次态/输出Z1Z2X1X2=00X1X2=01X1X2=10S0S0/00S1/00S2/00S1S1/00S2/00S0/10S2S2/00S0/10S0/11米利模型的状态转换表分析2：输出：设Z1=1→输出饮料；Z2=1→输出找零。所有的输出情况为Z1Z2=00、Z1Z2=10、Z1Z2=11。输入：当前投入的币值，X1X2=00、币值为0；X1X2=01、币值为5角；X1X2=10、币值为1元。状态：记录已经投入的币值，S0＝0、S1＝5角、S2＝1元、S2＝1.5元、S2＝2元。摩尔模型的状态图初始状态已收