数字电路与逻辑设计6(书本第五章同步时序逻辑电路)ppt课件.ppt

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1、第六章时序逻辑电路6．1时序逻辑电路概述6．2时序逻辑电路的分析6．3同步时序逻辑电路的设计6．1时序逻辑电路概述在时序逻辑电路中，电路的输出不仅取决于当时电路的输入，还与以前电路的输入和状态有关，即时序电路具有记忆功能。判断一个电路是组合逻辑电路还是时序逻辑电路的条件？电路由组合电路和存储电路组成，具有对过去输入进行记忆的功能；电路中包含反馈回路，通过反馈使电路功能与“时序”相关；电路的输出由电路当时的输入和状态(对过去输入的记忆)共同决定。6．1．1时序逻辑电路的结构时序逻辑电路的结构框图如下：输入信号输出信号驱动信号或激励信号（存储电路的输入信号）电路的状态（存储电路的输出信

2、号）输出方程驱动方程或激励方程状态方程Y1Yry1ysX1Xn组合逻辑电路存储电路Z1Zm输入信号输出信号驱动信号或激励信号电路状态6．1．2时序逻辑电路的分类1.按照电路的工作方式同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路（根据是否有统一时钟脉冲CP）同步时序电路1）特点：电路中有统一的定时信号，存储器件采用时钟控制触发器，电路状态在时钟脉冲控制下同时发生转换，即电路状态的改变依赖于输入信号和时钟脉冲信号。具体说：状态如何变？取决与输入信号；状态何时变?取决于时钟信号；每个状态维持多久？取决于时钟脉冲。在研究同步时序逻辑电路时，通常不把同步时钟信号作为输入信号处理，而是将它当成一种默认的

3、时间基准。（2）现态与次态同步时序电路中的现态与次态是针对某个时钟脉冲而言的。现态----指时钟脉冲作用之前电路所处的状态。次态----指时钟脉冲作用之后电路到达的状态。注意：1、前一个脉冲的次态即后一个脉冲的现态！2、指的都是状态3、相对而言（3）对时钟的要求脉冲的宽度：必须保证触发器可靠翻转；脉冲的频率：必须保证前一个脉冲引起的电路响应完全结束后，后一个脉冲才能到来。异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路的存储电路可由触发器或延时元件组成，电路中没有统一的时钟脉冲信号同步，电路外部输入信号的变化将直接导致电路状态的变化。在状态转移过程中，各存储元件的状态变化不一定发生在同一时刻，不同

4、状态的维持时间不一定相同。在研究异步时序逻辑电路时，对输入信号的形式有所区分。（脉冲还是电平）2.按照电路输出与输入是否直接相关Mealy型和Moore型（也可观察输出函数中是否有电路输入，如果没有输入信号或者电路无专门的外部输出信号，都视为Moore型电路的特例）无论是同步时序逻辑电路或是异步时序逻辑电路，均有Mealy型和Moore型两种模型。3.按照输入信号的形式脉冲信号和电平信号具体的有同步输入脉冲、同步输入电平、异步输入脉冲、异步输入电平6．1．3时序逻辑电路的描述方法1.逻辑函数表达式1）输出函数表达式－反映电路输出Z与输入x和现态y之间关系的表达式。对于Mealy型电

5、路，其函数表达式为：Zi=fi(x1,,xn,y1,ys)i=1,2,,m对于Moore型电路，其函数表达式为：Zi=fi(y1,ys)i=1,2,,m2）激励函数表达式－反映存储电路的输入Y与电路输出x和现态y之间的关系。Yj=gj(x1,,xn,y1,ys)j=1,2,,r3）次态函数表达式－反映时序逻辑电路的次态yn+1与激励函数Y和电路现态y之间的关系。Yln+1=kl(Yj,yl)j=1,2,,rl=1,2,,s2.状态图－一种反映时序逻辑电路状态转移规律及相应输入/输出取值关系的有向图。3.状态表－一种反映时序

6、逻辑电路输出Z、次态yn+1和电路输入x、现态y之间关系的表格。4.激励表－触发器从现态转移到某种次态时，对输入条件的要求。5.时序图－用波形图的形式表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的对应关系。Mealy型电路的状态图形式Moore型电路的状态图形式ynyn+1yn/Zyn+1X/ZXMealy型电路的状态表形式Moore型电路的状态表形式现态次态/输出输入Xyyn+1/Z现态次态输出输入Xyyn+1Z6．2时序逻辑电路的分析已知逻辑电路图，求出逻辑功能。即对给定的时序逻辑电路，研究在一系列输入信号作用下，电路将会产生怎样的输出，进而说明该电路的逻辑功能。6．2．1

7、同步时序逻辑电路分析6．2．2实例6．2．1异步时序逻辑电路分析6．2．2实例6．2．1同步时序逻辑电路分析的一般步骤逻辑电路图输出函数和激励函数表达式电路次态真值表电路次态方程组状态图和状态表用时间图和文字描述电路的逻辑功能触发器功能表触发器次态方程表格法代数法代数分析法：1.写出输出函数和驱动方程；2*.将驱动方程代入触发器的特性方程，得到各个触发器的状态方程；3.列出状态表（次态真值表）和画出状态图；4.说明电路的逻辑功能，判断电路有无自恢复能力（挂起现象的讨论