数字电路与逻辑设计第5章-时序逻辑电路ppt课件.ppt

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1、第5章时序逻辑电路概述5.1时序逻辑电路的分析5.2中规模时序电路5.3时序逻辑电路的设计5.45.1概述5.1.1时序逻辑电路的结构模型及特点图5-2时序电路结构框图同步时序电路用三组方程式来描述。激励方程(驱动方程）：W(tn)=G[X(tn),Q(tn)]状态方程：Q(tn+1)=H[W(tn),Q(tn)]输出方程：Z(tn)=F[X(tn),Q(tn)]由上述可知，时序逻辑电路有如下的特点：①结构特点：由组合逻辑电路和存储电路组成；存储电路必不可少，存储电路由触发器或由具有反馈回路的电路构成。②逻辑特点：任何时刻电路的输出不仅

2、仅取决于该时刻的输入信号，而且还与电路的历史状态有关。有记忆功能。5.1.2时序逻辑电路的类型按逻辑功能来分类：有计数器、寄存器、移位寄存器、顺序脉冲发生器等。按输入信号的形式可分为：有电位型时序逻辑电路和钟控型时序逻辑电路。时序电路的分类和描述钟控型时序电路状态的转换受时钟控制，只有在时钟上升沿/下降沿才能改变状态。电位型时序电路状态变化直接受输入电平的控制。7时序电路的分类和描述钟控型时序电路的工作方式又可以分为两类：同步时序电路和异步时序电路。同步时序电路的触发器都受同一个时钟控制；异步时序电路的各个触发器可以由不同的时钟来源。

3、触发器的翻转时间不是统一的，会有时间上的差异。实际的数字系统大多数都是同步时序电路构成的同步系统。8时序电路的分类和描述同步时序电路又可以分为两类：米里型（Mealymode）时序电路，它的输出是输入和现在状态的函数，上面的输出方程就是这类电路的输出方程。摩尔型（Mooremode）时序电路，它的输出只是现在状态的函数，和电路的输入无关。它的输出方程可表示为：输出方程：Z=g(现在状态)9时序电路的分类和描述时序电路的分类可以归纳为：-写出每个触发器的时钟方程；根据给定的时序电路，写出每个触发器的输入激励方程；根据电路，写出时序电路的输出

4、方程；由激励方程和触发器的特征方程，写出触发器的下一状态方程。由触发器的状态方程和时序电路的输出方程，作出电路的状态转移表和状态转移图，并进一步分析电路的逻辑功能。5.2时序逻辑电路的分析5.2.1时序逻辑电路的分析步骤11【例5-1】分析如图5-4所示时序逻辑电路。图5－4例5.1.1的时序电路图解由图5-4可见，该时序逻辑电路是由2个JK触发器和门电路构成。各级触发器受同一时钟CP控制，是同步时序逻辑电路。具体分析过程如下。①写出各级触发器的时钟方程、驱动方程和输出方程。②将驱动方程代入相应触发器的特性方程求出各触发器的状态方程。

5、③列状态转移表、画状态图和时序图。表5-1例5-1状态转移表图5-5例5-1状态转移图Q1Q2A/F图5－6例5.1.1时序图AFF④逻辑功能分析。此电路是一个同步模4可逆计数器。当A=0时，实现模4加法计数器的功能进行加法计数，当A=1时，电路进行减1计数，实现模4减法计数器的功能，CP(存数指令）C11DQ1D1C11DQ2D2C11DQ3D3C11DQ4D41234图5－74位数据寄存电路5.2.2常用时序逻辑电路分析1.寄存器和移位寄存器寄存器用于寄存（存储）一组二进制代码。CP(移存脉冲）C11DQ1vIC11DQ2C11D

6、Q3C11DQ41234图5－84位右移移位寄存器移位寄存器具有移位（左移、右移、双向）功能的寄存器。在移存脉冲的作用下，第i-1级触发器的状态存入到第i级触发器，实现了数码向左逐位移存。CP(移存脉冲）C11DQ1vIC11DQ2C11DQ3C11DQ43214图5－94位左移移位寄存器就数据的传送来说，这种工作方式是串入/串出的。2.同步计数器①二进制计数器：模值为2n的计数器均称为二进制计数器。其中n为触发器级数。②十进制计数器：按十进制规律进行计数的计数器称为十进制计数器。③N进制计数器：除二进制计数器和十进制计数器以外的计数器

7、称为N进制计数器。（1）按计数器的计数进制（模值）分①同步计数器：当输入计数脉冲到来时，所有触发器都同时触发，从电路结构上来看，计数器中各个触发器的时钟信号是相同的，都是输入计数脉冲。②异步计数器：触发器不受统一的时钟控制，不是同时动作，从电路结构上来看，计数器中有的触发器的时钟信号是不相同的。（2）按计数器的时钟控制类型分②递减计数器：又称减法计数器，每来一个计数脉冲，触发器组成的状态，按二进制代码规律减少。③双向计数器：又称可逆计数器，计数规律可按递增规律，也可按递减规律，由控制端决定。（3）按计数器的计数增减规律分①递增计

8、数器：又称加法计数器，每来一个计数脉冲，触发器组成的状态，就按二进制代码规律增加。【例5-2】分析如图5-10所示电路的时序逻辑电路。图5－10例5.1.2的时序电路图C1CPQ01J1K