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1、数字逻辑第四章同步时序电路4.1时序逻辑电路结构与类型时序电路：一个电路在任何时刻的稳定输出不仅与该时刻电路的输入信号有关，而且与该电路过去的输入有关，这样的电路称为"时序电路"。时序电路由组合电路和存储(记忆)器件及反馈回路三部分组成，见下图(b)x1z1组合电路存储器件xn…zm………yry1Y1Yl(b)组合电路x1xn…z1zm…(a)x1…xn：时序电路的输入或外部输入；z1…zm：时序电路的输出或外部输出；y1…yr：时序电路的状态或内部输入；Y1…Yl：时序电路的激励或内部输出；状态：过去
2、的输入已不存在，但可以通过存储器件把它们记录下来，称之为状态。记录下来的信息可能和过去的输入完全一样，也可能是经过了组合电路加工处理后的结果。我们把某一时刻之前的状态称为"现态"，把这一时刻之后的状态称为"次态"，"现态"和"次态"是一个相对的概念，分别用y(n)(或y)和y(n+1)表示。时序电路的逻辑函数由3组方程组成：Zi=fi(x1,…，xn;y1,…，yr),i=1,…,mYj=gj(x1,…，xn;y1,…，yr),j=1,…,ly(n+1)=hk(y1,…，yr;Y1,…，Yr),k=1,
3、…,r两种时序电路类型见下图：(a)同步时序电路x1z1组合电路存储器件或延时器件xn…zm………yry1Y1Yl(b)异步时序电路x1z1组合电路存储器件xn…zm………yry1Y1Yl时钟时序电路输入信号的波形图：时钟脉冲(CP)同步脉冲01111100异步脉冲11111000同步电平01111100异步电平100001114.2状态表和状态图状态表与状态图是用来表示同步时序电路的输入、输出、现态、次态之间转移关系的两种常用工具。4.2.1Mealy型状态表和状态图如果同步时序电路的输出是输入和现态
4、的函数，即Zi=fi(x1,…，xn;y1,…，yr),i=1,…,m，则称该电路为Mealy型电路。一、状态表Mealy型电路状态表现态次态/输出输入xyy(n+1)/Z该表表明：处在状态y的同步时序电路，当输入为x时，输出为z，且在时钟脉冲作用下，电路进入次态y(n+1)。某Mealy型电路状态表现态次态/输出(y(n+1)/Z)x=0yA/0A/0B/0x=1B/0C/0A/1ABC二、状态图状态图是一种反映同步时序电路状态转移规律和输入、输出取值关系的有向图。yx/zy(n+1)Mealy型电路
5、状态图某Mealy型电路状态图ACB0/01/00/00/01/01/14.2.2Moore型状态表和状态图如果同步时序电路的输出仅是现态的函数,即Zi=fi(y1,…,yr),i=1,…,m,则称电路为Morre型电路。一、状态表Moore型电路状态表现态次态输入xyy(n+1)Z输出该表表明：当电路处于状态y时，输出为z，若输入为x，则在时钟脉冲作用下，电路进入次态y(n+1)。某Moore型电路状态表现态次态y(n+1)x=0yCBBx=1ABC输出ZBCA010二、状态图Moore型电路状态图某
6、Moore型电路状态图y/zxy(n+1)Z'C/0A/0B/10101104.3触发器触发器是一种存储元件，在电路中用来"记忆"电路过去的输入情况。一个触发器具有两种稳定的状态,一个称之为"0"状态，另一种称之为"1"状态。在任何时刻,触发器只处于一个稳定状态,当触发脉冲作用时,触发器可以从一种状态翻转到另一种状态。常用的触发器有R–S触发器,D触发器J–K触发器和T触发器。4.3.1基本R－S触发器基本R－S触发器可由两个"与非"门交叉耦合组成，其逻辑图和逻辑符号如下：&&G1RQG2SQ01110
7、0QRSQ基本R－S触发器的输入与状态之间的逻辑关系可用触发器的功能表来描述。RSQ(n+1)功能说明00011011d01Q不定置0置1不变基本R－S触发器功能表基本R－S触发器的次态方程为：Q(n+1)＝S＋RQ其约束条件为：R+S=1基本R－S触发器的一个重要特性：如果连续出现多个置0或置1信号，只有第一个置0或置1信号起作用。利用这一特性可消除机械开关的触点抖动。基本R－S触发器也可由"或非"门组成。4.3.2时钟控制R－S触发器在数字系统中，通常要求触发器按一定的时间节拍动作，即让输入信号的作
8、用受到时钟脉冲的控制，为此出现了带时钟控制的R－S触发器，其逻辑图和逻辑符号如下：&&G1RQG2SQ&&CPG3G4QRSQCP110101100当CP为0时，不论R，S为何值，触发器的状态保持不变；当CP为1时，触发器的状态取取决于R和S，工作原理与R－S触发器相同。钟控触发器的功能表和状态表如下：RSQ(n+1)功能说明00011011Q10d不变置1置0不定钟控R－S触发器功能表现态Q次态Q(n+1)01010111dd00RS=0
