数字电子技术基础刘如军ch51

1、5.1.1 时序电路的基本分析方法时序电路的基本分析方法1. 分析步骤分析步骤时序电路时序电路时钟方程时钟方程驱动方程驱动方程状态表状态表状态图状态图时序图时序图cp触触发发沿沿特性方特性方程程输出方程输出方程状态方程状态方程计算计算2. 分析举例分析举例时钟方程时钟方程cpcpcpcp 210输出方程输出方程nnnqqqy012 驱动方程驱动方程nnqk,qj2020 nnqk,qj0101 nnqk,qj1212 状态方程状态方程特性方程特性方程nnnnnnqqqqqq2020210 nnnnnnqqqqqq0101011 nnnnnnqqqqqq1212112 例例 5.1.1 解解 1

2、j1kc10q0q1j1kc11j1kc11q2q1q2q&ff1ff0ff2cpynnqq210 nnqq011 nnqq112 nnnqqqy012 cp q2 q1 q0 y0123450120 0 010 0 110 1 111 1 111 1 0101 0 00 1 011 0 110 1 01000001/1011/1111/1110/1100/1/0有效状态和有效循环有效状态和有效循环010101/1/1无效状态和无效循环无效状态和无效循环能否自启动能否自启动?能自启动：能自启动： 存在无效状态，但没有存在无效状态，但没有形成循环。形成循环。不能自启动：不能自启动： 无效状态形成

3、循环。无效状态形成循环。方法方法2 利用卡诺图求状态图利用卡诺图求状态图nnqq210 nnqq011 nnqq112 11001100q2n+1q2nq1nq0n0100 01 11 1001100110q1n+1q2nq1nq0n0100 01 11 1000001111q0n+1q2nq1nq0n0100 01 11 10q2n+1 q1n+1 q0n+1q1nq0nq2n0100 01 11 10001 011111101000 010 110100000 001 011111 110 100010 101 000001/1011/1111/1110/1100/1/01 2 3 4 5

4、 6cpcp下降沿触发下降沿触发q2q1q0000001011111110100000y 练习练习 时钟方程时钟方程cpcpcpcp 210输出方程输出方程nnqsqy021 nnnqqqy0122 驱动方程驱动方程100 kjnnnqksqqj01201 , sqqkqqjnnnn102012 , nnnqkqjq 1nnqq010 状态方程状态方程nnnnnnnnqqqqqqqsq010120111 nnnnnnnnqqqqsqqqq021201212 解解 nnnnnnnnqqqqsqqqq021201212 nnnnnnnnqqqqqqqsq010120111 nnqq010 1011

5、0100q2n+1sq2nq1nq0n00 01 11 10010010010001 11 1010101010q1n+1sq2nq1nq0n00 01 11 10101010000001 11 1010011001q0n+1sq2nq1nq0n00 01 11 10100110010001 11 10s = 0q2n+1 q1n+1 q0n+1q1nq0nq2n0100 01 11 10001 010 100 011101 110 000 111s = 1q1nq0nq2n0100 01 11 10001 010 100 011101 000 000 111输入输入现态现态次态次态输出输出s

6、q2nq1nq0nq2n+1q1n+1q0n+1y1y200000000111111110 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 10 0 01 1 10 0 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 01 00 01 1000 001 /00010 /00011 /00100 /00101 /001100/0011

7、10/000/011/101101111/00能自启动能自启动012qqqs/y1y21/11000 001 /00010 /00011 /00100 /00101 /001100/001110/000/011/101101111/00当当 s = 0 时，每时，每 8 个个 cp 一个循环；一个循环；当当 s =1 时，每时，每 6 个个 cp 一个循环。一个循环。 例例 异步时序电路异步时序电路1dc10q0q1dc11dc11q1q&ff1ff0ff2cp&2q2q 解解 时钟方程时钟方程cpcpcp 2001qcp 驱动方程驱动方程状态状态方程方程nnqqd020 nqd11 nnqq

8、d012 dqn 1nnnqqq0210 (cp 有效有效)nnqq111 (q0 有效有效)nnnqqq0112 (cp 有效有效)现态现态次态次态输出输出q2nq1nq0nq2n+1q1n+1q0n+1时钟条件时钟条件0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1cpcpcp 2001qcp cp2 cp0cp2 cp1 cp0cp2 cp0cp2 cp1 cp0cp2 cp0cp2 cp1 cp0cp2 cp0cp2 cp1 cp0nnnqqq0210 nnqq111 nnnqqq0112 101000000110011000010001000001 0

9、10 011 100101 110 111能自启动能自启动cpcpcp 2001qcp 000001 010 011 100不画无不画无效状态效状态1 2 3 4 5cpq0q0q1q25.1.2 时序电路的基本设计方法时序电路的基本设计方法1. 设计的一般步骤设计的一般步骤时序逻辑时序逻辑问题问题逻辑逻辑抽象抽象状态转换状态转换图（表）图（表）状态状态化简化简最简状态最简状态转换图（表）转换图（表）电路方程式电路方程式（状态方程）（状态方程）求出求出驱动方程驱动方程选定触发选定触发器的类型器的类型逻辑逻辑电路图电路图检查能否检查能否自启动自启动2. 设计举例设计举例按如下状态图设计时序电路。

10、按如下状态图设计时序电路。000/0/0/0/0/0001010011100101/1yqqqnnn/012 解解 已给出最简状态图，若用同步方式：已给出最简状态图，若用同步方式：00 01 11 1001 nq2nnqq01y000001 02qqy 为方便，略去为方便，略去右上角右上角 标标n。00 01 11 1001 nq2nnqq0110 nq101010 010qqn 11 nq0100101211qqqqqqn 12 nq0011020112qqqqqn 例例 5.1.2 010qqn 0101211qqqqqqn 020112qqqqqn 选用选用 jk 触发器触发器100 k

11、j01021 , qkqqj 约束项约束项022201)(qqqqqq 02201201qqqqqqqq 02201qqqqq cp1kc1ff1&1jy1j1kc1ff01kc1ff2&1j1&110111000能能自启动自启动/0/102012 qk,qqj 练习练习 按如下状态图设计时序电路。按如下状态图设计时序电路。000 /00001010011100101 /00 /001/001/001101/001111/00nnnqqq012p/y1y2 解解 cpcpcpcp 210 0100pq2nq1nq0n00 01 11 10000000000001 11 10y1 0000pq2

12、nq1nq0n00 01 11 10000001000001 11 10y2nnqqpy011 nnnqqqy0122 选用上升沿触发的选用上升沿触发的 d 触发器触发器000 /00001010011100101 /00 /001/001/001101/001111/00010qqn 010111qqqqqn 012021212 qqqpqqqqqn = d0= d1= d2q1nq0n 0 1 10 0 00 1 00 0 1pq2n00 01 11 100 1 11 0 00 1 00 0 11 1 10 0 01 1 01 0 10001 11 10q2n+1 q1n+1 q0n+1q

13、1nq0n 0 1 10 0 00 1 00 0 1pq2n00 01 11 100 1 11 0 00 1 00 0 11 1 10 0 01 1 01 0 10001 11 10q2n+1 q0n+1 q0n+1q1nq0n 0 1 10 0 00 1 00 0 1pq2n00 01 11 100 1 11 0 00 1 00 0 11 1 10 0 01 1 01 0 10001 11 10q2n+1 q1n+1 q0n+1q1nq0n 0 1 10 0 00 1 00 0 1pq2n00 01 11 100 1 11 0 00 1 00 0 11 1 10 0 01 1 01 0 10

14、001 11 10q2n+1 q2n+1 q0n+11/1 例例 5.1.3 设计设计 一个串行数据检测电路，要求输入一个串行数据检测电路，要求输入3个或个或3个以上数据个以上数据1时输出为时输出为 1，否则为，否则为 0。 解解 s0 原始状态原始状态(0)s1 输入输入1个个1s2 连续输入连续输入 2 个个 1s3 连续输入连续输入3个或个或3个以上个以上 1s0s1s2s3x 输入数据输入数据y 输出信号输出信号0/01/00/01/00/00/01/1s0s1s20/01/00/01/00/01/10/00/0等价状态：输入相同，输出相同，要转等价状态：输入相同，输出相同，要转换到的次态也相同的状态换到的次态也相同的状态s0s1s20/01/00/01/00/01/1m = 3，取取 n = 2s0 = 00s1 = 01s2 = 110001110/01/00/01/00/01/1选选 jk ( ) 触发器触