数字电路与逻辑设计课件

12/19/20221

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路

第五章时序逻辑电路

12/17/20221《数字电路与逻辑设计》112/19/20222

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社内容概览第五章时序逻辑电路概述时序逻辑电路分析一般常用的时序逻辑电路时序电路的设计方法本章小结12/17/20222《数字电路与逻辑设计》212/19/20223

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.1概述

第五章时序逻辑电路时序电路在电路结构上有两个很显著的特点：第一，时序电路通常包含两个部分，分别是组合电路和存储电路，其中存储电路是实现时序电路功能必不可少的部分；第二，存储设备的输出必然是返回到组合电路的输入端，与输入信号一起决定电路输出。

12/17/20223《数字电路与逻辑设计》312/19/20224

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路时序逻辑电路的一般结构形式

12/17/20224《数字电路与逻辑设计》412/19/20225

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2时序逻辑电路分析

第五章时序逻辑电路同步时序逻辑电路的分析方法时序电路的一般分析方法异步时序逻辑电路的分析方法12/17/20225《数字电路与逻辑设计》512/19/20226

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2.1同步时序逻辑电路的分析方法

第五章时序逻辑电路分析一个时序电路，就是要找出它的逻辑功能，具体的说，就是要找到它输入变量、时钟信号、输出变量之间的逻辑关系。分析同步时序电路的一般步骤如下：①写出存储电路中每个触发器的驱动方程；②将这些驱动方程代入各自触发器的特性发成（各种触发器的特性方程在上一章已经全部列出），得出每个触发器的状态方程，构成整个时序电路的状态方程组；③根据逻辑图写出电路的输出方程。

12/17/20226《数字电路与逻辑设计》612/19/20227

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2.2时序电路的一般分析方法

第五章时序逻辑电路时序电路的一般分析方法有三种：状态转移表状态转移图时序图

12/17/20227《数字电路与逻辑设计》712/19/20228

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路时序电路的一般分析步骤：写出电路的驱动方程写出电路的状态方程写出电路的输出方程写出电路的状态转移表画出电路的状态转移图

12/17/20228《数字电路与逻辑设计》812/19/20229

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2.3异步时序逻辑电路的分析方法

第五章时序逻辑电路异步时序逻辑电路跟同步时序逻辑电路最大的区别，就是在异步时序电路中，每次状态转换的时候，不是每个触发器都有时钟信号。很明显，在分析异步时序电路的时候，有时钟信号的触发器的状态需要列出驱动方程和状态方程，而没有时钟信号的触发器的状态保持不变，不用列出方程。

12/17/20229《数字电路与逻辑设计》912/19/202210

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路异步时序逻辑电路的一般分析步骤：写出电路的驱动方程写出电路的状态方程写出电路的输出方程写出电路的状态转移表画出电路的状态转移图

12/17/202210《数字电路与逻辑设计》1012/19/202211

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3一般常用的时序逻辑电路

第五章时序逻辑电路寄存器和移位寄存器计数器反馈寄存器顺序脉冲发生器序列信号发生器12/17/202211《数字电路与逻辑设计》1112/19/202212

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.1寄存器和移位寄存器

第五章时序逻辑电路主要内容有：寄存器移位寄存器12/17/202212《数字电路与逻辑设计》1212/19/202213

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路74LS75逻辑图

12/17/202213《数字电路与逻辑设计》1312/19/202214

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路CC4076逻辑图

12/17/202214《数字电路与逻辑设计》1412/19/202215

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路4位双向移位寄存器74LS194A

12/17/202215《数字电路与逻辑设计》1512/19/202216

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.2计数器

第五章时序逻辑电路主要内容有：同步计数器异步计数器任意进制计数器12/17/202216《数字电路与逻辑设计》1612/19/202217

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路同步计数器包括：同步二进制计数器、同步十进制计数器异步计数器包括：异步二进制计数器、异步十进制计数器任意进制计数器包括两种情况，分别的设计方法有：M<N的情况－－置零法（复位法）和置数法（置位法）M>N的情况－－串行进位方式、并行进位方式、整体置零方式和整体置数方式

12/17/202217《数字电路与逻辑设计》1712/19/202218

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路4位同步二进制计数器74161

12/17/202218《数字电路与逻辑设计》1812/19/202219

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路同步十进制加法计数器74160

12/17/202219《数字电路与逻辑设计》1912/19/202220

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路二－五－十进制异步计数器74LS290

12/17/202220《数字电路与逻辑设计》2012/19/202221

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路获得任意进制计数器的两种方法

12/17/202221《数字电路与逻辑设计》2112/19/202222

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.3反馈式寄存器

第五章时序逻辑电路主要内容有：移位寄存器型计数器最长线性序列发生器（m序列发生器）

12/17/202222《数字电路与逻辑设计》2212/19/202223

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路移位寄存器型计数器包括：环形计数器、扭环形计数器

环形计数器电路

12/17/202223《数字电路与逻辑设计》2312/19/202224

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路扭环形计数器电路12/17/202224《数字电路与逻辑设计》2412/19/202225

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路n级m序列发生器

12/17/202225《数字电路与逻辑设计》2512/19/202226

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.4顺序脉冲发生器

第五章时序逻辑电路顺序发生器是一种能产生由一定先后顺序的脉冲信号的电路。其组成方法有以下几种：（1）用环形计数器作顺序脉冲发生器（2）由计数器和译码器组成的顺序脉冲发生器（3）用扭环形计数器构成的顺序脉冲发生器

12/17/202226《数字电路与逻辑设计》2612/19/202227

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.5序列信号发生器

第五章时序逻辑电路在数字信号传输和数字系统的测试中，往往需要用到一组特性的串行数字信号，这种串行数字信号通常被叫做序列信号，产生这种信号的电路称为序列信号发生器。

其组成方法有：（1）用计数器和数据选择器组成的序列信号发生器（2）用移位寄存器构成的序列信号发生器

12/17/202227《数字电路与逻辑设计》2712/19/202228

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.4时序电路的设计方法

第五章时序逻辑电路同步时序电路的一般设计方法异步时序电路的一般设计方法12/17/202228《数字电路与逻辑设计》2812/19/202229

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.4.1同步时序电路的一般设计方法

第五章时序逻辑电路设计同步时序电路，一般按照以下几个步骤：（1）逻辑抽象，得出状态转移表或状态转移图；（2）化简状态；（3）分配状态；（4）选择触发器类型，并求出电路的驱动方程、状态方程和输出方程；（5）根据驱动方程、状态方程和输出方程画出逻辑电路；（6）检查所设计的电路是否能自启动。12/17/202229《数字电路与逻辑设计》2912/19/202230

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.4.2异步时序电路的一般设计方法

第五章时序逻辑电路异步时序电路的设计方法跟同步时序电路的设计方法相似，不同的地方就是，异步时序电路的各个触发器是不同时动作的，所以还需要考虑各个触发器的时钟信号的选定。

12/17/202230《数字电路与逻辑设计》3012/19/202231

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社本章小结

第五章时序逻辑电路本章主要介绍时序逻辑电路的工作原理、分析方法以及设计方法等。描述时序逻辑电路的方法主要有方程组（驱动方程、状态方程、输出方程）、时序图、状态转移表、状态转移图等。本章从基本的同步时序逻辑电路、异步时序逻辑电路，到寄存器、移位寄存器，到各式各样的计数器，再到顺序脉冲发生器、序列信号发生器，系统全面的讲述了最常见的各种类型的时序逻辑电路。12/17/202231《数字电路与逻辑设计》3112/19/202232

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路在本章的最后，通过三个典型的例子，讲述了同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路的设计步骤，读者可以通过更多习题的练习，会对这两种电路的设计方法有更深刻的认识。

12/17/202232《数字电路与逻辑设计》3212/19/202233

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路

第五章时序逻辑电路

12/17/20221《数字电路与逻辑设计》3312/19/202234

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社内容概览第五章时序逻辑电路概述时序逻辑电路分析一般常用的时序逻辑电路时序电路的设计方法本章小结12/17/20222《数字电路与逻辑设计》3412/19/202235

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.1概述

第五章时序逻辑电路时序电路在电路结构上有两个很显著的特点：第一，时序电路通常包含两个部分，分别是组合电路和存储电路，其中存储电路是实现时序电路功能必不可少的部分；第二，存储设备的输出必然是返回到组合电路的输入端，与输入信号一起决定电路输出。

12/17/20223《数字电路与逻辑设计》3512/19/202236

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路时序逻辑电路的一般结构形式

12/17/20224《数字电路与逻辑设计》3612/19/202237

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2时序逻辑电路分析

第五章时序逻辑电路同步时序逻辑电路的分析方法时序电路的一般分析方法异步时序逻辑电路的分析方法12/17/20225《数字电路与逻辑设计》3712/19/202238

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2.1同步时序逻辑电路的分析方法

第五章时序逻辑电路分析一个时序电路，就是要找出它的逻辑功能，具体的说，就是要找到它输入变量、时钟信号、输出变量之间的逻辑关系。分析同步时序电路的一般步骤如下：①写出存储电路中每个触发器的驱动方程；②将这些驱动方程代入各自触发器的特性发成（各种触发器的特性方程在上一章已经全部列出），得出每个触发器的状态方程，构成整个时序电路的状态方程组；③根据逻辑图写出电路的输出方程。

12/17/20226《数字电路与逻辑设计》3812/19/202239

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2.2时序电路的一般分析方法

第五章时序逻辑电路时序电路的一般分析方法有三种：状态转移表状态转移图时序图

12/17/20227《数字电路与逻辑设计》3912/19/202240

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路时序电路的一般分析步骤：写出电路的驱动方程写出电路的状态方程写出电路的输出方程写出电路的状态转移表画出电路的状态转移图

12/17/20228《数字电路与逻辑设计》4012/19/202241

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.2.3异步时序逻辑电路的分析方法

第五章时序逻辑电路异步时序逻辑电路跟同步时序逻辑电路最大的区别，就是在异步时序电路中，每次状态转换的时候，不是每个触发器都有时钟信号。很明显，在分析异步时序电路的时候，有时钟信号的触发器的状态需要列出驱动方程和状态方程，而没有时钟信号的触发器的状态保持不变，不用列出方程。

12/17/20229《数字电路与逻辑设计》4112/19/202242

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路异步时序逻辑电路的一般分析步骤：写出电路的驱动方程写出电路的状态方程写出电路的输出方程写出电路的状态转移表画出电路的状态转移图

12/17/202210《数字电路与逻辑设计》4212/19/202243

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3一般常用的时序逻辑电路

第五章时序逻辑电路寄存器和移位寄存器计数器反馈寄存器顺序脉冲发生器序列信号发生器12/17/202211《数字电路与逻辑设计》4312/19/202244

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.1寄存器和移位寄存器

第五章时序逻辑电路主要内容有：寄存器移位寄存器12/17/202212《数字电路与逻辑设计》4412/19/202245

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路74LS75逻辑图

12/17/202213《数字电路与逻辑设计》4512/19/202246

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路CC4076逻辑图

12/17/202214《数字电路与逻辑设计》4612/19/202247

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路4位双向移位寄存器74LS194A

12/17/202215《数字电路与逻辑设计》4712/19/202248

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.2计数器

第五章时序逻辑电路主要内容有：同步计数器异步计数器任意进制计数器12/17/202216《数字电路与逻辑设计》4812/19/202249

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路同步计数器包括：同步二进制计数器、同步十进制计数器异步计数器包括：异步二进制计数器、异步十进制计数器任意进制计数器包括两种情况，分别的设计方法有：M<N的情况－－置零法（复位法）和置数法（置位法）M>N的情况－－串行进位方式、并行进位方式、整体置零方式和整体置数方式

12/17/202217《数字电路与逻辑设计》4912/19/202250

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路4位同步二进制计数器74161

12/17/202218《数字电路与逻辑设计》5012/19/202251

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路同步十进制加法计数器74160

12/17/202219《数字电路与逻辑设计》5112/19/202252

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路二－五－十进制异步计数器74LS290

12/17/202220《数字电路与逻辑设计》5212/19/202253

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路获得任意进制计数器的两种方法

12/17/202221《数字电路与逻辑设计》5312/19/202254

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.3反馈式寄存器

第五章时序逻辑电路主要内容有：移位寄存器型计数器最长线性序列发生器（m序列发生器）

12/17/202222《数字电路与逻辑设计》5412/19/202255

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路移位寄存器型计数器包括：环形计数器、扭环形计数器

环形计数器电路

12/17/202223《数字电路与逻辑设计》5512/19/202256

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路扭环形计数器电路12/17/202224《数字电路与逻辑设计》5612/19/202257

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社第五章时序逻辑电路n级m序列发生器

12/17/202225《数字电路与逻辑设计》5712/19/202258

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.4顺序脉冲发生器

第五章时序逻辑电路顺序发生器是一种能产生由一定先后顺序的脉冲信号的电路。其组成方法有以下几种：（1）用环形计数器作顺序脉冲发生器（2）由计数器和译码器组成的顺序脉冲发生器（3）用扭环形计数器构成的顺序脉冲发生器

12/17/202226《数字电路与逻辑设计》5812/19/202259

《数字电路与逻辑设计》冶金工业出版社5.3.5序列信号发生器

第五章时序逻辑电路在数字信号传输和数字系统的测试中，往往需要用到一组特性的串行数字信号，这种串行数字信号通常被叫做序列信号，产生这种信号的电路称为序列信号发生器。

其组成方法有：（1）用计数器和数据选择器组成的序列信号发生器（2）用移位寄存器构成的序列信号发生器

12/17/202227《数字电路与逻辑设计》5912/19/202260

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