时序逻辑电路的分析和设计课件

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时序逻辑电路的分析和设计

*6.1时序逻辑电路的基本概念6.1.1时序逻辑电路的基本结构及特点6.1.2时序逻辑电路的分类6.1.3时序逻辑电路功能的描述方法要求：掌握时序逻辑电路的逻辑方程式、状态表、状态图和时序图的概念和意义。*6.1.1时序逻辑电路的基本结构及特点存储电路的基本结构框图组合电路存储电路X1XiZ1ZjY1YrQ1QrXQZY*组合电路存储电路X1XiZ1ZjY1YrQ1Qr输出方程驱动方程状态方程*根据触发控制方式分类：同步时序电路——电路中所有触发器由同一时钟触发。异步时序电路——电路中至少有一个触发器的触发时钟与其它触发器不同。根据输出控制方式分类：米利（mealy）型时序电路——输出Z受触发器状态Q和外部输入X控制。Z=f（X，Q）莫尔(moore)型时序电路——输出Z仅受触发器状态Q控制，与外部输入X无关。Z=f（Q）6.1.2时序逻辑电路的分类*6.1.3时序逻辑电路功能的描述方法1、逻辑方程式输出方程驱动方程状态方程*2、状态表XQnQn+1/Z输入次态/输出现态反映时序逻辑电路的输出信号Z和各触发器的次态Qn+1，与输入信号X以及各触发器现态Qn之间对应关系的表格称为状态转换表，简称状态表。

*3、状态图00010/00/11/11/0Q1Q0X/Z4、时序图时序图即工作波形图。反映时序逻辑电路状态转换规律以及相应的输入、输出关系的图形称为状态转换图，简称状态图

(1)电路的每个状态用一个圈表示，圈中填入状态符Si或状态码值，

(2)圈外用箭头表示状态转换关系，箭头从某现态指向其次态，

(3)箭头旁标出控制该状态转换的控制条件X。(4)输出Mealy：输出与输入一起标在箭头旁。用斜杠区分。Moore：输出Z标在状态圈内，用斜杠区别于状态。*4、时序图时序图即工作波形图。*6.2时序逻辑电路的分析方法6.2.1分析时序逻辑电路的一般步骤6.2.2同步时序逻辑电路的分析举例6.2.3异步时序逻辑电路的分析举例要求：掌握分析时序逻辑电路的一般步骤和同步时序逻辑电路的分析方法。*6.2.1分析时序逻辑电路的一般步骤例1试分析如图所示时序电路的逻辑功能。Y与输入X无关，电路是莫尔型同步时序电路。解：1.了解电路组成。输入信号输出信号＞1JC11K＞1JC11KJ2=K2=X

Q1

J1=K1=13.求出电路状态方程。

Y=Q2Q1

2.写出各触发器的驱动方程和输出方程。*4.列出其状态转换表，画出状态转换图和波形图。

X=0X=10001/011/00110/000/01011/001/01100/110/1Y=Q2Q1

状态转换表*状态图X=0X=10001/011/00110/000/01011/001/01100/110/14.列出其状态转换表，画出状态转换图和波形图。

*X=0X=10001/011/00110/000/01011/001/01100/110/1波形图可以根据状态转换表、状态转换图或方程画出。4.列出其状态转换表，画出状态转换图和波形图。

*5.确定逻辑功能X=0时电路功能：可逆计数器X=1时Y可理解为进位或借位端。电路进行加1计数电路进行减1计数。*分析下图所示同步时序逻辑电路，试画出在CP时钟脉冲信号作用下，电路L1~L4的波形图，并确定电路逻辑功能。（设各触发器初态均为0）

＞1JC11K解：1.了解电路组成。输入信号输出信号＞1JC11K＞1JC11K2.写出各触发器的驱动方程。输出与输入无关例2莫尔型同步时序电路。*3.求出电路状态方程

*4.求输出方程

*5.列出其状态转换表，画出状态转换图和波形图

状态转换表现态次态/输出信号000001/1110001010/1101010011/1011011100/0111100000/1110101011/1101110010/1011111001/0111*画出状态图

现态次态/输出信号000001/1110001010/1101010011/1011011100/0111100000/1110101011/1101110010/1011111001/0111波形图（略）5.列出其状态转换表，画出状态转换图和波形图*6.电路自启动能力的确定

本电路具有自启动能力。

*例6.2.2试分析图6.2.2所示的时序电路。Z0＆FF0CP1DC11DC11DC1Q0Z1Z2Q1FF1FF2①输出方程②驱动方程解：（1）写各逻辑方程式*代入相应D触发器特性方程：（2）将各驱动方程：得各触发器的次态方程：*①列状态表由于没有输入信号X，所以次态只有一列。而且输出与现态完全相同，输出Z可不列。因而状态表可简化为如下形式。Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010100011110100001101010110100111110（3）列状态表、画状态图和时序图根据：*根据状态表画状态图。②画状态图Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010100011110100001101010110100111110000001011110100010101111*000001011110100010101111③画时序图根据状态图画出时序图。CPQ0Q1Q2000001010010100100100001010*（4）分析逻辑功能脉冲分配器或者节拍脉冲发生器。CPQ0Q1Q2000001010010100100100001010*000001011110100010101111电路只在001、010、100这三个状态之间循环，把这三个状态叫做有效状态，其它各状态均叫做无效状态。在该电路中，无论电路开始工作时处于什么状态，在时钟脉冲作用下总能自动地进入有效状态，这种能力称为电路的自启动能力。*6.2.3异步时序逻辑电路的分析举例1.异步时序逻辑电路的分析方法：与同步时序逻辑电路分析方法相似，但要特别注意各触发器的时钟脉冲输入端的时钟信号状态。

时钟方程

触发器的驱动方程；电路输出方程。(1)列出电路方程

(2)求电路状态方程(3)列出状态转换表或画出状态图和波形图.将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求出电路状态方程。——

触发器时钟信号逻辑表达式；分析步骤:*例1分析举例:

解：(1)写出电路方程式①时钟方程②输出方程③驱动方程

CP0=CP,CP1=Q0

，

(2)求电路状态方程(CP由0→1时此式有效)

(Q0由0→1时此式有效)

如有时钟脉冲触发信号时，触发器状态变化；如无时钟脉冲触发信号时，触发器状态不变；异步时序逻辑电路的分析举例*(3)列状态表、画状态图和时序图

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