第十七次课 时序逻辑电路的分析.ppt

1、数字电子技术基础,阎石主编（第五版）,信息科学与工程学院基础部,1,第六章 时序逻辑电路,内容提要,本章主要介绍时序逻辑电路的工作原理和分析方法及设计方法。首先讲述时序逻辑电路的功能及结构特点、分析方法和步骤，然后具体介绍寄存器、计数器等各类时序逻辑电路的工作原理和使用方法，最后介绍时序逻辑电路的设计方法。,本章重点是计数器的分析和设计。,2,本章主要内容,6.1 概述 6.2 时序逻辑电路的分析方法 6.3 若干常用的时序逻辑电路 6.4 时序逻辑电路的设计方法,3,现时的输出仅取决于现时的输入,除与现时输入有关外还与原状态 有关,门电路,触发器, 6.1 概述,4,第一，时序逻辑电路包含组

2、合逻辑电路和存储电路两部分，存储电路具有记忆功能，通常由触发器组成； 第二，存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与外部输入信号共同决定组合逻辑电路的输出。,时序逻辑电路有两个特点：,5,X（x1, x2, , xi）：外部输入信号； Q（q1, q2, , ql）：存储电路的状态输出，也是组合逻辑电路的内部输入； Y（ y1, y2, , yj ）：外部输出信号； Z（ z, z2, , zk ）：存储电路的激励信号，也是组合逻辑 电路的内部输出。,6,.,输出方程,7,.,驱动方程 （或激励方程）,8,.,状态方程,9,输出方程,驱动方程（或激励方程）,状态方程,10,时序逻辑电路的分

3、类：,根据存储电路的动作特点,同步时序电路,异步时序电路,按输出信号的特点,米利（Mealy）型时序电路,穆尔(Moore)型时序电路,11,时序逻辑电路的分类：,根据存储电路的动作特点,同步时序电路,异步时序电路,按输出信号的特点,米利（Mealy）型时序电路,穆尔(Moore)型时序电路,12,6.2.时序逻辑电路的分析方法,6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法,时序逻辑电路的分析： 就是给定时序电路，找出该电路的逻辑功能，即找出在输入信号和CLK作用下，电路的次态和输出。,由于同步时序逻辑电路是在同一时钟作用下，故分析比较简单些，只要写出电路的驱动方程、输出方程和状态方程，根据状态方程

4、得到电路的状态表或状态转换图，就可以得出电路的逻辑功能。,13,2.把得到的驱动方程代入相应触发器的特性方程中，就可以得到每个触发器的状态方程，由这些状态方程得到整个时序逻辑电路的方程组；,3. 根据逻辑图写出电路的输出方程；,4.写出整个电路的状态转换表、状态转换图和时序图；,5.由状态转换表或状态转换图得出电路的逻辑功能，并检查能否自启动。,6.2.时序逻辑电路的分析方法,同步时序电路的分析步骤：,1. 从给定的逻辑电路图中写出每个触发器的驱动方程（也就是存储电路中每个触发器输入信号的逻辑函数式）；,14,给定电路,输出 方程,驱动 方程,状态 转换 表,状态 转换 图,时 序 图,功能描

5、述,15,【例1】 分析图示时序电路，要求写出其状态方程，Q1、Q2、Q3的状态转换图，说明能否自启动。,16, 写出输出方程和驱动（激励）方程。, 求状态方程。,将驱动方程代入特性方程,17,时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图和时序图,6.2.时序逻辑电路的分析方法,从例题可以看出，逻辑电路的三个方程应该说已经清楚描述一个电路的逻辑功能，但却不能确定电路具体用途，因此需要在时钟信号作用下将电路所有的的状态转换全部列出来，则电路的功能一目了然。,描述时序逻辑电路所有状态的方法有状态转换表（状态转换真值表）表、状态转换图和时序图。下面结合上面的例题介绍这几种方法。,18,此电路没有输入变量，属

6、于穆尔型的时序逻辑电路，输出端的状态只决定于电路的初态。,a、状态转换表：,6.2.时序逻辑电路的分析方法,根据状态方程将所有的输入变量和电路初态的取值，带入电路的状态方程和输出方程，得到电路次态（新态)和输出值，列成表即为状态转换表,19,列状态转换表。,设电路的初态,将001作为电路 的新的初态，有,20,列状态转换表,21,b、 画状态转换图,000,001,011,将状态转换表以图形的方式直观表示出来，即为状态转换图,22,c、 画时序图,在时钟脉冲序列的作用下，电路的状态、输出状态 随时间变化的波形叫做时序图。,23, 分析逻辑功能,由状态转换图可知，电路实现了6进制 计数功能。,2

7、4,自启动能力 N个触发器共2N种状态，只用M种（有效状态）构成有效循环，尚余(2N-M)种状态（无效状态）未用。若由于某种原因电路进入无效状态，在CLK作用下能进入有效状态称具有自启动能力。 将无效状态作初态求次态及输出，可以判断自启动能力。,25, 分析逻辑功能。,由状态转换图可知，电路实现了6进制 计数功能。,能自启动,26,【 例 2 】分析所示同步时序电路的逻辑功能 。, 写出输出方程和驱动（激励）方程。, 求状态方程。,27, 列状态转换表，画状态转换图。, 分析逻辑功能。,由状态转换图可知，电路实现了3进制计数功能，能自启动。,28,【 例 3 】分析所示同步时序电路的逻辑功能。,29, 求输出方程和激励方程。, 求状态方程。,30, 列状态表。,01/0,10/0,00/0,11/0,11/1,00/0,10/0,01/0,31, 画状态图。,32,X=0时,X=1时, 状态图也可以画成,33,当外部输入X=0时，状态转移按0001101100规律变化，实现4进制加法计数的功能；当X=1时，状态转移按0011100100规律变化，实现4进制减法计数器的功能。, 逻辑功能分析。,状态图。,34,【例4】 分析图示时序电路，要