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文档简介

1、精品 料推荐时序逻辑电路时序逻辑电路电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号,还与电路的原状态有关。时序电路中必须含有具有记忆能力的存储器件。时序电路的逻辑功能可用逻辑表达式、状态表、卡诺图、状态图、时序图和逻辑图 6 种方式表示,这些表示方法在本质上是相同的,可以互相转换。一、时序电路的基本分析和设计方法(一)分析步骤1根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式:(1)各触发器的时钟方程。( 2)时序电路的输出方程。( 3)各触发器的驱动方程。2 将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得各触发器的次态方程,也就是时序逻辑电路的状态方程。3 根据状态方程和输出方程,列出该时序电路的状态

2、表,画出状态图或时序图。4根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。【例 1】分析时序电路( 1)时钟方程: cp2 cp1 cp0 cp输出方程: yq1nq2nj2q1nk 2q1n驱动方程: j1q0nk1q0nj0q2nk 0q2n( 2)求状态方程jk 触发器的特性方程: q n 1jq nk q n将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:q2n 1j2 q2nk 2q2nq1nq2nq1n q2nq1nq1n 1j1q1nk1q1nq0nq1nq0nq1nq0nq0n 1j0 q0nk 0q0nq2nq0nq2nq0nq2n( 3)计算、列状态表q2n 1q1n

3、q1n 1q0nq0n 1q2ny q1nq2n( 4)画状态图及时序图1精品 料推荐( 5) 功能有效循 的6 个状 分 是05 这 6 个十 制数字的格雷 ,并且在 脉冲cp 的作用下,这 6 个状 是按 增 律 化的,即:000 001011 111 110 100 000 所以 是一个用格雷 表示的六 制同步加法 数器。当 第从 000 开始 数,并 生 出y1。【例 2】:分析 6.2.4 路的功能。1 方程:cp0cpcp qncp2cp102激励方程:j 0q2nj1q0nj 2q1n q0nk 01k 11k 21q0q1j0j1q0k1q1cpk0图 6.2.4逻辑电路图3状

4、 方程:q0n 1q2n q0n(cp)q n 1q n q n(q n)1010q n 1q nq n q n(cp)20124状 表:表 6.2.2状态转换表6 个脉冲 数 , 数器又重新j2q2q2k22精品 料推荐态序q2q1q0q2n+1 q1 n+1 q0n+1000000110010102010011301110041000005101010611001071110005状态转换图:111110101000001010100011图 6.2.5例状态图6逻辑功能说明:为异步五进制加法计数器。(二)同步时序逻辑电路的设计步骤( 1)根据设计要求,设定状态,导出对应状态图或状态表。(

5、 2)状态化简。原始状态图(表)通常不是最简的,往往可以消去一些多余状态。消去多余状态的过程叫做状态化简。(输入相同时、输出相同、且转换的状态也相同的状态叫做等价状态)( 3)状态分配,又称状态编码。( 4)选择触发器的类型。触发器的类型选得合适,可以简化电路结构。( 5)根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能,导出待设计电路的输出方程和驱动方程。( 6)根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。( 7)检查电路能否自启动。【例 1】设计一时序电路,实现下图所示的状态图:排列顺序:q n q nq n/ y/0/0/0000001 010 011210/1 /0110 101 100/0/0由于已

6、给出了二进制编码状态图,设计直接从第4 步开始。( 1)选择触发器,求时钟方程、输出方程、状态方程因需用 3 位二进制代码,选用3 个 cp下降沿触发的jk 触发器,分别用ff0、 ff1、 ff2 表示。由于要求采用同步方案,故时钟方程为:cp0cp1cp2cp利用卡诺图得到输出方程:y q1nq2n3精品 料推荐利用次态卡诺图得到状态方程:q0n 1q2nq0nq1nq0nq2nq1nq0n1q0nq1n 1q0nq1nq2nq0nq1nq2n 1q1nq0nq2nq1nq2n变换状态方程,使之与所选择触发器的特征方程一致,得到驱动方程.q n 1jq nk q nj0q n q n 、

7、k0121j1q0n 、 k1 q2nq0nj 2q1nq 0n 、 k 2q1n( 3)作逻辑电路图( 4)检查电路能否自启动将无效状态111 代入状态方程计算:q0n 1q2n q1nq0n1q0n0q1n 1q0n q1nq2nq0n q1n0q2n 1q1n q0nq2nq1nq2n0可见 111 的次态为有效状态000,电路能够自启动。计数器在数字电路中,能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。【例】用 74ls163 来构成一个十二进制计数器。( 1)写出状态 sn-1 的二进制代码。 sn-1 s12-1 s11 1011cr ld pn 111pnnn( 2)求归零逻辑。p ,

8、pq q q0n 11131( 3)画连线图。4精品 料推荐【例】用74ls161 来构成一个十二进制计数器。74161 是十六进制异步计数器,采用异步清零、同步置数工作方式。用异步清零端cr 归零:sn s12 1100crq3nq2n用同步置数端ld 归零:sn-1 s11 1011ldq3nq1nq0n寄 存 器能够暂存数码(或指令代码)的数字部件称为寄存器。寄存器根据功能可分为数码寄存器和移位寄存器两大类。一、数码寄存器寄存器要存放数码,必须要存得进、记得住、取得出。因此寄存器中除触发器外,通常还有一些控制作用的门电路相配合。图5.17 为由 d 触发器组成的4 位数码寄存器。在存数指

9、令(cp 脉冲上升沿)的作用下,可将预先加在各 d 触发器输入端的数码,存入相应的触发器中,并可从各触发器的 q 端同时输出,所以称其为并行输入、并行输出的寄存器。二、单向移位寄存器由 d 触发器构成的4 位右移寄存器如图5.18 所示。 cr 为异步清零端。左边触发器的输出接至相邻右边触发器的输入端d ,输入数据由最左边触发器ff0 的输入端d0 接入。5精品 料推荐时序逻辑电路例题解析5.8分析图 p5.8 的计数器电路,说明这是多少进制的计数器。十进制计数器74160 的功能表见表 5.3.4。 解 图 p5.8 电路为七进制计数器。计数顺序是3 9 循环。5.9 分析图 p5.9 的计

10、数器电路,画出电路的状态转换图,说明这是多少进制的计数器。十六进制计数器 74ls161 的功能表如表 5.3.4 所示。 解 这是一个十进制计数器。计数顺序是09 循环。5.10 试用 4 位同步二进制计数器 74ls161 接成十三进制计数器, 标出输入、 输出端。 可以附加必要的门电路。解 可用多种方法实现十三进制计数器, 根据功能表, 现给出两种典型用法, 它们均为十三进制加法计数器。如图 a5.10(a) 、 (b)所示。5.11试分析图 p5.11 的计数器在m=1 和 m=0 时各为几进制。74ls160 的功能表同上题。6精品 料推荐 解 m=1 时为六进制计数器,m=0 时为

11、八进制计数器。6.2试分析图题6.2 所示时序逻辑电路,列出状态表,画出状态图和波形图。q 1q 0z&x=11j1j1c1c11k1kff 1ff0cp6.2解: 图题 6.2所示电路属于同步时序逻辑电路,其中q1q0 是触发器的输出状态,x、z 分别是电路的输入和输出信号。分析过程如下:1. 写出各逻辑方程:驱动方程:j0=k0=1j1=k1= xq0n将驱动方程代入jk 触发器的特性方程qn 1j qnkqn ,得:次态方程:q0n1q0nqn 1( x qn )qn( x q n )q n( x qn ) qn1010101输出方程:zq nq n102. 列出状态表如表解6.2所示。 3.画出状态图及波形图如图解6.2 所示。 4.逻辑功能分析由状态图可以很清楚地看出电路状态转换规律及相应输入、输出关系:该电路一共有4 个状态00、 01、 10、 11。当 x=0 时,按照加1 规律从00 01 10 11 00 循环变化,并每当转换为11 状态(最大数)时,输出z=1 。当 x=1 时,按照减1 规律从

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