第6章时序逻辑电路-2.ppt

第6章 时序逻辑电路 数字电路按结构功能可划分： 组合逻辑电路：在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与先前状态无关的逻辑电路。 时序逻辑电路：在任何时刻，输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与先前状态有关的逻辑电路。 时序逻辑电路的基本结构与特点: 时序逻辑电路特点总结： 时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储器（触发器）组成。 存储元件（触发器）输出与电路输入之间存在反馈连接。因此，时序电路输出由电路输入和原来的状态共同决定。 时序逻辑电路的分类： 同步触发器：存储器（触发器）状态的更新与时钟脉冲同步进行。 异步触发器：无公共时钟脉冲。 时序逻辑电路功能的描述方法： 逻辑方程式：就是用逻辑函数描述时序电路的输出方程、驱动方程和状态方程。 特点： 不能直接从中看出时序电路的逻辑功能。 在设计时序电路时，很难根据逻辑要求直接写出相应的逻辑方程式。 状态图： 反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的图形。 状态表： 反映时序逻辑电路的输出Z、次态 与输入X、现态 之间对应取值关系的表格。 状态表的组成： 现态和输入所有可能取值的组合X， 每一个状态与输入的组合所导致的次态。 现态的输出Z 时序图： 时序电路的工作波形图。 直观地描述时序电路中： 时钟信号 输入信号 输出信号 时序电路的状态转换 在时间上的对应关系 时序逻辑电路的分析 根据给定的时序逻辑图，通过分析，求出它的输出Z的变化规律，以及电路状态Q的转换规律，进而说明该时序电路的逻辑功能和工作特性。 分析时序逻辑电路的步骤： 根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式： 各触发器的时钟信号CP的逻辑表达式； 时序电路的输出方程 各触发器的驱动方程：触发器的输入表达式 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。 根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图和时序图。 总结电路功能特点，并用文字描述。 同步时序逻辑电路的分析举例： 例6.2.1 分析如下时序电路。 写出各逻辑表达式： 时钟表达式：CP 输出表达式： 驱动方程： 将驱动方程代入相应触发器的特征方程求出各触发器的次态方程： 求状态表、状态图和时序图： 例6.2.2分析时序电路 写出输出、驱动方程 将驱动方程代入相应触发器的特性方程 求状态表、状态图和波形图 例6.2.3分析时序电路 写出输出、驱动方程 将驱动方程代入D触发器的特性方程，求得次态方程： 求状态表、状态图和波形图。 逻辑功能分析： 六进制 无自启动能力 例6.2.4 分析如图时序电路 写出逻辑方程 输出方程 驱动方程 将驱动方程代入相应触发器特性方程，求各触发器的次态方程 求状态表、状态图和波形图 异步时序逻辑电路 没有公共时序脉冲，所以分析各触发器状态转换时，除考虑驱动信号外还要考虑CP端的情况，只有CP有效时，触发器才有翻转，否则保持原有的状态。 同步时序电路的设计方法 根据给定的逻辑要求，选择适当的逻辑器件。 设计出符合要求的时序逻辑电路。 要求： 用尽可能少的时钟触发器和门电路。 状态化简(状态合并) 同步时序逻辑电路的设计举例： 例6.3.1 设计一序列脉冲监测器，当连续输入信号110时，该电路输出为1，否则0 解： 绘制原始状态图： 确定输入、输出变量以及包含的状态：X,Z, S0,S1,S2 分析每一个状态在所有可能的输入驱动下应转入哪个状态及相应的输出。 状态化简 判断等价状态 等价状态的处理 状态编码、状态图和状态表 选择触发器：种类JK和个数-----2n-13=2n 求各触发器的驱动方程及电路的输出方程 根据驱动方程和输出方程画逻辑电路图 自启动能力的效验： 只对无关状态10进行效验 S=10,X=0?S=00,Z=1 S=10,X=1?S=11,Z=0 Z=/XQ1nQ0n 例6.3.2 设计一个自然二进制码的五进制计数器 绘制原始状态图： 确定输入、输出变量以及包含的状态：无输入,Z, S0,S1,S2,S3,S4 分析每一个状态在所有可能的驱动下应转入哪个状态及相应的输出。 编码、状态图和状态表 选择触发器：种类D/JK和个数-----2n-15=2n 求各触发器的驱动方程及电路的输出方程 例6.3.3用正边沿JK触发器实现如图状态转换图。 从状态图可知： 输入变量一个X 输出变量一个Z 共4个状态，选2个触发器FF0和FF1 可画出状态表求出状态和输出方程 由状态表画出触发器次态和输出变量Z的卡诺图，并求出对应的状态方程和输出方程。 将JK触发器的特性方程与触发器的状态方程比较，求出各触发器的驱动方程： 由驱动方程和输出方程画出