6时序逻辑电路的分析和设计.ppt

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： 1、基本结构：由组合电路和存储电路（延迟元件和触发器），两部分组成。 例1：分析如图电路的逻辑功能。 2、详细说明： 1）由给定的逻辑功能求出原始状态图： 原始状态图：直接由要求实现的逻辑功能求得的状态转换图。 试设计自动电话或售货机投币控制电路。设计要求是：每次只能投入一枚1元或2元的硬币，投满4元后电话接通或货物送出，若有余钱也同时找回。 第6章 时序逻辑电路的分析和设计 第六章 时序逻辑电路的分析和设计 1、数字逻辑电路： 组合逻辑电路（特点）：任何时刻电路产生的稳定输出信号仅与该时刻电路的输入信号有关。 时序逻辑电路（特点）：任何时刻电路的稳定输出信号与该时刻和过去的输入信号都有关，必须含有存储电路。 2、时序逻辑电路： 同步时序逻辑电路：某时刻电路的稳定输出与该时刻的输入和电路的状态有关,有统一的时钟脉冲信号。 异步时序逻辑电路：电路中没有统一的时钟脉冲，电路状态的改变是由外部输入信号的变化直接引起的。 2、逻辑关系： 1）输出方程Z=F1（X，Qn）； 2）驱动方程(激励函数):Y=F2(X，Qn)； 3）状（次）态方程Qn+1=F3(Y,Qn)。 3、特点：1）它由组合电路和存储电路组成。2）时序逻辑电路中存在反馈，因而电路的工作状态与时间因素相关，即时序电路的输出由电路的输入和电路原来的状态共同决定。 同步时序电路的速度高于异步时序电路，但电路结构一般较后者复杂。 6.1.2 时序逻辑电路的分类： 同步时序和异步时序逻辑电路 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Z=F1（X，Qn）； 驱动方程(激励函数):Y=F2(X，Qn)； 状（次）态方程Qn+1=F3(Y,Qn)。 2、状态表：反映时序逻辑电路的输出Z、次态Qn+1和电路的输入X、现态Qn间对应取值关系的表格称为状态表。 3、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称为状态图。 4、时序图：时序电路的工作波形图。 6.2 时序逻辑电路的分析方法 6.2.1 时序逻辑电路的分析：就是根据给定的时序逻辑电路图，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。 6.2.2 一般步骤： 1、根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式：1）各触发器的时钟信号CP的逻辑表达式。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表，画出状态图或时序图。 解（1）写出各逻辑方程式： 输出方程 驱动方程 （2）次态方程 (3)状态表，画出状态图和时序图 0 0 0 1／0 0 1 1 0／0 1 0 1 1／0 1 1 0 0／1 1 1／0 1 0／1 0 1／0 0 0／0 （4）逻辑功能 可控记数器， X=0时，加记数，Z进位信号； X=1时，减记数，Z借位信号。 例2： 解(1)逻辑方程 输出方程 驱动方程 (2)次态方程 (3)状态表, 状态图,时序图 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 （4）逻辑功能 脉冲分配器或节拍脉冲产生器 具有自启动能力 有触发信号作用的触发器能改变状态，无触发信号作用的触发器则保持原有的状态不变。 例3 分析电路的逻辑功能。 解(1)逻辑方程 时钟方程 输出方程 驱动方程 (2)次态方程 (3)状态表, 状态图,时序图 0 0 ↑ ↑ 1 1／0 1 1 ↑ ↑ ↑ 1 0／1 0 1 0 ↑ 0 1／0 0 1 0 0 0／0 6.2.3 异步时序逻辑电路的分析： （4）逻辑功能 异步四进制减记数器，Z是借位信号。 6.3 同步时序逻辑电路的设计方法 一、基本思想：用尽可能少的触发器和门电路来实现所要求的逻辑功能。即： 1）简洁，明了，低成本； 2）可靠、稳定、一致性。 二、步骤： 1、一般过程： 画出原始状态图是设计的最关键步骤： a）分析给定的逻辑功能，确定输入变量，输出变量及该电路应包含的状态，并用字母S0，S1….