“数字逻辑电路精品教学”w7.1异步时序电路分析.ppt

* * 第七章 异步时序逻辑电路 异步时序逻辑电路的特点及模型 1. 同步时序逻辑电路的特点 各触发器的时钟端全部连接在一起，并接在系 统时钟端； 只有当时钟脉冲到来时，电路的状态才能改变; 改变后的状态将一直保持到下一个时钟脉冲 的到来，此时无论外部输入x有无变化； 状态表中的每个状态都是稳定的。 2. 异步时序逻辑电路的特点 电路中除可以使用带时钟的触发器外，还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件； 电路中没有统一的时钟； 电路状态的改变由外部输入的变化直接引起。 组 合 逻 辑 触发器 触发器 x1 Z1 y1 Y1 Yr yr xn Zm 存储电路 组 合 逻 辑 延迟元件 x1 Z1 y1 Y1 Yr yr xn Zm 存储电路 延迟元件 根据外部输入是脉冲信号还是电平信号，可将异步时序逻辑电路分为脉冲异步时序电路和电平异步时序电路。 对输入脉冲信号的两点限制： 在两个或两个以上的输入线上不允许同时出现 脉冲信号； 第二个输入脉冲的到达，必须在第一个输入脉 冲所引起的整个电路响应结束之后。 7.1 脉冲异步时序逻辑电路的分析 分析方法基本上与同步时序逻辑电路相似，只是要注意触发器时钟端的输入情况。在同步时序电路中，时钟端的输入仅为“ 时间”。 分析步骤如下： (1) 写出电路的输出函数和激励函数表达式。 (2)列出电路的状态转移真值表或写出次态方程组。 (3) 作状态表和状态图。 (4) 画出时间图和用文字描述电路的逻辑功能。 从分析步骤来看，异步时序电路的分析与同步时序电路分析相同，但是每一步实施时又有所不同。下面通过例子介绍脉冲异步时序电路的分析方法。 例：分析下图所示的脉冲异步时序逻辑电路 z x2 x CP2 D2 y1 y2 CP1 D1 解： 写出输出函数和激励函数表达式 Z=xy2y1 D2=y2 CP2=xy1 D1=y2 CP1=x 现 态 y2 y1 0 0 1 1 输 入 x 次 态 y2(n+1) y1(n+1) 0 1 1 0 输 出 Z 0 0 0 1 激励函数 CP2D2CP1D1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 作状态转移真值表: Z=xy2y1 D2=y2 CP2=xy1 D1=y2 CP1=x 作状态表和状态图: 根据转移真值表可作出状态图. 11 00 0/0 0/0 0/0 1/0 01 10 0/0 1/0 1/1 1/0 画时间图和说明电路功能:(略) 该电路是一个三进制计数器. 例：分析下图所示的脉冲异步时序逻辑电路 z x2 x1 R S y y 作状态转移真值表 解： 写出输出函数和激励函数表达式 Z=x1y S=x1y R=x2y 现 态 y 0 1 0 1 输 入 x1 x2 次 态 y(n+1) 1 1 0 0 输 出 Z 0 1 0 0 激励函数 R S 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 注意转移真值表中x1,x2取值的意义和组合情况。 R S 0 0 0 1 1 0 1 1 Q(n+1) Q(n) 1 0 d Z=x1y S=x1y R=x2y 作状态表和状态图 根据转移真值表可作出下列状态表和状态图 现 态 y 次 态/输出(y(n+1)/Z) x1 0 1 1/0 1/1 x2 0/0 0/0 1 0 x1/0 x2/0 x2/0 x1/1 画时间图和说明电路功能 x1 x2 y Z 该电路当连续输入两个或多个x1脉冲时，输出一个或多个脉冲，其它情况下输出为0。它是一个x1脉冲检测器。 例：试分析下图所示的脉冲型异步时序逻辑电路。 Z Q0 X J0 CP0 K0 J1 CP1 K1 Q1 解：（1）求输出函数和控制函数： Z＝Q1 J0＝ K0＝1 J1＝1 K1＝1 CP0＝X CP1＝ 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 Z X Q1 Q0 输 出 输 入 将Ji、Ki带入JK触发器的特征方程中，可求得： （2）求次态方程组： 脉冲型异步时序逻辑电路的JK触发器的特征方程为： 由次态方程组，可以求得状态转移真值表： （3）作状态表和状态图 00/1 10/0 10 00/1 11/0 11 10/0 01/0 01 01/0 00/0 00 X=1 X=0 Q1Q0 1 1 1 1 00/0 01/0 11/1 10/1 4）功能描述 由上述分析可知，MOD3异步二进制计数器。 例：分析下图所示的