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第6章时序逻辑电路

6.1概述

实际上时序逻辑电路是组合逻辑电路和触发器的综合。

在时序逻辑电路中，根据构成存储电路的各个触发器时钟信号引入方式不同可分为同步

时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。在同步时序逻辑电路中，存储电路中的各存储单元（触

发器）共用同一时钟信号，并在同一时刻进行各自状态的转移。在异步时序逻辑电路中，触

发器的时钟端并不是来自同一时钟信号。

按输出信号特点的不同，还可以将时序电路分为Mealy型和Moore型。如果输出信号

不仅取决于存储电路的状态，而且还与输入变量有关，这种时序电路称为Mealy型；如果

输出信号仅仅取决于存储电路的状态，称为Moore型。

6.2同步时序逻辑电路分析

时序逻辑电路的分析，就是根据时序逻辑电路，得出该电路在时钟信号及输入信号的作

用下，存储电路的状态转换关系及电路的输出结果，概况该电路的逻辑功能。分析时序逻辑

电路一般采用存储电路的状态转移方程，输出逻辑函数表达式，状态转换表及电压波形图等

方法。

6.2.1同步时序逻辑电路的分析方法

分析过程的具体步骤为：

（1）根据逻辑电路写出各触发器单的驱动方程，即写出每个触发器输入端的逻辑函数表

达式。

（2）将得到的驱动方程代入触发器特性方程标准形式中，得到时钟脉冲作用下的状态方

程。

（3）从逻辑电路中写出输出端的逻辑函数表达式。

（4）将任何一组输入变量的取值及电路的初始状态代入状态转移方程和输出函数表达式

中，得到时钟信号作用下的存储电路的次态逻辑值；再以得到的次态逻辑值为初始

状态，和此时的输入变量的取值一起，再次代入状态转移方程中和输出函数表达式

中，得到新的次态逻辑值以及电路的输出值，如此循环代入逻辑值，直到输入变量

所有的取值和所有逻辑状态值全部代入。将存储电路的状态转换以及电路的输出用

表格的形式来描述它们之间的关系，称为状态转换表。将存储电路状态之间的转换

关系用图形的方式来描述，就是状态转换图。

（5）检查状态转换图，如果在时钟信号和输入信号的作用下，各个状态之间能够建立联

系，则说明该时序逻辑电路能够自启动，否则不能自启动。

（6）根据状态转换表来画触发器状态端和输出端的时序图。

（7）逻辑功能概述。

6.2.2同步时序逻辑电路的分析举例

若JK触发器由TTL门电路组成，结合TTL逻辑门的内部结构可知，在输入端悬空的

情况下可视为高电平输入。

在做状态转换表时，可以先假设初始状态为QnQnQn=000。

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6.3同步时序逻辑电路的设计

同步时序逻辑电路的设计，就是根据逻辑问题的具体要求，结合同步时序逻辑电路的特

点，设计出能够实现该逻辑功能的最简同步时序电路。

同步时序逻辑电路中含有组合逻辑电路部分和存储电路部分。存储电路部分主要用到的

是触发器。

6.4.1设计方法

（1）根据所给逻辑设计的要求，进行逻辑抽象，将实际问题总结为逻辑问题。根据电路

的设计要求，确定输入量和输出量，并且定义输入和输出量逻辑值的含义，用字母

表示出这些变量，例如，输入量用X表示，输出量用Y或Z表示。

（2）建立原始状态转换图或状态转换表。根据设计要求，确定系统的原始状态数，用字

母表示出这些原始状态，例如，用S来表示（m为0，1，2，……）。找到原始状

m

态S之间的转换关系，做出在各种输入条件下状态间的转换图或状态转换表，标明

m

输入和输出的逻辑值。

（3）原始状态的化简。状态的化简就是进行状态合并，用一个状态代替与之等价的状态。

逻辑状态等价的依据是：

1、状态S，S，在相同的输入条件下，状态S，S对应的输出结果相同；2、状态S，