21世纪高职高专规划教材：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 时序电路地分析与设计

第章时序电路的分析与设计 学习要点: 时序逻辑电路的组成与特点 同步时序电路的分析方法 异步时序电路的分析方法 同步时序电路的设计方法

第6章 时序电路的分析与设计 学习要点： •时序逻辑电路的组成与特点 •同步时序电路的分析方法 •异步时序电路的分析方法 •同步时序电路的设计方法

第章时序电路的分析与设计 61时序逻辑电路概述 62同步时序电路的分析 63异步时序电路的分析 64同步时序电路的设计方法 退出

第6章 时序电路的分析与设计

6.1时序逻辑电路概述 1、时序逻辑电路的构成 X 组合逻辑电路 存储单元 由图中可以看出,时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存 储电路两部分,存储电路具有记忆功能通常由触发器担任; 存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端,与外部输入 信号共同决定组合逻辑电路的输出。所以,时序逻辑电路中 ,任一时刻的输出不仅与该时刻输入变量的取值有关,而且 与该时刻电路所处的状态有关

6. 1 时序逻辑电路概述 1、时序逻辑电路的构成 由图中可以看出，时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存 储电路两部分，存储电路具有记忆功能通常由触发器担任； 存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与外部输入 信号共同决定组合逻辑电路的输出。所以，时序逻辑电路中 ，任一时刻的输出不仅与该时刻输入变量的取值有关，而且 与该时刻电路所处的状态有关

2、时序电路逻辑输入输出关系 在时序逻辑电路的结构框图中,X代表外部输入信号;Q代 表存储电路的状态输出,也是组合逻辑电路的内部输入;Z 代表外部输出信号;P代表存储电路的激励信号,也是组合 逻辑电路的内部输出。这些信号之间的逻辑关系可以用三个 向量函数表示。 输出方程 Z=F(X,O P"=G(X",9") n+1 H(P,2") 状态方程 激励方程

2、时序电路逻辑输入输出关系 在时序逻辑电路的结构框图中，X代表外部输入信号； Q代 表存储电路的状态输出，也是组合逻辑电路的内部输入；Z 代表外部输出信号；P代表存储电路的激励信号，也是组合 逻辑电路的内部输出。这些信号之间的逻辑关系可以用三个 向量函数表示。 输出方程 状态方程 激励方程 ( , ) ( , ) ( , ) n 1 n n n n n n n n Q H P Q P G X Q Z F X Q    

3、时序电路的分类 (1)根据时钟分类 辑电路:所有触发器的时钟端均连在一起由 同一个时钟脉冲触发,使之状态的变化都与输入时钟脉 冲同步。 :只有部分触发器的时钟端与输入时 钟脉冲相连而被触发,而其它触发器则靠时序电路内部 产生的脉冲触发,故其状态变化不同步。 (2)根据输出分类 :某时刻的输出决定于该时刻的外 部输入和内部状态Q。 :某时刻的输出仅仅决定于存储电 路的状态

3、时序电路的分类 （1） 根据时钟分类 同步时序逻辑电路：所有触发器的时钟端均连在一起由 同一个时钟脉冲触发，使之状态的变化都与输入时钟脉 冲同步 。 异步时序逻辑电路：只有部分触发器的时钟端与输入时 钟脉冲相连而被触发，而其它触发器则靠时序电路内部 产生的脉冲触发，故其状态变化不同步。 （2）根据输出分类 米里Mealy型时序电路：某时刻的输出决定于该时刻的外 部输入X和内部状态Q。 摩尔Moore型时序电路：某时刻的输出仅仅决定于存储电 路的状态

62同步时序电路的分析 同步时序电路的分析步骤: 列方程式:各触发器的驱动方程和输出方程 求米恋方程 将驱动方程代 入相应触发器 的特征方程式 中,求出各个 状态图、状态表或时序图触发器的状态 方程 分析结果,判断电路逻辑功能

列方程式：各触发器的驱动方程和输出方程 求状态方程 状态图、状态表或时序图 分析结果，判断电路逻辑功能 6.2 同步时序电路的分析 将驱动方程代 入相应触发器 的特征方程式 中，求出各个 触发器的状态 方程

例6.1 F CP 列方程式 输出方程:Z=Q 输出仅与电路现态有关, 为摩尔型时序电路。 K1=Q0 驱动方程: ∫= K。=1 0

n n Z  Q1 Q0        0 1 0 1 1 0 1 0 J K J Q K Q n n 输出方程： 输出仅与电路现态有关， 为摩尔型时序电路。 驱动方程： 1 列方程式

求状态方程 JK触发器的特性方程: Q=Q"+K2 将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程: O=J,Q"+K,Q"=0Q"+2Q Q0+=Jg+KQ0=1Qn+100=Q

2 求状态方程 JK触发器的特性方程： n n n Q  JQ  KQ 1 将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：                n n n n n n n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q J Q K Q Q Q Q Q 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1

列状态表 0=000 Q 0 on Q0 n+1 +1 +1 z=0 00 m+1=1④1=0 Q0=1=0 L__1 Q-0-1 Z=1·1=1

3 列状态表 n n n n n n n Z Q Q Q Q Q Q Q 1 0 0 1 0 0 1 1 1     0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 00001100 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1          ZQQnn 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1          ZQQnn1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1          ZQQnn1 1 11 0 1 1 0 1 0 1 1          ZQQnn

画状恋图、时序图 CP 2, 20/Z 00/0 01/0 10/0 Z 例题61时序电路对应图形 (a)状态图;(b)时序图

4 画状态图、时序图 例题6.1时序电路对应图形 (a)状态图；(b)时序图