习题57-1,73(b),76 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第156页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第156页 习题5 7-1, 7-3(b), 7-6
第四章时序逻辑电路 4.1概述 41.1时序逻辑电路的分类 41.2时序逻辑电路的分析 4.2常见的时序逻辑电路 寄存器 二进制计数器 任意进制计数器 移位寄存器 移存型计数器 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第157页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第157页 4.1概述 4.1.1时序逻辑电路的分类 4.1.2时序逻辑电路的分析 4.2常见的时序逻辑电路 寄存器 二进制计数器 任意进制计数器 移位寄存器 移存型计数器 第四章 时序逻辑电路
第四章时序逻辑电路 43时序逻辑电路的分析与设计 43.1同步时序逻辑电路的设计 432脉冲型异步时序电路的分析与设计 43.3电位型异步时序电路的分析与设计 43.4时序逻辑电路的竞争和险象 41.1时序逻辑电路的分类 组合逻辑电路:如译码器,全加器,数据选择器 时序逻辑电路:(简称时序电路)任意时刻的输出信号 不仅取决于该时刻的输入信号,而且还取决于电路原来 的状态,即与以前的输入信号有关,如触发器,寄存器, 计数器和移位寄存器等 20212/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第158页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第158页 第四章 时序逻辑电路 4.3时序逻辑电路的分析与设计 4.3.1同步时序逻辑电路的设计 4.3.2脉冲型异步时序电路的分析与设计 4.3.3电位型异步时序电路的分析与设计 4.3.4时序逻辑电路的竞争和险象 4.1.1时序逻辑电路的分类 组合逻辑电路：如译码器，全加器，数据选择器 时序逻辑电路：（简称时序电路）任意时刻的输出信号 不仅取决于该时刻的输入信号，而且还取决于电路原来 的状态，即与以前的输入信号有关，如触发器，寄存器， 计数器和移位寄存器等
输 输 入 出 组合逻辑电路 内部输入 yin 内部输出 记忆电路 图41时序电路结构图 时序电路的特点:包含组合逻辑电路和记忆(存储)电路;在电路 的结构上,具有反馈。 n个输入变量x1,x2,,xn;m个输出变量x1,z2,…,1m;k个内部输入变量 12· y构成了时序电路的p个状态S1S2Snps2k;r个内部输出 变量Y1,Y2,Y 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第159页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第159页 图4.1时序电路结构图 输 入 输 出 y1 yk Y1 Yr z1 z2 zm x1 x2 xn 内 部 输 入 内 部 输 出 组合逻辑电路 记忆电路 时序电路的特点：包含组合逻辑电路和记忆（存储）电路；在电路 的结构上，具有反馈。 n个输入变量x1 ,x2 ,…xn；m个输出变量z1 ,z2 ,…zm；k个内部输入变量 y1 ,y2 ,…yk，构成了时序电路的p个状态S1 ,S2 ,…Sp ,p2 k；r个内部输出 变量Y1 ,Y2 ,…Yr
描述时序电路的输入变量,输出交量和电路状态之间的关系: 输出函数 4(t)=f(x1(t,x2(4,…,n(,y1(t,y2(1)…,y(t),=1,2,…,m 这组方程称为输出方程 °激励函数 Y()g(x(),x2(9)…,x9),y1(与,y2(G)…,()=1,2…,r 这组方程称为激励方程(或驱动方程) 下一个状态函数 y(+1)=h(x1(t),x2(t),…,(t),y(,y2(,…y(),=1,2,…,k 这组方程称为状态方程 时序电路可用输出方程和状态方程描述,也可用状态转换图 (状态图)和状态转换表(状态表)来描述。 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第160页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第160页 描述时序电路的输入变量，输出变量和电路状态之间的关系： •输出函数 zi (tj )=fi (x1 (tj ), x2 (tj ),… ,xn (tj ), y1 (tj ), y2 (tj ),… ,yk (tj )),i=1,2,…,m 这组方程称为输出方程 •激励函数 Yi (tj )=gi (x1 (tj ), x2 (tj ),… ,xn (tj ), y1 (tj ), y2 (tj ),… ,yk (tj )),i=1,2,…,r 这组方程称为激励方程（或驱动方程） •下一个状态函数 yi (tj+1)=hi (x1 (tj ), x2 (tj ),… ,xn (tj ), y1 (tj ), y2 (tj ),… ,yk (tj )),i=1,2,…,k 这组方程称为状态方程 时序电路可用输出方程和状态方程描述，也可用状态转换图 （状态图）和状态转换表（状态表）来描述
根据记忆电路中存储单元状态变化的特点将时序电路分为 同步时序电路:所有存储电路中存储单元状态的变化都是 在同一时钟信号操作下同时发生的。 异步时序电路:存储单元状态的变化不是同时发生的。可 能有公共的时钟信号,也可能没有公共的时钟信号。 按照输出信号的不同,分为: 米利(mMem)型电路:某时刻的输出是该时刻的输入和电 路状态的函数 穆尔(M0ore)型电路:某时刻的输出仅是该时刻电路状态 的函数,与该时刻的输入无关,如同步计数器。 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第161页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第161页 根据记忆电路中存储单元状态变化的特点将时序电路分为 同步时序电路：所有存储电路中存储单元状态的变化都是 在同一时钟信号操作下同时发生的。 异步时序电路：存储单元状态的变化不是同时发生的。可 能有公共的时钟信号，也可能没有公共的时钟信号。 按照输出信号的不同，分为： 米利（Mealy）型电路：某时刻的输出是该时刻的输入和电 路状态的函数 穆尔（Moore）型电路：某时刻的输出仅是该时刻电路状态 的函数，与该时刻的输入无关，如同步计数器
例1 输入x/输出z (s、)00(SB10(S00S)状态图 0/0 表4.1状态表 现在状下一个状态输出() 态St)S SB 0101序列检测器 B 0000 0001 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第162页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第162页 SA SB SC SD 0/0 输入x/输出z 1/0 0/0 0/0 1/0 1/1 1/0 0/0 状态图 表 4.1 状态表 下一个状态 S(tj+1) 现在状 输出 z(tj) 态 S(tj) x=0 x=1 x=0 x=1 SA SB SA 0 0 SB SB SC 0 0 SC SD SA 0 0 SD SB SC 0 1 0101序列检测器 例1
41.2时序逻辑电路的分析 目的:根据其逻辑图分析出该电路实现的功能 只要写出组合电路的逻辑表达式和记忆电路(触发器)的状 态方程,就可得到时序电路的状态方程和输出方程,然后可 用状态表和图来分析电路的功能。 时序电路逻辑图 组合电路的内部输出方程 组合电路的外部输出方程 触发器的激励函数 时序电路的输出方程 触发器的状态方程 时序电路的状态方程 状态转换表(图) 分析步骤 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第163页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第163页 4.1.2时序逻辑电路的分析 目的：根据其逻辑图分析出该电路实现的功能 只要写出组合电路的逻辑表达式和记忆电路（触发器）的状 态方程，就可得到时序电路的状态方程和输出方程，然后可 用状态表和图来分析电路的功能。 时序电路逻辑图 触发器的激励函数 时序电路的状态方程 触发器的状态方程 组合电路的内部输出方程 组合电路的外部输出方程 时序电路的输出方程 状态转换表（图） 分析步骤
例2 时序电路的输出方程 & z=xQ 触发器的激励函数 ≥1 J1=xQ2,k1= J2=x, K2=x+2 Q JK触发器的状态方程 Cl 2=Jo"+KOm 时序电路的状态方程 Q1 IKKI 2 Q=x02 2,+x"On 0cl整理得 Q21=x"g2+x+Q"Q2 IK n+1 K (Q2+Q") 图42时序电路逻辑图 Q=x"(g"+Q") 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第164页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第164页 图4.2时序电路逻辑图 触发器的激励函数 时序电路的状态方程 JK触发器的状态方程 时序电路的输出方程 整理得 x 1J 1K C1 Q1 1 Q1 1J 1K C1 Q2 2 Q2 & & 1 1 J1 J2 K1 K2 时钟 z 1 Q2 z = xQ 2 2 1 1 2 1 , , J x K x Q J x Q K x = = + = = n n n Q = JQ + KQ +1 n n n n n n n n n n n n Q x Q x Q Q Q x Q Q x Q 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1 = + + = + + + ) ( ) 2 1 1 2 2 1 1 1 n n n n n n n n Q x Q Q Q x Q Q = + = + + + （ 例2
两个触发器可以有四种状态Q1Q2=00,01,10,11,将m时刻的现 在状态和n时刻的现在输入代入时序电路的状态方程和输出 方程,可得到n+1下一时刻的状态和n时刻的输出,从而列 出代码形式的状态表(表42) 表42图42的状态表(1) 现在状态 个状态 输出z Q1Q2 QI 1on+1 Q X=0 X=0 00 00 01 0 01 00 10 0 10 00 0 0001 00 110 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第165页
2021/2/23 作者：清华大学电子工程系罗嵘 第165页 两个触发器可以有四种状态Q1Q2=00,01,10,11，将n时刻的现 在状态和n时刻的现在输入代入时序电路的状态方程和输出 方程，可得到n+1下一时刻的状态和n时刻的输出，从而列 出代码形式的状态表（表4.2） 表 4.2 图 4.2 的状态表（1） 下一个状态 Q1 n+1Q2 n+1 输出 z 现在状态 n Q1 n Q2 n x=0 x=1 x=0 x=1 00 00 01 0 0 01 00 10 0 0 10 00 11 0 0 11 00 11 0 1