第7章时序逻辑电路 第7章时序逻辑电路 一、学习目的 时序逻辑电路是数字电子电路的另一个主要分支。通过本章的学习要掌握时 序逻辑电路的工作特点，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，掌握各 种类型的计数器的基本原理和使用方法。 二、内容介绍 本章在介绍了时序逻辑电路的分析方法及异步计数器、同步计数器、寄存 器与移位寄存器的基本工作原理后，着重介绍了有关中规模集成电路的逻 辑功能、使用方法和应用。还介绍了时序逻辑电路的设计方法。 三、本章重点 时序逻辑电路分析和设计方法，同步计数器和异步计数器的应用，寄存器 的工作原理和分析方法
第7章 时序逻辑电路 第7章 时序逻辑电路 一、学习目的 时序逻辑电路是数字电子电路的另一个主要分支。通过本章的学习要掌握时 序逻辑电路的工作特点，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，掌握各 种类型的计数器的基本原理和使用方法。 二、内容介绍 本章在介绍了时序逻辑电路的分析方法及异步计数器、同步计数器、寄存 器与移位寄存器的基本工作原理后，着重介绍了有关中规模集成电路的逻 辑功能、使用方法和应用。还介绍了时序逻辑电路的设计方法。 三、本章重点 时序逻辑电路分析和设计方法，同步计数器和异步计数器的应用，寄存器 的工作原理和分析方法
第7章时序逻辑电路 7.2时序逻辑电路的分析方法 时序逻辑电路的分析：根据给定的电路，写出它的方程、列出状态转换 真值表、画出状态转换图和时序图，而后得出它的功能。 一、 同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序逻辑电路的主要特点：在同步时序逻辑电路中，由于所有触发 器都由同一个时钟脉冲信号CP来触发，它只控制触发器的翻转时刻， 而对触发器翻转到何种状态并无影响，所以，在分析同步时序逻辑电路时， 可以不考虑时钟条件。 (一)基本分析步骤 1、写方程式： 输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态和输入信号的函数。 驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。 状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到该触发器的状态方 程
第7章 时序逻辑电路 7.2 时序逻辑电路的分析方法 时序逻辑电路的分析：根据给定的电路，写出它的方程、列出状态转换 真值表、画出状态转换图和时序图，而后得出它的功能。 一、同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序逻辑电路的主要特点：在同步时序逻辑电路中，由于所有触发 器都由同一个时钟脉冲信号CP来触发，它只控制触发器的翻转时刻， 而对触发器翻转到何种状态并无影响，所以，在分析同步时序逻辑电路时， 可以不考虑时钟条件。 (一）基本分析步骤 1、写方程式： 输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态和输入信号的函数。 驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。 状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到该触发器的状态方 程
第7章时序逻辑电路 2、列状态转换真值表： 将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算，求出相应 的次态和输出，从而列出状态转换真值表。如现态的起始值已给定时，则 从给定值开始计算。如没有给定时，则可设定一个现态起始值依次进行计 算。 3、逻辑功能的说明： 根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。 4、画状态转换图和时序图： 状态转换图：是指电路由现态转换到次态的示意图。 时序图：是在时钟脉冲CP作用下，各触发器状态变化的波形图。 ※检验电路能否自启动 关于电路的自启动问题和检验方法，在下例中得到说明
第7章 时序逻辑电路 2、列状态转换真值表： 将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算，求出相应 的次态和输出，从而列出状态转换真值表。如现态的起始值已给定时，则 从给定值开始计算。如没有给定时，则可设定一个现态起始值依次进行计 算。 3、逻辑功能的说明： 根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。 4、画状态转换图和时序图： 状态转换图：是指电路由现态转换到次态的示意图。 时序图：是在时钟脉冲CP作用下，各触发器状态变化的波形图。 ※检验电路能否自启动 关于电路的自启动问题和检验方法，在下例中得到说明
第7章时序逻辑电路 （二)分析举例 例、试分析下图所示电路的逻辑功能，并画出状态转换图和时 序图。 FF FF. 解：由上图所示电路可看出，时钟脉冲CP加在每个触发器的时钟脉冲输入端 上。因此，它是一个同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写
第7章 时序逻辑电路 （二）分析举例 例、试分析下图所示电路的逻辑功能，并画出状态转换图和时 序图。 解：由上图所示电路可看出，时钟脉冲CP加在每个触发器的时钟脉冲输入端 上。因此，它是一个同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写
第7章时序逻辑电路 -D-7 FF FE, ① 写 方 程 式： 输出方程： Y=Q2 Qom CJo=Ko=1 驱动方程： J1=K1=瓦2nQn J2=Q1"Qo",K2=Qom QoM1=Jo Qom+Ko Qom=1Q0*+TQo"=Qo" 状态方程 QM1=JQ+KQ=QQ0"Q Q,1=2Q2+区2Q2n=QQ。nQ,+QoQn ● ②列状态转换真值表：
第7章 时序逻辑电路 ① 写 方 程 式： 输出方程： 驱动方程： 状态方程 ② 列状态转换真值表：
第7章时序逻辑电路 ● 状态转换真值表的作法是： 从第一个现态“000”开始，代入状态方程，得次态为“001”，代入输出 方程，得输出为“0”。 把得出的次态“001”作为下一轮计算的“现态”，继续计算下一轮的次 态值和输出值。 依次类推，直到次态值又回到了第一个现态值“000”。 现态 次态 输出 Q. Q Q Q2m1 Qm1 Q。m1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
第7章 时序逻辑电路 现 态 次 态 输 出 Y 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 状态转换真值表的作法是： 从第一个现态“000”开始，代入状态方程，得次态为“001” ，代入输出 方程，得输出为“0” 。 把得出的次态“001”作为下一轮计算的“现态” ，继续计算下一轮的次 态值和输出值。 依次类推，直到次态值又回到了第一个现态值“000”
第7章时序逻辑电路 ③逻辑功能说明： 电路在输入第6个计数脉冲CP后，返回原来的状态，同时输出端Y输出 一个进位脉冲。因此，上图所示电路为同步六进制计数器。 ④画状态转换图和时序图： 状态转换图和时序图如下图所示 @@①①@可 /1 02 状态转换图的圆圈内表示电路的一个状态，即三个触发器的状态，箭头表 示电路状态的转换方向。箭头线上方标注的X/Y为转换条件，X为电路状态 转换前输入变量的取值，Y为输出值，由于本例没有输入变量，故X未标数 值
第7章 时序逻辑电路 ③ 逻辑功能说明： 电路在输入第6个计数脉冲CP后，返回原来的状态，同时输出端Y输出 一个进位脉冲。因此，上图所示电路为同步六进制计数器。 ④ 画状态转换图和时序图： 状态转换图和时序图如下图所示 状态转换图的圆圈内表示电路的一个状态，即三个触发器的状态，箭头表 示电路状态的转换方向。箭头线上方标注的X/Y为转换条件，X为电路状态 转换前输入变量的取值，Y为输出值，由于本例没有输入变量，故X未标数 值
第7章时序逻辑电路 ⑤检查电路能否自启动。 三位二进制计数器应有8个状态，由“状态转换图”可看出，只有6个状 态被利用了，这6个状态称为有效状态。还有110和111没有被利用，称为 无效状态。将无效状态110代入状态方程中进行计算，得三个输出状态为 111,再将111代入状态方程后得010，为有效状态。可见，该电路如果由 于某种原因而进入无效状态工作时，只要继续输入计数脉冲CP,电路便会 自动返回到有效状态工作，所以，该电路能够自启动
第7章 时序逻辑电路 ⑤ 检查电路能否自启动。 三位二进制计数器应有8个状态，由“状态转换图”可看出，只有6个状 态被利用了，这6个状态称为有效状态。还有110和111没有被利用，称为 无效状态。将无效状态110代入状态方程中进行计算，得三个输出状态为 111，再将111代入状态方程后得010，为有效状态。可见，该电路如果由 于某种原因而进入无效状态工作时，只要继续输入计数脉冲CP，电路便会 自动返回到有效状态工作，所以，该电路能够自启动