第五章时序逻辑电路 本章的重点: 1.时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上的特点, 以及逻辑功能的描述方法; 2.同步时序逻辑电路的分析方法和设计方法; 3.常用的中规模集成时序逻辑电路器件的应用 本章的难点: 本章难点是同步时序逻辑电路的分析方法和设计方 法。同步时序逻辑电路的分析方法和设计方法既是本 章的一个难点,又是一个重点。这些方法不仅适用于 用中小规模器件设计时序逻辑电路,而且也是第八章 中使用可编程逻辑器件设计时序逻辑电路所必须具备 的基础知识
1 本章的重点： 1．时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上的特点， 以及逻辑功能的描述方法； 2．同步时序逻辑电路的分析方法和设计方法； 3．常用的中规模集成时序逻辑电路器件的应用。 本章的难点： 本章难点是同步时序逻辑电路的分析方法和设计方 法。同步时序逻辑电路的分析方法和设计方法既是本 章的一个难点，又是一个重点。这些方法不仅适用于 用中小规模器件设计时序逻辑电路，而且也是第八章 中使用可编程逻辑器件设计时序逻辑电路所必须具备 的基础知识。 第五章 时序逻辑电路
第五章时序逻辑电路 第一节概述 定义:任一时刻电路的稳定输出不仅取决于当时的输入 信号,而且还取决于电路原来的状态,或者说,还与以前的输入 有关。 结构上的特点: 1.必须包含存储器,通常还包含组合电路; 2存储器的输出状态必须反馈到组合电路的输入端。 CP a; b, CiQ) S, C) cI cO 0 a b Co a b1 Co? C1<CP 2a2b2 由此可归纳出时序电路的框图:
2 第五章 时序逻辑电路 第一节 概述 一、定义：任一时刻电路的稳定输出不仅取决于当时的输入 信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入 有关。 结构上的特点： 1. 必须包含存储器，通常还包含组合电路； 2.存储器的输出状态必须反馈到组合电路的输入端。 CP ai bi ci-1 (Q) si ci (D) 0 a0 b0 0 s0 c0 1 a1 b1 c0 s1 c1 2 a2 b2 c1 s2 c2 … 由此可归纳出时序电路的框图：
二、时序电路的框图外 状态用q…q表示。部 输 组合逻辑电路 yi 原状态:q1…1入状 新状态: n+1 n+1 q1 态 、描述其逻辑功能的方程组变② 量 存储电路 外部输出 z f1(x1,x2,…,x;,q1,q2,…, 输出方程 y2=f2( Ci,91,92,",gh n+1 q1 h1( y=f(x1,x2,…,x;,q1,q2,…,q) 21.2 ,,q1,92,,q z1=81(x1,x2,…,x;,q1,q2…,q) n+1 h1(x1,z2,…,4,q1,q2,…,qh) z2-g2(x1, q1,q2,,q x=g(x,z,,x,9,g,",)/驱动方程 状态方程 3
3 二 、时序电路的框图 外 部 输 入 外 部 输 出 原状态: q n q 1 n l … 新状态： q n 1 1 + q n l +1 … 三、描述其逻辑功能的方程组 驱动方程 状 态 变 量 输出方程 状态方程 状态用ql q1表示
四、时序电路的分类 按电路中触发器的动作特点可分为:同步时序逻辑电路; 异步时序逻辑电路。 同步时序逻辑电路:电路中所有触发器状态的变化都在同一 时钟信号的同一边沿发生。 异步时序逻辑电路:不满足同步时序逻辑电路的条件。 不在同一时钟边沿翻转; 没有时钟信号。 按输出信号的特点分,可分为米利型(Meay)和 穆尔型( Moore)两种。 米利型:输出信号与电路的状态和输入变量都有关。 穆尔型:输出信号只取决于电路的状态。 (电路可能没有输入信号)
4 四、时序电路的分类 同步时序逻辑电路：电路中所有触发器状态的变化都在同一 时钟信号的同一边沿发生。 异步时序逻辑电路：不满足同步时序逻辑电路的条件。 • 不在同一时钟边沿翻转； • 没有时钟信号。 按输出信号的特点分，可分为米利型（Mealy）和 穆尔型（Moore）两种。 米利型：输出信号与电路的状态和输入变量都有关。 穆尔型：输出信号只取决于电路的状态。 （电路可能没有输入信号）。 按电路中触发器的动作特点可分为： 同步时序逻辑电路； 异步时序逻辑电路
五、本章重点 包括同步和异步时序电路, 以同步电路为重点 时序电路的分析; 时序电路的设计; 只要求同步电路的设计 ·常用电路。 包括计数器和串行数据 检测器 包括寄存器和计数器
5 五、本章重点 • 时序电路的分析； • 时序电路的设计； • 常用电路。 包括同步和异步时序电路， 以同步电路为重点 只要求同步电路的设计； 包括计数器和串行数据 检测器 包括寄存器和计数器
第二节同步时序电路的分析方法 要求:逻辑图 逻辑功能 例1分析七进制递增计数器 Q1 Cl K 1K 7b-Q 1K FF FF FF3 CP 第1步:求驱动方程和输出方程 解: 驱=Q3Q2K1=1 分析:必须求出三组方程: 动{J2=Q1K23 输出方程、驱动方程 方 程 J3=Q2Q1 K3=Q2 状态方程。 输出方程:Y=Q3Q26
6 第二节 同步时序电路的分析方法 例1：分析七进制递增计数器。 要求： 解： 分析：必须求出三组方程: 输出方程、驱动方程、 状态方程。 第1步：求驱动方程和输出方程 J1= Q3Q2 K1= 1 J2= Q1 K2= Q1 Q3 J3= Q2Q1 K3= Q2 驱 动 方 程 输出方程: Y = Q3Q2 逻辑图 逻辑功能
第2步:求状态方程 用触发器的特性方程 方法:将驱动方程代 Qn+l=J Q+K Qn n+1 2=02. Q 省略表示原状态的n Q3Q2K1=1 2=2. 2+00.Q QI K2=Q1 Q3 J3=Q2Q1 K3=Q2 2=00 0+QQ 为了更直观的描述时序电路的功能,还要引进新的描述方 法。如:状态转换表、状态转换图、时序图(波形图)。 7
7 第2步：求状态方程 方法：将驱动方程代入所 用触发器的特性方程。 Qn+1=J Qn + K Qn Q Q Q Q n n n n 3 2 1 1 1 = • + 省略表示原状态的n： Q Q Q Q n 3 2 1 1 1 = • + Q Q Q QQ Q n 1 2 1 3 2 1 2 = • + • + Q QQ Q Q Q n 1 2 3 2 3 1 3 = • + • + 为了更直观的描述时序电路的功能，还要引进新的描述方 法。如：状态转换表、状态转换图、时序图（波形图）。 J1= Q3Q2 K1= 1 J2= Q1 K2= Q1 Q3 J3= Q2Q1 K3= Q2
第3步:求状态转换表表522图521电路状态转换表的另一种形式 表52,1图521l路CP的顺序 Q3. Q2 Q1 Q3 Q0000 Q00 2 Q0 0000 01234567010 0 Y00000010 111 010 010 注意Q端顺序和 0 X,Y的标法 第4步:求状态转换图 001 0101/0 011 有时还要画电 Q3 Q2Q1 路的工作波形图, 111 110 l01 /0 100 X/Y 也叫时序图
8 第3步：求状态转换表 第4步: 求状态转换图 有时还要画电 路的工作波形图， 也叫时序图。 X Q Q Q Q n 3 2 1 1 1 = • + Q Q Q QQ Q n 1 2 1 3 2 1 2 = • + • + Q QQ Q Q Q n 1 2 3 2 3 1 3 = • + • + 注意Q端顺序和 X,Y的标法
第5步:求时 001 010 011 Q3 Q2Q1 序图 /0 111 110 100 /Y CP 几几 9
9 第5步： 求时 序图
例2:分析图示A 有输入信号的 时序电路: 解: aFHp Ha. c1 第1步:驱动方程、 输出方程 FF FF D,=Q 可称为次态卡诺图 D2=AQGQ2第3步:状态转换表 Y=AQ1Q2·AQ1Q Q2 21 Q2 Q1 =AQ, Q2+a Q1Q2 Y 00011110 第2步:状态方程 01/0100001110 +1 114|00010/001/0 Q2+1=D2=AQ1Q2
10 例2：分析图示 有输入信号的 时序电路： 第1步:驱动方程、 输出方程 第3步：状态转换表 解： 第2步：状态方程 可称为次态卡诺图