1、時序邏輯電路,學(xué)習(xí)要點： 時序電路的分析方法和設(shè)計方法 計數(shù)器、寄存器等中規(guī)模集成電路的邏輯功能和使用方法,概述,1、時序電路的特點,時序電路在任何時刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。,2、時序電路邏輯功能的表示方法,時序電路的邏輯功能可用邏輯表達式、狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖、時序圖和邏輯圖6種方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相同的，可以互相轉(zhuǎn)換。,邏輯表達式有：,3、時序電路的分類,（1） 根據(jù)時鐘分類 同步時序電路 中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖相同，即電路中有一個統(tǒng)一的時鐘脈沖，每來一個時鐘脈沖，電路的狀態(tài)只改變一次。 異步時序電路 中，各個觸發(fā)器的時鐘脈沖不

2、同，即電路中沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖來控制電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)改變時，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進行的。 *（2）根據(jù)輸出分類 米利型時序電路 的輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還決定于電路當(dāng)前的輸入。 穆爾型時序電路 的其輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)，與電路當(dāng)前的輸入無關(guān)；或者根本就不存在獨立設(shè)置的輸出，而以電路的狀態(tài)直接作為輸出。,時序邏輯電路的分析方法,返回,同步時序邏輯電路的分析方法,異步時序邏輯電路的分析方法,電路圖,時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程,狀態(tài)方程,狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時序圖,判斷電路邏輯功能,1,2,3,5,同步時序邏輯電路的分析方法,一、基本分析步驟：,計算,4,例,時鐘

3、方程：,輸出方程：,輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān),同步時序電路的時鐘方程可省去不寫。,驅(qū)動方程：,1,寫方程式,二、分析舉例：,2,求狀態(tài)方程,JK觸發(fā)器的特性方程：,將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：,3,計算、列狀態(tài)表,0 0 0,0 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 0,0,0,0,0,1,1,0,0,4,畫狀態(tài)圖、時序圖,狀態(tài)圖,5,電路功能,時序圖,有效循環(huán)的6個狀態(tài)分別是05這6個十進制數(shù)字的格雷碼，并且在時鐘脈沖CP的作用下，這6個狀態(tài)是按

4、遞增規(guī)律變化的，即： 000001011111110100000 所以這是一個用格雷碼表示的六進制同步加法計數(shù)器。當(dāng)對第6個脈沖計數(shù)時，計數(shù)器又重新從000開始計數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y1。,例,輸出方程：,輸出與輸入有關(guān)，為米利型時序電路。,同步時序電路，時鐘方程省去。,驅(qū)動方程：,1,寫方程式,2,求狀態(tài)方程,T觸發(fā)器的特性方程：,將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：,3,計算、列狀態(tài)表,4,5,電路功能,由狀態(tài)圖可以看出，當(dāng)輸入X 0時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞增規(guī)律循環(huán)變化，即： 0001101100 當(dāng)X1時，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的4個狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變

5、化，即： 0011100100 可見，該電路既具有遞增計數(shù)功能，又具有遞減計數(shù)功能，是一個2位二進制同步可逆計數(shù)器。,畫狀態(tài)圖時序圖,例,電路沒有單獨的輸出，為穆爾型時序電路。,異步時序電路，時鐘方程：,驅(qū)動方程：,1,寫方程式,異步時序邏輯電路的分析方法,2,求狀態(tài)方程,D觸發(fā)器的特性方程：,將各觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：,3,計算、列狀態(tài)表,4,5,電路功能,由狀態(tài)圖可以看出，在時鐘脈沖CP的作用下，電路的8個狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即： 000111110101100011010001000 電路具有遞減計數(shù)功能，是一個3位二進制異步減法計數(shù)器。,畫狀態(tài)圖、時序圖,設(shè)計要

6、求,原始狀態(tài)圖,最簡狀態(tài)圖,畫電路圖,檢查電路能否自啟動,1,2,4,6,時序邏輯電路的設(shè)計方法,時序電路的設(shè)計步驟：,選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程,5,狀態(tài)分配,3,化簡,(可選),例,1,建立原始狀態(tài)圖,設(shè)計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進益，產(chǎn)生一個進位輸出。,狀態(tài)化簡,2,狀態(tài)分配,3,已經(jīng)最簡。,已是二進制狀態(tài)。,4,選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程,因需用3位二進制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。 由于要求采用同步方案，故時鐘方程為：,輸出方程：,狀態(tài)方程,不化簡，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的

7、形式一致。,比較，得驅(qū)動方程：,電路圖,5,檢查電路能否自啟動,6,將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：,可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動。,例,設(shè)計一個異步時序電路，要求如右圖所示狀態(tài)圖。,4,選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程,選用3個CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。,輸出方程,次態(tài)卡諾圖,時鐘方程：,FF0每輸入一個CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。,選擇時鐘脈沖的一個基本原則：在滿足翻轉(zhuǎn)要求的條件下，觸發(fā)沿越少越好。,電路圖,5,檢查電路能否自啟動,6,將無效狀態(tài)110、111代入輸出方程和狀態(tài)方程計算：,電路能夠自啟動。,特性方程：,本節(jié)小結(jié)：,時序電路的特點是：在任何時刻的輸出不僅和輸入有關(guān)，而且還決定于電路原來的狀態(tài)。為了記憶電路的狀態(tài)，時序電路必須包含有存儲電路。存儲電路通常以觸發(fā)器為基本單元電路構(gòu)成。 時序電路可分為同步時序電路和異步時序電路兩類。它們的主要區(qū)別是，前者的所有觸發(fā)