1、第六章 時(shí)序邏輯電路,本章重點(diǎn)及要求：,1、理解時(shí)序邏輯電路的概念、電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2、掌握 時(shí)序邏輯電路的一般分析方法。3、掌握同步計(jì)數(shù)器、 移位寄存器。4、理解同步、異步、無效循環(huán)、自啟動(dòng)、 寄存等概念。5、了解同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。, 61 時(shí)序邏輯電路概述,一、時(shí)序邏輯電路,1、時(shí)序邏輯電路任一時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)不僅取決 于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且與輸入信號(hào)作用前電路的歷 史狀態(tài)有關(guān)。,2、時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu),由組合邏輯電路和存 儲(chǔ)電路兩部分組成。,3、時(shí)序邏輯電路邏輯功能的描述,X（x1，x2，xi）代表輸入信號(hào)；,Y（y1，y2，yj）代表輸出信號(hào)；,Z（z1，z2，zk）表示存儲(chǔ)

2、電路的輸入信號(hào)，,Q（q1，q2，ql）代表存儲(chǔ)電路輸出信號(hào),信號(hào)間的邏輯關(guān)系可以用向量函數(shù)表示為：,- 輸出方程,- 狀態(tài)方程,- 驅(qū)動(dòng)方程（激勵(lì)方程）,式中：tn,tn+1表示兩個(gè)相鄰的離散信號(hào)。,二、時(shí)序邏輯電路邏輯功能的表示方法,1、邏輯方程組,（1）輸出方程（2）狀態(tài)方程（3）驅(qū)動(dòng)方程,（1）輸出方程,表示時(shí)序邏輯電路在任一時(shí)刻的輸出與該時(shí)刻輸入 及電路前一時(shí)刻的歷史狀態(tài) 之間的邏輯關(guān)系。,（2）狀態(tài)方程,表示存儲(chǔ)電路任一時(shí)刻的次態(tài)與該時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)和存儲(chǔ)電路該時(shí)刻前歷史狀態(tài)之間的邏輯關(guān)系。,（3）驅(qū)動(dòng)方程 （激勵(lì)方程）,表示存儲(chǔ)電路任一時(shí)刻的輸入信號(hào)與該時(shí)刻時(shí)序電路輸入信號(hào)和存

3、儲(chǔ)電路反饋到輸入端信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。,2、狀態(tài)表,以表格的形式反映時(shí)序電路的次態(tài)、輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)之間對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系。,3、狀態(tài)圖,以幾何圖形的形式反映時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)的輸入、輸出取值情況。,4、時(shí)序圖,以波形圖形式反映時(shí)序電路輸入信號(hào)，輸出信號(hào)，電路狀態(tài)等取值在時(shí)間上的對(duì)應(yīng)邏輯關(guān)系。, 62 時(shí)序邏輯電路的一般分析方法,同步時(shí)序邏輯電路-所有觸發(fā)器狀態(tài)變化都是在同一時(shí)鐘信號(hào)作用下同時(shí)進(jìn)行的電路。,異步時(shí)序邏輯電路-各觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)不是同一個(gè)，且有先有后，因而觸發(fā)器狀態(tài)變化不是同時(shí)發(fā)生的，有先有后的電路。,一、同步時(shí)序邏輯電路一般分析方法,1、根據(jù)給定的邏輯電路圖，寫出存儲(chǔ)電路每

4、個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程（激勵(lì)方程）。,2、將驅(qū)動(dòng)方程代入各個(gè)觸發(fā)器的特性方程中，得到每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程。,3、根據(jù)邏輯電路圖寫出電路的輸出方程組。,4、由三個(gè)方程組（驅(qū)動(dòng)、狀態(tài)、輸出方程組）列出電路的狀態(tài)表、畫出狀態(tài)圖。,5、根據(jù)結(jié)果作出時(shí)序圖，用文字描述電路的邏輯功能。,二、舉例,例1、已知邏輯電路如圖所示，分析其邏輯功能。,解：（1）寫出方程組, 驅(qū)動(dòng)方程： T=X, 狀態(tài)方程：,（將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程 得到狀態(tài)方程）, 輸出方程：,（2）狀態(tài)表,（3）狀態(tài)圖,（4）時(shí)序圖,（5）邏輯功能分析：由時(shí)序圖可知，當(dāng)輸入兩個(gè)“1”時(shí)，輸出為“1”，否則為“0”，檢測電路。,例2、分析下面

5、同步時(shí)序邏輯電路的功能，電路如圖所示。,解：（1）列方程組, 驅(qū)動(dòng)方程：,J1=1、 K1=1，, 狀態(tài)方程：, 輸出方程 ：,（2）狀態(tài)表,（3）狀態(tài)圖,（4）時(shí)序圖,（5）邏輯功能分析：同步加法器。,例3、分析下面時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。, 驅(qū)動(dòng)方程：, 狀態(tài)方程,（2） 狀態(tài)表,（3） 狀態(tài)圖,（4）時(shí)序圖,例4、分析下面時(shí)序電路 的邏輯功能。,解：（1）列方程組, 驅(qū)動(dòng)方程：, 狀態(tài)方程：,（2）狀態(tài)表,（3）狀態(tài)圖,（4）時(shí)序圖,*三、同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)同步時(shí)序邏輯電路一般步驟：,1、根據(jù)具體問題、進(jìn)行邏輯抽象，列出狀態(tài)表或狀態(tài)圖,2、狀態(tài)化簡,3、狀態(tài)編碼,4、確定觸發(fā)器

6、的類型,5、寫出狀態(tài)方程、輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程,6、畫出邏輯電路圖,7、檢查設(shè)計(jì)電路能否自啟動(dòng),四、同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì),例、設(shè)計(jì)三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（八進(jìn)制計(jì)數(shù)器）,解：（1）作出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,（2）狀態(tài)表,（3）觸發(fā)器選擇,三位二進(jìn)制，進(jìn)位模為 n=3，需3個(gè)觸發(fā)器。,（4）畫出 、 、 的卡諾圖,（5）求出各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)方程,（6）求JK觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程。,由上面的狀態(tài)方程可得,進(jìn)位（輸出方程）,（7）畫出邏輯電路圖,五、常用時(shí)序邏輯部件,時(shí)序邏輯部件主要介紹計(jì)數(shù)器、移位寄存器。,1、計(jì)數(shù)器,（1）計(jì)數(shù)器分類, 按進(jìn)位模數(shù)分為：模2計(jì)數(shù)器，非模2計(jì)數(shù)器。, 按計(jì)數(shù)脈沖輸入方式分：同步計(jì)數(shù)器

7、，異步計(jì)數(shù)器。, 按計(jì)數(shù)增減分：加法計(jì)數(shù)器，減法計(jì)數(shù)器，可逆計(jì) 數(shù)器（雙向）。,2、同步計(jì)數(shù)器分析,（1）同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,同步計(jì)數(shù)器一般由T觸發(fā)器和T觸發(fā)器構(gòu)成。, 列方程組：,驅(qū)動(dòng)方程,1,狀態(tài)方程,輸出方程,“1”, 狀態(tài)表,由狀態(tài)表可知當(dāng)輸入15個(gè)時(shí)鐘信號(hào)以后，進(jìn)位輸出C=1，第16個(gè)時(shí)鐘輸入后，C由1變?yōu)?，給出一個(gè)脈沖下降沿信號(hào)，以作為向高位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)。, 狀態(tài)圖 （狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）,設(shè)初始狀態(tài), 時(shí)序圖,分析,Q1、Q2、Q3端叫做四分頻器，八分頻器、十六分頻器。, 實(shí)際四位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161,為異步置0（復(fù)位）端 ，,為預(yù)置數(shù)控制端，,D0、D1、D2

8、、D3為數(shù)據(jù)輸入端，,S1、S2端為工作狀態(tài)控制端，,C為進(jìn)位輸出端 。,74LS161功能表,（2）同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,分析方法同二進(jìn)制加法器相同，作為練習(xí)自行分析。,（3）同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,可逆計(jì)數(shù)器是即能進(jìn)行加法計(jì)數(shù)器又能進(jìn)行減法計(jì)數(shù)的一種計(jì)數(shù)器。,四位同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191,-使能端（工作控制端）,-預(yù)置數(shù)控制端,M-加減控制端,D0，D1，D2，D3-數(shù)據(jù)輸入端,Q0，Q1，Q2，Q3-狀態(tài)輸出端,C/B-進(jìn)位輸出端,CP0串行時(shí)鐘輸出端,CP1計(jì)數(shù)脈沖輸入端,74LS191功能表,（4）同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,邏輯電路圖, 列邏輯方程組,驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)方程,輸出方程,

9、狀態(tài)圖, 狀態(tài)表, 時(shí)序圖,（5）實(shí)際同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 74LS160,74LS160各個(gè)引腳名稱及功能,為異步置0（復(fù)位）端，,為預(yù)置數(shù)控制端，,C為進(jìn)位輸出端,S1、S2端為工作狀態(tài)控制端；,D0、D1、D2、D3為數(shù)據(jù)輸入端,74LS160功能表,3、異步計(jì)數(shù)器分析,（1）異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,電路結(jié)構(gòu), 寫出邏輯方程組,驅(qū)動(dòng)方程：,時(shí)鐘方程（計(jì)數(shù)方程）：,CP0（CP）下降沿有效,CP1（Q0）下降沿有效,狀態(tài)方程,CP2（Q1）下降沿有效, 狀態(tài)表,狀態(tài)圖, 時(shí)序圖,（2）異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,電路結(jié)構(gòu), 寫出邏輯方程組,時(shí)鐘方程,狀態(tài)方程,CP0（CP）上升沿有效,CP1（Q0）上升沿有效,CP2（Q1）上升沿有效,CP3（Q2）上升沿有效, 狀態(tài)表, 狀態(tài)圖, 時(shí)序圖,2、寄存器,寄存器-是用來暫存一組二值代碼電路。,分為：基本寄存器和移位寄存器,（1）基本寄存器 （數(shù)碼寄存器）,按照接收數(shù)碼方式不同分為：雙拍，單拍工作方式。, 雙拍接收方式基本寄存器,電路組成, 工作過程,、清零過程,、接收過程, 單拍工作方式的數(shù)碼寄存器, 電路結(jié)構(gòu), 單拍工作方式的數(shù)碼寄存器工作過程,（2）移位寄存器,移位寄存器分為：單向移位，雙向移位（向左或向右移位）。, 電路結(jié)構(gòu), 工作過程,4位單向移位寄存器數(shù)碼移位情況,時(shí)序圖, 雙向移位寄存器, 電路結(jié)構(gòu), 工作過程,